(57)【要約】      （修正有）【課題】小型の筐体で高い保守性と良好な通信性能を両立した無線通信装置を提供する。【解決手段】無線通信装置５は、第１面と、前記第１面と相対する第２面とを有する蓄電部１０２と、蓄電部の第１面に対向して配置され、アンテナが実装されたアンテナ基板１０１と、蓄電部の第２面に対向して配置された回路基板１０３と、回路基板の、蓄電部と対向する面の反対側に設けられた無線通信部１０６、１０７と、アンテナ基板と無線通信部を接続する信号線１０４とを備える。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と、前記第１面と相対する第２面とを有する蓄電部と、
前記蓄電部の前記第１面に対向して配置され、アンテナが実装されたアンテナ基板と、
前記蓄電部の前記第２面に対向して配置された回路基板と、
前記回路基板の、前記蓄電部と対向する面の反対側に設けられた無線通信部と、
前記アンテナ基板と前記無線通信部を接続する信号線と
を備えた無線通信装置。
【請求項２】
前記アンテナ基板と前記無線通信部との間に、前記蓄電部の正極が配置されている、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記アンテナ基板には少なくとも１以上の共振周波数を有する前記アンテナが実装されており、前記回路基板には、複数の前記無線通信部が設けられており、それぞれの前記無線通信部は、いずれかの前記共振周波数を含む帯域を使って通信を行う
請求項１または２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記アンテナは、スロットアンテナである、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記回路基板の前記蓄電部と対向する面に設けられた金属層と、
前記アンテナ基板と前記金属層を接続するグラウンド線を備え、
前記金属層は、前記蓄電部の一方の端子と接続されている、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記アンテナは、対称軸について線対称な形状の第１板状素子と、前記第１板状素子に隣接して配置され、前記対称軸について線対称な形状の第２板状素子を有し、
前記第１板状素子の前記対称軸方向の長さは、前記アンテナの第１共振周波数に相当する波長の略４分の１となっており、前記第１板状素子は前記アンテナの第２共振周波数に相当する波長の略２分の１の長さのスロットを有し、
前記第１板状素子は、前記対称軸上に位置する点で前記信号線に接続されており、前記第２板状素子は、前記対称軸上に位置する点で前記グラウンド線に接続されている、
請求項５に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記アンテナ基板の縁に沿って形成された壁状構造である側面部を備え、
前記側面部は、端部で前記回路基板と接し、前記蓄電部の側面を覆っている、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記回路基板の上に配置された蓄電部の周囲に形成された壁状構造である口部を備え、
前記側面の内側および前記口部の外側にはねじ構造が形成されており、前記アンテナ基板および前記側面部からなるスクリューキャップを、前記回路基板および前記口部からなる容器に対して回転させることにより、前記スクリューキャップは前記容器に装着される、
請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記蓄電部は、前記無線通信部は受信した給電信号を用いて、前記蓄電部の充電を行う、
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記蓄電部は、キャパシタまたは２次電池を含む
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の無線通信装置を格納する外部筐体を備え、
前記外部筐体は前記第１面と相対し、導電体で形成された第３面と、前記第２面と相対し、導電体で形成された第４面を有し、前記蓄電部の端子はそれぞれ前記第３面、前記第４面と電気的に接続されている、
無線通信装置。
【請求項１２】
前記外部筐体の形状は概略円筒形である、
請求項１１に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
前記回路基板の、前記蓄電部と対向する面の反対側には、センサが実装されており、前記無線通信部は、前記センサにより計測されたデータを送信する、
請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１４】
前記回路基板の、前記蓄電部と対向する面の反対側には、コネクタが設けられており、前記コネクタには、センサが着脱可能に接続され、前記無線通信部は、前記センサにより計測されたデータを送信する、
請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
アンテナと、
回路基板と、
前記回路基板に設けられた無線通信部と、
前記アンテナと前記無線通信部との間に正極が配置された蓄電部と
を備えた無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、センサで計測したデータを無線で送信するデバイスの開発が進められている。このようなデバイスは、車載、産業、ＩｏＴ、ヘルスケアなどのシステムにおいて、計測データの収集に用いられる。これらのデバイスは、筐体内にセンサ、バッテリー、アンテナ、無線通信回路などをコンパクトに収納し、高い保守性と良好な通信性能を両立することが求められる。
【０００３】
これらのデバイスでは、センサや通信回路などの近くにアンテナが配置されるため、周波数特性の変化や通信特性の劣化が問題となる。センサの種類や回路配置によって異なるパターンの電磁結合や干渉が発生するため、一般に対策が難しい。回路部分の小さな設計変更を行うと、アンテナの全面的な設計見直しが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００９／０５７２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、小型の筐体で高い保守性と良好な通信性能を両立した無線通信装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態としての無線通信装置は、第１面と、前記第１面と相対する第２面とを有する蓄電部と、前記蓄電部の前記第１面に対向して配置され、アンテナが実装されたアンテナ基板と、前記蓄電部の前記第２面に対向して配置された回路基板と、前記回路基板の、前記蓄電部と対向する面の反対側に設けられた無線通信部と、前記アンテナ基板と前記無線通信部を接続する信号線とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る全体のシステム構成例を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態に係る無線通信装置の斜視図。
【図３】第１の実施形態に係る無線通信装置の断面図。
【図４】第１の実施形態に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図５】第１の実施形態に係るアンテナの構成例を示す図。
【図６】第１の周波数近傍におけるアンテナの周波数特性の例を示す図。
【図７】第２の周波数近傍におけるアンテナの周波数特性の例を示す図。
【図８】第１の変形例に係る無線通信装置の斜視図。
【図９】第１の変形例に係る無線通信装置の結合前の状態を示す図。
【図１０】第１の変形例に係る無線通信装置の結合後の状態を示す図。
【図１１】第２の実施形態に係る無線通信装置の斜視図。
【図１２】第２の実施形態に係る無線通信装置の結合前における構成例を示す図。
【図１３】第２の実施形態に係る無線通信装置の断面図。
【図１４】第３の実施形態に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図１５】第４の実施形態に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図１６】第５の実施形態に係る無線通信装置の結合前の状態を示す図。
【図１７】第５の実施形態に係る無線通信装置の結合後の状態を示す図。
【図１８】第６の実施形態に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図。
【図１９】第６の実施形態に係る無線通信装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。また、図面において同一の構成要素は、同じ番号を付し、説明は、適宜省略する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る全体のシステム構成例を示す図である。以下では図１を参照し、無線通信システムの概要について説明する。
【００１０】
図１の無線通信システムは、本実施形態に係る無線通信装置である無線端末１、２、３と、監視装置２０と、管理サーバ４０とを備える。監視装置２０と管理サーバ４０はネットワーク１０を介して接続されている。ネットワーク１０は、データの送信が可能な電気的な媒体であればよく、インタフェースの種類については特に問わない。また、図１に示されている無線端末は３つであるが、これより多くの無線端末が設置されていてもよく、無線端末の台数については特に問わない。管理サーバは１台のみが図示されているが、複数台用意し、負荷分散や可用性の向上を図ることもできる。
【００１１】
無線端末１、２、３は、筐体内に、アンテナ、バッテリー、センサ、無線通信回路が一体的に実装された無線通信装置である。電源としてバッテリーの代わりに、キャパシタを用いてもよい。また、バッテリーとキャパシタを組み合わせて実装してもよい。以降では、バッテリーとキャパシタをまとめて蓄電部と呼ぶ。
【００１２】
以下の説明では、センサを備えた無線端末を例に説明するが、本発明の実施形態に係る無線通信装置はセンサを備えていなくてもよい。例えば、センサの代わりに信号中継用の回路を無線端末に実装し、無線信号の中継を行えるようにしてもよい。
【００１３】
無線端末１、２、３が用いる無線通信方式の例としては、ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズ又はその後継規格の無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅなどがあるが、その他の方式であってもよい。無線端末１、２、３は、例えば監視装置２０などの外部の無線通信装置と無線通信をすることができる。無線端末１、２、３は、例えばセンサの計測データを監視装置２０に送信する。監視装置２０は、例えば無線端末１に向けて各種の指令を送信する。無線端末１、２、３の詳細については後述する。
【００１４】
監視装置２０は、複数の周波数帯域による無線通信が可能な無線通信装置である。監視装置２０が用いる無線通信方式の例としては、ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズ又はその後継規格の無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｎｅｒｇｙ、ＺｉｇＢｅｅなどがあるが、その他の方式であってもよい。ただし、監視装置２０が用いる通信方式は、無線端末１、２、３が用いる無線通信方式と同一のものか、互換性のあるものでなくてはならない。監視装置２０は、無線端末１、２、３から送信されたセンサの計測データを受信し、管理サーバ４０に転送することができる。
【００１５】
ここでは１台の無線通信装置（監視装置２０）が複数の周波数帯域による通信を行うものとして説明するが、それぞれ異なる周波数帯域による通信に対応した、複数の無線通信装置が無線端末１、２、３からセンサの計測データを受信してもよい。
【００１６】
管理サーバ４０は、１以上のＣＰＵ（中央処理装置）、記憶装置、通信部を備え、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションが動作する計算機などの情報処理装置である。管理サーバ４０は、監視装置２０が受信したセンサの計測データを収集し、計測データの分析を行う。
【００１７】
管理サーバ４０の実現方法については特に問わない。例えば、管理サーバ４０は物理計算機であってもよいし、仮想計算機やコンテナであってもよいし、これらの組み合わせであってもよい。複数の計算機に管理サーバ４０の機能を分担させてもよい。また、管理サーバ４０の設置場所についても特に問わない。管理サーバ４０に係る機能が監視装置２０の筐体内において実装されていてもよい。監視装置２０から離れたリモートサイトに管理サーバ４０を設置してもよい。
【００１８】
次に、監視装置２０と、管理サーバ４０の構成要素について説明する。
【００１９】
監視装置２０は、アンテナ２１、２２と、無線通信部２３、２４と、制御部２５と、記憶部２６と、通信部２７とを備えている。
【００２０】
無線通信部２３、２４は無線通信機能を有する。無線通信部２３、２４は、例えば無線ＬＡＮモジュール、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール、ＺｉｇＢｅｅモジュールなどの無線モジュールである。無線通信部２３、２４は同じ種類のモジュールであってもよいし、異なる種類のモジュールであってもよい。使用する通信規格に関わらず、無線通信部２３、２４は互いに異なる周波数帯域を使うものとする。無線通信部２３、２４はそれぞれアンテナ２１、２２と電気的に接続されており、アンテナ２１、２２を介して無線信号の送受信を行う。アンテナ２１、２２は無線モジュールに内蔵されたものでも、無線モジュールに外付けされたもののいずれでもよい。
【００２１】
制御部２５は、データの送受信処理を制御する。例えば、無線通信部２３、２４の通信先の特定、受信データの記憶部２６への一時保存、送信データの記憶部２６からの読み出し、無線通信部２３、２４の設定変更などを行う。制御部２５は、無線端末１、２、３で計測対象とする物理情報（センサ）の種類や計測タイミングの指定などを行ってもよい。
【００２２】
制御部２５の機能はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などのプロセッサで動作するソフトウェア（プログラム）によって実装されてもよいし、ＦＰＧＡやＡＳＩＣなどのハードウェア回路によって実装されてもよいし、これらの組み合わせによって構成されていてもよい。
【００２３】
記憶部２６は、各種データが保存可能な記憶領域である。記憶部２６は、例えばＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＲｅＲＡＭ、ハードディスク、光ディスクなどの不揮発性記憶デバイス、ＤＲＡＭなどの揮発性記憶デバイス、またはこれらの組み合わせから構成される。
【００２４】
通信部２７は、データを含む信号の送受信機能を有する。通信部２７が用いるインタフェースの例としては、有線のイーサネット（ＩＥＥＥ８０２．３シリーズ）、無線ＬＡＮ、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ、ＵＳＢ、ＵＡＲＴ、ＳＰＩ、ＳＤＩＯなどがあるが、その他の規格によるものであってもよい。通信部２７は、ネットワーク１０を介して管理サーバ４０に接続されている。
【００２５】
管理サーバ４０は、通信部４１と、記憶部４２と、分析プログラム４３とを備えている。
【００２６】
通信部４１は、データを含む信号の送受信機能を有する。通信部２７が用いるインタフェースの例としては、有線のイーサネット（ＩＥＥＥ８０２．３シリーズ）、無線ＬＡＮ、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ、ＵＳＢ、ＵＡＲＴ、ＳＰＩ、ＳＤＩＯなどがあるが、その他の規格によるものであってもよいが、監視装置２０の通信部４１のインタフェースと同一または互換性があるものである必要がある。通信部４１は、ネットワーク１０を介して監視装置２０の通信部４１に接続されている。
【００２７】
記憶部４２は、無線端末１、２、３で収集されたセンサの計測データや、分析プログラム４３など各種データが保存可能な記憶領域である。記憶部４２は、例えばＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＲｅＲＡＭ，ハードディスク、光ディスクなどの不揮発性記憶デバイス、ＤＲＡＭなどの揮発性記憶デバイスまたはこれらの組み合わせから構成される。
【００２８】
分析プログラム４３は、記憶部４２に保存されたセンサの計測データに基づいて、監視対象に係る情報を抽出するプログラムである。分析プログラム４３の抽出する情報は、例えば状態変化であってもよいし、異常検知の有無であってもよい。分析プログラムは、計測データを加工してから分析処理を実行してもよい。また、分析プログラム４３は、抽出された情報や分析結果に基づき、別の処理を実行してもよい。
【００２９】
例えば、無線端末１、２、３のセンサが生物の体温、血圧、脈拍などの生体情報を収集している場合、分析プログラム４３は監視対象としている生物の健康状態や運動状態を分析することができる。例えば、生物の健康状態が悪化したと判断された場合には管理者や医療機関に対して、アラートを通知する。
【００３０】
無線端末１、２、３が家電製品のリモコンに実装されているならば、室内の温度や照度に関する情報を取得することができる。例えば空調機器のリモコンの場合、室内温度をもとに冷房や暖房の強さを調節する。例えばテレビのリモコンの場合、室内の照度を元に画面の明るさや色調を調整する。
【００３１】
無線端末１、２、３は、工場、自動車などの機械やシステムに搭載されていてもよい。この場合、センサは例えば温度、圧力、回転数、物質の濃度、速度、加速度などを計測の対象とする。複数の種類の物理情報を計測対象としてもよい。分析プログラム４３は計測されたデータに基づいて、監視対象の異常検知をしたり、状態変化を検出したりすることができる。異常検知は例えば物理モデルに基づいて行ってもよいし、機械学習を使って行ってもよい。異常や状態変化が検出されたら、運転モードの変更を行ってもよいし、一部またはすべての装置の運転を停止してもよい。
【００３２】
次に、本実施形態に係る無線通信装置である無線端末について説明する。
【００３３】
図２は、無線端末１の構成例を示す斜視図である。図３は、無線端末１の構成例を示す断面図である。以下では図２と図３を参照しながら説明を行う。
【００３４】
無線端末１は、アンテナ基板１０１と、バッテリー１０２と、回路基板１０３と、信号線１０４と、グラウンド線１０５と、電源線１０９とを備えている。筐体の上部にアンテナ基板１０１、筐体の下部に回路基板１０３が設けられており、アンテナ基板１０１と回路基板１０３の間の位置に、バッテリー１０２が実装されている。アンテナ基板１０１と回路基板１０３は、互いに信号線１０４とグラウンド線１０５によって接続されている。
【００３５】
本実施形態に係る無線端末の筐体は概略円筒形であるが、筐体の形状はこれとは異なっていてもよい。例えば、無線端末の筐体は概略直方体形や長球形などであってもよい。
【００３６】
アンテナ基板１０１には、無線通信用のアンテナ１０１ａが実装されている。アンテナ１０１ａの詳細については後述する。アンテナ基板１０１の下面からは信号線１０４と、グラウンド線１０５が出ている。
【００３７】
バッテリー１０２は、例えば概略円筒形のボタン型電池である。バッテリー１０２は蓄電部の一例である。蓄電部（バッテリー）は第１面と、前記第１面と相対する第２面とを有する。バッテリー１０２の上面（第１面）および側面は正極（プラス側）に相当する。一方、バッテリー１０２の下面（第２面）は負極（マイナス側）に相当する。バッテリー１０２は１次電池でもよいし、２次電池であってもよい。電池の種類としては、例えばアルカリ電池、リチウム電池、ニッケル水素電池などがあるが、特に問わない。ここで、ボタン型電池はバッテリー１０２の一例であり、その他の形状の電池を使うことを妨げない。回路基板１０３上部の、バッテリー１０２の正極と接する位置に、電源線１０９が設けられている。
【００３８】
バッテリー１０２はアンテナ基板１０１と回路基板１０３の間に位置する。具体的には、バッテリー１０２（蓄電部）の第１面に対向してアンテナ基板１０１が配置されている。バッテリー１０２（蓄電部）の第２面に対向して回路基板１０３が配置されている。
【００３９】
回路基板１０３の上面は、信号線１０４と電源線１０９が貫通する位置の周辺部を除き、金属層１０３ａによって被覆されている。ここで、回路基板１０３の上面とは、蓄電部と対向している面のことをいう。金属層１０３ａの材料としては、例えば銅、金またはこれらの合金などを用いることができるが、その他の導電体であってもよい。金属層１０３ａはバッテリー１０２の負極と接しており、無線端末１全体のグラウンド（基準電位）として使われる。具体的には、金属層１０３ａの電位はアンテナ基板１０１のアンテナや回路基板１０３に実装された回路の信号基準電位となる。なお、金属層１０３ａはバッテリー１０２の負極と電気的に接続されていればよく、必ずしも直接接していなくてもよい。
【００４０】
信号線１０４は、回路基板１０３を貫通し、回路基板１０３の下面に実装された信号線に、コネクタを介して接続される。グラウンド線１０５は、回路基板１０３上面のグラウンド端子１０３ｂに接続されている。グラウンド端子１０３ｂは、金属層１０３ａと電気的に接続されている。グラウンド端子１０３ｂと金属層１０３ａの接続形態については特に問わない。例えば、金属層１０３ａをグラウンド端子１０３ｂに接するように形成してもよい。また、回路基板１０３内の配線を介して、金属層１０３ａとグラウンド端子１０３ｂを電気的に接続してもよい。電源線１０９は、回路基板１０３を貫通し、回路基板の下面に実装された電源線に、コネクタを介して接続される。
【００４１】
回路基板１０３の下面には、無線通信部１０６、１０７やセンサ１０８などが実装されている。ここで、回路基板１０３の下面とは、バッテリー１０２（蓄電部）と対向する面の反対側のことをいう。回路基板１０３の下面に実装される各構成要素の詳細については次に述べる。
【００４２】
図４は第１の実施形態に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図である。以下では、図４を参照しながら、本実施形態に係る無線通信装置を説明する。
【００４３】
図４には、アンテナ１０１ａと、バッテリー１０２と、回路基板１０３が示されている。回路基板１０３は、スイッチ２０１と、無線通信部１０６、１０７と、制御部２０２と、記憶部２０３と、センサ１０８とを備えている。回路基板１０３内の各構成要素は、電源線１０９を介して接続されたバッテリー１０２から電力の供給を受けて動作する。
【００４４】
アンテナ１０１ａから出た信号線１０４は、スイッチ２０１に接続されている。アンテナ１０１ａは無線通信部１０６、１０７によって共用されるため、スイッチ２０１は、無線通信部１０６、１０７の両方に接続されている。スイッチ２０１は、信号線１０４の電気的な接続先を無線通信部１０６と無線通信部１０７との間で切り替える。
【００４５】
無線通信部１０６、１０７は、アンテナ１０１ａを介して無線信号を送受信する。無線通信部１０６が用いる無線信号の周波数帯域と、無線通信部１０７が用いる無線信号の周波数帯域は互いに異なっていてもよいし、重なっていてもよい。以下では、無線信号に係る周波数帯域の中心周波数を無線周波数と呼ぶことにする。例えば、無線通信部１０６は２．４ＧＨｚの無線周波数を使い、無線通信部１０７は５ＧＨｚの無線周波数を使うことができる。以降では、無線通信部１０６が用いる無線周波数を第１の周波数ｆ１、無線通信部１０７が用いる無線周波数を第２の周波数ｆ２と呼ぶことにする。
【００４６】
無線通信部１０６、１０７が用いる無線通信方式の例としては、ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズまたはその後継規格の無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｎｅｒｇｙ、ＺｉｇＢｅｅなどがあるが、その他の方式であってもよい。ただし、無線通信部１０６、１０７が用いる通信方式は、通信先の無線通信装置が使っている無線通信方式と同一であるか、互換性のあるものでなくてはならない。
【００４７】
無線通信部１０６、１０７は、データの送信時には例えば符号化、変調、Ｄ／Ａ変換や増幅などを行ってから、アンテナ１０１ａを用いて無線信号を送信する。また、無線通信部１０６、１０７はアンテナ１０１ａを介して受信された信号を、低雑音増幅器により増幅し、バンドパスフィルタなどで所望の周波数成分を取り出す。取り出された成分の信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル信号に変換する。無線通信部１０６、１０７はこのデジタル信号に対して復調と復号を行う。復号では誤り検出や誤り訂正を行ってもよい。
【００４８】
無線通信部１０６、１０７は周波数変換を行ってもよい。例えば、データの受信処理において無線周波数の信号をベースバンド周波数に変換し、データの送信処理においてベースバンド周波数の信号を無線周波数に変換してもよい。
【００４９】
上述のデータ送受信処理は一例であり、無線通信部１０６、１０７がこれとは異なる方式を用いることを妨げるものではない。データの符号化、信号の復変調、アナログ・デジタル変換、誤り検出、誤り訂正には各種の方式があるが、いずれの方式を使ってもよい。
【００５０】
なお、図４の例では２つの無線通信部が示されているが、無線通信部の数は、これとは異なっていてもよい。例えば、無線通信部の数は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
【００５１】
センサ１０８は、無線端末１が設置されている環境の物理的な情報を計測し、電気的な信号に変換する。計測対象とする物理的な情報の例としては、速度、加速度、圧力、振動、熱、光、赤外線、紫外線、放射線、音波、電圧、電流、磁気、物質の濃度、距離、回転数、画像、傾斜などがあるが、どのような情報を計測対象としてもよい。計測対象とする情報は１種類であってもよいし、複数の種類であってもよい。センサ１０８として、複数のセンサを実装してもよい。
【００５２】
制御部２０２は、例えばセンサ１０８による計測タイミングの制御、計測データの管理、無線通信部１０６、１０７とスイッチ２０１の制御を行う。制御部２０２は、監視装置２０から指定された物理情報を、指定のタイミングで計測できるよう、センサ１０８を操作させる。計測後、制御部２０２は計測データを記憶部２０３に蓄積する。制御部２０２は、記憶部２０３に蓄積された計測データが監視装置２０に送信されるよう、無線通信部１０６、１０７とスイッチ２０１の制御を行う。
【００５３】
例えば、無線通信部１０６を使って計測データの送信を行う場合、制御部２０２は、スイッチ２０１を制御し、無線通信部１０６を信号線１０４とアンテナ１０１ａに電気的に接続された状態に設定する。その後、送信対象の計測データを記憶部２０３より読み出し、無線通信部１０６に転送する。制御部２０２は、送信先を指定した上で無線通信部１０６にデータ送信指令を出す。送信が完了した計測データについては、記憶部２０３から削除してもよい。
【００５４】
また、制御部２０２は無線通信部１０６、１０７が用いる無線周波数、符号化方式、復変調方式、誤り検出方式、誤り訂正方式または通信方式の変更などを行うこともできる。制御部２０２は、半導体回路、ＦＰＧＡ、ＰＬＤ、ＡＳＩＣなどのハードウェアにより実装されていてもよいし、マイクロプロセッサ上で動作するプログラムにより実装されていてもよいし、これらの組み合わせにより実現されていてもよい。
【００５５】
記憶部２０３は、例えば計測データや、プログラムなどを保存可能な記憶領域である。記憶部２０３は、例えばＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＲｅＲＡＭ，ハードディスク、光ディスクなどの不揮発性記憶デバイス、ＤＲＡＭなどの揮発性記憶デバイスまたは、これらの組み合わせから構成される。
【００５６】
以下ではアンテナ１０１ａの詳細について説明する。
【００５７】
図５は、第１の実施形態に係るアンテナの構成例を示している。以下では図５を参照しながら、本実施形態に係るアンテナ基板とアンテナの構成を説明する。
【００５８】
アンテナ基板１０１は、上部の誘電体層と、下部の導電体層の２層構造となっている。このうち、導電体層の部分がアンテナ１０１ａに相当する。図５は、アンテナ基板の導電体層の構造を示した断面図である。図５で示されているように、アンテナ１０１ａを構成する導電体層は複数の部分に分かれている。誘電体層は、導電体層の各部分の相対的な配置を固定する。
【００５９】
アンテナ１０１ａは、導電体により形成された板状素子３０１、３０２を含む。導電体の例としては、各種の金属があるが、材料の種類については特に問わない。線３０３はアンテナ１０１ａの対称軸となっているため、板状素子３０１、３０２の形状はそれぞれ線３０３に対して線対称となっている。板状素子３０１は線３０３上に位置する接続点３０４において、信号線１０４に接続される。一方、板状素子３０２は線３０３上に位置する接続点３０５において、グラウンド線１０５に接続される。
【００６０】
板状素子３０１の線３０３方向の長さＡは、第１の周波数に対応する波長λ１＝ｃ／ｆ１の略１／４の長さとなっている。ここで、ｃは光速度である。
【００６１】
無線端末の筐体を小さくする場合、板状素子３０１と、その他の部品との間の距離を大きくとることは難しくなる。部品が互いに近接して配置される場合、板状素子３０１と、回路基板１０３の金属層１０３ａや、バッテリー１０２の正極との間の寄生容量が無視できなくなる。寄生容量が大きくなると、板状素子３０１の容量性が強くなり、共振周波数が変化してしまう。
【００６２】
そこで、板状素子３０１の近傍に別の板状素子３０２を配置する。板状素子３０１と容量的に結合した板状素子３０２は、グラウンド線１０５を介して、回路基板１０３の金属層１０３ａと短絡されている。板状素子３０２にはインダクタンスがあるため、板状素子３０１と金属層１０３ａの間にインダクタンス成分が直列に接続されることになる。板状素子３０１、３０２の組み合わせを用いることにより、容量性が抑制され、アンテナ１０１ａの特性が安定する。
【００６３】
本実施形態に係る無線通信装置では、アンテナ１０１ａ（板状素子３０１、３０２）と回路基板１０３下面の部品との間に、バッテリー１０２の正極が配置されている。バッテリー１０２の正極は、アンテナ１０１ａと、回路基板１０３下面の部品との間の電磁的な結合を遮蔽するシールドとして働く。これにより回路基板１０３下面における部品のレイアウトや、センサなどの部品の種類や組み合わせに依存してアンテナ１０１ａの特性が変化することがなくなり、アンテナ１０１ａの設計変更に係る負担が軽減される。
【００６４】
板状素子３０１には、三日月状の開口部であるスロット３０６が設けられている。三日月形状スロットの線３０３方向の中点を通り、点３０６ａと点３０６ｂを端部とする円弧状の曲線の長さをスロット３０６の長さＢ′とする。スロット３０６の長さＢ´は、第２の周波数に対応する波長λ２＝ｃ／ｆ２の略１／２に等しくなっている。ここで、ｃは光速度である。第２の周波数の信号が接続点３０４より入力されると、スロット３０６の外周部に沿って電流が分布する。この電流は、スロットの端部３０６ａ、３０６ｂにおいて振幅が最大となる。スロットの端部３０６ａ、３０６ｂは、スロット３０６から接続点３０４の方向に向くような形状となっている。板状素子３０１を介して接続点３０４とスロット３０６の外周部の間に電流が流れ、第１の周波数とは異なる第２の周波数ｆ２で共振する。
【００６５】
スロット３０６は、対称軸である線３０３について線対称な形状になっており、接続点３０４は線３０３上に配置されている。したがって、接続点３０４とスロット３０６の周囲の間は、スロットの端部３０６ａ、３０６ｂを介して電流が流れやすくなっている。
【００６６】
上述のように板状アンテナにスロットを設けると、アンテナ全体の面積を増やさずに、複数の共振周波数を有する、多共振アンテナを作ることができる。ここで説明したアンテナは一例であり、これとは異なる構成のアンテナを用いることを妨げるものではない。例えば、上述とは異なる形状に係る板状アンテナを用いてもよいし、上部に導電体層を、下部の誘電体層を形成したアンテナ基板を使ってもよい。
【００６７】
図６と図７はアンテナ１０１ａの周波数特性の例を示したグラフである。いずれのグラフにおいても、縦軸は電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｒａｔｉｏ）であり、横軸はＧＨｚ単位の周波数である。電圧定在波比は、下記の式（１）で定義される。
【数１】
2019087943.tif 000003
【００６８】
式（１）におけるρは下記の式（２）で定義される。
【数２】
2019087943.tif 000004
ここで、Ｚは負荷インピーダンスであり、Ｚ０は特性インピーダンスである。Ｖ２は反射波の振幅電圧であり、Ｖ１は進行波の振幅電圧である。ρが０に近いほどインピーダンスの不整合が小さく、反射損失が小さい。したがって、電圧定在波比が１に近いほど反射損失が少ない理想的な状態であるといえる。
【００６９】
図６を見ると、第１の周波数ｆ１＝２．４６ＧＨｚで電力定在波比が約１．５になっており、極小値をとっている。一方、図７を見ると、第２の周波数ｆ２＝５．１９５ＧＨｚで電力定在波比が約１．５になっており、極小値をとっている。したがって、アンテナ１０１ａは第１の周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２で共振することがわかる。
【００７０】
なお、図５の例に係るアンテナでは、共振周波数の数が２つとなっているが、これとは異なる数の共振周波数を有するアンテナを用いてもよい。例えば、１つの共振周波数のみを有するアンテナを使ってもよいし、３つ以上の共振周波数を有するアンテナを使ってもよい。
【００７１】
無線通信部１０６は、アンテナ１０１ａの共振周波数である、第１の周波数ｆ１を含む帯域を使って通信をする。無線通信部１０７はアンテナ１０１ａのもう一方の共振周波数である、第２の周波数ｆ２を含む帯域を使って通信をする。無線通信装置に実装された無線通信部の数が図４の例と異なる場合にも同様な関係が成立する。すなわち、それぞれの無線通信部は、アンテナのいずれかの共振周波数を含む帯域を使って通信を行えばよい。
【００７２】
（第１の変形例）
上述の第１の実施形態の説明では、アンテナ基板、バッテリー、回路基板を物理的に結合し、筐体を構成する方法については特に言及しなかった。第１の変形例では、基板どうしを嵌め込んで筐体を構成する。以下では、第１の実施形態に係る無線通信装置との差異点を中心に説明する。
【００７３】
図８は、無線端末５の斜視図である。ここで、無線端末５は第１の変形例に係る無線通信装置であるものとする。無線端末５のアンテナ基板１０１は、バッテリー１０２を側面から覆う側面部１０１ｂを備えている。側面部１０１ｂはアンテナ基板の縁に沿って形成された壁状構造である。アンテナ基板１０１と側面部１０１ｂを合わせた構造は、バッテリー１０２全体を覆う蓋のような形状になっている。バッテリー１０２を蓋で保護すると、外部からの異物の侵入、ショート事故を防止することができる。アンテナ基板１０１の側面部１０１ｂは絶縁体により形成されている。絶縁体の例としては、ポリエチレン、プラスチック、陶器やゴムなどがあるが、その他の材料であってもよい。
【００７４】
図８に示したように、側面部１０１ｂの内側には、側面が絶縁体で形成されたコネクタ５０１、５０２が設けられている。コネクタ５０１の上部は、導電性材料で形成されており、接続点３０４を介して板状素子３０１と電気的に接続されている。コネクタ５０２の上部も、導電性材料で形成されており、接続点３０５を介して板状素子３０２と電気的に接続されている。
【００７５】
図９は、無線端末５の結合前の状態を示している。図１０は、無線端末５の結合後の状態を示している。図９および図１０はいずれも無線端末５の断面図となっている。図９、１０の例に示したようにアンテナ基板１０１は、バッテリー１０２が載せられた回路基板１０３の上に嵌め込まれることによって装着される。
【００７６】
アンテナ基板１０１が装着されると、回路基板１０３から上に向かって突出している信号線１０４の上部は、アンテナ基板１０１に係るコネクタ５０１の上部と接する。同様に、回路基板１０３から上に向かって突出しているグラウンド線１０５の上部は、アンテナ基板１０１に係るコネクタ５０２の上部と接する。これにより、信号線１０４は、接続点３０４と、グラウンド線１０５は接続点３０５と電気的に接続された状態になる。
【００７７】
これにより、アンテナ基板１０１が装着状態にあるとき、第１の変形例に係る無線通信装置（無線端末５）の電気的な接続関係は、第１の実施形態に係る無線通信装置（無線端末１）と同様の状態となる。
【００７８】
また、アンテナ基板１０１の下面には絶縁体で形成されたスペーサ５０３が設けられている。スペーサ５０３は、例えばウレタンフォーム、樹脂、ゴムなどの材料から構成されている。アンテナ基板１０１が装着状態にあるとき、バッテリー１０２の位置はスペーサ５０３により、上から固定される。スペーサ５０３によって、無線端末５の外部から加えられた衝撃や揺れが軽減され、バッテリー１０２の位置ずれを防止する。こうして、衝撃や揺れの有無に関わらず、電源線１０９を介した回路基板１０３への給電状態を維持することができる。
【００７９】
第１の変形例のように、アンテナ、バッテリー、センサ、無線通信回路をひとつの小型の筐体内に一体的に組み合わせても、複数の無線周波数で通信可能な高性能の無線通信装置を実現することができる。第１の変形例でもアンテナと、センサや無線通信回路との間がバッテリーによってシールドされているため、自由な部品配置や設計変更を行うことができる。
【００８０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、アンテナ基板、バッテリー、回路基板を結合し、無線通信装置の筐体を構成するもうひとつの方法について説明する。保守性を考慮し、基板どうしを取り外し可能に連結して無線通信装置を組み立ててもよい。以下では、第１の実施形態に係る無線通信装置との差異点を中心に第２の実施形態に係る無線通信装置である、無線端末６を説明する。
【００８１】
図１１は、無線端末６の斜視図である。ここで、無線端末６は第２の実施形態に係る無線通信装置であるものとする。第２の実施形態におけるアンテナ基板１０１も側面部５１１を備えており、アンテナ基板１０１と側面部５１１を合わせた構造はバッテリー１０２全体を覆う蓋の形状となっている。側面部５１１により、バッテリー１０２は、外部からの異物の侵入、外部からの衝撃、ショート事故などから保護される。アンテナ基板１０１の側面部５１１は一部の電極部分を除き、絶縁性材料より構成されている。絶縁性材料の例としては、ポリエチレン、プラスチック、ガラスやゴムなどがあるが、その他の材料であってもよい。
【００８２】
図１２は、無線端末５の結合前の状態を示している。図１３は、無線端末５の結合後の状態を示している。図１２と図１３はいずれも無線端末５の断面図となっている。
【００８３】
アンテナ基板１０１の回路基板１０３への装着方法は、スクリューキャップを容器に装着するときの手順と同様である。すなわち、アンテナ基板１０１を回路基板１０３に装着する際には、アンテナ基板１０１を時計周りに回転させる。また、アンテナ基板１０１の回路基板１０３から取り外す方法は、スクリューキャップを容器から外すときの手順と同様である。すなわち、アンテナ基板１０１を回路基板１０３から取り外すときには、アンテナ基板１０１を反時計周りに回転させる。
【００８４】
このように、第２の実施形態においては、側面部５１１を含むアンテナ基板１０１がスクリューキャップに相当し、回路基板１０３が、バッテリー１０２を格納する容器に相当する。ここでは、右ねじ方式で着脱を行う方法を説明したが、左ねじ方式で着脱を行う方法であってもよい。
【００８５】
上述の着脱機能を実現するため、アンテナ基板１０１の側面部５１１内側には、ねじ山とねじ溝を含む、ねじ構造が形成されている。また、回路基板１０３の口部５１２外側にも、ねじ山とねじ溝を含む、ねじ構造が形成されている。図１３に示したように、アンテナ基板１０１を回路基板１０３に装着すると、これらのねじ構造は互いに接し合う。図１２と図１３に示した、ねじ構造は一例であり、異なる構造を用いることを妨げるものではない。例えば、巻きの方向、条数、ねじ山とねじ溝の形状、ピッチなどを変更してもよい。ただし、側面部５１１の内側のねじ構造と、口部５１２の外側のねじ構造の整合性を確保する必要がある。
【００８６】
第２の実施形態では、信号線１０４の代わりに金属板１０４ａ、１０４ｂ、グラウンド線１０５の代わりに金属板１０５ａ、１０５ｂが用いられている。金属板１０４ａ、１０５ａはアンテナ基板１０１の側面部５１１に埋め込まれている。一方、金属板１０４ｂ、１０５ｂは回路基板１０３の口部５１２に埋め込まれている。金属板１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａ、１０５ｂは例えば、銅、金またはこれらの合金などの金属から形成されている。金属板は導電性があるのであれば、その他の素材を使ったものであってもよい。
【００８７】
金属板１０４ａの上部は、接続点３０４を介して板状素子３０１（アンテナ１０１ａ）と電気的に接続されている。金属板１０４ｂの下部は、回路基板１０３下面のスイッチ２０１と電気的に接続されている。金属板１０５ａの上部は、接続点３０５を介して板状素子３０２（アンテナ１０１ａ）と電気的に接続されている。金属板１０５ｂの下部は、回路基板１０３上部の金属層１０３ａと電気的に接続されている。
【００８８】
図１２に示されているように、金属板１０４ａ、１０５ａの一部は、アンテナ基板１０１の側面部５１１内側に形成されたねじ構造の部分で露出している。また、金属板１０４ｂ、１０５ｂの一部は、回路基板１０３の口部５１２外側に形成されたねじ構造の部分で露出している。
【００８９】
図１１および図１３は、金属板どうしが接触した後の状態を示している。アンテナ基板１０１が回路基板１０３に装着されていると、金属板１０４ａと金属板１０４ｂは互いに接する。同様に、金属板１０５ａと金属板１０５ｂも互いに接した状態になる。このとき金属板１０４ａと金属板１０４ｂは電気的に接合し、第１の実施形態に係る信号線１０４と同様の接続関係が確立される。このとき金属板１０５ａと金属板１０５ｂも電気的に接合し、第１の実施形態に係るグラウンド線１０５と同様の接続関係が確立される。
【００９０】
側面部５１１における金属板１０４ａは、アンテナ基板１０１を回転し、回路基板１０３に装着したときに、口部５１２における金属板１０４ｂの位置と重なるようになっている。同様に、側面部５１１における金属板１０５ａの位置は、アンテナ基板１０１を回転し、回路基板１０３に装着したときに、口部５１２における金属板１０５ｂの位置と重なるようになっている。
【００９１】
無線端末６のその他の部分の機能と構成は、上述の第１の実施形態に係る無線通信装置と同様である。
【００９２】
上述のように、アンテナ基板１０１をキャップ状の形態にし、回路基板１０３を、バッテリー１０２を格納する容器状の形態にすることにより、無線端末６の組み立てと分解が容易になる。これにより無線端末６の製造やメンテナンスにかかるコストを削減することができる。特にバッテリー１０２の交換に係る負担を考慮すると、このような構造の筐体を用いる利点は大きいと言える。
【００９３】
（第３の実施形態）
第２の実施形態では、無線通信装置の筐体を組み立てと分解が容易な構造にすることによって、保守性を向上させていた。無線通信装置の設置後に、筐体の分解が必要になるのは、主にバッテリーの交換が必要となる場合である。そこで、バッテリーの交換頻度を減らすために、バッテリーとして２次電池を使い、当該バッテリーを無線給電により充電させてもよい。
【００９４】
図１４は無線端末１ａの構成例を示すブロック図である。ここで、無線端末１ａは第３の実施形態に係る無線通信装置であるものとする。以下では図１４を参照しながら、上述の各実施形態との差異点を中心に説明する。
【００９５】
無線端末１ａは、無線通信部１０７の代わりに無線給電受信部６０１を備えている。無線給電受信部６０１は、アンテナ１０１ａを介して、例えば監視装置２０など外部の無線通信装置から送信される無線信号を受信し、直流電流に変換する。変換された直流電流は、信号線６０２を介してバッテリー６０４に供給される。
【００９６】
無線給電受信部６０１は、例えば無線信号をアナログ信号で受信するレシーバ回路と整流回路を組み合わせたものであってもよいし、無線信号を送信する機能と受信する機能の両方を備えたトランシーバ回路と整流回路を組み合わせたもののいずれでもよく、実装方法については特に問わない。後者の場合、無線給電受信部６０１は無線通信部１０７に整流回路が組み合わされたものと同様の構成となる。
【００９７】
また、無線端末１ａはバッテリー１０２の代わりに、バッテリー６０４を備えている。バッテリー６０４は充電可能な２次電池である。バッテリー６０４も、蓄電部の一例である。バッテリー６０４の例としては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などがあるが、その他の種類の２次電池であってもよい。
【００９８】
バッテリー６０４は、正極と接する電源線１０９から回路基板１０３の各部品に電力を供給する。また、バッテリー６０４は信号線６０２を介して無線給電受信部６０１とも電気的に接続されている。バッテリー６０４は、無線給電受信部６０１から送られる直流電流によって充電される。また、バッテリー６０４は制御線６０３を介して制御部２０２とも電気的に接続されている。
【００９９】
第３の実施形態に係る制御部２０２は、第１の実施形態に係る説明で述べた処理に加え、バッテリー６０４の充電に係る処理を実行する。以下では、バッテリー６０４の充電に係る処理を説明する。
【０１００】
制御部２０２は、制御線６０３からバッテリー６０４の情報を周期的に取得し、バッテリー６０４の残容量を確認する。バッテリーの残容量は、例えばバッテリーの出力電圧に基づいて測定してもよいし、流入電流と流出電流の積分値に基づいて測定してもよく、測定方法については特に問わない。残容量の確認周期としては、例えば、１２時間に１回や、２４時間に１回などが考えられるが、これとは異なる周期であってもよい。
【０１０１】
制御部２０２はバッテリー６０４の残容量が第１のしきい値以下であることを検出したら、センサ１０８によるデータ計測処理と、無線通信部１０６による計測データの送信処理を停止させる。これにより電力消費を抑制する。第１のしきい値として、例えばバッテリー６０４の最大容量の２０％の値を用いることができるが、これとは異なる値であってもよい。
【０１０２】
そして、制御部２０２は、無線通信部１０６より外部の無線通信装置に給電用信号の送信要求を送信する。外部の無線通信装置の例としては、監視装置２０などがあるが、その他の装置であってもよい。
【０１０３】
制御部２０２は、無線通信部１０６が上述の要求に対する応答を受信するまで待機する。そして、制御部２０２は外部の無線通信装置から給電用信号の送信開始応答の受信を確認したら、スイッチ２０１を制御し、無線給電受信部６０１をアンテナ１０１ａおよび信号線１０４と電気的に接続された状態にする。外部の無線通信装置から送信された給電用信号は無線通信部１０６で直流に変換され、信号線６０２を介してバッテリー６０４の充電に用いられる。
【０１０４】
制御部２０２は、バッテリー６０４の充電中においても、周期的にバッテリー６０４の残容量を確認する。バッテリー６０４の充電量が第２のしきい値に達したら、制御部２０２はバッテリー６０４の充電を停止する。第２のしきい値としては、例えばバッテリー６０４の最大容量の８５％の値を用いることができるが、これとは異なる値であってもよい。
【０１０５】
具体的には、制御部２０２はスイッチ２０１を制御し、無線通信部１０６をアンテナ１０１ａおよび信号線１０４と電気的に接続された状態にする。これにより、バッテリー６０４への給電が停止する。そして、制御部２０２は無線通信部１０６より、外部の無線通信装置に向けて給電用の信号の送信停止要求を送信する。
【０１０６】
制御部２０２は、無線通信部１０６が送信停止要求に対する応答を受信するまで待機する。そして、制御部２０２は外部の無線通信装置からの応答の受信を確認したら、センサ１０８によるデータ計測処理と、計測データの送信処理を再開する。
【０１０７】
上述のような処理を行うことにより、バッテリーの残容量が少なくなったら、バッテリーを充電し、バッテリー交換の頻度を減らすことができる。バッテリー交換は制御部２０２がバッテリー６０４の劣化を検出し、外部の無線通信装置に通知したときに行うことができる。ここでは無線端末１ａの筐体の構造については言及しなかったが、上述の各実施形態および変形例の筐体のいずれの構造を用いてもよい。
【０１０８】
（第４の実施形態）
第３の実施形態に係る無線通信装置では無線給電によりバッテリーを充電できるが、無線給電を行っている間はデータ計測処理と計測データの送信処理が中断していた。監視対象をリアルタイムに、途切れさせることなく継続して計測することが求められているシステムでは、センサの動作が停止するのが望ましくない場合もある。以下で説明する第４の実施形態に係る無線通信装置はセンサによるデータ計測処理と、データの送受信と、無線給電によるバッテリーの充電を同時に行うことができる。
【０１０９】
図１５は、無線端末１ｂの構成例を示すブロック図である。ここで、無線端末１ｂは第４の実施形態に係る無線通信装置であるものとする。以下では、図１５を参照しながら第３の実施形態との差異点を中心に説明する。
【０１１０】
無線端末１ｂでは、スイッチ２０１の代わりにバンドパスフィルタ７０１、７０２が使われている。具体的には、アンテナ１０１ａと無線通信部１０６の間にはバンドパスフィルタ７０１が配置され、アンテナ１０１ａと無線給電受信部６０１の間にはバンドパスフィルタ７０２が配置されている。したがって、信号線１０４は２本に分岐し、それぞれの分岐はバンドパスフィルタ７０１とバンドパスフィルタ７０２に接続されている。
【０１１１】
バンドパスフィルタ７０１は、無線通信部１０６の無線周波数を含む帯域の信号成分を通過させる。一方、バンドパスフィルタ７０２は無線給電受信部６０１の受信する給電信号に係る帯域の信号成分を通過させる。バンドパスフィルタ７０１が通過させる周波数帯域と、バンドパスフィルタ７０２が通過させる周波数帯域は異なり、互いに重ならないものとする。バンドパスフィルタ７０１、７０１の回路構成については特に問わない。
【０１１２】
バンドパスフィルタを設けることにより、上述の各実施形態で行われたスイッチの切り替え処理が不要となり、無線通信部１０６による計測データの送信を行いながら、無線給電受信部６０１から給電用信号の受信を行うことができるようになる。
【０１１３】
本実施形態に係る無線通信装置のその他の構成要素の機能や構成は、第１の実施形態に係る無線通信装置と同様である。また、ここでは無線端末１ｂの筐体を構成する方法については言及しなかったが、上述の各実施形態および変形例のいずれの方法を用いてもよい。
【０１１４】
（第５の実施形態）
第２の実施形態では、アンテナ基板と回路基板を取り外し可能に連結し筐体を構成する方法について説明したが、その他の構成要素を着脱可能にしてもよい。第５の実施形態に係る無線通信装置では、センサが着脱可能になっている。
【０１１５】
図１６は、無線端末７の結合前の状態を示している。図１７は、無線端末７の結合後の状態を示している。ここで、無線端末７は第５の実施形態に係る無線通信装置であるものとする。図１７、図１８はいずれも断面図である。以下では、図１６と図１７を参照しながら、上述の各実施形態との差異点を中心に説明する。
【０１１６】
無線端末７においては、センサがセンサ回路８０１とセンサ素子８０４の部分に分かれている。物理情報の計測はセンサ素子８０４で行われ、計測された物理情報はセンサ回路８０１で電気的な信号に変換される。
【０１１７】
無線端末７のセンサ回路８０１は、回路基板１０３から独立した回路基板８００上に実装されている。回路基板８００は上部にソケット８０５、８０６を備えている。一方、回路基板１０３の下部には、ソケット８０５、８０６に対応するピン８０７、８０８が備えられている。ピン８０７、８０８をそれぞれソケット８０５、８０６に嵌め込むことによって回路基板８００を回路基板１０３に装着することができる。
【０１１８】
ピン８０７は、導電体で構成されており、制御部２０２と電気的に接続されている。一方、ピン８０７に対応するソケット８０５の基部は、センサ回路８０１と電気的に接続されている。このため、回路基板８００を回路基板１０３に装着すると、センサ回路８０１は制御部２０２と電気的に接続される。
【０１１９】
ピン８０８も、導電体で構成されており、回路基板１０３上面のグラウンド端子１０３ｂおよび金属層１０３ａと電気的に接続されている。ピン８０８に対応するソケット８０６の基部も導電体で形成されている。したがって、回路基板８００が回路基板１０３に装着されているとき、ピン８０８はセンサ回路８０１に信号基準電位を提供する。なお、上述の導電体の例としては、金、銅、またはこれらの合金などの金属があるが、その他の材料であってもよい。
【０１２０】
回路基板８００は下部にコネクタ８０２を備えている。コネクタ８０２には、センサ素子８０４の端子８０３ａを接続することができる。端子８０３ａは信号線８０３を介してセンサ素子８０４に接続されている。
【０１２１】
信号線８０３を使うことにより、センサ素子８０４と無線端末７本体を離れた場所に設置することができる。例えば高温・高圧の環境や、放射性物質、腐食性物質などが存在する環境において計測を行いつつ、離れた場所で計測データを無線で送信することができるようになる。センサ素子８０４の例としては、熱電対や感圧素子などがあるが、センサ素子の種類については特に問わない。
【０１２２】
本実施形態に係る無線通信装置のその他の構成要素の機能や構成は、第１の実施形態に係る無線通信装置と同様である。なお、ここではアンテナ基板１０１と回路基板１０３を連結して筐体を構成する方法については言及しなかったが、上述の各実施形態および変形例の方法のいずれを用いてもよい。
【０１２３】
本実施形態に係る無線通信装置を用いることにより、計測対象や、監視対象とする環境などに合わせてセンサの種類を柔軟に変更することができる。
【０１２４】
（第６の実施形態）
上述の各実施形態では、無線通信装置に電力を供給する蓄電部としてバッテリーを使っていた。蓄電部として、バッテリーの代わりにキャパシタを用いてもよい。また、本実施形態に係る無線通信装置の小型化を進め、筐体をボタン型電池と同一または類似の形状にしてもよい。これにより、無線通信装置を、薄型・小型のヘルスケア機器やリモコンの中に組み込んだり、ボタン型電池として使ったりすることができるようになる。
【０１２５】
図１８は、無線端末８の構成例を示すブロック図である。ここで、無線端末８は第６の実施形態に係る無線通信装置であるものとする。２次電池であるバッテリー６０４がキャパシタ９０１に置き換わった点を除けば、構成は第４の実施形態に係る図１５の無線通信装置（無線端末１ｂ）と同様である。
【０１２６】
図１９は、無線端末８の断面図である。以下では、図１９を参照しながら、無線端末８の構成を説明する。
【０１２７】
無線端末８は、上述の各実施形態とは異なり、アンテナ基板１０１、キャパシタ９０１、回路基板１０３がケース９００の中に収納されている。ケース９００はボタン型電池と同一の大きさと形状となっている。ケース９００は、ボタン型電池の正極（プラス側）に相当するケース上部９０３と、ボタン型電池の負極（マイナス側）に相当するケース下部９０２と、正極と負極を絶縁する絶縁部９０４が組み合わされている。絶縁部９０４の材料としては、例えば、ゴム、樹脂などの絶縁体があるが、その他の材料であってもよい。ケース上部９０３は、絶縁部９０４を介してケース下部９０２と連結されている。ケース上部９０３とケース下部９０２は、金属などの導電体で形成されている。導電体の種類については特に問わない。
【０１２８】
すなわち、ケース上部９０３、ケース下部９０２、絶縁部９０４を合わせ、無線通信装置を格納する外部筐体が形成されている。ケース上部９０３の上側は、蓄電部の上部（第１面）と相対し、導電体で形成された第３面である。ケース下部９０２の下側は蓄電部の下部（第２面）と相対し、導電体で形成された第４面である。
【０１２９】
キャパシタ９０１は、アンテナ基板１０１と回路基板１０３の間に配置されている。キャパシタ９０１の上部には導電体で形成された電極９１０が設けられている。同様に、キャパシタ９０１の下部にも導電体で形成された電極９２０が設けられている。電極９１０とアンテナ基板１０１の間には、絶縁体で形成されたスペーサ９１１が配置されている。同様に、電極９２０と回路基板１０３の間には、絶縁体で形成されたスペーサ９２１が配置されている。絶縁体の種類については特に問わない。
【０１３０】
キャパシタ９０１の一方の端子は電極９１０と接しており、電極９１０はキャパシタ９０１の一方の端子と電気的に接続されている。同様に、キャパシタ９０１の他方の端子は電極９２０と電気的に接続されている。電極９１０は、電源線９１２、９１３を介して、ケース上部９０３と電気的に接続されている。同様に、電極９２０は、電源線９２２、９２３を介して、ケース下部９０２と電気的に接続されている。すなわち、蓄電部の端子はそれぞれ第３面、第４面と電気的に接続されている。電源線９１２、９１３はアンテナ１０１ａの板状素子３０１、３０２と接しないように配線されている。電源線９２２、９２３は回路基板下部の部品や配線と接しないように配置されている。
【０１３１】
本実施形態に係る無線通信装置（無線端末８）のその他の構成要素の機能や構成は、第４の実施形態と同様である。なお、上述では、蓄電部としてキャパシタを用いた場合を説明したが、キャパシタを充電する前に無線通信回路などを動作させるため、キャパシタと小型の電池を組み合わせた蓄電部を用いてもよい。また、アンテナ１０１ａから放射される電波をケース９００の外部に伝播させるため、ケース上部９０３の上面や側面に開口または絶縁体から形成された窓を設けてもよい。開口または窓の数は１つでもよいし、複数であってもよい。
【０１３２】
上述の各実施形態のような構成の無線通信装置を用いることにより、小型の筐体と高い保守性を両立しつつ、複数の無線周波数による高品質な無線通信を実現することができる。組み立てや分解が容易な筐体を用いたり、無線給電を行ったりすることで製造コストやメンテナンスコストを削減することができる。無線通信装置に各種のセンサを実装すれば、ヘルスケア、家電、産業、車載など様々な分野における物理情報の計測を行うことができる。このように、本発明の実施形態に係る無線通信装置は、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）のキーデバイスとして活用することができる。
【０１３３】
なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１３４】
１、１ａ、１ｂ、２、３、５、６、７、８  無線端末
１０  ネットワーク
２０  監視装置
２１、２２  アンテナ
２３、２４、１０６、１０７  無線通信部
２５、２０２  制御部
２６  記憶部
２７  通信部
４０  管理サーバ
４１  通信部
４２、２０３  記憶部
４３  分析プログラム
１０１  アンテナ基板
１０１ａ  アンテナ
１０１ｂ、５１１  側面部
１０２、６０４  バッテリー
１０３、８００  回路基板
１０３ａ  金属層
１０３ｂ  グラウンド端子
１０４、６０２、８０３  信号線
１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａ、１０５ｂ  金属板
１０５  グラウンド線
１０８  センサ
１０９、９１２、９１３、９２２、９２３  電源線
２０１  スイッチ
３０１、３０２  板状素子
３０３  線
３０４、３０５  接続点
３０６  スロット
３０６ａ、３０６ｂ  端部
５０１、５０２、８０２  コネクタ
５０３、９１１、９２１  スペーサ
５１２  口部
６０１  無線給電受信部
６０３  制御線
７０１、７０２  バンドパスフィルタ
８０１  センサ回路
８０３ａ  端子
８０４  センサ素子
８０５、８０６  ソケット
８０７、８０８  ピン
９００  ケース
９０１  キャパシタ
９０２  ケース下部
９０３  ケース上部
９０４  絶縁部
９１０、９２０  電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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