WO2020178925A1 - 電磁波制御装置および空間電磁界制御システム - Google Patents

電磁波制御装置および空間電磁界制御システム Download PDF

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WO2020178925A1
WO2020178925A1 PCT/JP2019/008246 JP2019008246W WO2020178925A1 WO 2020178925 A1 WO2020178925 A1 WO 2020178925A1 JP 2019008246 W JP2019008246 W JP 2019008246W WO 2020178925 A1 WO2020178925 A1 WO 2020178925A1
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antenna
electromagnetic wave
communication area
electromagnetic
control device
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PCT/JP2019/008246
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English (en)
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泰光 伴
Original Assignee
富士通株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic wave control device and a space electromagnetic field control system for controlling electromagnetic waves.
  • a wireless router and access point By installing a wireless router and access point (AP), terminals etc. can communicate wirelessly.
  • Sensors and terminals using IoT (Internet Of Things) technology may have different wireless communication systems co-located in the same area.
  • WiFi registered trademark
  • 5 GHz band For example, WiFi (registered trademark) having a communication frequency of 2.4 GHz band or 5 GHz band is used in factories, hospitals, restaurants, etc., and even in a mixed environment, it is easy to construct a wireless communication system for each communication system. , Security is required.
  • the dipole antenna mainly used for wireless routers and APs spreads out the electric waves in a circular shape toward the communication area, extra electric waves leak outside the desired area and the electric waves from the adjacent APs, walls, and metal surfaces. Due to interference with the reflected waves, null spots are generated in which the radio waves weaken.
  • an electromagnetic wave control device that controls the electromagnetic field in the space radiated from the antenna.
  • a vehicle-mounted radar technology in which a metal slit plate having a plurality of slits is arranged in the radiation direction of an antenna to reduce the reflected waves of side lobes (for example, refer to Patent Document 1 below).
  • Patent Document 1 there is a technique for varying the beam width by allowing the reflector having a slit to pass only the polarized waves orthogonal to the slit for the V and H polarized waves of the primary radiator (see, for example, Patent Document 2 below).
  • the present invention aims to construct a closed space of radio waves in a desired communication area unit.
  • the electromagnetic wave control device is an electromagnetic wave control device that controls the electric field distribution of an electromagnetic wave emitted by an omnidirectional antenna, and is made of a conductor, and is separated from the antenna by a predetermined distance on the back surface of the antenna. It is arranged and has one or a plurality of projections that change the radiation pattern of the electromagnetic wave, and has a reflection plate that makes a constant electric field within a predetermined communication area and weakens the electric field outside the communication area.
  • a closed space of radio waves can be constructed in units of desired communication areas.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a communication area by the electromagnetic wave control device according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a characteristic example in which two protrusions are densely arranged as a reflector according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a characteristic example in which two protrusions are densely arranged as a reflector according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a characteristic example in which two protrusions are arranged at predetermined intervals as the reflector according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a characteristic example in which two protrusions are arranged at predetermined intervals as a reflector according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a characteristic example in which two protrusions are arranged at predetermined intervals as a reflector according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a characteristic example in which one concave protrusion is arranged as the reflector according to the first embodiment.
  • Part 1 is a diagram illustrating a characteristic example in which one concave protrusion is arranged as the reflector according to the first embodiment.
  • Part 2 is a diagram illustrating a characteristic example in which a plurality of protrusions are arranged at predetermined intervals as the reflector according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a characteristic example in which a plurality of protrusions are arranged at predetermined intervals as the reflector according to the first embodiment.
  • Part 2 FIG. 10A is a diagram showing a configuration example of the space electromagnetic field control system according to the first embodiment.
  • FIG. 10B is a diagram showing a configuration example of the space electromagnetic field control system according to the first embodiment.
  • Part 2 FIG. 11 is a diagram illustrating a hardware configuration example of a transmitter of the spatial electromagnetic field control system according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a hardware configuration example of a terminal of the spatial electromagnetic field control system according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a closed space of a radio wave constructed by the electromagnetic field control device according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing an application example of the spatial electromagnetic field control system according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 15 is a perspective view showing an electromagnetic wave filter of the electromagnetic wave control device according to the second exemplary embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an electromagnetic wave control device according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is an exploded perspective view showing a configuration example of the space electromagnetic field control system according to the second embodiment.
  • An electromagnetic wave control device confines a radio wave emitted from an antenna of a transmitter including a wireless communication router or an access point (AP) in a specific communication area.
  • the antenna is an omnidirectional linear antenna, for example, a dipole antenna.
  • the electromagnetic wave control device controls the electromagnetic wave so that the electric field strength (electric field) is substantially constant outside the communication area and the electric field strength (electric field) is suddenly weakened outside the communication area. Build a closed space.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a communication area by the electromagnetic wave control device according to the first embodiment.
  • the electromagnetic wave control device described in the first embodiment is the reflector 100.
  • the reflector 100 is arranged at a position separated from the antenna 150 of the AP by a predetermined distance.
  • FIG. 1 is a side view of a room viewed from the side.
  • a reflector 100 is installed on the ceiling or the like, and an antenna 150 is arranged below the reflector 100 by a predetermined distance (Z-axis direction). ..
  • the length of the antenna 150 is a half wavelength ( ⁇ /2) of the communication frequency.
  • the width of the reflector 100 along the length direction (Y-axis direction) of the antenna 150 is about one wavelength ( ⁇ ) of the communication wavelength.
  • the length (X-axis direction) and width (Y-axis direction) of the reflector 100 have a length and a width according to the size of the communication area to be constructed.
  • Fig. 1 shows each component of the space electromagnetic field control system.
  • the spatial electromagnetic field control system includes a reflector 100, a transmitter that transmits radio waves, and a receiver that receives radio waves transmitted by the transmitter when it is located in a specific communication area.
  • the transmitter is a router or an access point (AP) and includes an antenna 150.
  • AP access point
  • the receiver is a terminal (MS) 170 such as a smartphone or a portable personal computer (PC) held by a user who can move to a specific communication area.
  • MS terminal
  • PC portable personal computer
  • the reflector 100 is a plate having a predetermined size in the length (X-axis direction) and width (Y-axis direction).
  • the reflective plate 100 includes, for example, a metal plate of a conductor such as copper, aluminum, or iron, or copper or the like on one or both sides of a high-frequency substrate of a dielectric base material (for example, 1 mm thick) such as glass epoxy.
  • a metal layer (for example, 18 ⁇ m thick) provided may be used.
  • the reflector 100 is provided with the plurality of protrusions 110 on the surface facing the antenna 150.
  • the protrusion 110 is formed to be convex or concave with respect to the surface of the reflection plate 100.
  • the protrusion 110 is formed so that a triangular protrusion protrudes from the reflector 100 with respect to the antenna 150 side.
  • the dimensions and intervals of the plurality of protrusions 110 will be described later.
  • the protrusion 110 can be easily manufactured by adhering it to the planar reflection plate 100. Further, the protrusion 110 can be easily formed by bending a part of the reflector 100.
  • the antenna 150 is a general-purpose dipole antenna having a predetermined length (polarization direction) toward the depth direction (Y direction) in FIG.
  • the antenna 150 is provided on the center position of the plurality of (two) protrusions 110 of the reflector 100.
  • the communication area C is a predetermined area near the front of the antenna 150
  • the communication-disabled area X is an area around the communication area C and is an area farther from the antenna 150 than the communication area C is.
  • the antenna 150 radiates radio waves in all directions.
  • the reflector 100 has a reverse-phase component in the lateral direction (for example, the X-axis direction) with respect to the radio wave E1 between the two protrusions 110 among the radio waves emitted by the antenna 150. Radio waves to the front (in the Z-axis direction) cancel each other and weaken the electric field strength.
  • the reflector 100 is a radio wave that is directed in the same direction as the radio wave E2 of each of the two projections 110 (outside the projection 110 in the X-axis direction) of the radio waves radiated by the antenna 150. Intensify the in-phase components of.
  • the terminal 170 can receive a radio wave having a substantially constant intensity in the communication area C. Further, in the incommunicable area X, the strength sharply decreases and becomes an incommunicable area.
  • the reflector 100 provided with the protrusion 110 reduces unnecessary radio wave emission to the back side.
  • the electromagnetic wave control device (reflecting plate 100) of the first embodiment when the user's terminal (MS) 170 is located in the communication area C, the terminal 170 has the antenna 150 with a constant radio wave intensity. Can receive the radio wave of.
  • the terminal 170 can make it impossible to receive the radio wave from the antenna 150 because the strength of the received radio wave is sharply weakened. .. That is, in the electromagnetic wave control device (reflector 100) of the first embodiment, the radio wave radiated from the general-purpose AP (antenna 150) is made to have a constant radio wave intensity only within a predetermined communication area C, and the AP (antenna 150) unit. At, the closed space of the radio wave by the desired communication area C is constructed.
  • FIG. 2A is a top view of the reflector 100.
  • the two protrusions 110 are densely provided on the reflector 100 without any gap between them.
  • the reflector 100 has a length (X axis direction) of 222.2 mm and a width (Y axis direction) of 55.6 mm (not shown).
  • the protrusion 110 is an equilateral triangle with three sides inclined at 60 degrees, and the height (projection amount) of the protrusion 110 from the surface of the reflection plate 100 is 12.3 mm. Is 14.2 mm.
  • the protrusion amount of the protrusion 110, the distance between the vertices, and the distance from the antenna 150 are each set with reference to the communication wavelength ⁇ .
  • the antenna 150 is arranged at a position apart from the apex of the protrusion 110 by a predetermined distance (20.5 mm) in the Z-axis direction at the center position between the two adjacent protrusions 110 at the center.
  • the antenna 150 is provided with a predetermined length (24.6 mm) in the length direction along the Y-axis direction and has a diameter of ⁇ 1 mm (not shown).
  • FIG. 2B is an S-parameter characteristic of the antenna 150 alone which is a dipole antenna, and has a center frequency of 5.4 GHz.
  • FIG. 2C shows the S-parameter characteristics obtained by adding the reflector 100 to the antenna 150, and the center frequency is 5.5 GHz.
  • the display range was set to 20 dB. In this case, it weakens on the front side (Z-axis direction), and the electric field strength on the left diagonal lower side P1 and the right diagonal lower side P2 is strong (gain of 7.7 dBi at maximum), and it is rectangular on the plane viewed from the antenna side. A radiation pattern close to is obtained.
  • the radiation pattern shown in FIG. 3 is effective for forming a communication area C having a constant radio field intensity as shown in FIG. 1 and for forming an incommunicable area X where reception power is sharply weakened outside the communication area C. Become.
  • FIG. 4 and 5 are diagrams for explaining a characteristic example in which two protrusions are arranged at predetermined intervals as the reflector according to the first embodiment.
  • 4A is a top view of the reflector 100
  • FIG. 4B is a perspective view.
  • two protrusions 110 are provided on the reflection plate 100 with an arrangement interval (gap) between them.
  • the reflector 100 has a length (X axis direction) of 222.2 mm and a width (Y axis direction) of 55.6 mm.
  • the protrusion 110 is an equilateral triangle with three sides inclined at 60 degrees, and the height (projection amount) of the protrusion 110 from the surface of the reflection plate 100 is 12.3 mm. Is 31.6 mm.
  • the antenna 150 is arranged at a position apart from the apex of the protrusion 110 by a predetermined distance (20.5 mm) in the Z-axis direction at the center position between the two adjacent protrusions 110 at the center.
  • the antenna 150 is provided with a predetermined length (24.6 mm) in the length direction along the Y-axis direction and has a diameter of ⁇ 1 mm.
  • the length of the antenna 150 in the Y-axis direction is a half wavelength ( ⁇ / 2) of the communication frequency.
  • the width of the reflector 100 in the Y-axis direction is about one wavelength ( ⁇ ) of the communication wavelength.
  • the display range was set to 20 dB. In this case, it weakens on the front side (Z-axis direction), and the electric field strength on the diagonally lower left P1 and the diagonally lower right P2 becomes stronger (gain of 6.8 dBi at maximum), and a radiation pattern close to a rectangle can be obtained. ..
  • the radiation pattern shown in FIG. 5 has a shape in which X1 and X2 at the upper positions of P1 and P2 are more outwardly spread as compared with FIG.
  • the radio wave intensity can be made more constant in the communication area C as shown in FIG. 1 than in the configuration examples of FIGS. Further, outside the area adjacent to the communication area C, it is possible to form the incommunicable area X in which the received power is further weakened.
  • FIG. 6 and FIG. 7 are diagrams for explaining a characteristic example in which one concave protrusion is arranged as the reflector according to the first embodiment.
  • FIG. 6A is a top view of the reflector 100
  • FIG. 6B is a perspective view.
  • one concave protrusion 120 is provided on the reflection plate 100.
  • the reflector 100 has a length (X axis direction) of 222.2 mm and a width (Y axis direction) of 55.6 mm.
  • the protrusion 120 is formed by bending a part of the reflection plate 100 toward the back side (Z-axis direction).
  • the bent portion has an angle ⁇ (for example, 60 °) with respect to the surface of the reflector 100, and a recess parallel to the surface of the reflector 100 is formed by 17.4 mm in the length direction (X-axis direction).
  • the amount of depression of the protrusion 110 from the surface of the reflection plate 100 is 12.3 mm.
  • the antenna 150 is arranged at a position apart from the surface of the reflection plate 100 by a predetermined distance (21.5 mm) in the Z-axis direction at the center position between the protrusions 110.
  • the antenna 150 has a predetermined length (24.6 mm) along the Y-axis direction and has a diameter of ⁇ 1 mm.
  • FIG. 6C shows S-parameter characteristics obtained by adding the reflector 100 to the antenna 150, and the center frequency is 5.7 GHz.
  • the display range was set to 20 dB. In this case, it weakens on the front side (Z-axis direction), the electric field strength on the diagonally lower left side P1 and the diagonally lower right side P2 is strong (gain of maximum 6.3 dBi), and a radiation pattern close to a rectangle is obtained. ..
  • the radiation pattern shown in FIG. 7 has a shape in which X1 and X2 at the upper positions of P1 and P2 are more outwardly spread as compared with FIG. 5, and has a shape closer to a rectangle.
  • the radio wave intensity can be made constant in the communication area C as shown in FIG. 1 as compared with the configuration examples of FIGS. 4 and 5. Further, outside the area adjacent to the communication area C, it is possible to form the incommunicable area X in which the received power is further weakened.
  • FIG. 8 and 9 are diagrams for explaining a characteristic example in which a plurality of protrusions are arranged at predetermined intervals as the reflector according to the first embodiment.
  • 8A is a top view of the reflector 100
  • FIG. 8B is a front view
  • FIG. 8C is a perspective view.
  • a plurality of (6) protrusions 110 are provided on the reflector 100 with a mutual arrangement interval (gap).
  • the reflector 100 has a length (X axis direction) of 222.2 mm and a width (Y axis direction) of 55.6 mm.
  • the protrusion 110 is an equilateral triangle with three sides inclined at 60 degrees, and the height (projection amount) of the protrusion 110 from the surface of the reflection plate 100 is 12.3 mm. Is 31.6 mm.
  • the antenna 150 is arranged at a position apart from the surface of the reflector 100 by a predetermined distance (28.8 mm) in the Z-axis direction at the center position between the two adjacent protrusions 110 in the center.
  • the antenna 150 has a length direction of a predetermined length (24.6 mm) along the Y-axis direction and has a diameter of ⁇ 1 mm.
  • FIG. 9A shows an S parameter characteristic in which the reflector 100 is added to the antenna 150, and the center frequency is 5.6 GHz.
  • the display range was set to 20 dB.
  • the electric field strength is weakened on the front side (Z-axis direction), and the electric field strength of the diagonally lower left P1 and the diagonally lower right P2 is increased (gain of 6.93 dBi at maximum), and a radiation pattern close to a rectangle can be obtained.
  • the radiation pattern shown in FIG. 9B has a shape in which X1 and X2 at the upper positions of P1 and P2 are more outwardly spread as compared with FIG. 5, and has a shape close to a rectangle. According to the radiation pattern shown in FIG.
  • FIG. 10A and 10B are diagrams showing a configuration example of the spatial electromagnetic field control system according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 10A is an exploded perspective view of the space electromagnetic field control system 1000
  • FIG. 10B is a perspective view showing an attached state.
  • the space electromagnetic field control system 1000 includes a transmitter (AP) 1010, a reflector 100, and a cover 1020.
  • AP 1010 radiates a ⁇ /4 vertically polarized radio wave from antenna 150.
  • the reflector 100 is arranged on the back surface of the AP 1010 (antenna 150) at a predetermined distance, and is housed in the cover 1020.
  • the cover 1020 is formed in a box shape that covers the reflector 100 and the AP1010 with a material that transmits radio waves, for example, ABS resin.
  • the AP 1010 is described as a transmitter in the first embodiment, the AP 1010 also transmits/receives data to/from the terminal 170 and has a receiver function.
  • cover 1020 can be easily attached to the desired installation location on the ceiling or wall 1030 via bolts 1021.
  • the space electromagnetic field control system 1000 can be configured by accommodating the general-purpose AP 1010 and the above-described reflector 100 in the cover 1020, and can be manufactured easily and at low cost. Then, by attaching the cover 1020 to a desired installation location, the radio wave radiated by the AP 1010 can be communicated only with the terminal (MS) 170 located in the predetermined communication area C.
  • FIG. 11 is a diagram showing a hardware configuration example of the transmitter of the space electromagnetic field control system according to the first embodiment.
  • the transmitter (AP) 1010 has a general-purpose hardware configuration, and includes a CPU 1101, a RAM 1102, an RF-front end 1103, a signal processing unit 1104, an operation unit interface (IF) 1105, a LAN port 1106, a power supply port 1107, and an antenna 150. Including.
  • the CPU 1101 executes the control program stored in the ROM, the RAM 1102, etc. to control the entire AP 1010, and at this time, the RAM 1102 is used as a work area.
  • the RF-front end 1103 transmits / receives data via the antenna 150 under the control of the signal processing unit 1104 for wireless transmission / reception.
  • the operation unit interface (IF) 1105 is an interface for performing operation settings by the user. Data to be transmitted/received is input/output via the LAN port 1106.
  • the AP 1010 operates based on the power supplied from the power port 1107.
  • FIG. 12 is a diagram showing a hardware configuration example of a terminal of the spatial electromagnetic field control system according to the first exemplary embodiment.
  • the terminal (MS) 170 includes a CPU 1201, a RAM 1202, an RF-front end 1203, a signal processing unit 1204, and an operation unit interface (IF) 1205. Further, it includes a sensor 1206, a speaker 1207, a microphone 1208, a camera 1209, a keyboard 1210, a display 1211, a power source 1212, and an antenna 1213.
  • the terminal (MS) 170 has, for example, general-purpose hardware configurations such as a smartphone.
  • the CPU 1201 executes a control program stored in a ROM, a RAM 1202, or the like to control the entire terminal (MS) 170, and at this time, the RAM 1202 is used as a work area.
  • the RF-front end 1203 transmits/receives data via the antenna 1213 under the control of wireless transmission/reception of the signal processing unit 1204.
  • the operation unit interface (IF) 1205 is an interface for performing operation settings by the user.
  • the terminal (MS) 170 transmits data input from the sensor 1206, the microphone 1208, the camera 1209, and the keyboard 1210 under the control of the CPU 1201, and displays the received data on the display 1211.
  • the terminal (MS) 170 operates based on a power source supplied from a power source 1212 such as a built-in battery.
  • a power source 1212 such as a built-in battery.
  • FIG. 12 a configuration example of a smartphone or the like has been described as the terminal 170, but the terminal 170 also includes a simple one including a sensor such as an IoT sensor, a CPU, a memory, an RFID, and the like.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a closed space of a radio wave constructed by the electromagnetic field control device according to the first embodiment.
  • FIG. 13A is a plan view showing a conventional communication area.
  • the AP antenna 150 is arranged on the ceiling of the room, it corresponds to a view of the communication area on the floor portion from the AP side.
  • concentric communication areas C1 to C4 are formed for each AP (antenna 150) around the antenna 150.
  • a part of a plurality of communication areas C1 to C4 are overlapped to form overlapping areas D1 to D4.
  • each AP (antenna 150) can form rectangular communication areas C1 to C4 on a plane viewed from the antenna side with the antenna 150 as the center. it can.
  • the rectangular communication areas C1 to C4 have a linear boundary, and different communication areas can be closely arranged without overlapping. Further, since each communication area C1 to C4 has a rectangular shape when viewed in a plane, when constructing a large communication area in a plurality of communication areas C1 to C4, the straight line portion of the boundary between adjacent communication areas C can be constructed in contact with each other. Like Then, individual communication areas C1 to C4 can be constructed for each AP (antenna 150) without overlapping the communication areas C1 to C4.
  • the size of the polymerization areas D1 to D4 can be made as small as possible. Therefore, the overlapping areas D1 to D4 where interference occurs can be made as small as possible.
  • the boundaries between adjacent communication areas C may be separated by a predetermined distance to form independent communication areas.
  • FIG. 14 is a diagram showing an application example of the spatial electromagnetic field control system according to the first exemplary embodiment.
  • the space electromagnetic field control system 1000 of the first embodiment is described in, for example, the following 1. ⁇ 3. Applicable to
  • a component equipped with an IoT sensor conveyed on the lanes L1 to L3 for each of the manufacturing lines (lanes) L1 to L3 of the factory. And management of materials.
  • the above-mentioned spatial electromagnetic field control system 1000 (cover 1020 for accommodating AP1010 and reflector 100) is arranged for each lane L1 to L3.
  • independent communication areas C1 to C3 can be constructed in the lanes L1 to L3.
  • the IoT sensor (corresponding to the terminal 170) carried on the lane L1 can communicate with the AP 1010 on the lane L1 when it is located in the communication area C1.
  • the IoT sensor (corresponding to the terminal 170) is not located in the communication areas C2, C3 of the APs 1010 in the other lanes L2, L3, and does not communicate with the APs 1010 in the other lanes L2, L3. .
  • radio waves in the communication area C1 of the lane L1 do not leak to the communication areas C2 and C3 of the other adjacent lanes L2 and L3, communication between the AP 1010 and the IoT sensor (corresponding to the terminal 170) in the lane L1.
  • Data security can be ensured.
  • security measures such as special encryption can be eliminated.
  • ⁇ 2. Can be applied to, for example, the waiting room of a station or an airport, the seat of a train or an aircraft, the seat of a restaurant, or the like.
  • the space electromagnetic field control system 1000 (the cover 1020 of FIG. 10B for accommodating the AP 1010 and the reflector 100) described above is provided on the ceiling or floor of each seat N1 to N3 of the train. To place.
  • independent communication areas C1 to C3 can be constructed on the sheets N1 to N3.
  • the radio waves in the communication area C1 of the sheet N1 do not leak to the communication areas C2, C3 of the other adjacent sheets N2, N3, so that between the AP 1010 on the sheet N1 and the user's terminal 170 (MS).
  • MS user's terminal 170
  • ⁇ 3. Can be applied to, for example, a hospital or a server room.
  • the communication area C can be constructed only in a predetermined area, unnecessary electromagnetic waves are not given to the medical equipment in the hospital and the server. That is, according to the embodiment, it is possible to construct the communication area C in which radio waves are confined even in a hospital or a server room.
  • the electromagnetic wave control device of the first embodiment described above controls the electric field distribution of radio waves by providing a protrusion on the reflector on the back surface of the antenna to make the electric field within a predetermined communication area substantially constant. Also, the electric field is sharply weakened outside the communication area. As a result, it becomes possible to construct a closed space of radio waves by the desired communication area C.
  • the space electromagnetic field control system can be configured by accommodating a general-purpose AP and the above-mentioned reflector in a cover, and can be manufactured easily and at low cost. Then, by attaching the cover to a desired installation location, the radio waves radiated by the antenna of the AP can be communicated only with the terminal (MS) located within the predetermined communication area.
  • the electromagnetic wave control device is a reflector having a protrusion, and a radio wave closed space according to a desired communication area can be constructed only by installing this reflector on the back surface of a general-purpose wireless router or AP. It should be noted that the same effect can be obtained by arranging only the antenna by pulling it out from the wireless router or AP and arranging the reflector on the back surface of the antenna.
  • the first embodiment it is possible to prevent leakage of radio waves to the outside of the communication area of each wireless router or AP with a simple configuration, so that it is possible to improve security.
  • communication areas can be divided and arranged so that terminals and sensors of different wireless communication systems do not interfere with each other.
  • the electromagnetic wave control device described in the first embodiment has a configuration including a reflector 100.
  • the electromagnetic wave control device of the second embodiment includes an electromagnetic wave filter 1500 in addition to the reflector 100 described in the first embodiment.
  • FIG. 15 is a perspective view showing an electromagnetic wave filter of the electromagnetic wave control device according to the second embodiment.
  • the electromagnetic wave filter 1500 is formed in a substantially wavy shape by bending a conductor such as a metal plate.
  • the conductor is, for example, a metal plate such as copper, aluminum, or iron, or a metal layer such as copper provided on one or both sides of a high-frequency substrate (for example, a dielectric base material such as glass epoxy (for example, 1 mm thick)). (For example, the thickness is 18 microns).
  • the bent curved surface 1501 has a length of 27.7 mm and an angle ⁇ with respect to the Z-axis direction of 30 degrees.
  • the folded curved surface 1501 forms a V-shape formed by two sides of a substantially triangular shape with the adjacent folded curved surface 1501, and the electromagnetic wave filter 1500 is formed in a substantially wavy shape in which the V-shape is continuous in the X-axis direction.
  • a slot 1502 having a predetermined width W and a length L is formed in the folding curved surface 1501 along the direction orthogonal to the incident direction of electromagnetic waves. That is, the slot 1502 is opened in a direction (X-axis direction) orthogonal to the polarization direction (length direction, Y-axis direction) of the antenna 150.
  • the width W of the slot 1502 is about a minute width (for example, 2 mm) that allows radio waves to pass therethrough.
  • ⁇ a means a wavelength in consideration of the wavelength shortening effect by the substrate and other fine adjustments.
  • a plurality of the slots 1502 are formed with a predetermined interval (for example, 25 mm) in the Y-axis direction of the folded curved surface 1501.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an electromagnetic wave control device according to the second embodiment.
  • a router and an AP are arranged in the center, and a predetermined distance (for example, 21.7 mm) is placed in front of the antenna 150 of the transmitter of the router and the AP.
  • the electromagnetic wave filter 150 is arranged.
  • the reflector 100 described in the first embodiment is arranged on the back surface of the antenna 150 at a predetermined distance (for example, 20.5 mm above).
  • the reflector 100 may have various shapes described in the first embodiment, but FIG. 16 shows the two protrusions 110 arranged at a predetermined interval.
  • the radio wave (electromagnetic wave) radiated from the antenna 150 is reflected by the reflection plate 100 and radiated to the front side (Z-axis direction) via the electromagnetic wave filter 150.
  • the electromagnetic wave filter 1500 is formed in a wave shape, and for a radio wave (electromagnetic wave) having a wavelength ⁇ a/2 that is incident from the front direction (X-axis direction), the slot 1502 is positioned in a state inclined at L sin ⁇ .
  • the rate of reflecting electromagnetic waves increases. As a result, the ratio of transmission is reduced, and the power of the input electromagnetic wave is largely attenuated.
  • the incident angle of the electromagnetic wave is ⁇ (30°) with respect to the X-axis direction, that is, the length L of the slot 1502 of the electromagnetic wave filter 1500 is substantially the same as the wavelength ⁇ a/2 of the electromagnetic wave, and the electromagnetic wave is incident from an oblique direction.
  • the length L of the slot 1502 is located in the same size.
  • the ratio of reflecting (ref.) the electromagnetic wave becomes small, and the ratio of transmitting (pass) becomes large, and a large amount of the power of the input electromagnetic wave is passed.
  • the electromagnetic wave filter 1500 reflects (ref.) the electromagnetic wave incident from the oblique direction. Will grow. As a result, the ratio of transmission is reduced, and the power of the input electromagnetic wave is largely attenuated.
  • the electromagnetic wave filter 1500 has a high reflection ratio with respect to the electromagnetic wave incident from the front direction (90° with respect to the X axis).
  • the ratio of reflection is high with respect to the incident electromagnetic wave.
  • FIG. 16B shows S-parameter characteristics obtained by adding the reflector 100 and the electromagnetic wave filter 1500 to the antenna 150 shown in the second embodiment, and the center frequency is 5.65 GHz (the antenna 150 alone is 5.4 GHz). Center frequency).
  • FIG. 17 is an exploded perspective view showing a configuration example of the spatial electromagnetic field control system according to the second exemplary embodiment.
  • the spatial electromagnetic field control system 1000 according to the second embodiment includes a transmitter (AP) 1010, a reflector 100, an electromagnetic wave filter 1500, and a cover 1020.
  • the cover 1020 With the reflection plate 100, the AP 1010, and the electromagnetic wave filter 1500 accommodated in the cover 1020, the cover 1020 can be easily attached to a desired ceiling or wall 1030 installation location through the bolt 1021.
  • the space electromagnetic field control system 1000 can be configured by accommodating the general-purpose AP1010, the above-mentioned reflector 100, and the electromagnetic wave filter 1500 in the cover 1020, and can be manufactured easily and at low cost. Then, by attaching the cover 1020 to the desired installation location, the radio waves radiated by the AP 1010 can be communicated only with the terminal (MS) 170 located in the predetermined communication area C.
  • the communication area C is substantially constant as in the first embodiment (see FIG. 1).
  • the strength sharply decreases, and communication becomes impossible.
  • the radio wave can be received with a constant radio wave intensity.
  • the user's terminal (MS) 170 is located in the incommunicable area X, it is possible to make the strength of the received radio wave abruptly weak so that it cannot be received.
  • the electromagnetic wave control device of the second embodiment can radiate (transmit) the radio wave radiated from the general-purpose AP (antenna 150) so as to have a constant radio wave intensity only within the predetermined communication area C. Then, also in the second embodiment, it becomes possible to construct a closed space of radio waves in the desired communication area C.
  • the electromagnetic wave control device of the second embodiment described above is provided with a reflector having a protrusion on the back surface of the antenna and an electromagnetic wave filter on the front surface of the antenna. Also in the second embodiment, the electric field distribution of the radio wave can be controlled so that the electric field in the predetermined communication area is substantially constant. Also, the electric field is sharply weakened outside the communication area. As a result, it becomes possible to construct a closed space of radio waves in a desired communication area.
  • the space electromagnetic field control system of the second embodiment can be configured by accommodating a general-purpose AP, a reflector, and an electromagnetic wave filter in a cover, and can be manufactured easily and at low cost. Then, by attaching the cover to a desired installation location, the radio waves radiated by the antenna of the AP can be communicated only with the terminals located within the predetermined communication area.
  • the electromagnetic wave control device of the second embodiment comprises a reflecting plate having a protrusion and an electromagnetic wave filter, the reflecting plate is installed on the back surface of a general-purpose wireless router or AP, and the electromagnetic wave filter is arranged on the front surface of the wireless router or AP. Only by this, a closed space of radio waves can be constructed by a desired communication area.
  • Similar effects can be obtained by disposing only the antenna from the wireless router or the AP, disposing the antenna, disposing the reflector on the back of the antenna, and disposing the electromagnetic wave filter on the front. Then, according to the second embodiment, it is possible to prevent leakage of radio waves to the outside of the communication area of each wireless router or AP with a simple configuration, so that it is possible to improve security. For example, it becomes possible to arrange communication areas so that terminals and sensors of different wireless communication systems do not interfere with each other.
  • the electromagnetic wave control device of each of the embodiments described above controls the electric field distribution of the radio waves emitted by the antenna.
  • the electromagnetic wave control device can be configured, for example, by providing a projection portion on a reflection plate arranged on the back surface of an omnidirectional antenna.
  • the reflector is made of a conductive material, is disposed on the back surface of the antenna at a predetermined distance from the antenna, and has one or a plurality of protrusions that change the radiation pattern of electromagnetic waves.
  • This electromagnetic wave control device sets a constant electric field in a predetermined communication area and sharply weakens the electric field outside the communication area. As a result, it becomes possible to construct a closed space of radio waves in a desired communication area.
  • the antenna is a dipole antenna having a predetermined length
  • the protrusions protrude toward the front surface of the reflector along the length of the antenna by a predetermined length and extend in a direction orthogonal to the length of the antenna.
  • the protrusion has a protrusion amount and a shape according to the distance between the antenna and the reflector.
  • a plurality of protrusions are provided with a predetermined interval in the direction orthogonal to the length direction of the antenna.
  • the communication area can be made substantially rectangular.
  • the protrusion is provided so as to protrude toward the back surface of the reflector along the length direction of the antenna by a predetermined length, and has a protrusion amount and a shape according to the distance between the antenna and the reflector.
  • the protrusion can be provided so as to protrude with an inclination angle of 60 degrees with respect to the surface of the reflector. This makes it possible to weaken the electromagnetic waves in the front direction and strengthen the electromagnetic waves in the oblique direction with respect to the electromagnetic waves radiated by the antenna, and make the communication area substantially rectangular.
  • the reflector has a predetermined width and length according to the size of the communication area.
  • the communication area can be formed into a substantially rectangular shape in accordance with the size of the communication area.
  • the front surface of the antenna at a predetermined distance, is made of a conductor, has a plurality of folded curved surfaces, and a slot formed with an opening in the folded curved surface, and has an almost constant electric field in a predetermined communication area.
  • An electromagnetic wave filter that sharply weakens the electric field outside the communication area may be arranged.
  • the reflector placed on the back of the antenna and the electromagnetic wave filter placed on the front of the antenna weaken the electromagnetic waves in the front direction and strengthen the electromagnetic waves in the diagonal direction among the electromagnetic waves radiated by the antenna, and the communication area is roughly rectangular. It can be shaped. Then, it becomes possible to construct the closed space of the radio wave by the desired communication area.
  • the bent surface of the electromagnetic wave filter forms a predetermined angle with the front surface, and the slot is opened with a predetermined length in a direction orthogonal to the polarization direction of the antenna, and the length is about 1/wavelength of the radio wave. It may be 2.
  • the angle of the curved surface may be, for example, a predetermined angle based on the electric field distribution and the electric field strength in the communication area. Thereby, for example, a substantially rectangular communication area can be constructed.
  • the radio wave incident from the antenna located in front of the slot having a curved surface having a predetermined angle has a small transmittance and a large reflectance.
  • the folded curved surface slot of the portion having a predetermined angle has a large transmittance of radio waves obliquely incident from the antenna and a small reflectance.
  • the radio wave incident further obliquely from the antenna has a low transmittance and a high reflectance.
  • the above electromagnetic wave control device can be combined with a general-purpose wireless router, AP, and terminal to form a spatial electromagnetic field control system.
  • the access point has an omnidirectional antenna and transmits / receives radio waves to / from a terminal located in the communication area.
  • the protrusion weakens the electromagnetic wave of the antenna on the back side of the antenna, weakens the electromagnetic wave in the front direction of the antenna, and strengthens the electromagnetic wave in the oblique direction of the antenna.
  • the radiation pattern of the concentric electromagnetic waves radiated by the antenna is changed to a rectangular shape in a predetermined communication area that is a predetermined distance away from the antenna.
  • the terminal can communicate with the access point only while it is located within the rectangular communication area. In addition, the terminal immediately becomes unable to communicate with the access point when it deviates from the rectangular communication area.
  • the space electromagnetic field control system can be composed of a reflector which is the above-mentioned electromagnetic wave control device, an access point equipped with a reflector, an electromagnetic wave filter, and an antenna, and a cover for accommodating the access point and the electromagnetic wave control device.
  • the cover can be easily attached to a place where a predetermined communication area is constructed.
  • each communication area can access the communication area in which they are located. Can communicate only with points. Since each communication area does not interfere with the adjacent communication area, security can be maintained even if means such as encryption different for each communication area are not required.
  • the rectangular communication area has a linear boundary, and different communication areas can be closely arranged without overlapping.

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Abstract

電磁波制御装置は、無指向性のアンテナ（１５０）が放射する電磁波の電界分布を制御する。電磁波制御装置は、例えば、導電体からなり、アンテナ（１５０）の背面にアンテナ（１５０）から所定の距離を隔てて配置され、電磁波の放射パターンを変化させる一つまたは複数の突起部（１１０）を有する反射板（１００）である。反射板（１００）をアンテナ（１５０）の背面に設けるだけで、所定の通信エリア（Ｃ）内を一定な電界とし、通信エリア外の通信不能エリア（Ｘ）で電界を弱くすることで、所望する通信エリア（Ｃ）による電波の閉空間を構築する。

Description

電磁波制御装置および空間電磁界制御システム
　本発明は、電磁波を制御する電磁波制御装置および空間電磁界制御システムに関する。
　無線ルータやアクセスポイント（ＡＰ）の設置により端末等が無線通信できる。ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）技術を用いたセンサや端末は、異なる無線通信システムが同じエリアに混在して配置されることがある。例えば、２．４ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯の通信周波数のＷｉＦｉ（登録商標）は、工場、病院、飲食店等で用いられ、混在した環境においても、各通信システム別に無線通信システムの構築の容易性や、セキュリティの確保が求められている。
　無線ルータやＡＰに主に用いられるダイポールアンテナは、通信エリアに向かって電波が円状に広がるため、所望するエリア外に余分な電波の漏れや、隣接するＡＰの電波や壁、金属面からの反射波との干渉により、電波が弱くなるヌルスポットが生じている。
　従来技術として、アンテナから放射された空間の電磁界を制御する電磁波制御装置がある。例えば、アンテナの放射方向上に複数のスリットを有する金属スリット板を配置し、サイドローブの反射波を低減した車載用レーダの技術がある（例えば、下記特許文献１参照。）。また、一次放射器のＶ，Ｈ偏波を、スリットを有する反射器によりスリットに直交する偏波のみ通過させてビーム幅を可変する技術がある（例えば、下記特許文献２参照。）。また、放射素子の小反射板を、間隙を空けて複数配置し、小反射板の交換が容易で大きな反射板のアンテナと等価にした技術がある（例えば、下記特許文献３参照。）。また、基板上にミリ波用の多数のアンテナの開口面を大きくアレイ化して配置することでビームを絞り、ゲート等の所定エリアで一定の電界値（フレネルゾーン）を形成する技術がある（例えば、下記非特許文献１参照。）。
特開２００６－０２９８３４号公報 特開平１１－２１４９２０号公報 特開昭６３－０２６００６号公報
Ｍｉａｏ　Ｚｈａｎｇ、外５名、「Ａ　６０－ＧＨｚ　Ｂａｎｄ　Ｃｏｍｐａｃｔ－Ｒａｎｇｅ　Ｇｉｇａｂｉｔ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｕｓｉｎｇ　Ｌａｒｇｅ　Ａｒｒａｙ　Ａｎｔｅｎｎａｓ」、ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ　ＯＮ　ＡＮＴＥＮＮＡＳ　ＡＮＤ　ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮ，ＶＯＬ．６３，ＮＯ．８、Ａｕｇ．２０１５
　しかしながら、上記従来の技術では、汎用の無線ルータやＡＰを用いた無線通信において、所望の通信エリア単位で電波の閉空間を構築することができなかった。特許文献１，２のようにアンテナ前方にスリットを有する金属板（反射器）を配置しただけでは偏波制御しか行えず電波のエリア制御が行えない。また、特許文献３、非特許文献１は、アレイ化した反射板を用いる必要がある。加えて、汎用の無線ルータやＡＰが放射する電波を用いることができない。
　一つの側面では、本発明は、所望の通信エリア単位で電波の閉空間を構築できることを目的とする。
　一つの案では、電磁波制御装置は、無指向性のアンテナが放射する電磁波の電界分布を制御する電磁波制御装置であって、導電体からなり、アンテナの背面に前記アンテナから所定の距離を隔てて配置され、前記電磁波の放射パターンを変化させる一つまたは複数の突起部を有し、所定の通信エリア内を一定な電界とし、前記通信エリア外で電界を弱くする反射板を有する、ことを要件とする。
　一つの実施形態によれば、所望の通信エリア単位で電波の閉空間を構築できるという効果を奏する。
図１は、実施の形態１にかかる電磁波制御装置による通信エリアの説明図である。 図２は、実施の形態１にかかる反射板として２個の突起部を密に配置した特性例を説明する図である。（その１） 図３は、実施の形態１にかかる反射板として２個の突起部を密に配置した特性例を説明する図である。（その２〉 図４は、実施の形態１にかかる反射板として２個の突起部を所定間隔で配置した特性例を説明する図である。（その１） 図５は、実施の形態１にかかる反射板として２個の突起部を所定間隔で配置した特性例を説明する図である。（その２） 図６は、実施の形態１にかかる反射板として１個の凹状の突起部を配置した特性例を説明する図である。（その１） 図７は、実施の形態１にかかる反射板として１個の凹状の突起部を配置した特性例を説明する図である。（その２） 図８は、実施の形態１にかかる反射板として複数の突起部を所定間隔で配置した特性例を説明する図である。（その１） 図９は、実施の形態１にかかる反射板として複数の突起部を所定間隔で配置した特性例を説明する図である。（その２） 図１０Ａは、実施の形態１にかかる空間電磁界制御システムの構成例を示す図である。（その１） 図１０Ｂは、実施の形態１にかかる空間電磁界制御システムの構成例を示す図である。（その２） 図１１は、実施の形態１にかかる空間電磁界制御システムの送信機のハードウェア構成例を示す図である。 図１２は、実施の形態１にかかる空間電磁界制御システムの端末のハードウェア構成例を示す図である。 図１３は、実施の形態１にかかる電磁界制御装置により構築される電波の閉空間を説明する図である。 図１４は、実施の形態１にかかる空間電磁界制御システムの適用例を示す図である。 図１５は、実施の形態２にかかる電磁波制御装置の電磁波フィルタを示す斜視図である。 図１６は、実施の形態２にかかる電磁波制御装置を説明する図である。 図１７は、実施の形態２にかかる空間電磁界制御システムの構成例を示す分解斜視図である。
（実施の形態）
　以下、本発明の電磁波制御装置および空間電磁界制御システムの実施の形態を説明する。実施の形態にかかる電磁波制御装置は、無線通信のルータやアクセスポイント（ＡＰ）からなる送信器のアンテナが出射する電波を特定の通信エリアに閉じ込める。アンテナは、無指向性の線状アンテナであり、例えば、ダイポールアンテナである。電磁波制御装置は、通信エリア内ではほぼ一定な電波強度（電界）とし、通信エリア外では急激に電波強度（電界）が弱くなるように電磁波を制御することで、所望の通信エリア単位で電波の閉空間を構築する。
（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１にかかる電磁波制御装置による通信エリアの説明図である。実施の形態１で説明する電磁波制御装置は、反射板１００である。反射板１００は、ＡＰのアンテナ１５０から所定距離離れた位置に配置される。
　図１は、ある部屋を横から見た側面図であり、この場合、天井等に反射板１００が設置され、反射板１００から所定距離離れた下方（Ｚ軸方向）にアンテナ１５０が配置される。アンテナ１５０の長さは通信周波数の半波長（λ／２）である。また、反射板１００は、アンテナ１５０の長さ方向（Ｙ軸方向）に沿った幅が通信波長の１波長（λ）程度である。反射板１００が有する長さ（Ｘ軸方向）と幅（Ｙ軸方向）は、構築する通信エリアの大きさに応じた長さおよび幅を有する。
　図１には、空間電磁界制御システムの各構成が示されている。空間電磁界制御システムは、反射板１００と、無線電波を送信する送信機と、特定の通信エリア内に位置したときに送信機が送信する電波を受信する受信機とを含む。送信機は、ルータやアクセスポイント（ＡＰ）であり、アンテナ１５０を備える。ここで、アンテナ１５０の配置位置には、アンテナ１５０を内蔵したＡＰの装置（筐体）、あるいはＡＰから引き出したアンテナ１５０だけを配置してもよい。受信機は、特定の通信エリアに移動自在なユーザが保持するスマートフォン、携帯型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の端末（ＭＳ）１７０である。
　反射板１００は、長さ（Ｘ軸方向）および幅（Ｙ軸方向）にそれぞれ所定の大きさを有する板状のものである。反射板１００は、例えば、銅、アルミニウム、鉄等の導電体の金属板のほか、例えば、ガラスエポキシ等の誘電体基材（例えば、厚さ１ｍｍ）の高周波基板の片面または両面に銅等の金属層（例えば厚さ１８ミクロン）を設けたものを用いることができる。
　実施の形態１では、反射板１００には、アンテナ１５０側に向いた面に複数の突起部１１０を設ける。突起部１１０は、反射板１００の面に対し凸あるいは凹状に形成されている。図１の例では、突起部１１０は、アンテナ１５０側に対し反射板１００から３角形状の凸部が突出して形成されている。複数の突起部１１０の寸法や間隔は後述する。突起部１１０は、平面状の反射板１００に接着するなどして容易に製造することができる。また、反射板１００の一部を折り曲げることで突起部１１０を容易に形成することもできる。
　アンテナ１５０は、図１の奥行方向（Ｙ方向）に向けて所定長さ（偏波方向）を有する汎用のダイポールアンテナである。
　そして、突起部１１０を設けた反射板１００をＡＰのアンテナ１５０の背面に配置することにより、部屋内に通信エリアＣと、通信不能エリアＸを形成できる。図１の例では、アンテナ１５０を反射板１００の複数（２個）の突起部１１０の中心位置上に設ける。通信エリアＣは、アンテナ１５０の正面に近い所定エリアであり、通信不能エリアＸは、通信エリアＣの周囲のエリアであり、通信エリアＣよりアンテナ１５０から遠いエリアである。
　ここで、アンテナ１５０は、全方向に向けて電波を放射する。図１のように、反射板１００は、アンテナ１５０が放射する電波のうち、２個の突起部１１０の間の電波Ｅ１に対しては、横方向（例えば、Ｘ軸方向）の逆相成分を相殺し、正面（Ｚ軸方向）に対する電波は電界強度を弱める。
　また、反射板１００は、アンテナ１５０が放射する電波のうち、２個の突起部１１０それぞれの外方（Ｘ軸方向で突起部１１０より外側）の電波Ｅ２に対しては、同じ方向に向く電波の同相成分を強め合わせる。
　これにより、端末１７０は、通信エリアＣでは、ほぼ一定な強度の電波を受信できる。また、通信不能エリアＸでは、急激に強度が低下し、通信できないエリアとなる。そして、突起部１１０を設けた反射板１００は、背面側への無駄な電波の放射を低減させる。このような実施の形態１の電磁波制御装置（反射板１００）によれば、通信エリアＣ内にユーザの端末（ＭＳ）１７０が位置しているときには、端末１７０は、一定な電波強度でアンテナ１５０の電波を受信できる。
　また、通信不能エリアＸ内にユーザの端末（ＭＳ）１７０が位置しているときには、端末１７０は、受信電波の強度が急激に弱まり、アンテナ１５０からの電波を受信できなくなるようにすることができる。すなわち、実施の形態１の電磁波制御装置（反射板１００）は、汎用のＡＰ（アンテナ１５０）から放射された電波を所定の通信エリアＣ内でのみ一定な電波強度にし、ＡＰ（アンテナ１５０）単位で所望する通信エリアＣによる電波の閉空間を構築する。
　次に、図２～図９を用いて、反射板１００上に各種の突起部１１０を設けた際の特性例について説明する。以下の説明では、電磁界シミュレータを使用して、アンテナ１５０の背面に各種の突起部１１０毎の反射板１００を設けた場合の電波の電界状態（放射パターン）を説明する。
　図２および図３は、実施の形態１にかかる反射板として２個の突起部を密に配置した特性例を説明する図である。図２（ａ）は反射板１００の上面図である。図示の例では、反射板１００上に２個の突起部１１０を互いの配置間隔（ギャップ）を無くして密に設けている。反射板１００は、長さ（Ｘ軸方向）が２２２．２ｍｍ、幅（Ｙ軸方向）が５５．６ｍｍ（不図示）である。突起部１１０は、３辺が６０度の傾斜を有する正三角形であり、反射板１００の面から突起部１１０の高さ（突出量）は１２．３ｍｍ、隣接する一対の突起部１１０の頂点間の距離は１４．２ｍｍである。これら突起部１１０の突出量、頂点間の距離、アンテナ１５０との距離は、それぞれ通信波長λを基準に設定される。
　アンテナ１５０は、中央の隣接する２つの突起部１１０間の中心位置において、突起部１１０の頂点からＺ軸方向に所定距離（２０．５ｍｍ）離れた位置に配置している。アンテナ１５０は、所定長さ（２４．６ｍｍ）の長さ方向をＹ軸方向に沿って設け、φ１ｍｍの直径を有する（不図示）。
　そして、アンテナ１５０から放射される電波の中心周波数ｆ０＝５．４ＧＨｚ（波長λ≒５５．５６ｍｍ）である。図２（ｂ）は、ダイポールアンテナであるアンテナ１５０単体のＳパラメータ特性であり、５．４ＧＨｚの中心周波数を有している。これに対し、図２（ｃ）は、アンテナ１５０に反射板１００を加えたＳパラメータ特性であり、中心周波数は５．５ＧＨｚとなっている。
　そして、図３に示す電波の電界状態（放射パターン）のシミュレーションでは、表示範囲を２０ｄＢとした。この場合、正面側（Ｚ軸方向）で弱まり、左斜め下側Ｐ１、および右斜め下側Ｐ２の電界強度が強くなっており（最大７．７ｄＢｉのゲイン）、アンテナ側から見た平面で矩形に近い放射パターンが得られる。図３に示す放射パターンは、図１に示したような一定な電波強度の通信エリアＣとし、かつ、通信エリアＣに隣接する外側では急激に受信電力を弱める通信不能エリアＸの形成に有効となる。
　図４および図５は、実施の形態１にかかる反射板として２個の突起部を所定間隔で配置した特性例を説明する図である。図４（ａ）は反射板１００の上面図、図４（ｂ）は斜視図である。この例では、反射板１００上に２個の突起部１１０を互いの配置間隔（ギャップ）を有して設けている。反射板１００は、長さ（Ｘ軸方向）が２２２．２ｍｍ、幅（Ｙ軸方向）が５５．６ｍｍである。突起部１１０は、３辺が６０度の傾斜を有する正三角形であり、反射板１００の面から突起部１１０の高さ（突出量）は１２．３ｍｍ、隣接する一対の突起部１１０の頂点間の距離は３１．６ｍｍである。
　アンテナ１５０は、中央の隣接する２つの突起部１１０間の中心位置において、突起部１１０の頂点からＺ軸方向に所定距離（２０．５ｍｍ）離れた位置に配置している。アンテナ１５０は、所定長さ（２４．６ｍｍ）の長さ方向をＹ軸方向に沿って設け、φ１ｍｍの直径を有する。ここで、アンテナ１５０のＹ軸方向の長さは通信周波数の半波長（λ／２）である。また、反射板１００のＹ軸方向の幅は、通信波長の１波長（λ）程度である。
　そして、アンテナ１５０から放射される電波の中心周波数ｆ０＝５．４ＧＨｚ（波長λ≒５５．５６ｍｍ）である。図５に示す電波の電界状態（放射パターン）のシミュレーションでは、表示範囲を２０ｄＢとした。この場合、正面側（Ｚ軸方向）で弱まり、左斜め下側Ｐ１、および右斜め下側Ｐ２の電界強度が強くなっており（最大６．８ｄＢｉのゲイン）、矩形に近い放射パターンが得られる。図５に示す放射パターンは、図３と比較してＰ１，Ｐ２の上部位置のＸ１，Ｘ２がより外方に広がった形であり、矩形に近い形となっている。図５に示す放射パターンによれば、図２，図３の構成例よりもさらに、図１に示したような通信エリアＣ内で一定な電波強度とすることができる。また、通信エリアＣに隣接する外側では急激に受信電力をさらに弱める通信不能エリアＸを形成できる。
　図６および図７は、実施の形態１にかかる反射板として１個の凹状の突起部を配置した特性例を説明する図である。図６（ａ）は反射板１００の上面図、図６（ｂ）は斜視図である。この例では、反射板１００上に１個の凹状の突起部１２０を設けている。反射板１００は、長さ（Ｘ軸方向）が２２２．２ｍｍ、幅（Ｙ軸方向）が５５．６ｍｍである。突起部１２０は、反射板１００の一部を背面側（Ｚ軸方向）に折り曲げて形成している。折り曲げ部分は、反射板１００の面に対して角度θ（例えば６０°）を有し、反射板１００の面と平行な凹部が長さ方向（Ｘ軸方向）に１７．４ｍｍ形成されている。反射板１００の面から突起部１１０の凹み量は１２．３ｍｍである。
　アンテナ１５０は、１つの突起部１１０間の中心位置において反射板１００の面からＺ軸方向に所定距離（２１．５ｍｍ）離れた位置に配置している。アンテナ１５０は、所定長さ（２４．６ｍｍ）をＹ軸方向に沿って設け、φ１ｍｍの直径を有する。
　そして、アンテナ１５０から放射される電波の中心周波数ｆ０＝５．４ＧＨｚ（波長λ≒５５．５６ｍｍ）である。図６（ｃ）は、アンテナ１５０に反射板１００を加えたＳパラメータ特性であり、中心周波数は５．７ＧＨｚとなっている。
　また、図７に示す電波の電界状態（放射パターン）のシミュレーションでは、表示範囲を２０ｄＢとした。この場合、正面側（Ｚ軸方向）で弱まり、左斜め下側Ｐ１、および右斜め下側Ｐ２の電界強度が強くなっており（最大６．３ｄＢｉのゲイン）、矩形に近い放射パターンが得られる。図７に示す放射パターンは、図５と比較してＰ１，Ｐ２の上部位置のＸ１，Ｘ２がより外方に広がった形であり、さらに矩形に近い形となっている。図７に示す放射パターンによれば、図４，図５の構成例よりもさらに、図１に示したような通信エリアＣ内で一定な電波強度とすることができる。また、通信エリアＣに隣接する外側では急激に受信電力をさらに弱める通信不能エリアＸを形成できる。
　図８および図９は、実施の形態１にかかる反射板として複数の突起部を所定間隔で配置した特性例を説明する図である。図８（ａ）は反射板１００の上面図、図８（ｂ）は正面図、図８（ｃ）は斜視図である。この例では、反射板１００上に複数個（６個）の突起部１１０を互いの配置間隔（ギャップ）を有して設けている。反射板１００は、長さ（Ｘ軸方向）が２２２．２ｍｍ、幅（Ｙ軸方向）が５５．６ｍｍである。突起部１１０は、３辺が６０度の傾斜を有する正三角形であり、反射板１００の面から突起部１１０の高さ（突出量）は１２．３ｍｍ、隣接する一対の突起部１１０の頂点間の距離は３１．６ｍｍである。
　アンテナ１５０は、中央の隣接する２つの突起部１１０間の中心位置において反射板１００の面からＺ軸方向に所定距離（２８．８ｍｍ）離れた位置に配置している。アンテナ１５０は、所定長さ（２４．６ｍｍ）の長さ方向をＹ軸方向に沿って設け、φ１ｍｍの直径を有する。
　そして、アンテナ１５０から放射される電波の中心周波数ｆ０＝５．４ＧＨｚ（波長λ≒５５．５６ｍｍ）である。図９（ａ）は、アンテナ１５０に反射板１００を加えたＳパラメータ特性であり、中心周波数は５．６ＧＨｚとなっている。
　図９（ｂ）に示す電波の電界状態（放射パターン）のシミュレーションでは、表示範囲を２０ｄＢとした。この場合、正面側（Ｚ軸方向）で弱まり、左斜め下側Ｐ１、および右斜め下側Ｐ２の電界強度が強くなっており（最大６．９３ｄＢｉのゲイン）、矩形に近い放射パターンが得られる。図９（ｂ）に示す放射パターンは、図５と比較してＰ１，Ｐ２の上部位置のＸ１，Ｘ２がより外方に広がった形であり、矩形に近い形となっている。図９（ｂ）に示す放射パターンによれば、図４，図５の構成例よりもさらに、図１に示したような通信エリアＣ内で一定な電波強度とすることができる。また、通信エリアＣに隣接する外側では急激に受信電力をさらに弱める通信不能エリアＸを形成できる。
　図１０Ａ，図１０Ｂは、実施の形態１にかかる空間電磁界制御システムの構成例を示す図である。図１０Ａは空間電磁界制御システム１０００の分解斜視図、図１０Ｂは取り付け状態を示す斜視図である。
　図１０Ａに示すように、空間電磁界制御システム１０００は、送信機（ＡＰ）１０１０と、反射板１００と、カバー１０２０を含む。ＡＰ１０１０は、アンテナ１５０からλ／４の縦偏波の電波を放射する。反射板１００は、上述したように、ＡＰ１０１０（アンテナ１５０）の背面に所定距離離して配置され、カバー１０２０内に収容される。カバー１０２０は、電波を透過させる材質、例えば、ＡＢＳ樹脂により反射板１００とＡＰ１０１０を覆うボックス形状に成形される。なお、実施の形態１では、ＡＰ１０１０を送信機として説明しているが、ＡＰ１０１０は、端末１７０との間でデータを送受信し、受信機の機能も有している。
　そして、図１０Ｂに示すように、カバー１０２０内に反射板１００とＡＰ１０１０を収容した状態で、カバー１０２０を所望する天井や壁１０３０の設置個所にボルト１０２１を介して簡単に取り付けることができる。
　この空間電磁界制御システム１０００は、汎用のＡＰ１０１０と、上述した反射板１００をカバー１０２０に収容して構成でき、簡単かつ低コストに製造できる。そして、所望の設置個所にカバー１０２０を取り付けることで、ＡＰ１０１０が放射する電波を、所定の通信エリアＣ内に位置する端末（ＭＳ）１７０との間でのみ通信することができるようになる。
　図１１は、実施の形態１にかかる空間電磁界制御システムの送信機のハードウェア構成例を示す図である。送信機（ＡＰ）１０１０は、汎用のハードウェア構成であり、ＣＰＵ１１０１、ＲＡＭ１１０２、ＲＦ－フロントエンド１１０３、信号処理部１１０４、操作部インタフェース（ＩＦ）１１０５、ＬＡＮポート１１０６、電源ポート１１０７、アンテナ１５０を含む。
　ＣＰＵ１１０１は、ＲＯＭやＲＡＭ１１０２等に格納された制御プログラムを実行し、ＡＰ１０１０の全体を制御し、この際、ＲＡＭ１１０２を作業領域として使用する。ＲＦ－フロントエンド１１０３は、信号処理部１１０４の無線送受信にかかる制御により、データをアンテナ１５０を介して送受信する。操作部インタフェース（ＩＦ）１１０５は、ユーザによる操作設定を行うためのインタフェースである。送受信するデータは、ＬＡＮポート１１０６を介して入出力される。ＡＰ１０１０は、電源ポート１１０７から供給される電源に基づき動作する。
　図１２は、実施の形態１にかかる空間電磁界制御システムの端末のハードウェア構成例を示す図である。端末（ＭＳ）１７０は、ＣＰＵ１２０１、ＲＡＭ１２０２、ＲＦ－フロントエンド１２０３、信号処理部１２０４、操作部インタフェース（ＩＦ）１２０５を含む。さらに、センサ１２０６、スピーカ１２０７、マイク１２０８、カメラ１２０９、キーボード１２１０、ディスプレイ１２１１、パワーソース１２１２、アンテナ１２１３を含む。端末（ＭＳ）１７０は、例えば、スマートフォン等の汎用の各ハードウェア構成を有する。
　ＣＰＵ１２０１は、ＲＯＭやＲＡＭ１２０２等に格納された制御プログラムを実行し、端末（ＭＳ）１７０の全体を制御し、この際、ＲＡＭ１２０２を作業領域として使用する。ＲＦ－フロントエンド１２０３は、信号処理部１２０４の無線送受信にかかる制御により、データをアンテナ１２１３を介して送受信する。操作部インタフェース（ＩＦ）１２０５は、ユーザによる操作設定を行うためのインタフェースである。
　端末（ＭＳ）１７０は、ＣＰＵ１２０１の制御により、センサ１２０６やマイク１２０８、カメラ１２０９、キーボード１２１０から入力されたデータを送信し、受信したデータをディスプレイ１２１１に表示する。端末（ＭＳ）１７０は、例えば、内蔵バッテリ等のパワーソース１２１２から供給される電源に基づき動作する。図１２の例では、端末１７０としてスマートフォン等の構成例を説明したが、端末１７０としては、ＩｏＴセンサ等のセンサ、ＣＰＵ、メモリ、ＲＦＩＤ等を含む簡素なものも含む。
　図１３は、実施の形態１にかかる電磁界制御装置により構築される電波の閉空間を説明する図である。図１３（ａ）は、従来の通信エリアを示す平面図である。例えば、室内の天井にＡＰのアンテナ１５０を配置したときフロア部分での通信エリアをＡＰ側からみた図に相当する。従来は、ＡＰ（アンテナ１５０）毎にアンテナ１５０を中心として同心円状の通信エリアＣ１～Ｃ４が形成されている。そして、従来は、大きな通信エリアを構築するためには、複数の通信エリアＣ１～Ｃ４の一部を重ねており、重合エリアＤ１～Ｄ４が形成されている。
　このような従来の同心円状の通信エリアＣ１～Ｃ４では、重合エリアＤ１～Ｄ４でそれぞれ電波が干渉する問題を有している。例えば、通信エリアＣ１内には、隣接する他の通信エリアＣ２，Ｃ４との間で重合エリアＤ１，Ｄ４を有するため、この重合エリアＤ１，Ｄ４でのＡＰ（アンテナ１５０）と端末１７０との間の通信データのセキュリティを確保できない。従来は、例えば、ＡＰ（アンテナ１５０）と端末１７０との間で特別な暗号化等のセキュリティ対策が必要であった。
　図１３（ｂ）および図１３（ｃ）は、実施の形態１にかかる通信エリアを示す平面図である。実施の形態１によれば、図１３（ｂ）に示すように、ＡＰ（アンテナ１５０）毎にアンテナ１５０を中心としてアンテナ側から見た平面で矩形状の通信エリアＣ１～Ｃ４を形成することができる。
　矩形状の通信エリアＣ１～Ｃ４は、境界が直線状であり、異なる通信エリアが重合することなく密に隣接させて配置できる。また、各通信エリアＣ１～Ｃ４が平面でみて矩形状であるため、複数の通信エリアＣ１～Ｃ４で大きな通信エリアを構築する場合、隣接する通信エリアＣ同士の境界の直線部分を接して構築できるようになる。そして、通信エリアＣ１～Ｃ４を重ねることなく、ＡＰ（アンテナ１５０）毎に個別の通信エリアＣ１～Ｃ４を構築することができる。
　また、実施の形態１によれば、図１３（ｃ）に示すように、複数の通信エリアＣ１～Ｃ４の一部を重ねた場合でも、重合エリアＤ１～Ｄ４の大きさを極力小さくすることができ、干渉が発生する重合エリアＤ１～Ｄ４をできるだけ小さくできる。また、不図示であるが、隣接する通信エリアＣ同士の境界を所定距離離して、それぞれが独立した通信エリアを構築することもできる。
　図１４は、実施の形態１にかかる空間電磁界制御システムの適用例を示す図である。実施の形態１の空間電磁界制御システム１０００は、例えば、下記１．～３．に適用できる。
１．隣接する所望の通信エリア毎に電波的な閉空間を構築することができる。
２．所望エリア外へ不要放射を防ぎ、公共の場での傍受リスクを低減できる。
３．電磁波が懸念される空間への無線環境の提供が行える。
　上記１．については、例えば、図１４（ａ）に示すように、工場の各製造ライン（レーン）Ｌ１～Ｌ３毎に、レーンＬ１～Ｌ３上で搬送されるＩｏＴセンサ（端末１７０に相当）を搭載した部品や資材の管理を行うことができる。
　レーンＬ１～Ｌ３毎に上述した空間電磁界制御システム１０００（ＡＰ１０１０と反射板１００を収容するカバー１０２０）を配置する。これにより、レーンＬ１～Ｌ３でそれぞれ独立した通信エリアＣ１～Ｃ３を構築できる。例えば、レーンＬ１上で搬送されるＩｏＴセンサ（端末１７０に相当）は、通信エリアＣ１に位置した際にレーンＬ１上のＡＰ１０１０と通信を行うことができる。この際、ＩｏＴセンサ（端末１７０に相当）は、他のレーンＬ２，Ｌ３のＡＰ１０１０の通信エリアＣ２，Ｃ３には位置しておらず、これら他のレーンＬ２，Ｌ３のＡＰ１０１０とは通信を行わない。レーンＬ１の通信エリアＣ１内での電波は、隣接する他のレーンＬ２，Ｌ３の通信エリアＣ２，Ｃ３に漏れないため、レーンＬ１でのＡＰ１０１０とＩｏＴセンサ（端末１７０に相当）との間の通信データのセキュリティを確保できる。さらに、特別な暗号化等のセキュリティ対策も不要にできる。
　また、レーンへの適用例に限らず、展示場や水族館等での隣接する各ブース毎の情報提供、同一事務所内で隣接する異部門（机の島）でのセキュリティ確保にも適用できる。また、同一ビル内で隣接する異店舗でのセキュリティ確保、展示会やフェスタの混雑した入場ゲートでチェック対象者だけの読取管理、にも適用できる。
　上記２．については、例えば、駅や空港の待合室、電車や航空機のシート、飲食店等の座席に適用することができる。例えば、図１４（ｂ）に示すように、電車の各シートＮ１～Ｎ３毎に天井あるいは床面に、上述した空間電磁界制御システム１０００（ＡＰ１０１０と反射板１００を収容する図１０Ｂのカバー１０２０）を配置する。これにより、シートＮ１～Ｎ３でそれぞれ独立した通信エリアＣ１～Ｃ３を構築できる。そして、シートＮ１の通信エリアＣ１内での電波は、隣接する他のシートＮ２，Ｎ３の通信エリアＣ２，Ｃ３に漏れないため、シートＮ１でのＡＰ１０１０とユーザの端末１７０（ＭＳ）との間の通信データのセキュリティを確保できる。さらに、特別な暗号化等のセキュリティ対策も不要にできる。
　上記３．については、例えば、病院やサーバルーム等に適用できる。実施の形態によれば、所定のエリアのみ通信エリアＣを構築できるため、病院内の診療用の機器や、サーバに対して不要な電磁波を与えない。すなわち、実施の形態によれば、病院やサーバルーム内においても、電波を閉じ込めた通信エリアＣを構築することができる。
　以上説明した実施の形態１の電磁波制御装置は、アンテナの背面の反射板に突起部を設けることで電波の電界分布を制御し、所定の通信エリア内をほぼ一定な電界にする。また、通信エリア外で急激に電界を弱くする。これにより、所望する通信エリアＣによる電波の閉空間を構築できるようになる。
　また、空間電磁界制御システムは、汎用のＡＰと、上述した反射板をカバーに収容して構成でき、簡単かつ低コストに製造できる。そして、所望の設置個所にカバーを取り付けることで、ＡＰのアンテナが放射する電波を、所定の通信エリア内に位置する端末（ＭＳ）との間でのみ通信することができるようになる。
　このように、実施の形態１によれば、電磁波制御装置を汎用の無線ルータやＡＰと組み合わせることで、通信エリア外への電波の漏れを簡単な構成で防ぐことができ、また、セキュリティ性を向上できるようになる。実施の形態１の電磁波制御装置は、突起部を有する反射板であり、この反射板を汎用の無線ルータやＡＰの背面に設置するだけで、所望する通信エリアによる電波の閉空間を構築できる。なお、無線ルータやＡＰからアンテナだけを引き出して配置し、このアンテナの背面に反射板を配置しても同様の作用効果を得ることができる。そして、実施の形態１によれば、無線ルータやＡＰ毎の通信エリア外への電波の漏れを簡単な構成で防ぐことができるため、セキュリティ性を向上できるようになる。例えば、異なる無線通信システムの端末やセンサが互いに干渉しないよう通信エリアを分けて配置できるようになる。
（実施の形態２）
　実施の形態２では、電磁波制御装置の他の構成例を説明する。実施の形態１で説明した電磁波制御装置は、反射板１００を備えた構成とした。実施の形態２の電磁波制御装置では、実施の形態１で説明した反射板１００のほかに電磁波フィルタ１５００を含む。
　図１５は、実施の形態２にかかる電磁波制御装置の電磁波フィルタを示す斜視図である。図１５に示すように、電磁波フィルタ１５００は、金属板等の導電体を折り曲げることで、略波状に形成されている。導電体は、例えば、銅、アルミニウム、鉄等の金属板や、高周波基板（例えば、ガラスエポキシ等の誘電体基材（例えば、厚さ１ｍｍ））の片面または両面に設けた銅等の金属層（例えば厚さ１８ミクロン）の部分を指す。
　図１５に示すように、折曲面１５０１は、長さが２７．７ｍｍで、Ｚ軸方向に対する角度θが３０度である。折曲面１５０１は、隣接する折曲面１５０１との間で略三角形のうち２辺によるＶ字形を形成し、電磁波フィルタ１５００は、Ｖ字形がＸ軸方向に連続する略波状に形成されている。
　折曲面１５０１には、電磁波の入射方向と直交する方向に沿って所定の幅Ｗおよび長さＬを有するスロット１５０２が開口形成されている。すなわち、スロット１５０２は、アンテナ１５０の偏波方向（長さ方向、Ｙ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向）に開口されている。
　スロット１５０２の幅Ｗは、電波を透過させる微小な幅（例えば２ｍｍ）程度である。スロット１５０２の長さＬは、例えば、電波（電磁波）の波長λに対し、Ｌ＝λａ／２の関係を有する（例えば、２５ｍｍ）。ここでλａは、基板による波長短縮効果やその他の微調整を考慮した波長を意味する。このスロット１５０２は、折曲面１５０１のＹ軸方向に所定間隔（例えば、２５ｍｍ）を有して複数形成されている。
　図１６は、実施の形態２にかかる電磁波制御装置を説明する図である。図１６（ａ）の上面図に示すように、電磁波制御装置は、中央にルータやＡＰが配置され、これらルータやＡＰの送信機のアンテナ１５０の前面に所定距離（例えば、２１．７ｍｍ）離して電磁波フィルタ１５０を配置する。またアンテナ１５０の背面には実施の形態１で説明した反射板１００を所定距離（例えば、上記２０．５ｍｍ）離して配置する。
　反射板１００は、実施の形態１で説明した各種形状のものを用いることができるが、図１６では、２個の突起部１１０が所定間隔を有して配置されているものを示した。アンテナ１５０から放射された電波（電磁波）は、反射板１００で反射され、電磁波フィルタ１５０を介して前面側（Ｚ軸方向）に放射される。
　電磁波フィルタ１５００は、波型に形成されており、正面方向（Ｘ軸方向）から入射される波長λａ／２の電波（電磁波）については、スロット１５０２はＬｓｉｎθで傾いた状態で位置することとなり、電磁波を反射させる割合が大きくなる。これにより透過（ｐａｓｓ）させる割合が小さくなり、入力される電磁波のパワーを多く減衰させる。
　また、電磁波の入射角度がＸ軸方向に対しθ（３０°）、すなわち電磁波の波長λａ／２に対し、電磁波フィルタ１５００のスロット１５０２の長さＬがほぼ同じ大きさで斜め方向から電磁波が入射する場合を考える。この場合、スロット１５０２の長さＬがほぼ同じ大きさで位置することとなる。この場合、電磁波を反射（ｒｅｆ．）させる割合が小さくなり、これにより透過（ｐａｓｓ）させる割合が大きくなり、入力される電磁波のパワーを多く通過させる。
　さらに、Ｘ軸方向に対し電磁波の入射角度θが、さらにＸ軸方向に傾いている場合（例えば、１５°程度）、電磁波フィルタ１５００は、斜め方向から入射する電磁波を反射（ｒｅｆ．）させる割合が大きくなる。これにより透過（ｐａｓｓ）させる割合が小さくなり、入力される電磁波のパワーを多く減衰させる。
　このように、電磁波フィルタ１５００は、正面方向（Ｘ軸に対し９０°）から入射される電磁波に対し反射の割合が高い。また、所定角度（例えばＸ軸に対しθ＝３０°）から入射される電磁波に対し透過の割合が高い。さらに、角度が斜めの場合（例えばＸ軸に対しθ＝１５°）から入射される電磁波に対しては反射の割合が高い。
　図１６（ｂ）は、実施の形態２に示すアンテナ１５０に反射板１００および電磁波フィルタ１５００を加えたＳパラメータ特性であり、中心周波数は５．６５ＧＨｚとなっている（アンテナ１５０単体は５．４ＧＨｚの中心周波数）。
　図１７は、実施の形態２にかかる空間電磁界制御システムの構成例を示す分解斜視図である。図１７に示すように、実施の形態２の空間電磁界制御システム１０００は、送信機（ＡＰ）１０１０と、反射板１００と、電磁波フィルタ１５００と、カバー１０２０を含む。カバー１０２０内に反射板１００とＡＰ１０１０と電磁波フィルタ１５００を収容した状態で、カバー１０２０を所望する天井や壁１０３０の設置個所にボルト１０２１を介して簡単に取り付けることができる。
　この空間電磁界制御システム１０００は、汎用のＡＰ１０１０と、上述した反射板１００と電磁波フィルタ１５００とをカバー１０２０に収容して構成でき、簡単かつ低コストに製造できる。そして、所望の設置個所にカバー１０２０を取り付けることで、ＡＰ１０１０が放射する電波を、所定の通信エリアＣ内に位置する端末（ＭＳ）１７０との間でのみ通信することができるようになる。
　このように、実施の形態２の電磁波制御装置として、反射板１００に加え、電磁波フィルタ１５００を設けた構成によれば、実施の形態１（図１参照）同様に、通信エリアＣでは、ほぼ一定な強度の電波を受信できる。加えて、通信不能エリアＸでは、急激に強度が低下し、通信できない状態となる。これにより、実施の形態２の電磁波制御装置の構成によっても、通信エリアＣ内にユーザの端末（ＭＳ）１７０が位置しているときには、一定な電波強度で電波を受信できる。また、通信不能エリアＸ内にユーザの端末（ＭＳ）１７０が位置しているときには、受信電波の強度が急激に弱まり、受信できなくなるようにすることができる。すなわち、実施の形態２の電磁波制御装置は、汎用のＡＰ（アンテナ１５０）から放射された電波を所定の通信エリアＣ内でのみ一定な電波強度となるように放射（透過）できる。そして、実施の形態２においても、所望する通信エリアＣによる電波の閉空間を構築できるようになる。
　以上説明した実施の形態２の電磁波制御装置は、アンテナの背面に突起部を有する反射板を設け、アンテナの前面に電磁波フィルタを設けてなる。この実施の形態２によっても、電波の電界分布を制御し、所定の通信エリア内をほぼ一定な電界にすることができる。また、通信エリア外で急激に電界を弱くする。これにより、所望する通信エリアによる電波の閉空間を構築できるようになる。
　また、実施の形態２の空間電磁界制御システムは、汎用のＡＰと、反射板と、電磁波フィルタとをカバーに収容して構成でき、簡単かつ低コストに製造できる。そして、所望の設置個所にカバーを取り付けることで、ＡＰのアンテナが放射する電波を、所定の通信エリア内に位置する端末との間でのみ通信することができるようになる。
　このように、実施の形態２によれば、電磁波制御装置を汎用の無線ルータやＡＰと組み合わせることで、通信エリア外への電波の漏れを簡単な構成で防ぐことができ、また、セキュリティ性を向上できるようになる。実施の形態２の電磁波制御装置は、突起部を有する反射板と、電磁波フィルタからなり、反射板を汎用の無線ルータやＡＰの背面に設置し、電磁波フィルタを無線ルータやＡＰの前面に配置するだけで、所望する通信エリアによる電波の閉空間を構築できる。なお、無線ルータやＡＰからアンテナだけを引き出して配置し、このアンテナの背面に反射板を配置し、前面に電磁波フィルタを配置しても同様の作用効果を得ることができる。そして、実施の形態２によれば、無線ルータやＡＰ毎の通信エリア外への電波の漏れを簡単な構成で防ぐことができるため、セキュリティ性を向上できるようになる。例えば、異なる無線通信システムの端末やセンサが互いに干渉しないよう通信エリアを分けて配置できるようになる。
　以上説明した各実施の形態の電磁波制御装置は、アンテナが放射する電波の電界分布を制御する。電磁波制御装置は、例えば、無指向性のアンテナの背面に配置された反射板に突起部を設けて構成できる。この反射板は、導電体からなり、アンテナの背面にアンテナから所定の距離を隔てて配置され、電磁波の放射パターンを変化させる一つまたは複数の突起部を有する。この電磁波制御装置は、所定の通信エリア内を一定な電界とし、通信エリア外で急激に電界を弱くする。これにより、所望する通信エリアによる電波の閉空間を構築できるようになる。
　また、アンテナは、所定長を有するダイポールアンテナであり、突起部は、反射板の前面に向けてアンテナの長さ方向に沿って所定長さで突出し、アンテナの長さ方向と直交する方向に沿って複数設けられる。また突起部は、アンテナと反射板との距離に応じた突出量と形状を有する。これにより、アンテナが放射する電磁波のうち、正面方向に向かう電磁波同士で電磁波の強さを弱め、斜め方向に向かう電磁波同士で電磁波を強め、通信エリアをアンテナ側から見た平面で略矩形状にすることができる。
　また、突起部は、アンテナの長さ方向と直交する方向に所定間隔を有して複数設けられる。これにより、通信エリアをより略矩形状にすることができる。
　また、突起部は、反射板の背面に向けてアンテナの長さ方向に沿って所定長さで突出して設けられ、アンテナと反射板との距離に応じた突出量と形状を有する。これにより、アンテナが放射する電磁波のうち、正面方向の電磁波を弱め、斜め方向の電磁波を強め、通信エリアを略矩形状にすることができる。
　また、突起部は、反射板の面に対し６０度の傾斜角度を有して突出して設けることができる。これにより、アンテナが放射する電磁波に対し、正面方向の電磁波を弱め、斜め方向の電磁波を強め、通信エリアを略矩形状にすることができる。
　また、反射板は、通信エリアの大きさに応じた所定の幅および長さを有する。これにより、通信エリアの大きさに対応してこの通信エリアを略矩形状にすることができる。
　また、アンテナの前面に所定距離を隔てて設けられ、導電体からなり、複数の折曲面と、折曲面に開口形成されたスロットとを有し、所定の通信エリア内をほぼ一定な電界とし、通信エリア外で急激に電界を弱くする電磁波フィルタを配置してもよい。これにより、アンテナの背面に配置した反射板と、アンテナの正面に配置した電磁波フィルタによって、アンテナが放射する電磁波のうち、正面方向の電磁波を弱め、斜め方向の電磁波を強め、通信エリアを略矩形状にすることができる。そして、所望する通信エリアによる電波の閉空間を構築できるようになる。
　また、電磁波フィルタの折曲面は、前面に対し所定の角度をなし、スロットは、アンテナの偏波方向と直交する方向に所定の長さで開口され、長さは、電波の波長のおよそ１／２としてもよい。折曲面の角度は、例えば、通信エリア内の電界分布と電界強度に基づく所定角度にしてもよい。これにより、例えば、略矩形状の通信エリアを構築できるようになる。ここで、所定角度を有する折曲面のスロットに対し正面に位置するアンテナから入射した電波は、透過率が小さく、反射率が大きくなる。さらに、所定角度を有する部分の折曲面のスロットは、アンテナから斜めに入射される電波の透過率が大きく、反射率は小さい。アンテナからさらに斜めに入射される電波は透過率が小さく、反射率が大きくなる。これにより、固定位置のアンテナから出射される電波が各スロット別に異なる角度で透過あるいは反射して各スロット部分を透過後の電波の強さを制御でき、矩形状等の所望する形状の通信エリアを構築できるようになる。
　上記電磁波制御装置は、汎用の無線ルータやＡＰ、および端末と組み合わせて、空間電磁界制御システムを構成できる。アクセスポイントは、無指向性のアンテナを備えて通信エリアに位置する端末との間で電波を送受信する。例えば、上記の突起部を有する反射板を設けることで、突起部がアンテナの電磁波をアンテナの背面側において、アンテナの正面方向の電磁波を弱め、かつ、アンテナの斜め方向の電磁波を強める。これにより、アンテナが放射する同心円状の電磁波の放射パターンを、アンテナから所定距離離れた所定の通信エリアで矩形状に変更する。端末は、矩形状の通信エリア内に位置している間のみ、アクセスポイントと通信可能になる。加えて、矩形状の通信エリアから外れると端末は、直ちにアクセスポイントと通信不能となる。
　また、空間電磁界制御システムは、上記の電磁波制御装置である反射板、あるいは反射板および電磁波フィルタ、アンテナを備えたアクセスポイントと、アクセスポイントおよび電磁波制御装置を収容するカバーで構成できる。カバーは、所定の通信エリアを構築する箇所に簡単に取り付けることができる。
　また、アンテナ毎の矩形状の複数の通信エリアの境界を隣接、または境界間に所定の間隔を有して配置することで、各通信エリアに位置する端末は、位置している通信エリアのアクセスポイントのみと通信を行うことができる。各通信エリアは隣接する通信エリアに対して干渉しないため、通信エリアごとに異なる暗号化等の手段を不要にしてもセキュリティを維持できる。矩形状の通信エリアは、境界が直線状であり、異なる通信エリアが重合することなく密に隣接配置できる。
　１００　反射板
　１１０　突起部（凸状）
　１２０　突起部（凹状）
　１５０　アンテナ（ダイポールアンテナ）
　１７０　端末
　１０００　空間電磁界制御システム
　１０１０　ＡＰ（アクセスポイント）
　１０２０　カバー
　１１０１，１２０１　ＣＰＵ
　１１０２，１２０２　ＲＡＭ
　１１０３，１２０３　ＲＦ－フロントエンド
　１１０４，１２０４　信号処理部
　１５００　電磁波フィルタ
　１５０２　スロット
　Ｃ　通信エリア
　Ｘ　通信不能エリア

Claims (12)

  1. 　無指向性のアンテナが放射する電磁波の電界分布を制御する電磁波制御装置であって、
    　導電体からなり、アンテナの背面に前記アンテナから所定の距離を隔てて配置され、前記電磁波の放射パターンを変化させる一つまたは複数の突起部を有し、所定の通信エリア内を一定な電界とし、前記通信エリア外で電界を弱くする反射板を有する、
    　ことを特徴とする電磁波制御装置。
  2. 　前記アンテナは、所定長を有する線状アンテナであり、
    　前記突起部は、前記反射板の前面に向けて前記アンテナの長さ方向に沿って所定長さで突出し、前記アンテナの長さ方向と直交する方向に複数設けられ、
    　前記アンテナと前記反射板との距離に応じた突出量と形状を有し、前記アンテナが放射する前記電磁波のうち、正面方向に向かう前記電磁波同士で前記電磁波の強さを弱め、斜め方向に向かう前記電磁波同士で前記電磁波を強め、前記通信エリアを略矩形状にする、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電磁波制御装置。
  3. 　前記突起部は、前記アンテナの長さ方向と直交する方向に所定間隔を有して複数設けられた、
    　ことを特徴とする請求項２に記載の電磁波制御装置。
  4. 　前記突起部は、前記反射板の背面に向けて前記アンテナの長さ方向に沿って所定長さで突出して設けられ、
    　前記アンテナと前記反射板との距離に応じた突出量と形状を有し、前記アンテナが放射する前記電磁波のうち、正面方向の前記電磁波を弱め、斜め方向の前記電磁波を強め、前記通信エリアを略矩形状にする、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電磁波制御装置。
  5. 　前記突起部は、前記反射板の面に対し６０度の傾斜角度を有して突出していることを特徴とする請求項１に記載の電磁波制御装置。
  6. 　前記反射板は、前記通信エリアの大きさに応じた所定の幅および長さを有することを特徴とする請求項１に記載の電磁波制御装置。
  7. 　さらに、前記アンテナの前面に所定距離を隔てて設けられ、導電体からなり、複数の折曲面と、前記折曲面に開口形成されたスロットとを有し、所定の通信エリア内を一定な電界とし、前記通信エリア外で急激に電界を弱くする電磁波フィルタを配置した、
    　ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の電磁波制御装置。
  8. 　前記電磁波フィルタの前記折曲面は、前記出射方向に対し所定の角度をなし、
    　前記スロットは、前記アンテナの偏波方向と直交する方向に所定の長さで開口され、前記長さは、電波の波長のおよそ１／２であることを特徴とする請求項７に記載の電磁波制御装置。
  9. 　アクセスポイントと、電磁波制御装置と、端末とを含む空間電磁界制御システムにおいて、
    　前記アクセスポイントは、無指向性のアンテナを備えて前記端末との間で電波を送受信し、
    　前記電磁波制御装置は、導電体からなり、前記アンテナの背面に所定の距離を隔てて配置された反射板と、前記反射板の面から突出して設けられ、前記電磁波の放射パターンを変化させる突起部とを有し、前記突起部が前記アンテナの前記電磁波を前記アンテナの背面側において、前記アンテナの正面方向に向かう前記電磁波同士で前記電磁波の強さを弱め、斜め方向に向かう前記電磁波同士で前記電磁波を強め、前記アンテナが放射する同心円状の電磁波の放射パターンを、前記アンテナから所定距離離れた所定の通信エリアで矩形状に変更し、かつ、所定の通信エリア内を一定な電界とし、前記通信エリア外で電界を弱くし、
    　前記端末は、前記通信エリア内に位置している間のみ前記アクセスポイントと通信可能で、前記通信エリアから外れると直ちに通信不能となる、
    　ことを特徴とする空間電磁界制御システム。
  10. 　前記アンテナあるいは前記アンテナを内蔵したアクセスポイントと、前記反射板と、を収容し、前記通信エリアを構築する箇所に取り付けられるカバー、
    　を有することを特徴とする請求項９に記載の空間電磁界制御システム。
  11. 　前記アンテナ毎の前記矩形状の複数の前記通信エリアの境界を隣接、または前記境界間に所定の間隔を有して配置したことを特徴とする請求項９に記載の空間電磁界制御システム。
  12. 　前記電磁波制御装置は、さらに、前記アンテナの前面に所定距離を隔てて設けられ、導電体からなり、複数の折曲面と、前記折曲面に開口形成されたスロットとを有し、所定の通信エリア内を一定な電界とし、前記通信エリア外で電界を弱くする電磁波フィルタを有する、
    　ことを特徴とする請求項９～１１のいずれか一つに記載の空間電磁界制御システム。
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