JP2022007722A - 送受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナの破損を抑制することで耐久性の向上を図る送受信機を提供する。【解決手段】送受信機において、送受信機本体１１と、送受信機本体１１に連結されるＵ字形状をなすハンドル部１２と、ハンドル部に内蔵されるアンテナ１４と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、送受信機に関する。

ドローンなどの自律的飛行が可能な小型無人航空機の産業利用への関心が高まっている。小型無人航空機は、送受信機の操作により飛行が制御される。小型無人航空機は、送受信用のアンテナを有する。アンテナは、一般的に、送受信機から外部に突出して設けられ、必要に応じて長さや角度を変更可能である。アンテナ装置として、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特開２００９－４９９１７号公報

上述したように、アンテナは、送受信機から外部に突出して設けられる。そのため、送受信機の落下時に、アンテナが破損するおそれがある。

本開示は、上述した課題を解決するものであり、アンテナの破損を抑制することで耐久性の向上を図る送受信機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本開示の送受信機は、送受信機本体と、前記送受信機本体に連結されるＵ字形状をなすハンドル部と、前記ハンドル部に内蔵されるアンテナと、を備える。

本開示の送受信機によれば、アンテナの破損を抑制することで、耐久性の向上を図ることができる。

本実施形態の送受信機を表す正面図である。 送受信機を表す側面図である。 送受信機を表す上面図である。 送受信機を表す機能ブロック図である。 アンテナの取付状態を表す概略図である。 ハンドル部を表す鉛直断面図である。 ハンドル部を表す水平断面図である。 ハンドル部を表す図７のVIII－VIII断面図である。 送受信機の放射特性を表す説明図である。 送受信機の半値角を表す説明図である。 送受信機の変形例を表す側面図である。 送受信機の変形例の半値角を表す説明図である。 送受信機の変形例の半値角を表す説明図である。

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．送受信機の基本構成
２．送受信機の制御ブロック構成
３．アンテナの取付構造
４．アンテナの指向性
５．変形例
６．本実施形態の作用効果

＜１．送受信機の基本構成＞
図１は、本実施形態の送受信機を表す正面図、図２は、送受信機を表す側面図、図３は、送受信機を表す上面図である。以下の説明では、図１の上下方向を送受信機の前後方向Ｘとし、図１の左右方向を送受信機の左右方向Ｙとし、図１の紙面直交方向を送受信機の上下方向Ｚとして説明する。

本実施形態の送受信機は、送受信体としてドローンなどの自律的飛行が可能な小型無人航空機を適用し、この小型無人航空機との間で送受信を行うものである。すなわち、送受信機は、少なくとも、小型無人航空機に対して操作信号などの送信を行い、小型無人航空機に搭載されたカメラの映像などを受信する。

本実施形態において、図１から図３に示すように、送受信機１０は、送受信機本体１１と、ハンドル部１２と、コントロールスティック１３と、アンテナ１４とを備える。

送受信機本体１１は、箱型形状をなす筐体に構造物として後述するコントローラ５１、無線通信部５２、有線通信部５３、バッテリー５４などが内蔵される。ハンドル部１２は、送受信機本体１１に一体に設けられる。ハンドル部１２は、Ｕ字形状をなす。コントロールスティック１３は、送受信機本体１１に移動自在に設けられる。コントロールスティック１３は、２本設けられ、所定間隔を空けて設けられる。

送受信機本体１１は、前後方向Ｘにおける前方（図１の上方）側にハンドル部１２が設けられる。ハンドル部１２は、操縦者が送受信機１０の非操作時に、送受信機１０を手で持って運ぶためのものである。ハンドル部１２は、送受信機本体１１の前後方向Ｘに対して上下方向Ｚの下方（図２の下方）に向けて所定角度θ（例えば、４０度）だけ傾斜して設けられる。そのため、ハンドル部１２は、先端部が送受信機本体１１の下面より下方に突出する。ハンドル部１２は、アンテナ１４が内蔵される。送受信機本体１１は、上面部に２本のコントロールスティック１３が設けられる。コントロールスティック１３は、左右方向Ｙに所定間隔を空けて設けられる。コントロールスティック１３は、送受信機本体１１の上面部に上下方向Ｚに沿って設けられ、前後方向Ｘおよび左右方向Ｙに沿う面内方向に向けて所定角度だけ移動可能である。操縦者は、コントロールスティック１３を操作することで、小型無人航空機を制御可能である。

送受信機本体１１は、上面部に２本のコントロールスティック１３の間に位置して電源ボタン２１、フライト停止ボタン２２、録画ボタン２３が設けられる。また、送受信機本体１１は、上面部に２本のコントロールスティック１３の間に位置してバッテリーインジケーター２４、ステータスインジケーター２５が設けられる。

送受信機本体１１は、２本のコントロールスティック１３の間に位置して支持台３１が設けられる。支持台３１は、基端部が左右方向Ｙに沿う支持軸３２により送受信機本体１１の前支持部３３に回動自在に支持される。支持台３１は、図示しない無線端末または有線端末（スマートフォンやタブレットなど）を装着可能である。無線端末または有線端末は、送受信機本体１１に接続することで、各種の操作を行うことができる。

送受信機本体１１は、前面部における左右方向Ｙの左方（図３の右方）側にカスタムボタン４１，４２、小型無人航空機に搭載されたカメラのモードダイヤル４３が設けられる。送受信機本体１１は、前面部における左右方向Ｙの右方（図３の左方）側にフライトモード切替スイッチ４４、ジンバルコントロールレバー４５が設けられる。また、送受信機本体１１は、ハンドル部１２の根元部分にＨＤＭＩ端子（登録商標）４６、ＵＳＢ端子４７、ＵＳＢマイクロ端子４８が設けられる。なお、送受信機本体１１は、充電用電源ケーブル端子（図４参照）４９が設けられる。

＜２．送受信機の制御ブロック構成＞
図４は、送受信機を表す機能ブロック図である。

コントローラ５１は、無線通信部５２を介してアンテナ１４が接続される。コントローラ５１は、有線通信部５３を介してＨＤＭＩ端子（登録商標）４６とＵＳＢ端子４７とＵＳＢマイクロ端子４８が接続される。コントローラ５１は、バッテリー５４が接続され、バッテリー５４に充電用電源ケーブル端子４９が接続される。コントローラ５１は、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）５５を介してバッテリーインジケーター２４、ステータスインジケーター２５、電源ボタン２１、フライト停止ボタン２２、カスタムボタン４１，４２、フライトモード切替スイッチ４４が接続される。また、コントローラ５１は、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）５５を介してジンバル制御部５６が接続され、ジンバル制御部５６にジンバルコントロールレバー４５が接続される。また、コントローラ５１は、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）５５を介してカメラモード制御部５７が接続され、カメラモード制御部５７に録画ボタン２３とモードダイヤル４３が接続される。さらに、コントローラ５１は、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）５５を介して外部バッテリー接続端子５８，５９が接続される。

ここで、コントローラ５１は、無線通信部５２の動作を制御することで、小型無人航空機との間の通信を制御する。無線通信部５２は、図示しないが、少なくとも整合フィルタ、デュプレクサ、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）を有する。アンテナ１４は、無線通信部５２に接続される。アンテナ１４は、例えば、ロッドアンテナ（ダイポールアンテナ）であり、直線形状をなす。アンテナ１４は、誘電体基板の表面に導線（エレメント）が設けられて構成される。この場合、アンテナ１４は、誘電体基板の表面に直接導線に固定してもよいが、この方法に限定されるものではない。例えば、ＬＤＳ（Laser Direct Structuring／レーザー直接構造化）などの三次元配線形成技術によりアンテナ１４を製造してもよいし、インサート成形技術によりアンテナ１４を製造してもよい。コントローラ５１は、無線通信部５２の動作を制御することで、アンテナ１４により信号を送信すると共に、アンテナ１４により信号や映像を受信する。

＜３．アンテナの取付構造＞
図５は、アンテナの取付状態を表す概略図、図６は、ハンドル部を表す鉛直断面図、図７は、ハンドル部を表す水平断面図、図８は、ハンドル部を表す図７のVIII－VIII断面図である。

図５から図８に示すように、アンテナ１４は、ハンドル部１２に内蔵される。ハンドル部１２は、左右一対の取付部６１，６２と、連結部６３とを有する。左右一対の取付部６１，６２は、送受信機本体１１の前面部に対して略直交するように外部に突出して設けられる。左右一対の取付部６１，６２は、左右方向Ｙに所定間隔を空けて配置され、互いに略平行をなす。左右一対の取付部６１，６２は、基端部が送受信機本体１１に一体に連結される。連結部６３は、左右一対の取付部６１，６２の先端部を連結する。連結部６３は、各取付部６１，６２に対して略直交するように配置される。アンテナ１４は、取付部６１に内蔵される。アンテナ１４は、導線が取付部６１に対して略平行になるように装着される。

また、ハンドル部１２は、２部材が締結されて構成され、送受信機本体１１に締結される。すなわち、ハンドル部１２は、上部ハウジング６６と、下部ハウジング６７とから構成される。上部ハウジング６６は、平面視がＵ字形状をなす。上部ハウジング６６は、上壁部６６ａと、外壁部６６ｂと、内壁部６６ｃとを有し、左右方向Ｙおよび上下方向に沿う断面にて、逆Ｕ字形状をなす。また、上部ハウジング６６は、少なくとも取付部６１に対応する位置に複数のリブ部６６ｄが設けられる。複数のリブ部６６ｄは、上部ハウジング６６の内部で、上壁部６６ａと外壁部６６ｂと内壁部６６ｃに対して直交する方向に接続される。複数のリブ部６６ｄは、取付部６１の長手方向（前後方向Ｘ）に所定間隔を空けて設けられる。複数のリブ部６６ｄは、上下方向Ｚの上方に開口する切欠部６６ｅを有する。なお、上部ハウジング６６は、取付部６２や連結部６３に対応する位置に複数のリブ部を設けてもよい。

下部ハウジング６７は、平面視がＵ字形状をなす。下部ハウジング６７は、下壁部６７ａと、外壁部６７ｂと、内壁部６７ｃとを有し、左右方向Ｙおよび上下方向に沿う断面にて、Ｕ字形状をなす。また、下部ハウジング６７は、取付部６１に対応する位置に複数のリブ部６７ｄが設けられる。複数のリブ部６７ｄは、下部ハウジング６７の内部で、下壁部６７ａと外壁部６７ｂと内壁部６７ｃに対して直交する方向に接続される。複数のリブ部６７ｄは、取付部６１の長手方向（前後方向Ｘ）に所定間隔を空けて設けられる。複数のリブ部６７ｄは、上下方向Ｚの下方に開口する切欠部６７ｅを有する。なお、下部ハウジング６７は、取付部６２や連結部６３に対応する位置に複数のリブ部を設けてもよい。

アンテナ１４は、上部ハウジング６６の各切欠部６６ｅと下部ハウジング６７の切欠部６７ｅに装着される。すなわち、上部ハウジング６６と下部ハウジング６７は、アンテナ１４を挟んだ状態で外壁部６６ｂ，６７ｂ同士、内壁部６６ｃ，６７ｃ同士が密着する。上部ハウジング６６と下部ハウジング６７は、密着した状態で、図示しない複数のボルトにより締結される。このとき、アンテナ１４は、上部ハウジング６６の各リブ部６７ｄと、下部ハウジング６７の各リブ部６７ｄにより隙間なく挟持される。上部ハウジング６６の各リブ部６７ｄと下部ハウジング６７の各リブ部６７ｄは、取付部６１の長手方向で同位置に位置するが、異なる位置にあってもよい。なお、アンテナ１４は、長手方向の一端部に接続部１４ａが設けられ、接続部１４ａに無線通信部５２（図４参照）からのハーネス１４ｂが接続される。

ハンドル部１２は、上部ハウジング６６と下部ハウジング６７がアンテナ１４を挟んだ状態でボルトにより締結される。そして、ハンドル部１２は、各取付部６１，６２が送受信機本体１１に図示しない複数のボルトにより締結される。このとき、アンテナ１４は、上部ハウジング６６と下部ハウジング６７の内部で、各リブ部６６ｄ，６７ｄにより隙間なく挟持される。すなわち、アンテナ１４は、上部ハウジング６６と下部ハウジング６７の内部で、前後方向Ｘ、左右方向Ｙ、上下方向Ｚの３方向にがたつくことなく支持される。そのため、ハンドル部１２は、十分な強度が確保されることとなり、送受信機１０の落下時でも、アンテナの損傷が抑制される。

なお、上述の説明では、アンテナ１４をハンドル部１２の一方の取付部６１に内蔵したが、他方の取付部６２に内蔵してもよい。また、アンテナ１４をハンドル部１２の連結部６３に内蔵してもよい。この場合、アンテナ１４は、導線が左右方向Ｙに沿う。さらに、アンテナ１４をＬ字形状とし、ハンドル部１２の取付部６１，６２および連結部６３に跨るように内蔵してもよい。この場合、アンテナ１４は、導線がＬ字形状をなし、前後方向Ｘおよび左右方向Ｙの両方に沿う。

＜４．アンテナの指向性＞
図９は、送受信機の放射特性を表す説明図、図１０は、送受信機の半値角を表す説明図である。

図９に示すように、アンテナ１４は、ハンドル部１２の取付部６１に前後方向Ｘに沿って配置される。アンテナ１４は、導線に対して垂直な方向で電磁波の放射１０１が最大になり、導線に対して平行な方向で電磁波の放射が０になる。放射の角度と強度の関係である指向性は、８の字のような円を２個連ねた形状になる。また、図１０に示すように、ハンドル部１２は、前後方向Ｘに対して上下方向Ｚの下方に向けて所定角度θだけ傾斜して設けられる。アンテナ１４は、ハンドル部１２の取付部６１にこの取付部６１の長手方向に沿って内蔵される。そのため、アンテナ１４は、導線が前後方向Ｘに対して上下方向Ｚの下方に向けて所定角度θだけ傾斜して配置される。すなわち、アンテナ１４は、半値角（９０度）が送受信機１０から斜め前方に向けたものとなる。

送受信機１０は、アンテナ１４が内蔵されたハンドル部１２が、送受信機本体１１の最外形部に配置されるため、支持台３１に無線端末が装着された場合であっても、アンテナ１４により通信を阻害することはない。また、操縦者がコントロールスティック１３を操作するとき、手でハンドル部１２を持つことがないため、手がアンテナ１４により通信を阻害することはない。

＜５．変形例＞
図１１は、送受信機の変形例を表す側面図、図１２は、送受信機の変形例の半値角を表す説明図、図１２は、送受信機の変形例の半値角を表す説明図である。

図１１に示すように、ハンドル部１２Ａは、送受信機本体１１に支持軸７１により回動自在に支持される。支持軸７１は、左右方向Ｙに沿って設けられる。ハンドル部１２Ａは、アンテナ１４が内蔵される。そのため、ハンドル部１２Ａは、支持軸７１を回転中心に上方または下方に回動可能であり、ハンドル部１２Ａを回動することで前後方向Ｘに対するアンテナ１４の所定角度θを変更することができる。この場合、ハンドル部１２Ａは、所定の位置で固定可能なロック機構を有する。ロック機構は、例えば、ハンドル部１２Ａと支持軸７１との摩擦抵抗により構成するものであってもよいし、ハンドル部１２Ａと支持軸７１との間にラチェット機構を設ける構成であってもよいし、ハンドル部１２Ａと支持軸７１との間に別途ロック機構を設ける構成であってもよい。

そのため、図１２に示すように、ハンドル部１２Ａを上方回動すると、アンテナ１４は、前後方向Ｘである水平方向に沿った位置となり、半値角（９０度）は、送受信機１０からほぼ上方に向けたものとなる。また、図１３に示すように、ハンドル部１２Ａを下方回動すると、アンテナ１４は、上下方向Ｚである鉛直方向に沿った位置となり、半値角（９０度）は、送受信機１０からほぼ前方に向けたものとなる。

＜６．本実施形態の作用効果＞
本実施形態に係る送受信機１０は、送受信機本体１１と、送受信機本体１１に連結されるＵ字形状をなすハンドル部１２と、ハンドル部１２に内蔵されるアンテナ１４を備える。そのため、アンテナがハンドル部１２に内蔵されて外部に露出しないことから、落下時などによるアンテナ１４の破損を抑制することで、耐久性の向上を図ることができる。

本実施形態に係る送受信機１０は、アンテナ１４をダイポールアンテナとする。そのため、構造の簡素化を図ることができる。

本実施形態に係る送受信機１０は、ハンドル部１２として、基端部が送受信機本体１１に連結されて互いに所定間隔を空けて配置される一対の取付部６１，６２と、一対の取付部６１，６２の先端部を連結する連結部６３とを設け、アンテナ１４を取付部６１，６２または連結部６３に内蔵する。そのため、ハンドル部１２が送受信機本体１１に対して外部に突出して最外形位置に配置されることから、送受信機本体１１や操縦者の手などがアンテナ１４を覆うことがなく、安定した送受信状態を確保することができる。

本実施形態に係る送受信機１０は、取付部６１，６２が送受信機本体１１の前後方向Ｘにおける前方に突出して配置され、アンテナ１４が取付部６１，６２に取付部６１，６２の長手方向に沿って内蔵される。そのため、操縦者の手がアンテナ１４を覆うことがなく、安定した送受信状態を確保することができる。

本実施形態に係る送受信機１０は、取付部６１，６２が送受信機本体１１の前後方向Ｘに対して上下方向Ｚの下方に向けて所定角度θだけ傾斜して配置される。そのため、アンテナ１４の半値角を斜め上方に設定することができ、例えば、無人航空機に対して安定して通信を行うことができる。

本実施形態に係る送受信機１０は、ハンドル部１２Ａが送受信機本体１１に対して左右方向Ｙに沿う支持軸７１を回転中心として回動自在に支持される。そのため、送受信を行う送受信体の種類に応じてアンテナ１４の半値角を上下に調整することができ、安定して通信を行うことができる。

本実施形態に係る送受信機１０は、ハンドル部１２の内部に複数のリブ部６６ｄ，６７ｄが設けられ、アンテナ１４は、複数のリブ部６６ｄ，６７ｄにより支持される。そのため、複数のリブ部６６ｄ，６７ｄによりハンドル部１２の強度を向上することができると共に、アンテナ１４が複数のリブ部６６ｄ，６７ｄにより支持されることで、アンテナ１４の支持剛性を向上することができる。

本実施形態に係る送受信機１０は、アンテナ１４は、無人航空機との間で信号および画像の送受信が可能である。そのため、無人航空機を安定して制御することができる。

なお、上述した実施形態では、アンテナ１４としてダイポールアンテナ（ロッドアンテナ）を適用したが、この構成に限定されるものではない。例えば、アンテナ１４として、モノポールアンテナ、ループアンテナ、スロットアンテナ、パッチアンテナなどを適用してもよい。

また、上述した実施形態では、ハンドル部１２を一対の取付部６１，６２と連結部６３とから構成されるＵ字形状としたが、この形状に限定されるものではない。例えば、取付部と連結部とを一体的な湾曲形状としてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
送受信機本体と、
前記送受信機本体に連結されるＵ字形状をなすハンドル部と、
前記ハンドル部に内蔵されるアンテナと、
を備える送受信機。
（２）
前記アンテナは、ダイポールアンテナである、
前記（１）に記載の送受信機。
（３）
前記ハンドル部は、基端部が前記送受信機本体に連結されて互いに所定間隔を空けて配置される一対の取付部と、前記一対の取付部の先端部を連結する連結部とを有し、前記アンテナは、前記取付部または前記連結部に内蔵される、
前記（１）または（２）に記載の送受信機。
（４）
前記取付部は、前記送受信機本体の前後方向における前方に突出して配置され、前記アンテナは、前記取付部に前記取付部の長手方向に沿って内蔵される、
前記（３）に記載の送受信機。
（５）
前記取付部は、前記送受信機本体の前後方向に対して上下方向の下方に向けて所定角度だけ傾斜して配置される、
前記（４）に記載の送受信機。
（６）
前記ハンドル部は、前記送受信機本体に対して左右方向に沿う支持軸を回転中心として回動自在に支持される、
前記（１）から（５）のいずれか一項に記載の送受信機。
（７）
前記ハンドル部は、内部に複数のリブ部が設けられ、前記アンテナは、前記複数のリブ部により支持される、
前記（１）から（６）のいずれか一項に記載の送受信機。
（８）
前記アンテナは、無人航空機との間で信号および画像の送受信が可能である、
前記（１）から（７）のいずれか一項に記載の送受信機。

１０ 送受信機
１１ 送受信機本体
１２，１２Ａ ハンドル部
１３ コントロールスティック
１４ アンテナ
２１ 電源ボタン
２２ フライト停止ボタン
２３ 録画ボタン
２４ バッテリーインジケーター
２５ ステータスインジケーター
３１ 支持台
４１，４２ カスタムボタン
４３ モードダイヤル
４４ フライトモード切替スイッチ
４５ ジンバルコントロールレバー
４６ ＨＤＭＩ端子
４７ ＵＳＢ端子
４８ ＵＳＢマイクロ端子
４９ 充電用電源ケーブル端子
５１ コントローラ
５２ 無線通信部
５３ 有線通信部
５４ バッテリー
５５ インターフェイス
５６ ジンバル制御部
５７ カメラモード制御部
５８，５９外部バッテリー接続端子
６１，６２ 取付部
６３ 連結部
６６ 上部ハウジング
６６ａ 上壁部
６６ｂ 外壁部
６６ｃ 内壁部
６６ｄ リブ部
６６ｅ 切欠部
６７ 下部ハウジング
６７ａ 下壁部
６７ｂ 外壁部
６７ｃ 内壁部
６７ｄ リブ部
６７ｅ 切欠部
７１ 支持軸

Claims (8)

1. 送受信機本体と、
   前記送受信機本体に連結されるＵ字形状をなすハンドル部と、
   前記ハンドル部に内蔵されるアンテナと、
   を備える送受信機。
2. 前記アンテナは、ダイポールアンテナである、
   請求項１に記載の送受信機。
3. 前記ハンドル部は、基端部が前記送受信機本体に連結されて互いに所定間隔を空けて配置される一対の取付部と、前記一対の取付部の先端部を連結する連結部とを有し、前記アンテナは、前記取付部または前記連結部に内蔵される、
   請求項１に記載の送受信機。
4. 前記取付部は、前記送受信機本体の前後方向における前方に突出して配置され、前記アンテナは、前記取付部に前記取付部の長手方向に沿って内蔵される、
   請求項３に記載の送受信機。
5. 前記取付部は、前記送受信機本体の前後方向に対して上下方向の下方に向けて所定角度だけ傾斜して配置される、
   請求項４に記載の送受信機。
6. 前記ハンドル部は、前記送受信機本体に対して左右方向に沿う支持軸を回転中心として回動自在に支持される、
   請求項１に記載の送受信機。
7. 前記ハンドル部は、内部に複数のリブ部が設けられ、前記アンテナは、前記複数のリブ部により支持される、
   請求項１に記載の送受信機。
8. 前記アンテナは、無人航空機との間で信号および画像の送受信が可能である、
   請求項１に記載の送受信機。

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