JP2022007725A - Transmitting/receiving apparatus and transmitting/receiving method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、送受信機および送受信方法に関する。 The present disclosure relates to a transceiver and a transmission / reception method.
ドローンなどの自律的飛行が可能な無人航空機の産業利用への関心が高まっている。無人航空機は、送受信機の操作により飛行が制御される。無人航空機は、近距離および遠距離にて、送受信機による安定した送受信状態を確保することが必要である。そのため、送受信機と無人航空機と間で、安定した近距離通信および遠距離通信を維持するための利得の高いアンテナが必要となる。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。 There is growing interest in the industrial use of unmanned aerial vehicles such as drones capable of autonomous flight. The flight of an unmanned aerial vehicle is controlled by operating a transceiver. Unmanned aerial vehicles need to ensure stable transmission / reception conditions by transceivers at short and long distances. Therefore, a high-gain antenna for maintaining stable short-range communication and long-range communication between the transceiver and the unmanned aerial vehicle is required. As an antenna device, for example, there is one described in Patent Document 1 below.
特許文献1に記載されたアンテナ装置は、ループアンテナとロッドアンテナとを設け、ロッドアンテナの収納状態では、ループアンテナのみに給電し、ロッドアンテナを引き出した状縦では、ループアンテナとロッドアンテナの両方に給電するものである。この場合、ロッドアンテナの収納状態と引き出し状縦では、アンテナ形状が変化するものの、同時に近距離通信と遠距離通信にて、常時、安定した通信状態を維持することは困難である。 The antenna device described in Patent Document 1 is provided with a loop antenna and a rod antenna. When the rod antenna is stored, power is supplied only to the loop antenna, and when the rod antenna is pulled out, both the loop antenna and the rod antenna are provided. It supplies power to the antenna. In this case, although the antenna shape changes depending on whether the rod antenna is retracted or pulled out vertically, it is difficult to maintain a stable communication state at all times in short-range communication and long-range communication at the same time.
本開示は、上述した課題を解決するものであり、安定した近距離通信および遠距離通信を可能とする送受信機および送受信方法を提供することを目的とする。 The present disclosure is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a transceiver and a transmission / reception method that enable stable short-range communication and long-range communication.
上記の目的を達成するための本開示の送受信機は、通信制御部と、前記通信制御部に並列に接続される第1無線通信部および第2無線通信部と、前記第1無線通信部に接続される第1アンテナと、前記第2無線通信部に接続されて前記第1アンテナと指向性が相違する第2アンテナと、を備える。 The transmitter / receiver of the present disclosure for achieving the above object includes a communication control unit, a first wireless communication unit and a second wireless communication unit connected in parallel to the communication control unit, and the first wireless communication unit. It includes a first antenna to be connected and a second antenna connected to the second wireless communication unit and having a different directivity from the first antenna.
また、本開示の送受信方法は、指向性が相違する複数のアンテナを有し、送受信距離に応じて前記複数のアンテナのうちの少なくともいずれか1個のアンテナが送受信を行う。 Further, the transmission / reception method of the present disclosure has a plurality of antennas having different directivity, and at least one of the plurality of antennas performs transmission / reception according to the transmission / reception distance.
本開示の送受信機および送受信方法によれば、安定した近距離通信および遠距離通信を可能とすることができる。 According to the transceiver and transmission / reception method of the present disclosure, stable short-range communication and long-range communication can be enabled.
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。 Preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the present disclosure is not limited to this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, the present embodiment also includes a combination of the respective embodiments. Further, the components in the embodiment include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, that is, those in a so-called equal range.
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
1.送受信機の構成
2.アンテナの取付構造
3.アンテナの指向性
4.本実施形態の作用効果
The explanations will be given in the following order.
1. 1. Transceiver configuration 2. Antenna mounting structure 3. Antenna directivity 4. Action effect of this embodiment
<1.送受信機の構成>
図1は、本実施形態の送受信機を表す概略構成図である。
<1. Transceiver configuration>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a transceiver of the present embodiment.
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無人航空機に適用し、この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、無人航空機に対して操作信号の送信を行い、無人航空機に搭載されたカメラの映像を受信する。 The transmitter / receiver of the present embodiment is applied to an unmanned aerial vehicle capable of autonomous flight such as a drone as a transmitter / receiver, and transmits / receives to / from the unmanned aerial vehicle. That is, the transceiver at least transmits an operation signal to the unmanned aerial vehicle and receives the image of the camera mounted on the unmanned aerial vehicle.
本実施形態において、図1に示すように、送受信機10は、通信制御部11と、第1無線通信部12と、第2無線通信部13と、第1アンテナ14と、第2アンテナ15とを備える。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
通信制御部11は、第1無線通信部12および第2無線通信部13の動作を制御することで、無人航空機との間の通信を制御する。
The
第1無線通信部12と第2無線通信部13は、通信制御部11に対して並列に接続される。第1無線通信部12と第2無線通信部13は、ほぼ同様個構成である。第1無線通信部12と第2無線通信部13は、図示しないが、少なくともパワーアンプ(PA)、帯域通過フィルタ(BPF)、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。
The first
第1アンテナ14は、第1無線通信部12に接続される。第1アンテナ14は、第2アンテナ15と電波の指向性が相違する。第1アンテナ14は、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。第2アンテナ15は、第2無線通信部13に接続される。第2アンテナ15は、第1アンテナ14と電波の指向性が相違する。第2アンテナ15は、パッチアンテナであり、平面形状をなす。具体的に、パッチアンテナである第2アンテナ15は、誘電体基板15aの表面に放射素子15bが設けられ、下面に地導体板(図示略)が設けられて構成される平面アンテナである。
The
第1アンテナ14は、導線に対して垂直な方向で電磁波の放射が最大になり、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。第1アンテナ14は、主に、近距離通信(例えば、300m)に用いられる。第2アンテナ15は、放射素子15bの放射面に対して略直角をなす電波の指向性を有する。第2アンテナ15は、特定方向に指向性を有する。第2アンテナ15は、主に、遠距離通信(例えば、2km~10km)に用いられる。
The
通信制御部11は、第1無線通信部12および第2無線通信部13の動作を制御することで、第1アンテナ14および第2アンテナ15により信号を送信すると共に、第1アンテナ14および第2アンテナ15により信号や映像を受信する。第1アンテナ14および第2アンテナ15による受信は、最大比合成ダイバーシチ受信(または、選択性ダイバーシチ受信)として処理される。通信制御部11は、図示しない電源部が接続される。通信制御部11は、第1無線通信部12および第2無線通信部13を介して第1アンテナ14および第2アンテナ15に対して同時に給電を行う。第1アンテナ14および第2アンテナ15は、少なくとも一つの給電点を有する。
The
<2.アンテナの取付構造>
図2は、第1アンテナ14および第2アンテナ15の取付状態を表す概略図、図3は、第1アンテナおよび第1アンテナの配置関係を説明するための概略図である。
<2. Antenna mounting structure>
FIG. 2 is a schematic diagram showing the mounting state of the
図2に示すように、送受信機10は、筐体21と、ハンドル部22と、2本のコントロールスティック23,24とを有する。筐体21は、直方体形状をなし、内部の構造物が内蔵される。ハンドル部22は、平面視がU字形状をなし、筐体21に一体に設けられる。ハンドル部22は、送受信機10を持つ部分として利用される。コントロールスティック23,24は、筐体21の表面に設けられる。コントロールスティック23,24は、例えば、無人航空機を操作するものである。
As shown in FIG. 2, the
第1アンテナ14は、ハンドル部22に内蔵される。第2アンテナ15は、筐体21に内蔵される。第1アンテナ14と第2アンテナ15は、所定の関係をもって配置されることが好ましい。ハンドル部22は、一対の取付部22a,22bと、連結部22cとを有する。連結部22cに対して左右一対の取付部22a,22bは、筐体21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。一対の取付部22a,22bは、所定間隔を空けて配置され、互いに略平行をなす。連結部22cは、一対の取付部22a,22bの先端部を連結する。連結部22cは、一対の取付部22a,22bに対して略直交するように配置される。第1アンテナ14は、第1アンテナ14の長手方向に配置される導線が取付部22aに対して略平行になるように、取付部22aに内蔵される。第2アンテナ15は、放射面が第1アンテナ14の導線に略直交するように、第1アンテナ14が内蔵された取付部22aに対向する筐体21の所定の位置に内蔵される。
The
すなわち、図3に示すように、第1アンテナ14の導線の方向と第2アンテナ15の放射素子の放射面とのなす角度θは、直角をなす角度であることが最適である。但し、筐体21やハンドル部22の形状に応じて、第1アンテナ14や第2アンテナ15の装着位置が左右されるものであり、角度θは、39度から90度の範囲にすることが好ましい。
That is, as shown in FIG. 3, the angle θ formed by the direction of the conducting wire of the
<3.アンテナの指向性>
図4は、第1アンテナと第2アンテナの指向性を説明するための概略図、図5は、第1アンテナと第2アンテナの理論的な指向性を説明するための概略図である。なお、第1アンテナ14は、ロッドアンテナであり、第2アンテナ15は、パッチアンテナである。また、図4にて、第1アンテナ14の導線方向は、Y方向であり、第2アンテナ15の放射面に直交する方向は、Z方向である。
<3. Antenna directivity>
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the directivity of the first antenna and the second antenna, and FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the theoretical directivity of the first antenna and the second antenna. The
図4の上段は、第1アンテナ14のZX平面、ZY平面、XY平面における指向性を表すものであり、図4の中段は、第2アンテナ15のZX平面、ZY平面、XY平面における指向性を表すものであり、図4の下段は、第1アンテナ14と第2アンテナ15を合わせたZX平面、ZY平面、XY平面における指向性を表すものである。図4の下段からわかるように、第1アンテナ14と第2アンテナ15の合成指向性において、前方方向でヌル点がなく、前方方向以外でカバレッジが広がっている。すなわち、第1アンテナ14と第2アンテナ15の理論的な指向性は、図5に示すものとなる。ここで、図5は、第1アンテナ14と第2アンテナ15との角度θ=90度としたときのZX平面の指向性である。そのため、特性が相違する第1アンテナ14と第2アンテナ15を組み合わせることで、遠距離への指向性が向上すると共に近距離でのカバレッジが広がる。
The upper part of FIG. 4 shows the directivity in the ZX plane, the ZY plane, and the XY plane of the
<4.本実施形態の作用効果>
本実施形態に係る送受信機10は、通信制御部11と、通信制御部11に並列に接続される第1無線通信部12および第2無線通信部13と、第1無線通信部12に接続される第1アンテナ14と、第2無線通信部13に接続されて第1アンテナ14と指向性が相違する第2アンテナ15とを備える。そのため、第1アンテナ14と第2アンテナ15の指向性を合成することで、安定した近距離通信および遠距離通信を可能とすることができる。
<4. Action and effect of this embodiment>
The transmitter /
本実施形態に係る送受信機10は、第1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。
In the
本実施形態に係る送受信機10は、ダイポールアンテナの導線方向と第2アンテナ15の放射面とが交差方向に配置される。そのため、第1アンテナ14がカバーする範囲と第2アンテナ15がカバーする範囲を適正に設定することができる。
In the
本実施形態に係る送受信機10は、第2アンテナ15を誘電体基板15a上に放射素子15bを設けて構成する。そのため、第2アンテナ15を小型化することができる。
The
本実施形態に係る送受信機10は、第2アンテナ15をパッチアンテナとする。そのため、構造の簡素化を図ることができる。
The
本実施形態に係る送受信機10は、筐体21と、ハンドル部22と、コントロールスティック(操作部)23,24とを有し、第1アンテナ14をハンドル部22に内蔵し、第2アンテナ15を筐体21に内蔵する。そのため、第1アンテナ14と第2アンテナ15との最適な配置構成を維持したうえで、適正に格納することができる。
The
本実施形態に係る送受信機は、第1アンテナ14と第2アンテナ15を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、広い範囲で無人航空機を安定して制御することができる。
The transceiver according to the present embodiment can transmit and receive signals and images between the
本実施形態に係る送受信方法は、指向性が相違する第1アンテナ14および第2アンテナ15を有し、送受信距離に応じて第1アンテナ14および第2アンテナ15のうちの少なくともいずれか1個のアンテナが送受信を行う。そのため、第1アンテナ14と第2アンテナ15の指向性を合成することで、安定した近距離通信および遠距離通信を可能とすることができる。
The transmission / reception method according to the present embodiment has a
なお、上述した実施形態では、第1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、第2アンテナ15としてパッチ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、第1アンテナ14としては、指向性が低いモノポールアンテナ、逆Fアンテナ、ループアンテナなどを適用し、第2アンテナ15としては、スロットアンテナなどを適用してもよい。
In the above-described embodiment, the dipole antenna (rod antenna) is applied as the
また、上述した実施形態では、指向性の相違する2本の第1アンテナ14および第2アンテナ15を設けたが、指向性の相違する3本以上のアンテナを設けてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the two
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。 Although the preferred embodiments of the present disclosure have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the technical scope of the present disclosure is not limited to such examples. It is clear that anyone with ordinary knowledge in the art of the present disclosure may come up with various modifications or amendments within the scope of the technical ideas set forth in the claims. Is, of course, understood to belong to the technical scope of the present disclosure.
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。 In addition, the effects described herein are merely explanatory or exemplary and are not limited. That is, the technique according to the present disclosure may exert other effects apparent to those skilled in the art from the description of the present specification, in addition to or in place of the above effects.
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)
通信制御部と、
前記通信制御部に並列に接続される第1無線通信部および第2無線通信部と、
前記第1無線通信部に接続される第1アンテナと、
前記第2無線通信部に接続されて前記第1アンテナと指向性が相違する第2アンテナと、
を備える送受信機。
(2)
前記第1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)
前記ダイポールアンテナの導線方向と前記第2アンテナの放射面とが交差方向に配置される、
前記(2)に記載の送受信機。
(4)
前記第2アンテナは、誘電体基板上に放射素子が設けられて構成される、
前記(1)から(3)のいずれか一項に記載の送受信機。
(5)
前記第2アンテナは、パッチアンテナである、
前記(4)に記載の送受信機。
(6)
筐体と、ハンドル部と、操作部とを有し、
前記第1アンテナは、前記ハンドル部に内蔵され、前記第2アンテナは、前記筐体に内蔵される、
前記(1)から(5)のいずれか一項に記載の送受信機。
(7)
前記第1アンテナと前記第2アンテナは、無人航空機との間で信号及び画像の送受信が可能である、
前記(1)から(6)のいずれか一項に記載の送受信機。
(8)
指向性が相違する複数のアンテナを有し、
送受信距離に応じて前記複数のアンテナのうちの少なくともいずれか1個のアンテナが送受信を行う、
送受信方法。
The following configurations also belong to the technical scope of the present disclosure.
(1)
Communication control unit and
The first wireless communication unit and the second wireless communication unit connected in parallel to the communication control unit,
The first antenna connected to the first wireless communication unit and
A second antenna connected to the second wireless communication unit and having a different directivity from the first antenna,
A transceiver equipped with.
(2)
The first antenna is a dipole antenna.
The transceiver according to (1) above.
(3)
The conducting wire direction of the dipole antenna and the radiating surface of the second antenna are arranged in the intersecting direction.
The transceiver according to (2) above.
(4)
The second antenna is configured by providing a radiating element on a dielectric substrate.
The transceiver according to any one of (1) to (3) above.
(5)
The second antenna is a patch antenna.
The transceiver according to (4) above.
(6)
It has a housing, a handle part, and an operation part.
The first antenna is built in the handle portion, and the second antenna is built in the housing.
The transceiver according to any one of (1) to (5) above.
(7)
The first antenna and the second antenna can send and receive signals and images to and from an unmanned aerial vehicle.
The transceiver according to any one of (1) to (6) above.
(8)
It has multiple antennas with different directivity,
At least one of the plurality of antennas performs transmission / reception according to the transmission / reception distance.
Send / receive method.
10 送受信機
11 通信制御部
12 第1無線通信部
13 第2無線通信部
14 第1アンテナ
15 第2アンテナ
21 筐体
22 ハンドル部
22a,22b 取付部
22c 連結部
23,24 コントロールスティック(操作部)
10
Claims (8)
前記通信制御部に並列に接続される第1無線通信部および第2無線通信部と、
前記第1無線通信部に接続される第1アンテナと、
前記第2無線通信部に接続されて前記第1アンテナと指向性が相違する第2アンテナと、
を備える送受信機。 Communication control unit and
The first wireless communication unit and the second wireless communication unit connected in parallel to the communication control unit,
The first antenna connected to the first wireless communication unit and
A second antenna connected to the second wireless communication unit and having a different directivity from the first antenna,
A transceiver equipped with.
請求項1に記載の送受信機。 The first antenna is a dipole antenna.
The transceiver according to claim 1.
請求項2に記載の送受信機。 The conducting wire direction of the dipole antenna and the radiating surface of the second antenna are arranged in the intersecting direction.
The transceiver according to claim 2.
請求項1に記載の送受信機。 The second antenna is configured by providing a radiating element on a dielectric substrate.
The transceiver according to claim 1.
請求項4に記載の送受信機。 The second antenna is a patch antenna.
The transceiver according to claim 4.
前記第1アンテナは、前記ハンドル部に内蔵され、前記第2アンテナは、前記筐体に内蔵される、
請求項1に記載の送受信機。 It has a housing, a handle part, and an operation part.
The first antenna is built in the handle portion, and the second antenna is built in the housing.
The transceiver according to claim 1.
請求項1に記載の送受信機。 The first antenna and the second antenna can send and receive signals and images to and from an unmanned aerial vehicle.
The transceiver according to claim 1.
送受信距離に応じて前記複数のアンテナのうちの少なくともいずれか1個のアンテナが送受信を行う、
送受信方法。 It has multiple antennas with different directivity,
At least one of the plurality of antennas performs transmission / reception according to the transmission / reception distance.
Send / receive method.
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