(57)【要約】  本発明の無線通信構造１は、地面１１に設けられた開口１１ａに取り付けられた支持部材１２と、支持部材１２に支持されて開口１１ａを開閉可能な蓋部材１３と、開口１１ａの下方に位置する地下空間１０の内部に配置されたアンテナ装置１５と、アンテナ装置１５に接続された通信装置１６と、を備えている。アンテナ装置１５は、放射ビームの主軸Ｘが、地下空間１０の内周面と支持部材１２との境界、又は支持部材１２の外周縁と地面１１との境界を通るように配置されている。
2015156096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地面に設けられた開口に取り付けられた支持部材と、
前記支持部材に支持されて前記開口を開閉可能な蓋部材と、
前記開口の下方に位置する地下空間の内部に配置されたアンテナ装置と、
前記アンテナ装置に接続された通信装置と、を備え、
前記アンテナ装置は、放射ビームの主軸が、前記地下空間の内周面と前記支持部材との境界、又は前記支持部材の外周縁と前記地面との境界を通るように配置されている、無線通信構造。
【請求項２】
前記アンテナ装置は、電波を発するアンテナ素子と、前記アンテナ素子に対して間隔をあけて配置され、前記アンテナ素子から発せられた電波を前記アンテナ素子の側へ反射する反射板と、を備える、請求項１に記載の無線通信構造。
【請求項３】
前記反射板は、前記アンテナ素子の側から順に配置された、第１の導体層及び第２の導体層を有し、
前記第１の導体層は、該第１の導体層の面内方向に周期的に間隔をあけて形成された複数の導体を有し、
前記第２の導体層は、該第２の導電層の面内方向全体にわたって均一に形成された導体を有する、請求項２に記載の無線通信構造。
【請求項４】
前記アンテナ装置は、前記アンテナ素子と前記反射板との間隔が、前記アンテナ素子の動作波長の４分の１以下である、請求項２または３に記載の無線通信構造。
【請求項５】
前記アンテナ装置は、前記第１の導体層の前記周期的な間隔が、前記アンテナ素子の動作波長よりも短い、請求項３に記載の無線通信構造。
【請求項６】
前記アンテナ装置は、前記第１の導体層に当接して配置されて前記第１の導体層を支持する誘電体材料を備える、請求項３に記載の無線通信構造。
【請求項７】
前記アンテナ装置は、前記第１の導体層と前記第２の導体層との間に充填された誘電体材料を備える、請求項３に記載の無線通信構造。
【請求項８】
前記アンテナ装置は、電波透過性材料によって形成された、前記アンテナ素子及び前記反射板を覆う筐体を備える、請求項２から７のいずれか１項に記載の無線通信構造。
【請求項９】
前記アンテナ装置は、前記放射ビームの主軸の方向を調整可能にする角度調整機構を備える、請求項１から８のいずれか１項に記載の無線通信構造。
【請求項１０】
地面に設けられた開口に取り付けられた支持部材と、前記支持部材に支持されて前記開口を開閉可能な蓋部材と、を有する地下空間の内部に配置されたアンテナ装置を用いる無線通信方法であって、
放射ビームの主軸が、前記地下空間の内周面と前記支持部材との境界、又は前記支持部材の外周縁と前記地面との境界を通るように前記アンテナ装置を配置する工程を含む、無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンホールやハンドホール等の地下空間に設置されるアンテナ装置を備える無線通信構造及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路の地下には、上下水道管、ガス管、電力ケーブル、光ファイバーケーブル等の各種の地下埋設物が配置されている。これらの地下埋設物の多くは、マンホールから容易にアクセスでき、作業員が地上から管理しやすいように構成されている。近年では管理作業の効率化を図るために、マンホールの内部に測定装置と無線機を設置して、無人で地下埋設物の状態を測定し、その測定情報を地上に設置された無線機へ伝送する管理方法が知られている。また、このような管理を行うための無線通信方法も提案されている。
例えば特許文献１には、マンホールの内部に設置された水道管のバルブに、流量を測定するセンサを設置し、センサによって検出された信号を、無線装置を用いて送信する技術が開示されている。具体的には、特許文献１には、マンホール内部に設置された無線装置と、マンホール蓋のコネクタに接続されて、地上に突出されたアンテナとを用いて、無線機を搭載した通信車両との間で無線通信を行うことが記載されている。
また、特許文献２には、マンホール内部に配置された無線機と、地上に配置された無線機との間で無線通信を行う技術が開示されている。この技術では、マンホール内部の無線機から照射される電波が、マンホール蓋の裏面側に設けられた反射板によって反射され、マンホール蓋を介さずに直接地表へと放出される。これによって、地上側に伝達される無線信号の信号レベルを高めることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１５６５１４号公報
【特許文献２】特許第４９４３３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、特許文献１に記載の技術では、無線通信を行うときに、アンテナは、マンホール蓋から地上に突出するように一時的にマンホール蓋に取り付けられる。しかしながら、特許文献１に記載された技術を、自動車等の交通量が多い場所で利用する場合、マンホールから地上に突出されたアンテナが自動車等と接触する恐れがある。そのため、この技術には、常時、アンテナを設置させた状態で使用することが困難である、という不都合がある。さらに、アンテナを設置するためには、マンホール蓋にコネクタを実装する必要があるため、マンホール蓋に複雑な機械加工を施す必要がある。
また、特許文献２に記載された方法は、反射板を用いてマンホール蓋を介さずに電波を地上へ放出させることが可能であるとされている。しかしながら、実際には、スネルの法則に基づいて考えると、そのようなことは原理的に不可能である。つまり、アスファルトまたはコンクリートからなる地表層に、マンホールの内部から電波を入射させた場合、地表層に入射した電波が、地上に出射されるときに、地表層の屈折率よりも、地上における空気の屈折率が小さくなる。そのため、地表層（アスファルトまたはコンクリート）と地上（空気）との境界面に到達した電波は、境界面への入射角度が小さくなる。このため、地表層に入射した電波は、地上との境界面において地表層の内部（地中）側へと全反射されるため、地上に放出されることがない。したがって、特許文献２に記載された方法では、現実的に無線通信を行うことができない。【０００５】
そこで、本発明は、蓋部材及び枠部材に特殊な加工を行うことなく、地下空間の内部から地上へ電波を効率的に放射することができる無線通信構造及び無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するため、本発明に係る無線通信構造は、地面に設けられた開口に取り付けられた支持部材と、支持部材に支持されて開口を開閉可能な蓋部材と、開口の下方に位置する地下空間の内部に配置されたアンテナ装置と、アンテナ装置に接続された通信装置と、を備えている。アンテナ装置は、放射ビームの主軸が、地下空間の内周面と支持部材との境界、又は支持部材の外周縁と地面との境界を通るように配置されている。
なお、本発明における地面は、地表層を指しているが、建物の室内の床面も含めて指している。【０００７】
また、本発明に係る無線通信方法は、地面に設けられた開口に取り付けられた支持部材と、支持部材に支持されて開口を開閉可能な蓋部材と、を有する地下空間の内部に配置されたアンテナ装置を用いる無線通信方法であって、放射ビームの主軸が、地下空間の内周面と支持部材との境界、又は支持部材の外周縁と地面との境界を通るように、アンテナ装置を配置する工程を含んでいる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、蓋部材及び支持部材に特殊な加工を行うことなく、地下空間の内部から地上へ電波を効率的に放射することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態のアンテナ装置を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態の無線通信構造がハンドホールに適用された状態を示す斜視図である。
【図３Ａ】第１の実施形態の無線通信構造がハンドホールに適用された状態を示す断面図である。
【図３Ｂ】第１の実施形態の無線通信構造がハンドホールに適用された状態を示す断面図である。
【図４Ａ】第１の実施形態におけるアンテナ基板及び反射板の構成例を示す斜視図である。
【図４Ｂ】第１の実施形態におけるアンテナ基板及び反射板の構成例を示す斜視図である。
【図５Ａ】第１の実施形態におけるアンテナ装置の反射板の動作原理を説明するための模式図である。
【図５Ｂ】第１の実施形態におけるアンテナ装置の反射板の動作原理を説明するための模式図である。
【図５Ｃ】第１の実施形態におけるアンテナ装置の反射板の動作原理を説明するための模式図である。
【図５Ｄ】第１の実施形態におけるアンテナ装置の反射板の動作原理を説明するための模式図である。
【図５Ｅ】第１の実施形態におけるアンテナ装置の反射板の動作原理を説明するための模式図である。
【図６Ａ】第１の実施形態におけるアンテナ装置の指向性を説明するための図である。
【図６Ｂ】第１の実施形態におけるアンテナ装置の指向性を説明するための図である。
【図７】第２の実施形態におけるアンテナ装置を説明するための模式図である。
【図８】第３の実施形態におけるアンテナ装置を説明するための模式図である。
【図９】第４の実施形態におけるアンテナ装置を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の無線通信構造の模式図である。図２は、第１の実施形態の無線通信構造がハンドホールに適用された状態の斜視図である。図３Ａ及び図３Ｂは、第１の実施形態の無線通信構造がハンドホールに適用された状態の断面図である。
図１、図２、図３Ａ、及び図３Ｂに示すように、本実施形態の無線通信構造１は、地面である地表層１１に設けられた開口１１ａに取り付けられた支持部材としての枠部材１２と、枠部材１２に支持されて開口１１ａを開閉可能な蓋部材１３と、を備えている。
また、無線通信構造１は、開口１１ａの下方に位置する地下空間１０の内部に配置されたアンテナ装置１５と、地下空間１０の内部に配置され、アンテナ装置１５に電気的または光学的に接続された通信装置１６と、を備えている。
【００１２】
アンテナ装置１５は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、放射ビームの主軸Ｘが、地下空間１０の内周面と枠部材１２との境界、又は枠部材１２の外周縁と地表層１１との境界を通るように配置されている。言い換えると、アンテナ装置１５は、放射ビームの主軸Ｘが、枠部材１２と、枠部材１２の周囲の地表層１１との境界であって、地下空間１０の内周面に隣接する境界を通るように配置されている。あるいは、アンテナ装置１５は、放射ビームの主軸Ｘが、枠部材１２が有するフランジ部の外周縁と、枠部材１２の周囲の地表層１１との境界を通るように配置されている。
この配置に関し、以下、便宜上、放射ビームの主軸Ｘが、地下空間１０の内周面と枠部材１２との境界を通る、と称する。放射ビームの主軸Ｘは、アンテナ装置１５が発する電波のメインビームの中心軸である。地下空間１０の内周面は、後述する地下容器１８の外周面に対応している。
また、アンテナ装置１５は、放射ビームの主軸Ｘが、地下空間１０の内部において屈折することなく、すなわち地下空間内１０の媒質のみを通過した後に、上述の境界を通るように配置されている。
【００１３】
地下空間１０は、例えばマンホールまたはハンドホールであり、コンクリートまたはアスファルトからなる地表層１１と、土砂からなる地中１４とに跨がって形成されている。地下空間１０は、例えばコンクリートからなる筒状の地下容器１８を有している。地下容器１８は、地中１４に配置されており、上端が地表層１１に連結されている。
枠部材１２及び蓋部材１３は、鋳鉄等の金属材料によって形成されている。蓋部材１３は、枠部材１２に対して着脱自在に設けられている。また、開口１１ａの形状は円形及び矩形のいずれであってもよく、枠部材１２及び蓋部材１３が開口１１ａの形状に対応する形状に形成されている。
また、変形例として、蓋部材と枠部材は、ヒンジを介して開閉可能に連結されてもよく、これは、蓋部材及び枠部材の形状及び構造を限定するものではない。また、蓋部材は、枠部材に支持される構造に限定されるものではなく、枠形状以外の他の形状の支持部材に支持されてもよいことは勿論である。
【００１４】
また、地下空間１０の内部には、図２から図３Ｂに示すように、配管１９に設けられた止水弁２０、止水弁２０の作動状態を検出するセンサ（不図示）等の所定の埋設物が設けられている。また、地下空間１０は、作業員が作業を行うための作業空間を含んでいる。センサは、通信装置１６と電気的または光学的に接続されている。
なお、本実施形態は、地面としての地表層１１の下に設けられた地下空間１０に適用されたが、例えば建物の内部の床面の下に設けられた地下空間に適用されてもよいことは勿論である。
【００１５】
アンテナ装置１５は、電波を送受信するアンテナ素子を有するアンテナ基板２１と、アンテナ基板２１から発せられた電波をアンテナ基板２１の側に向けて反射する反射板２２と、アンテナ基板２１と反射板２２とを連結する連結部材としての貫通治具２３と、を有している。
また、アンテナ装置１５は、アンテナ基板２１から発せられる放射ビームの主軸Ｘの方向を調整するための角度調整機構２５を備えている。
【００１６】
第１の実施形態におけるアンテナ装置１５について、アンテナ基板２１及び反射板２２の更に具体的な構造を、図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、第１の実施形態におけるアンテナ基板２１及び反射板２２の構成例の斜視図である。
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、アンテナ基板２１は、アンテナ素子２１ａ及び誘電体材料２１ｂを有して構成されている。アンテナ素子２１ａは、誘電体材料２１ｂの両面にそれぞれ設けられた２本の線状パターンからなる導体層を有している。この２本の線状パターンを用いて、半波長ダイポールアンテナが形成されている。誘電体材料２１ｂは、半波長ダイポールアンテナの支持部材として機能すると共に、誘電体が有する波長短縮効果によって半波長ダイポールアンテナの小型化に貢献している。
反射板２２は、第１の導体層２２ａ及び第２の導体層２２ｂと、第１の導体層２２ａと第２の導体層２２ｂとの間に挿入された誘電体材料２２ｃと、を有している。第１の導体層２２ａは、第１の導体層２２ａの面内方向に周期的に間隔をあけて形成された複数の導体である所定の金属パターンを有している。金属パターンは、アンテナ素子２１ａの動作波長（アンテナ素子２１ａが発する電波の波長）に比べて狭い間隔で周期的に並んでいる。第２の導体層２２ｂには、導体であるグランドプレーンが、第２の導電層２２ｂの面内方向全体にわたって形成された均一な金属パターンによって構成されている。
貫通治具２３は、アンテナ基板２１及び反射板２２の両方を貫通して固定するための治具であり、例えば木材やプラスチックなどの非金属材料によって形成されている。
【００１７】
そして、本実施形態におけるアンテナ装置１５は、第１の導体層２２ａを有することで、アンテナ基板２１と反射板２２との間隔を、アンテナ素子２１ａの動作波長の４分の１以下に設定することが可能になる。この理由について、図５Ａから図５Ｅを参照して説明する。図５Ａから図５Ｅは、第１の実施形態におけるアンテナ装置１５の反射板２２の動作原理を説明するための模式図を示す。
【００１８】
図５Ａは、反射板２２に第２の導体層２２ｂだけが単体で存在している構成において、図中の左側から電波が入射する状況を示している。図５Ａを等価回路で表した場合、図５Ｂに示すように、特性インピーダンスＺ０を有する、短絡終端である伝送線路として表される。この構成の場合には、反射板２２に入射した電波は、位相を１８０°反転させて反射される。このような理由から、一般にアンテナ基板は、反射板に対して、アンテナ素子の動作波長の４分の１の間隔をあけた箇所に設置されることで、反射板からの反射波を用いて、アンテナ基板の前方へと指向性を強めることができる。
【００１９】
一方で、図５Ｃに示すように、反射板２２が有する第１の導電層２２ａと第２の導電層２２ｂとの間に誘電体材料を満たし、所定の条件を満たした場合には、図中の左側から電波が入射したときに、所定の周波数において反射波の位相をシフトさせずに入射波と同位相にすることができる。この状態を等価回路で表した場合、図５Ｄに示すようになる。図５Ｄに示すように、反射板２２において、短絡終端である伝送線路の途中に、第１の導体層２２ａによって形成されるキャパシタが、分路と共に挿入される。これにより、キャパシタを境界として、特性インピーダンスＺ０と特性インピーダンスＺｄを有する２つの伝送線路に分割される。ここで、短絡終端である伝送線路と、特性インピーダンスＺｄである伝送線路とを合わせてインダクティブな状態にすることができれば、キャパシタと合わせて並列共振を引き起こすことができる。その結果、反射板２２を高インピーダンスに近づけ、かつリアクタンス成分をゼロに近づけることができる。
そのため、図５Ｅに示すように、入射波から見て、特性インピーダンスＺ０の伝送線路は、終端開放である状態と見なせて、反射波は自由端反射によるものとなる。したがって、アンテナ基板は、理論上、アンテナ基板と反射板との間隔が無い状態で設置した場合であっても指向性を強めることができる。しかし、実際上は、電波の周波数を反射板内の共振周波数に合わせた場合には、反射板内での誘電体損失が無視できないため、共振周波数から少しずらした周波数に調整された所望の周波数が利用される。このような反射板の状態を、反応性インピーダンス表面（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｓｕｒｆａｃｅ）と呼ぶ。このような状態の場合には、アンテナ基板と反射板との間隔を、ゼロにできないものの、アンテナ素子の動作波長の４分の１に比べて十分に短く設定することができる。これにより、アンテナ装置１５全体の薄型化を実現することができる。その結果、アンテナ装置１５を地下空間１０の内部へ設置するときの、アンテナ装置１５の設置に関する自由度を向上させることができる。
【００２０】
貫通治具２３は、アンテナ基板２１と反射板２２を貫通して設けられており、アンテナ基板２１と反射板２２とを連結して固定している。必要に応じて、複数の貫通治具２３が、アンテナ基板２１及び反射板２２の角部に配置されている。
【００２１】
角度調整機構２５は、図１に示すように、アンテナ基板２１及び反射板２２を回動可能に支持する回転軸２５ａと、回転軸２５ａを支持する支持部材２５ｂと、を有している。角度調整機構２５は、アンテナ素子２１ａから放射される放射ビームの主軸Ｘが、地下空間１０の内周面と枠部材１２との境界を通るように、鉛直方向に対するアンテナ基板２１の主面の傾斜角θを調整可能に構成されている。
アンテナ基板２１が所定の傾斜角θに調整されることで、アンテナ素子２１ａから発せられる電波は、地下空間１０の内周面と枠部材１２との境界に向かって送られる。また、アンテナ素子２１ａから反射板２２の側へ放射される電波も、反射板２２によってアンテナ素子２１ａの側へ反射された後、地下空間１０の内周面と枠部材１２との境界に向かって送られる。地下空間１０の内周面と枠部材１２との境界に電波が送られることによって、境界部分で回折波が生じるため、地表層１１から地上に向かって電波を効率的に放出することができる。そして、通信装置１６は、アンテナ装置１５を介して、地上に配置された通信装置との間で、センサから送られた検出信号を含む情報の送受信を行う。
【００２２】
一方で、放射ビームの主軸Ｘが、地下空間１０の内周面と枠部材１２との境界以外を通るようにアンテナ基板の向きを設定した場合について考える。例えば放射ビームの主軸Ｘが、蓋部材１３の中央または枠部材１２を通るように向けられた場合、アンテナ素子２１ａから発せられた電波は、金属製の蓋部材１３または枠部材１２で全反射され、地上に放出されることはない。また、各媒質の屈折率に関し、地上（空気）、地表層１１（アスファルト）、地下容器１８（コンクリート）、地中１４（土砂）の順に大きくなる。電波の伝搬方向を、地下空間１０の内部から地表層１１または地下容器１８に向けた場合には、いずれの入射角度においてもスネルの法則に従って、地上に電波が放出されない。すなわち、この場合において、電波を地上に放出させる唯一の方法は、放射ビームの主軸Ｘを、地下空間１０の内周面と枠部材１２との境界を通るように向けることである。
【００２３】
以上のように構成された実施形態の無線通信構造１において、アンテナ装置１５の指向性について説明する。
図６Ａ及び図６Ｂに、電磁界解析によって得られたアンテナ装置１５の指向性の結果を示す。アンテナ装置１５のアンテナ素子２１ａが構成するダイポールアンテナは、水平偏波に対応するように水平に設置されている。また、アンテナ装置１５の向きは、放射ビームの主軸Ｘが地下空間１０の内周面と枠部材１２との境界を通るように調整されている。また同様に、アンテナ装置１５の向きは、反射板２２によって反射された反射波を含む放射ビームの主軸Ｘが地下空間１０の内周面と枠部材１２との境界を通るように調整されている。
このときに、地上に放出される電波に基づいて得られたアンテナ装置１５の指向性の特性を、図６Ｂに示す。具体的には、図６Ｂは、図６Ａに示す傾斜角θに対するアンテナ装置１５の利得の変化を表している。ここで、図６Ｂに示すように、傾斜角θ＝−３５°であるときに、アンテナ装置１５の指向性が形成されている。つまり、アンテナ装置１５から発せられた放射ビームの主軸Ｘが、地下空間１０の内周面と枠部材１２との境界に到達したことで、境界部分で回折波が生じ、実際に地上へと電波が放出されていることが示されている。
【００２４】
上述したように、無線通信構造１によれば、放射ビームの主軸Ｘが地下空間１０の内周面と枠部材１２との境界を通るように、アンテナ装置１５が配置されることによって、境界部分で回折波を発生させ、地表層１１から地上へ電波を効率良く放出することができる。その結果、無線通信構造１は、地下空間に配置されたアンテナ装置１５と、地上の通信装置との間で、情報の送受信を良好に行うことができる。
また、アンテナ装置１５における反射板２２は、アンテナ素子２１ａの動作波長に比べ短い間隔で面内方向に周期的に配置された導体を有する第１の導体層２２ａと、面内方向の全体にわたって均一なグランドプレーンが設けられた第２の導体層２２ｂと、を有している。これによって、アンテナ装置１５の厚みを低減し、地下空間１０の内部にアンテナ装置１２を省スペースで設置することができる。
【００２５】
以下、アンテナ装置が有するアンテナ基板及び反射板の構成が第１の実施形態とは異なる他の実施形態について説明する。なお、他の実施形態の無線通信構造において、アンテナ装置以外の構成は、第１の実施形態と同一であるため、アンテナ装置についてのみ説明する。また、他の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部材については、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態におけるアンテナ装置を説明するための模式図である。図７に示すように、第２の実施形態におけるアンテナ装置５０は、アンテナ基板５１と、反射板５２と、を有している。反射板５２は、第１の導体層５２ａ及び第２の導体層５２ｂを有している。第１の導体層５２ａは、誘電体材料５２ｃに含まれている。第１の導体層５２ａを含む誘電体材料５２ｃは、第２の導体層５２ｂとアンテナ基板５１との間を満たすように形成されている。
第２の実施形態におけるアンテナ装置５０によれば、誘電体材料５２ｃによってアンテナ基板５１と反射板５２とを連結して固定することができる。このため、第１の実施形態とは異なり、アンテナ基板２１と反射板２２とを連結するための貫通治具２３を用いる必要がなくなり、アンテナ装置５０の構成を簡素化することができる。
【００２７】
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態におけるアンテナ装置の模式図である。図８に示すように、第３の実施形態におけるアンテナ装置６０は、アンテナ基板６１と、反射板６２と、アンテナ基板６１と反射板６２とを連結する貫通治具６３と、を有している。反射板６２は、第１の導体層６２ａ及び第２の導体層６２ｂを有している。
第１の導体層６２ａは、板状に形成された誘電体材料６２ｃの上に、周期的な間隔で形成された金属パターンを有しており、誘電体材料６２ｃによって支持されている。また、第２の導体層６２ｂは、板状に形成されており、誘電体材料６２ｃに対して所定の間隔をあけて配置されている。この構成により、誘電体材料６２ｃの薄型化を図ることができるため、アンテナ装置６０の製造工程を簡素化することができると同時に、アンテナ装置６０の軽量化を図ることもできる。
【００２８】
（第４の実施形態）
図９は、第４の実施形態におけるアンテナ装置の模式図である。図９に示すように、第４の実施形態におけるアンテナ装置７０は、電波透過性材料によって形成された筐体７１によって覆われ、筐体７０の内部に配置されている。これによって、水没や腐食などからアンテナ装置７０を保護することができる。
【００２９】
なお、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。例えば、本発明に係る無線通信構造が適用される地下空間は、作業員が出入りするマンホールに限定されるものではない。本発明は、配管またはケーブルの接続工事及び接続部の保護のために地中に埋設される地中箱を有するハンドホールや、その他の地下空間へ適用されてもよいことは勿論である。また、本発明は、建物の室内の床下空間に適用されてもよい。
また、本発明に係る無線通信構造は、枠部材と、蓋部材と、を有する地下空間に適用されたが、枠部材を備えていない地下空間に適用されてもよい。この場合には、放射ビームの主軸Ｘが地下空間の内周面と蓋部材との境界を通るように、アンテナ装置が配置される。
この出願は、２０１４年４月１０日に出願された日本出願特願２０１４−０８１２３２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【００３０】
［付記１］
地面に設けられた開口に取り付けられた支持部材と、
前記支持部材に支持されて前記開口を開閉可能な蓋部材と、
前記開口の下方に位置する地下空間の内部に配置されたアンテナ装置と、
前記アンテナ装置に接続された通信装置と、を備え、
前記アンテナ装置は、放射ビームの主軸が、前記地下空間の内周面と前記支持部材との境界、又は前記支持部材の外周縁と前記地面との境界を通るように配置されている、無線通信構造。
［付記２］
前記アンテナ装置は、前記放射ビームの主軸が、前記地下空間の内部において屈折することなく、前記境界を通るように配置されている、付記１に記載の無線通信構造。
［付記３］
前記アンテナ装置は、電波を発するアンテナ素子と、前記アンテナ素子に対して間隔をあけて配置され、前記アンテナ素子から発せられた電波を前記アンテナ素子の側へ反射する反射板と、を備える、付記１または２に記載の無線通信構造。
［付記４］
前記反射板は、前記アンテナ素子の側から順に配置された第１の導体層と、第２の導体層と、を有し、
前記第１の導体層は、該第１の導体層の面内方向に周期的に間隔をあけて形成された複数の導体を有し、
前記第２の導体層は、該第２の導電層の面内方向全体にわたって均一に形成された導体を有する、付記３に記載の無線通信構造。
［付記５］
前記アンテナ装置は、前記アンテナ素子と前記反射板との間隔が、前記アンテナ素子の動作波長の４分の１以下である、付記３または４に記載の無線通信構造。
［付記６］
前記アンテナ装置は、前記アンテナ素子を支持するアンテナ基板を備える、付記３から５のいずれか１つに記載の無線通信構造。
［付記７］
前記アンテナ装置は、前記アンテナ基板と前記反射板とを連結する連結部材を備える、付記３から６のいずれか１つに記載の無線通信構造。
［付記８］
前記アンテナ装置は、前記第１の導体層の前記周期的な間隔が、前記アンテナ素子の動作波長よりも短い、付記４に記載の無線通信構造。
［付記９］
前記アンテナ装置は、前記第１の導体層に当接して配置されて前記第１の導体層を支持する誘電体材料を備える、付記４に記載の無線通信構造。
［付記１０］
前記アンテナ装置は、前記第１の導体層と前記第２の導体層との間に充填された誘電体材料を備える、付記４に記載の無線通信構造。
［付記１１］
前記アンテナ装置は、前記アンテナ基板と前記反射板との間に充填された誘電体材料を備える、付記６に記載の無線通信構造。
［付記１２］
前記アンテナ装置は、電波透過性材料によって形成された、前記アンテナ素子及び前記反射板を覆う筐体を備える、付記３から１１のいずれか１つに記載の無線通信構造。
［付記１３］
前記アンテナ装置は、前記放射ビームの主軸の方向を調整可能にする角度調整機構を備える、付記１から１２のいずれか１つに記載の無線通信構造。
［付記１４］
地面に設けられた開口に取り付けられた支持部材と、前記支持部材に支持されて前記開口を開閉可能な蓋部材と、を有する地下空間の内部に配置されたアンテナ装置を用いる無線通信方法であって、
放射ビームの主軸が、前記地下空間の内周面と前記支持部材との境界、又は前記支持部材の外周縁と前記地面との境界を通るように、前記アンテナ装置を配置する工程を含む、無線通信方法。
【符号の説明】
【００３１】
１  無線通信構造
１０  地下空間
１１  地表層
１１ａ  開口
１２  枠部材
１３  蓋部材
１５  アンテナ装置
１６  通信装置
Ａ  境界
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６Ａ】
2015156096.tif 000014
【図６Ｂ】
2015156096.tif 000015
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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