JP3039553B2 - Antenna device - Google Patents

Antenna device

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JP3039553B2
JP3039553B2 JP1001386A JP138689A JP3039553B2 JP 3039553 B2 JP3039553 B2 JP 3039553B2 JP 1001386 A JP1001386 A JP 1001386A JP 138689 A JP138689 A JP 138689A JP 3039553 B2 JP3039553 B2 JP 3039553B2
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radio wave
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純一 芳賀
秀之 島田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無線通信に適用されるアンテナ装置に関する
ものであり、特に、屋内における電波を使用した無線通
信で、壁、天井等による電波の反射によるフェージング
の影響を回避し得るアンテナ装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna device applied to wireless communication, and more particularly, to reflection of a radio wave by a wall, a ceiling, etc. in a radio communication using an indoor radio wave. The present invention relates to an antenna device capable of avoiding the effect of fading due to an antenna.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より、警備システム等で電波を使用して信号を送
受信するシステムが提案され実施されている。これらの
システムでは屋内で無線通信を行なう為、送信機から送
出された電波は受信機で受信されるまでに、天井や壁、
床、家具等に反射して受信機に到達する。従って、電波
が干渉して減衰され、いわゆるフェージング現象を生
じ、受信感度が悪い箇所が発生する。そして、その減衰
した箇所に受信機のアンテナが設置してあると、電波を
正常に受信できなくなるという問題点があった。又、電
波が天井や床等に反射する間に偏波面が入り乱れ、垂直
偏波で送出した電波が受信点では水平偏波に入れ替わっ
てしまうことがあり、垂直偏波で送出した電波を垂直偏
波のアンテナでは受信できないこともあった。このよう
なフェージングに対する対策としては、一般に空間ダイ
バーシチ方式や偏波ダイバーシチ方式等が用いられてい
る。空間ダイバーシチ方式は、通常2基のアンテナをλ
/4(λ:受信波の波長)程度離して設置し、これらのア
ンテナ出力を合成又は選択し、受信信号の品質を向上さ
せる方式である。偏波ダイバーシチ方式は、電波の回折
または反射の際に生ずる交さ偏波成分のフェージング
と、主偏波のフェージングとが異なることを利用したも
のである。
2. Description of the Related Art Conventionally, systems for transmitting and receiving signals using radio waves in security systems and the like have been proposed and implemented. In these systems, wireless communication is performed indoors, so radio waves transmitted from the transmitter must be received by the receiver before the
Reflects on the floor, furniture, etc. and reaches the receiver. Therefore, radio waves interfere with each other and are attenuated, causing a so-called fading phenomenon. If the antenna of the receiver is installed at the attenuated portion, there is a problem that the radio wave cannot be normally received. In addition, the plane of polarization may be disturbed while the radio wave is reflected on the ceiling or floor, and the radio wave transmitted in the vertical polarization may be switched to the horizontal polarization at the receiving point. Sometimes it was not possible to receive with a wave antenna. As a measure against such fading, a space diversity system, a polarization diversity system, and the like are generally used. In the space diversity system, two antennas are usually set to λ
In this method, antenna outputs are combined or selected by separating them by about / 4 (λ: the wavelength of a received wave) to improve the quality of a received signal. The polarization diversity system utilizes the fact that the fading of the cross-polarized component generated at the time of diffraction or reflection of a radio wave is different from the fading of the main polarization.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、屋内無線通信においては、電波が複雑に反射
するため上述の従来の空間ダイバーシチ方式や、偏波ダ
イバーシチ方式を使用したアンテナでは電波の干渉や偏
波面の入れ替わりによるフェージングを充分に補償する
ことができなかった。また、屋内無線通信においては、
スペースや美観の問題から、小型で高性能なアンテナ装
置が求められている。
However, in indoor wireless communication, radio waves are reflected intricately, so the above-mentioned conventional space diversity system and antennas using the polarization diversity system can sufficiently compensate for radio wave interference and fading due to polarization plane switching. could not. In indoor wireless communication,
Due to space and aesthetic problems, a small and high-performance antenna device is required.

本発明の目的は上述の問題点を解消し、空間ダイバー
シチと偏波ダイバーシチの2つの効果を有し、しかも小
型に構成できるアンテナ装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an antenna device which has two effects of space diversity and polarization diversity, and can be configured in a small size.

〔課題を解決するための手段、および、作用〕[Means for solving the problem and operation]

本発明によれば、少なくとも3以上の空中線を有し、
第1の空中線と第2の空中線は垂直偏波成分を受信する
とともに、受信する電磁波の波長の1/4の間隔で同一平
面上に設置され、第3の空中線は水平偏波成分を受信す
るとともに、前記第1の空中線と前記第2の空中線との
間に設置され、前記第1の空中線と、前記第2の空中線
と、前記第3の空中線とを、受信品質に応じて順次切り
換えて使用することを特徴とするアンテナ装置、が提供
される。
According to the invention, it has at least three or more antennas,
The first antenna and the second antenna receive the vertical polarization component, and are installed on the same plane at an interval of 1/4 of the wavelength of the electromagnetic wave to be received, and the third antenna receives the horizontal polarization component. In addition, the antenna is installed between the first antenna and the second antenna, and sequentially switches the first antenna, the second antenna, and the third antenna according to reception quality. An antenna device characterized by using is provided.

また、本発明によれば、前記アンテナ装置は、更に、
確認信号を送信する信号送信手段を備え、送信した確認
信号に対するステータス信号の受信状態に応じて、使用
する空中線を順次切り換えることを特徴とする。
According to the present invention, the antenna device further includes:
Signal transmission means for transmitting a confirmation signal is provided, and the antenna to be used is sequentially switched according to the reception state of the status signal corresponding to the transmitted confirmation signal.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例を第1図乃至第3図を参照して詳細に
説明する。
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

第1図は本発明によるアンテナ装置を電波を使用した
警備システムに適用したシステム構成図である。1は各
種異常を検知する検知器、2は各種の検知器1によって
検出された情報を微弱電波によって送出するトランスポ
ンダ、3はトランスポンダ2からの微弱電波を受信し、
コントローラ4に送信する中継器、4は中継器3と有線
で結合し警備領域の状態を集中監視し制御するコントロ
ーラである。中継器3は後述するアンテナ31Aとアンテ
ナ31B、アンテナ31Cからなるアンテナ部31と、前記各ア
ンテナの接続を切り換えるアンテナ切替部32と、アンテ
ナ部31を介して微弱電波を受信する受信部33と、アンテ
ナ部31を介して微弱電波を送信する送信部34とコントロ
ーラ4に有線で情報を送出する通信部35と、アンテナ切
替部32や送信部34の制御を行う制御部36と、前記各部に
所要のDC電源を供給する電源部37とを具備して構成され
る。
FIG. 1 is a system configuration diagram in which an antenna device according to the present invention is applied to a security system using radio waves. 1 is a detector that detects various abnormalities, 2 is a transponder that transmits information detected by the various detectors 1 by a weak radio wave, 3 is a weak radio wave from the transponder 2,
The relays 4 for transmitting to the controller 4 are controllers that are connected to the relay 3 by wire and centrally monitor and control the state of the security area. The repeater 3 includes an antenna unit 31 including an antenna 31A, an antenna 31B, and an antenna 31C, which will be described later, an antenna switching unit 32 that switches the connection between the antennas, a receiving unit 33 that receives a weak radio wave via the antenna unit 31, A transmitting unit 34 for transmitting a weak radio wave via the antenna unit 31; a communication unit 35 for transmitting information by wire to the controller 4; a control unit 36 for controlling the antenna switching unit 32 and the transmitting unit 34; And a power supply unit 37 for supplying the DC power.

第2図は本発明によるアンテナ装置を使用した中継器
3のアンテナ部31を示す図である。アンテナ31Aとアン
テナ31Bは電波の波長のλ/4、本実施例の場合約320MHz
の電波を使用するので約25cmの間隔で配置する。アンテ
ナ31Cはアンテナ31Aと31Bの設置間隔にアンテナ31A,31B
の方向に対して90゜の方向に設置する。
FIG. 2 is a diagram showing an antenna unit 31 of the repeater 3 using the antenna device according to the present invention. Antenna 31A and antenna 31B are λ / 4 of the radio wave wavelength, about 320 MHz in this embodiment.
Because of the use of radio waves, place them at intervals of about 25 cm. Antenna 31C is located between antennas 31A and 31B and antennas 31A and 31B
Install at 90 ° to the direction of.

アンテナ部31は、ガラスエポキシのプリント基板311
にアンテナ31A〜31Cをそれぞれ銅でプリント配線したも
のである。プリント基板311にコンデンサ312,313,314、
配線315が形成されている。アンテナ31Aはトランスポン
ダ2から送出された垂直偏波成分を受信する。アンテナ
31Bもアンテナ31Aと同様に垂直偏波成分を受信するもの
で、前述の如くアンテナ31Aとλ/4だけ離して形成され
る。アンテナ31Cはトランスポンダ2から送出された垂
直偏波が反射等によって偏波面が入れ替わることを想定
してアンテナ31Aおよびアンテナ31Bと90゜の方向に形成
される。アンテナ部31は通常使用するときには、電波の
透過性のよい合成樹脂等で出来たカバーで覆われてい
る。
The antenna section 31 is a printed board 311 made of glass epoxy.
The antennas 31A to 31C are respectively printed and wired with copper. Capacitors 312,313,314 on printed circuit board 311,
The wiring 315 is formed. The antenna 31A receives the vertically polarized wave component transmitted from the transponder 2. antenna
Like the antenna 31A, the antenna 31B also receives the vertically polarized wave component, and is formed at a distance of λ / 4 from the antenna 31A as described above. The antenna 31C is formed in the direction of 90 ° with the antenna 31A and the antenna 31B on the assumption that the polarization planes of the vertically polarized waves transmitted from the transponder 2 are exchanged due to reflection or the like. During normal use, the antenna unit 31 is covered with a cover made of a synthetic resin or the like having good radio wave transmission.

次に第3図のフローチャートを参照して、本発明であ
るアンテナ装置を使用した中継器3およびトランスポン
ダの動作を説明する。第3図(a)は中継器3の動作、
第3図(b)はトランスポンダ2の動作を示す。
Next, the operation of the transponder 3 and the transponder using the antenna device according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 3A shows the operation of the repeater 3,
FIG. 3B shows the operation of the transponder 2.

微弱電波を使用した警備システムにおいては、検知器
1にて検知した異常、例えば、火災や侵入を送信機(本
実施例の場合はトランスポンダ2に該当)にて送信し、
受信機(本実施例の場合中継器3に該当)で受信する
が、例えば、送信機が故障したり、破壊されたり、又は
レイアウトの変更等の状況変化で無線の伝播状況が変化
し、送信器で送出した電波を受信機側で受信できなくな
る可能性があった。この場合、検知器1にて検知した火
災、侵入等の異常状態を報知できなかった。従って、本
実施例は、定期的に中継器3側からトランスポンダ2に
対して確認信号を送出し、トランスポンダ2のそれに対
する返信を中継器3で受信するようにして、トランスポ
ンダ2と中継器3との通信状態を確認している。この確
認信号の送信間隔は、検知する対象に従って特に問題と
ならない時間間隔を設定すればよい。
In a security system using a weak radio wave, an abnormality detected by the detector 1, for example, a fire or an intrusion is transmitted by a transmitter (corresponding to the transponder 2 in this embodiment).
The signal is received by the receiver (corresponding to the repeater 3 in this embodiment). For example, the radio propagation state changes due to a change in the state such as a failure or breakage of the transmitter, or a change in the layout. There was a possibility that the radio wave transmitted by the receiver could not be received by the receiver. In this case, an abnormal state such as a fire or intrusion detected by the detector 1 could not be notified. Therefore, in this embodiment, the transponder 2 periodically transmits a confirmation signal to the transponder 2 and receives a reply from the transponder 2 to the transponder 2. Check the communication status of. The transmission interval of the confirmation signal may be set to a time interval that does not cause any particular problem according to the detection target.

中継器3は先ずアンテナ31Aにて確認信号をトランス
ポンダ2に対して送出する(第3図(a)、ステップ
1)。トランスポンダ2は、中継器3からの確認信号を
受信すると(第3図(b)、ステップ21)、ステータス
信号を送出する(ステップ22)。ここで中継器3はアン
テナ31Aを使用してこのステータス信号を受信する(ス
テップ2)。中継器3はステータス信号を受信すると、
通信状態が正常と判断し通信を終了する。
The repeater 3 first sends a confirmation signal to the transponder 2 via the antenna 31A (FIG. 3 (a), step 1). When receiving the confirmation signal from the repeater 3 (FIG. 3B, step 21), the transponder 2 sends out a status signal (step 22). Here, the repeater 3 receives this status signal using the antenna 31A (step 2). When the repeater 3 receives the status signal,
The communication state is determined to be normal, and the communication is terminated.

ここでもし、電波の伝播状況が変化していて、中継器
3から送出した確認信号をトランスポンダ2において受
信できなかった場合、トランスポンダ2はステータス信
号を返信しない。また、トランスポンダ2が中継器3に
ステータス信号を送出したとしても、中継器3のアンテ
ナ31Aにてそのステータス信号を受信できない場合も想
定される。ここで、中継器3は、確認信号を送出して一
定時間(制御部36内に構成するタイマーによって監視す
る。)以内にステータス信号を受信できない場合、制御
部36の制御にてアンテナ切替部32を駆動させ、アンテナ
31Aから31Bに切り換える(ステップ3)。そして、アン
テナ31Bにて再度確認信号を送出する。ここでアンテナ3
1Bはアンテナ31Aとλ/4離れているため空間ダイバーシ
チの効果を有し、従って、アンテナ31Aとトランスポン
ダ2のアンテナがフェージングの状態に通信困難な場合
にアンテナ31Bを使用することによって通信を行なうこ
とができる。トランスポンダ2は中継器3のアンテナ31
Bからの確認信号を受信すると前述と同様にステータス
信号を返信する。中継器3ではステータス信号をアンテ
ナ31Bにて受信する(ステップ5)。そして受信できる
と、中継器3とトランスポンダ2の通信状態が正常と判
断して通信を終了する。
Here, if the transponder 2 cannot receive the confirmation signal transmitted from the repeater 3 due to a change in the propagation condition of the radio wave, the transponder 2 does not return a status signal. Further, even if the transponder 2 sends a status signal to the repeater 3, a case where the status signal cannot be received by the antenna 31A of the repeater 3 is assumed. Here, the repeater 3 transmits the confirmation signal, and if the status signal cannot be received within a fixed time (monitored by a timer configured in the control unit 36), the antenna switching unit 32 is controlled by the control unit 36. Drive the antenna
Switching from 31A to 31B (step 3). Then, the confirmation signal is transmitted again by the antenna 31B. Where antenna 3
1B has a space diversity effect because it is λ / 4 apart from the antenna 31A. Therefore, when the antenna 31A and the antenna of the transponder 2 have difficulty communicating in a fading state, communication is performed by using the antenna 31B. Can be. The transponder 2 is an antenna 31 of the transponder 3
Upon receiving the confirmation signal from B, a status signal is returned in the same manner as described above. In the repeater 3, the status signal is received by the antenna 31B (step 5). Then, when the reception is successful, the communication state between the transponder 3 and the transponder 2 is determined to be normal, and the communication is terminated.

ここで、アンテナ31Bによってもステータス信号を受
信できなかった場合は、前述と同様に制御部36にてアン
テナ切替部32を駆動してアンテナを31Cに切り換える
(ステップ6)。そして前述と同様に確認信号の送受信
を行なう。
If the status signal cannot be received by the antenna 31B, the control unit 36 drives the antenna switching unit 32 to switch the antenna to 31C as described above (step 6). Then, transmission and reception of the confirmation signal are performed in the same manner as described above.

屋内無線通信においては電波が複雑に反射するため偏
波面が入り乱れ、トランスポンダ2から垂直偏波で送出
した電波が水平偏波に入れ替わり、従って、空間ダイバ
ーシチ効果を有するアンテナ31Aおよびアンテナ31Bの両
方で受信できない可能性がある。従って、アンテナ31C
をアンテナ31A及びアンテナ31Bと90゜の角度にて設置し
水平偏波を受信できるようにしたものである。
In indoor wireless communication, the radio wave is reflected intricately so that the plane of polarization is disturbed, and the radio wave transmitted as vertical polarization from the transponder 2 is switched to horizontal polarization, and therefore received by both the antennas 31A and 31B having the spatial diversity effect. May not be possible. Therefore, antenna 31C
Are installed at an angle of 90 ° with the antennas 31A and 31B so that horizontal polarized waves can be received.

更に、このアンテナ31Cはアンテナ31Aとアンテナ31B
の空間に両アンテナの利得を損なわないように設置した
もので屋内無線に適した小型に構成したものである。
Further, the antenna 31C is composed of the antenna 31A and the antenna 31B.
In this space, the antennas are installed so as not to impair the gain of both antennas, and have a small size suitable for indoor radio.

ここで、中継器3はアンテナ31Cにおいてトランスポ
ンダ2からのステータス信号を受信できなかった場合
は、トランスポンダ2の異常と判断してコントローラ4
に該トランスポンダ2が機器異常である旨の信号を送出
する(ステップ9)。
Here, if the repeater 3 cannot receive the status signal from the transponder 2 at the antenna 31C, it determines that the transponder 2 is abnormal, and
Sends a signal to the effect that the transponder 2 is abnormal (step 9).

上述の動作で、例えば、アンテナ31Aにて通信が成立
し通信確認が終了すると、検知器1が異常を検出したと
きにトランスポンダ2が送出する異常情報信号をアンテ
ナ31Aで受信し、また、通信確認時にアンテナ31Bで通信
終了した場合は当然、トランスポンダ2からの異常情報
信号はアンテナ31Bで受信する。アンテナ31Cの場合も同
様である。また、次回の通信確認動作も、例えば、アン
テナ31Bで通信終了した場合は先ずアンテナ31Bにて確認
信号を送出することは言うまでもない。
In the above operation, for example, when the communication is established by the antenna 31A and the communication confirmation ends, the abnormality information signal transmitted by the transponder 2 when the detector 1 detects an abnormality is received by the antenna 31A, and the communication confirmation is performed. When the communication is sometimes terminated by the antenna 31B, the abnormality information signal from the transponder 2 is naturally received by the antenna 31B. The same applies to the case of the antenna 31C. In the next communication confirmation operation, for example, when the communication is completed by the antenna 31B, it goes without saying that the confirmation signal is first transmitted by the antenna 31B.

このようにして、定期的にトランスポンダ2と中継器
3の間の通信状態を確認して最適なアンテナに切り換え
ているため、異常検知時のトランスポンダ2からの微弱
電波を確実に中継器3において受信することが出来る。
In this way, since the communication state between the transponder 2 and the repeater 3 is periodically checked and the antenna is switched to the optimal antenna, the weak radio wave from the transponder 2 when the abnormality is detected is reliably received by the repeater 3. You can do it.

又、本実施例では、中継器3にアンテナ装置を使用し
たが、これに限らず、トランスポンダ等に使用してもよ
い。
Further, in this embodiment, the antenna device is used for the repeater 3, but the present invention is not limited to this, and may be used for a transponder or the like.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、本発明によるアンテナ装置は、屋内無
線通信におけるフェージングによる通信障害を効果的に
補償することができ、しかも、空間ダイバーシチアンテ
ナの2つのアンテナの間を利用して、偏波ダイバーシチ
効果を有するアンテナを設置したので、小型に構成でき
るという効果を有する。
As described above, the antenna device according to the present invention can effectively compensate for a communication failure due to fading in indoor wireless communication, and furthermore, uses the space between two antennas of the spatial diversity antenna to achieve the polarization diversity effect. Since the antenna having the above structure is installed, the size of the antenna can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明のアンテナ装置が適用される1例として
の警備システムの構成図、 第2図は本発明の実施例のアンテナの構成図、 第3図はアンテナの切換動作を含む第1図の動作フロー
チャート、である。 (符号の説明) 31……アンテナ部、 31A,31B……垂直偏波アンテナ、 31C……水平偏波アンテナ、 32……アンテナ切換部、36……制御部。
FIG. 1 is a configuration diagram of a security system as an example to which the antenna device of the present invention is applied, FIG. 2 is a configuration diagram of an antenna of an embodiment of the present invention, and FIG. It is an operation | movement flowchart of a figure. (Explanation of symbols) 31 ... antenna unit, 31A, 31B ... vertical polarization antenna, 31C ... horizontal polarization antenna, 32 ... antenna switching unit, 36 ... control unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−318826(JP,A) 特開 昭49−94249(JP,A) 特開 平1−151325(JP,A) 特開 昭58−70642(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 3/00 - 3/46 H01Q 21/00 - 21/30 H01Q 23/00 H01Q 25/00 - 25/04 H04B 7/00 H04B 7/02 - 7/12 H04L 1/02 - 1/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-318826 (JP, A) JP-A-49-9249 (JP, A) JP-A-1-151325 (JP, A) JP-A-58-1983 70642 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01Q 3/00-3/46 H01Q 21/00-21/30 H01Q 23/00 H01Q 25/00-25/04 H04B 7/00 H04B 7/02-7/12 H04L 1/02-1/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】少なくとも3以上の空中線を有し、 第1の空中線と第2の空中線は垂直偏波成分を受信する
とともに、受信する電磁波の波長の1/4の間隔で同一平
面上に設置され、 第3の空中線は水平偏波成分を受信するとともに、前記
第1の空中線と前記第2の空中線との間に設置され、 前記第1の空中線と、前記第2の空中線と、前記第3の
空中線とを、受信品質に応じて順次切り換えて使用する
ことを特徴とするアンテナ装置。
An antenna has at least three antennas, and a first antenna and a second antenna receive a vertically polarized component and are arranged on the same plane at an interval of 1/4 of a wavelength of an electromagnetic wave to be received. The third antenna receives a horizontal polarization component and is installed between the first antenna and the second antenna. The first antenna, the second antenna, and the third antenna 3. The antenna device according to claim 3, wherein the antenna is sequentially switched according to reception quality.
【請求項2】更に、確認信号を送信する信号送信手段を
備え、送信した確認信号に対するステータス信号の受信
状態に応じて、使用する空中線を順次切り換えることを
特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
2. The antenna apparatus according to claim 1, further comprising signal transmitting means for transmitting a confirmation signal, wherein the antenna to be used is sequentially switched in accordance with a reception state of a status signal corresponding to the transmitted confirmation signal. .
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