JP5850015B2 - アンテナモジュール及び無線機器 - Google Patents
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Description
この発明によると、外部から送信されてきた信号は、筐体に収容された回路部によって受信されて無線信号にされた後にアンテナ収容部に収容されたアンテナから送信され、アンテナで受信された無線信号は、筐体に収容された回路部によって処理されて処理後の信号が外部に送信される。
また、本発明のアンテナモジュールは、前記回路部が、前記コネクタ部を介して外部から送信されてくる信号を受信するとともに、前記コネクタ部を介して外部に信号を送信する送受信回路(24a)と、前記送受信回路で受信された信号を無線信号にして前記アンテナから送信させるとともに、前記アンテナで受信された無線信号の処理を行う無線信号処理回路(24b、24c)とを備えることを特徴としている。
また、本発明のアンテナモジュールは、前記コネクタ部が、前記外部のコネクタを介して前記回路部の基準電位を規定するシグナルグランド(SG)に接続される第1グランド接続部(T22)と、前記外部のコネクタを介して前記筐体の電位を規定するフレームグランド(FG)に接続される第2グランド接続部とを備えることを特徴としている。
また、本発明のアンテナモジュールは、前記コネクタ部が、前記外部のコネクタの信号入出力端に接続される信号接続部(T21)と、前記外部のコネクタを介して前記回路部の電源(B)に接続される電源接続部(T20)とを備えることを特徴としている。
また、本発明のアンテナモジュールは、前記筐体の内部が、樹脂が充填されていることを特徴としている。
また、本発明のアンテナモジュールは、前記筐体の軸方向における前記アンテナの給電点(Q)と前記筐体との最短距離Lは、前記筐体の軸に直交して前記アンテナの給電点が含まれる面を基準とした前記アンテナの3dB半値角をθ、前記筐体の外半径をφとすると、以下の(1)式で表されることを特徴としている。
L=φ×tanθ …(1)
本発明の無線機器は、フィールド機器(FD)からの第1信号を無線信号にして送信し、無線信号で送信されてくる前記フィールド機器への第2信号を受信する無線機器(1)において、上記の何れかに記載のアンテナモジュール(20、40)と、前記フィールド機器及び前記アンテナモジュールに接続され、前記フィールド機器からの前記第1信号を前記アンテナモジュールに送信するとともに、前記アンテナモジュールからの前記第2信号を受信して前記フィールド機器に出力する信号処理モジュール(10)とを備えることを特徴としている。
また、本発明の無線機器は、前記信号処理モジュールが、前記アンテナモジュールのコネクタ部が直接又はケーブル(CB)を介して接続されるコネクタ(C0)を備えることを特徴としている。
また、本発明の無線機器は、前記信号処理モジュールのコネクタと前記アンテナモジュールのコネクタ部とが前記ケーブルを介して接続される場合に用いられる前記ケーブルが、前記アンテナモジュールに設けられた前記回路部の基準電位を規定するシグナルグランド(SG)に接続されるグランド線(L12)と、前記回路部に接続されて前記第1,第2信号の送受信が行われる信号線(L11)と、前記回路部の電源(B)に接続される電源線(L10)と、前記グランド線、前記信号線、及び前記電源線の周囲に設けられ、前記アンテナモジュールの筐体の電位を規定するフレームグランドに接続されるシールド(SD)とを備えることを特徴としている。
図1は、本発明の第1実施形態による無線機器の使用状態の一例を示す図である。図1に示す通り、本実施形態の無線機器1は、信号処理モジュール10とアンテナモジュール20とを備えており、配管PLに取り付けられているフィールド機器FDに接続されて、フィールド機器FDからの信号(第1信号)を無線信号にして送信し、無線信号で送信されてくるフィールド機器FDへの信号(第2信号)を受信する。尚、無線機器1は、ISA100.11aに準拠した無線通信を行う。
L=φ×tanθ×α …(2)
フィールド機器FDから信号が出力されると、この信号は接続コネクタCNを介して信号処理モジュール10に入力され、通信プロトコルの変換処理等の信号処理が行われた後に、信号処理モジュール10とアンテナモジュール20との間で行われる通信によってアンテナモジュール20に向けて送信される。信号処理モジュール10から送信された信号は、図4に示すコネクタC0の信号接続端子T11、ケーブルCBの信号線L11、及びアンテナモジュール20の信号接続端子T21を順に介してアンテナモジュール20の回路部24に入力される。
アンテナ25で無線信号が受信されると、この無線信号は、図3に示す送受信切替部24dの入出力端T2に入力され、受信経路R2上に設けられたバンドパスフィルタ35及び増幅器36を順に通過した後に入出力端T1から出力される。尚、受信動作時には、信号処理部24bの制御によって、入出力端T1,T2間の伝送経路が受信経路R2となるようにスイッチSW1,SW2が切り替えられている。
図6は、本発明の第2実施形態によるアンテナモジュールを模式的に示す図である。図6に示す通り、本実施形態のアンテナモジュール40は、筐体41、アンテナ収容部42、コネクタ部43a,43b、及びアンテナ25を備えており、アンテナモジュール20と同様に、信号処理モジュール10から送信されてくる信号を受信してアンテナ25から無線信号にして送信するとともに、アンテナ25で受信した無線信号を処理して信号処理モジュール10に向けて送信する。
10 信号処理モジュール
20 アンテナモジュール
21 筐体
22 アンテナキャップ
23 コネクタ部
24 回路部
24a 送受信部
24b 信号処理部
24c 無線部
25 アンテナ
40 アンテナモジュール
41 筐体
42 アンテナ収容部
43a,43b コネクタ部
B 電源
C0 コネクタ
C12 コネクタ
CB ケーブル
FD フィールド機器
FG フレームグランド
L12 グランド線
L10 電源線
L11 信号線
Q 給電点
SD シールド
SG シグナルグランド
T20 電源接続端子
T21 信号接続端子
T22 グランド接続端子
Claims (8)
- 無線信号の送受信を行うアンテナを備えるアンテナモジュールにおいて、
外部から送信されてくる信号を受信して前記アンテナから無線信号にして送信させるとともに、前記アンテナで受信された無線信号の処理を行った信号を外部に送信する回路部と、
前記回路部の周囲を覆うように前記回路部を収容する筒状の筐体と、
前記筐体の一端部又は両端部間に設けられて無線信号の送受信が可能なように前記アンテナを収容するアンテナ収容部と、
前記筐体に接合されており、前記回路部で送受信される信号が入出力される外部のコネクタに接続可能なコネクタ部と
を備え、
前記筐体の軸方向における前記アンテナの給電点と前記筐体との最短距離Lは、前記筐体の軸に直交して前記アンテナの給電点が含まれる面を基準とした前記アンテナの3dB半値角をθ、前記筐体の外半径をφとすると、以下の(1)式で表されることを特徴とするアンテナモジュール。
L=φ×tanθ …(1) - 前記回路部は、前記コネクタ部を介して外部から送信されてくる信号を受信するとともに、前記コネクタ部を介して外部に信号を送信する送受信回路と、
前記送受信回路で受信された信号を無線信号にして前記アンテナから送信させるとともに、前記アンテナで受信された無線信号の処理を行う無線信号処理回路と
を備えることを特徴とする請求項1記載のアンテナモジュール。 - 前記コネクタ部は、前記外部のコネクタを介して前記回路部の基準電位を規定するシグナルグランドに接続される第1グランド接続部と、
前記外部のコネクタを介して前記筐体の電位を規定するフレームグランドに接続される第2グランド接続部と
を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のアンテナモジュール。 - 前記コネクタ部は、前記外部のコネクタの信号入出力端に接続される信号接続部と、
前記外部のコネクタを介して前記回路部の電源に接続される電源接続部と
を備えることを特徴とする請求項3記載のアンテナモジュール。 - 前記筐体の内部は、樹脂が充填されていることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載のアンテナモジュール。
- フィールド機器からの第1信号を無線信号にして送信し、無線信号で送信されてくる前記フィールド機器への第2信号を受信する無線機器において、
請求項1から請求項5の何れか一項に記載のアンテナモジュールと、
前記フィールド機器及び前記アンテナモジュールに接続され、前記フィールド機器からの前記第1信号を前記アンテナモジュールに送信するとともに、前記アンテナモジュールからの前記第2信号を受信して前記フィールド機器に出力する信号処理モジュールと
を備えることを特徴とする無線機器。 - 前記信号処理モジュールは、前記アンテナモジュールのコネクタ部が直接又はケーブルを介して接続されるコネクタを備えることを特徴とする請求項6記載の無線機器。
- 前記信号処理モジュールのコネクタと前記アンテナモジュールのコネクタ部とが前記ケーブルを介して接続される場合に用いられる前記ケーブルは、前記アンテナモジュールに設けられた前記回路部の基準電位を規定するシグナルグランドに接続されるグランド線と、
前記回路部に接続されて前記第1,第2信号の送受信が行われる信号線と、
前記回路部の電源に接続される電源線と、
前記グランド線、前記信号線、及び前記電源線の周囲に設けられ、前記アンテナモジュールの筐体の電位を規定するフレームグランドに接続されるシールドと
を備えることを特徴とする請求項7記載の無線機器。
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