(57)【要約】【課題】本発明は、部屋の外観を損なうことなく、各部屋で安定した無線通信を行うことができる屋内中継用平面アンテナを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の屋内中継用平面アンテナは、室内の第１壁面に設置される第１平面アンテナと、他の室内または屋外の第２壁面に設置される第２平面アンテナと、第１平面アンテナと第２平面アンテナとを接続する高周波伝送用ケーブルを備え、高周波伝送用ケーブルが非居住空間に配設され、室内からは目視されないことを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の第１壁面に設置される第１平面アンテナと、他の室内または屋外の第２壁面に設置される第２平面アンテナと、前記第１平面アンテナと前記第２平面アンテナとを接続する高周波伝送用ケーブルを備え、前記高周波伝送用ケーブルが非居住空間に配設され、室内からは目視されないことを特徴とする屋内中継用平面アンテナ。
【請求項２】
前記第１平面アンテナと前記第２平面アンテナがいずれもスロットアンテナであることを特徴とする請求項１記載の屋内中継用平面アンテナ。
【請求項３】
前記第１壁面と前記第２壁面が壁を構成する壁板であって、前記高周波伝送用ケーブルが壁板間空間に配設されることを特徴とする請求項１または２に記載の屋内中継用平面アンテナ。
【請求項４】
前記第１壁面と前記第２壁面がいずれも天井であって、前記高周波伝送用ケーブルが天井裏に配設されることを特徴とする請求項１または２に記載の屋内中継用平面アンテナ。
【請求項５】
前記第１壁面と前記第２壁面に形成された凹部の中に前記第１平面アンテナと前記第２平面アンテナがそれぞれ収容されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の屋内中継用平面アンテナ。
【請求項６】
前記高周波伝送用ケーブルに双方向アンプが設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の屋内中継用平面アンテナ。
【請求項７】
前記第１平面アンテナと前記第２平面アンテナの少なくとも一方にコーナーリフレクタが設けられたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の屋内中継用平面アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各室内に設置した平面アンテナを高周波伝送用ケーブルで接続した屋内中継用平面アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、屋内で使用する無線ＬＡＮのアクセスポイント（中継用無線機器）には、一般に垂直無指向性のスリーブアンテナや垂直ダイポールアンテナが使用され、公衆回線を引き込んだ部屋に設置される。しかし、屋内には壁や天井等の電波を遮蔽する部材が多数あり、アクセスポイントを設置した部屋と別の部屋との間で安定した通信を行うことは難しい。
【０００３】
図９は従来の屋内無線ＬＡＮシステムの構成図である。図９に示すように、１０１は１つの部屋に置かれた無線クライアント機器、１０２は別の部屋に置かれた中継用無線機器、１０３はパソコン、１０４は床、１０５は壁、１０６は天井である。２つの部屋の間には壁１０５や天井１０６等の遮蔽物があり、一方の部屋に中継用無線機器１０２を配置しても、別の部屋では著しく電波は減衰する。中継用無線機器１０２と無線クライアント機器１０１との間で安定した通信を行うことは難しい。従って、無線通信を補う手段として、屋内にＬＡＮケーブルを敷設して中継用無線機器１０２と接続し、別の部屋にも他の中継用無線機器１０２を配置することが行われている。しかし、一般に建築済みの家屋にＬＡＮケーブルを敷設することは困難なことが多く、賃貸住宅の場合はこのような工事を行うことは事実上不可能である。
【０００４】
例えば、特許文献１にアンテナを床面に配置する工事を行う技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特公平０５−７４１０４公報
【０００６】
しかし、床面には家具やカーペット、床暖房器具、スチール製家具、調度品など電波を遮蔽する原因となる物体が配置されることが多く、床面にアンテナを配置しても、居住空間での電界強度は大きく減衰することが予想される。とくに金属製の家具・パーティションが設置されている場合等にはその減衰は著しく大きく、電界強度は大きく損なわれる。
【０００７】
また無線機器においては、一般にあらゆる方向からの電波を受けることができるように、モノポールアンテナやスリーブアンテナ、あるいは垂直ダイポールアンテナを鉛直に向けて使用する。これらのアンテナは水平面にはほぼ無指向性を示すが、図１０に示すように垂直面にはほとんど輻射成分がなく、床からの電波に対しては非常な感度低下を来してしまう。図１０は従来の屋内無線ＬＡＮシステムの指向性を示す説明図である。図１０において１０７は床下アンテナである。中継用無線機器１０２から輻射された電波は水平上向きが強く、床下アンテナ１０７方向の電界強度はきわめて低くなる。この点からも、特許文献１のように床面にアンテナを設置することは大きな効果が見込めないものであった。
【０００８】
また、別の従来の技術として、観葉植物の植木鉢の中にアンテナを仕込む技術が特許文献２で開示されている。
【０００９】
【特許文献２】
実用新案登録第３０４４２９２号公報
【００１０】
しかし、このような室内の小物、とくに観賞用の小物は人と接触したり視野に入り易くするため、人の背丈以下の高さに設置されることが多い。従って、室内の調度品や人体により電波が遮蔽される可能性が高く、また、ケーブルが接続されて容易に移動できないため、取り扱いにくい等、効果が損なわれる問題点も多い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の屋内無線ＬＡＮシステムでは障害物が多く、無線機器が配置されていない部屋においては、無線機器が配設された部屋からの電波を受信するため電界強度が低く、通信が不安定になってしまう。また伝搬条件が良い場所で誤操作を防ぐため、妄りに手を触れることができない場所で、かつ見通しの良い場所で、かつパソコンの近くという条件の良い場所はなかなか見つからない。
【００１２】
そこで本発明は、部屋の外観を損なうことなく、各部屋で安定した無線通信を行うことができる屋内中継用平面アンテナを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明の屋内中継用平面アンテナは、室内の第１壁面に設置される第１平面アンテナと、他の室内または屋外の第２壁面に設置される第２平面アンテナと、第１平面アンテナと第２平面アンテナとを接続する高周波伝送用ケーブルを備え、高周波伝送用ケーブルが非居住空間に配設され、室内からは目視されないことを特徴とする
これにより、部屋の外観を損なうことなく、各部屋で安定した無線通信を行うことができる屋内中継用平面アンテナを提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、室内の第１壁面に設置される第１平面アンテナと、他の室内または屋外の第２壁面に設置される第２平面アンテナと、第１平面アンテナと第２平面アンテナとを接続する高周波伝送用ケーブルを備え、高周波伝送用ケーブルが非居住空間に配設され、室内からは目視されないことを特徴とする屋内中継用平面アンテナであり、第１平面アンテナと第２平面アンテナとを非居住空間内を通した高周波伝送用ケーブルで接続することにより、一方の平面アンテナで受信した無線信号を電界強度の減衰を抑えながら他方の平面アンテナへ伝送することができる。平面アンテナの上を覆えば室内の外観は施工前と変わらない。
【００１５】
本発明の請求項２記載の発明は、第１平面アンテナと第２平面アンテナがいずれもスロットアンテナであることを特徴とする請求項１記載の屋内中継用平面アンテナであり、簡単な構成で壁面と一体に見える平面状のアンテナを形成することができる。
【００１６】
本発明の請求項３記載の発明は、第１壁面と第２壁面が壁を構成する壁板であって、高周波伝送用ケーブルが壁板間空間に配設されることを特徴とする請求項１または２に記載の屋内中継用平面アンテナであり、壁と壁の間には補強材、断熱材、耐火材が使用された壁板間空間が存在するため、この空間を利用して第１平面アンテナと第２平面アンテナとを高周波伝送用ケーブルで接続できる。
【００１７】
本発明の請求項４記載の発明は、第１壁面と第２壁面がいずれも天井であって、高周波伝送用ケーブルが天井裏に配設されることを特徴とする請求項１または２に記載の屋内中継用平面アンテナであり、第１壁面と第２壁面がいずれも天井であるから、天井裏を利用して高周波伝送用ケーブルで接続できる。天井にアンテナを設置することにより、家具や人体の影響を最小限にすることができる。
【００１８】
本発明の請求項５記載の発明は、第１壁面と第２壁面に形成された凹部の中に第１平面アンテナと第２平面アンテナがそれぞれ収容されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の屋内中継用平面アンテナであり、工事後に非伝導体の壁紙を貼ることで、外観は施工前と全く変わらない。
【００１９】
本発明の請求項６記載の発明は、高周波伝送用ケーブルに双方向アンプが設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の屋内中継用平面アンテナであり、途中に設けた双方向アンプで増幅するため更に安定した通信が可能となる。
【００２０】
本発明の請求項７記載の発明は、第１平面アンテナと第２平面アンテナの少なくとも一方にコーナーリフレクタが設けられたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の屋内中継用平面アンテナであり、スロットアンテナの不要な方向への輻射を最小限に抑え、必要な室内方向の放射実効電力を増加させることができ、より安定した通信を行うことができる。
【００２１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における屋内中継用平面アンテナについて説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態１における屋内中継用平面アンテナの断面図、図１（ｂ）は（ａ）の屋内中継用平面アンテナの透視斜視図、図２はスロットアンテナの場合の屋内中継用平面アンテナの指向性を示す説明図である。
【００２２】
図１（ａ）（ｂ）において、１は壁、１ａ，１ｂは屋内の壁１を構成する両側の非導体の壁板、２ａ，２ｂは壁面１ａ，１ｂに形成された凹部５ｃ（後述する）の中に嵌合して埋め込まれる平面アンテナの一種のスロットアンテナ、３はスロットアンテナ２ａ，２ｂに形成されたスロット、４はスロットアンテナ２ａ，２ｂを接続された高周波伝送用ケーブル、５ａ，５ｂは壁面１ａ，１ｂに形成された高周波伝送用ケーブル４の挿通用の開口、５ｃは壁面１ａ，１ｂに形成され、スロットアンテナ２ａ，２ｂを収容する凹部である。高周波伝送用ケーブル４はスロット３の位置に接続される。図２のスロットアンテナ２においては、アンテナとなる金属板の両側に、電界強度分布として「８」字状の指向性パターンが出現する。
【００２３】
実施の形態１の屋内中継用平面アンテナは、基本的に、スロット３を形成されたスロットアンテナ２ａ，２ｂの他に高周波伝送用ケーブル４との組合わせから構成される。これは、一般に壁１を構成する壁板１ａ，１ｂの壁間空間の間には補強材，断熱材，耐火材が設けられていることが多く、信号をこの２つの壁板１ａ，１ｂ間で減衰させずに伝送するため、高周波電送用ケーブル４を使用する必要があるからである。実施の形態１の非居住空間は壁間空間ということになる。工事後に平板アンテナ上に非伝導体の壁紙を貼れば、外観上、施工前と全く変わらない。また壁板１ａ，１ｂの天井に近い位置にアンテナを設置すれば、家具や人体の影響を最小限にすることができる。
【００２４】
壁の部材としてコンクリートを使用している場合、アンテナを良好に動作させるため、アンテナの背面及び周辺には鉄筋を使用しない方が望ましい。また、発泡コンクリートのように部材内部に空間が存在するコンクリート施工がより望ましい。
【００２５】
スロットアンテナ２ａ，２ｂは、ステンレス，アルミニウム等の金属板であり、この金属板の中心に長さ１／２λ（１λは使用する電波の波長）で長方形のスロット３が形成されている。このスロット３の横幅Ｃは、使用する周波数と特性インピーダンス、アンテナを設置後に上を覆う壁紙の材質によって変化する。例えば、使用周波数が２４００ＭＨｚ、特性インピーダンスが５０Ω、アンテナが露出している場合ではこのスロット３の寸法は、長さは約６２ｍｍ、横幅Ｃは約２．７ｍｍであるが、壁紙でカバーをする場合は横幅Ｃの寸法がやや小さくなる。
【００２６】
そして、スロットアンテナ２ａ，２ｂはできるだけ表面積を大きくすることが望ましく、上述のスロット３をもつスロットアンテナ２ａ，２ｂの場合、縦，横共に、約２５０ｍｍ以上に形成するのが望ましい。しかし、これ以下の寸法で動作しないということではない。また、壁紙だけでなく壁板１ａ，１ｂの材質によって最適に動作するスロット３の寸法は変化する。
【００２７】
図１の高周波伝送用ケーブル４としては、一般に広く使用されている同軸ケーブルを使用することができる。長さは任意であるが、高周波伝送用ケーブル４による減衰を少なくするため、できる限り短いことが望ましい。
【００２８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における屋内中継用平面アンテナについて説明する。実施の形態２の屋内中継用平面アンテナは、実施の形態１の高周波伝送ケーブルの途中に増幅用のアンプを挿入するものである。図３は本発明の実施の形態２における屋内中継用平面アンテナの一部断面を含む説明図である。実施の形態１と同一構成のものは同一符号を付して、説明を省略する。
【００２９】
図３において、６は電界強度の減衰を抑えるための双方向アンプ、７は無線クライアント機器、８は中継用無線機器である。双方向アンプ６はスロットアンテナ２ａ，２ｂを接続する高周波伝送ケーブル４に設けられ、各々のスロットアンテナ２ａ，２ｂからの信号を増幅して更に安定した通信を可能にする。双方向アンプは、スロットアンテナ２ａとスロットアンテナ２ｂからの入力にサーキュレータを使用する回路、方向性結合器を使用する回路等様々の回路が使用可能である。
【００３０】
なお、双方向性アンプとして、様々な方式が知られている。例えば、通信方式として時分割同時送受信方式（ＴＤＭＡ方式）を使用する場合、送信・受信のタイミングに同期して入力・出力を切り替えてあたかも双方向性であるような動作をするアンプがある。また、通信方式として周波数分割同時送受信方式（ＦＤＭＡ方式）を使用する場合、双方向アンプの２つの入力に狭帯域のバンドパスフィルタを挿入し、送信・受信に使用する周波数を分離する双方向性アンプがある。これら種々の方式の双方向性アンプは何れも本発明の構成要素として容易に使用可能である。
【００３１】
スロットアンテナ２ａ，２ｂの他の詳細、例えば金属板の寸法，スロット３の寸法等は実施の形態１とまったく同様であるから省略する。
【００３２】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における屋内中継用平面アンテナについて説明する。実施の形態３の屋内中継用平面アンテナは、実施の形態１のスロットアンテナを天井に設けたものである。図４は本発明の実施の形態３における屋内中継用平面アンテナの一部断面を含む説明図である。実施の形態１と同一構成のものは同一符号を付して、説明を省略する。
【００３３】
図４において、１は壁、９は天井、１０は床である。スロットアンテナ２ａ，２ｂは実施の形態１と異なり、天井に設けた凹部５ｃに埋め込まれる。これ以外の点は実施の形態１と同一である。各部屋の間は天井裏に配設された高周波伝送用ケーブル４で接続される。本実施の形態１の非居住空間は天井裏ということになる。工事後に非伝導体の壁紙をスロットアンテナ２ａ，２ｂ上に貼ることで、外観を施工前とまったく変わらないようにすることができる。
【００３４】
実施の形態１のように、壁１にスロットアンテナ２ａ，２ｂを設けるよりも、天井の方が一般に障害物が少なく、また高度も稼げるため、より安定した通信を行うことができる。また、壁１より広い面積のスロットアンテナ２ａ，２ｂを使用することが可能で、屋内中継用平面アンテナの特性をより高めることができる。
【００３５】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４における屋内中継用平面アンテナについて説明する。実施の形態４の屋内中継用平面アンテナは、実施の形態３の高周波伝送ケーブルの途中に増幅用のアンプを挿入するものである。図５は本発明の実施の形態４における屋内中継用平面アンテナの一部断面を含む説明図である。実施の形態３と同一構成のものは同一符号を付して、説明を省略する。
【００３６】
図５に示すように実施の形態４の屋内中継用平面アンテナは、双方向アンプ６がスロットアンテナ２ａ，２ｂ間を接続する高周波伝送ケーブル４に設けられ、各々のスロットアンテナ２ａ，２ｂからの信号を増幅して更に安定した通信を可能にする。双方向アンプは、サーキュレータを使用する回路、方向性結合器を使用する回路等様々の回路が使用可能である。スロットアンテナ２ａ，２ｂの表面は工事後に非伝導体の壁紙を貼ることで、外観は施工前と変わらない。
【００３７】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５における屋内中継用平面アンテナについて説明する。図６は本発明の実施の形態５における屋内中継用平面アンテナの一部断面を含む説明図、図７はコーナーリフレクタ付スロットアンテナの指向性を示す説明図、図８はコーナーリフレクタ付スロットアンテナの寸法関係図である。実施の形態５における屋内中継用平面アンテナは、スロットアンテナにコーナーリフレクタが設けられている点である。
【００３８】
図６において、２はスロットアンテナ、１１はコーナーリフレクタ、１２はコーナーリフレクタ１１の反射板、１３はコーナーリフレクタ１１の支柱である。
【００３９】
ところで、スロットアンテナ２においては一般に、図２のようにアンテナ金属板の両側に「８」字状に指向性パターンが出現する。従ってスロットアンテナ２を壁や天井に設置する場合、「８」字の一方の電界強度分布で放射される電磁波は通信に使用されることなく無駄な電力となる。
【００４０】
このため図６のように、スロットアンテナ２の一方に導体で形成されたくの字状の反射板１２を設置する。この反射板１２は支柱１３とともにコーナーリフレクタ１１と呼称され、各種のアンテナに指向性をもたせるために広く使用されている。コーナーリフレクタ１１を付加した場合、図６に示すようにアンテナ全体としての指向性パターンは、ほぼ一方向に電磁波が放射されるようになる。
【００４１】
図８に示すように、反射板１２の屈曲角度θは６０°または９０°、幅Ｗは１．３λまたは２．６λ、高さＨは１．３λ、距離ｄとしてλ／４〜３λ／４が選ばれる。例えば使用周波数を２４００ＭＨｚとして角度θを９０°とした時、Ｗは約１６３ｍｍ、ｈは約１６３ｍｍ、ｄは約１６７ｍｍとなる。なお、この寸法はあくまで一例であり、必要とする特性や周囲の環境によって別の寸法が最適な動作を与える寸法となる。
【００４２】
実施の形態５においてはコーナーリフレクタ付スロットアンテナを天井９に設置している。しかし、実施の形態１と同様に壁１にも設置することもできる。また実施の形態３，４と同様に、２つの部屋を結ぶ高周波伝送用ケーブル４を直結したり、中間に双方向アンプ６を挿入することもできる。
【００４３】
このようにコーナーリフレクタ１１を付加することにより、天井９の上方向側への輻射を最小限に抑え、居室方向への放射実効電力を増加させることができ、より安定した通信を行うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の屋内中継用平面アンテナによれば、第１平面アンテナと第２平面アンテナとを非居住空間内を通した高周波伝送用ケーブルで接続することにより、一方の平面アンテナで受信した無線信号を電界強度の減衰を抑えながら他方の平面アンテナへ伝送することができる。平面アンテナの上を覆えば室内の外観は施工前と変わらない。
【００４５】
また、壁と壁の間には補強材、断熱材、耐火材が使用された壁板間空間が存在するため、この空間を利用して第１平面アンテナと第２平面アンテナとを高周波伝送用ケーブルで接続できる。天井にアンテナを設置することにより、家具や人体の影響を最小限にすることができる。
【００４６】
そして、壁面に形成された凹部の中にそれぞれ平面アンテナを収容するから、工事後に非伝導体の壁紙を貼ることで、外観は施工前と全く変わらない。途中に設けた双方向アンプで増幅するため更に安定した通信が可能となる。
【００４７】
さらに、コーナーリフレクタが設けられた場合には、スロットアンテナの輻射を最小限に抑え、必要な室内方向の放射実効電力を増加させることができ、より安定した通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における屋内中継用平面アンテナの断面図
（ｂ）屋内中継用平面アンテナの透視斜視図
【図２】スロットアンテナの場合の屋内中継用平面アンテナの指向性を示す説明図
【図３】本発明の実施の形態２における屋内中継用平面アンテナの一部断面を含む説明図
【図４】本発明の実施の形態３における屋内中継用平面アンテナの一部断面を含む説明図
【図５】本発明の実施の形態４における屋内中継用平面アンテナの一部断面を含む説明図
【図６】本発明の実施の形態５における屋内中継用平面アンテナの一部断面を含む説明図
【図７】コーナーリフレクタ付スロットアンテナの指向性を示す説明図
【図８】コーナーリフレクタ付スロットアンテナの寸法関係図
【図９】従来の屋内無線ＬＡＮシステムの構成図
【図１０】従来の屋内無線ＬＡＮシステムの指向性を示す説明図
【符号の説明】
１　壁
１ａ，１ｂ　壁板
２，２ａ，２ｂ　スロットアンテナ
３　スロット
４　高周波伝送用ケーブル
５ａ，５ｂ　開口
５ｃ　凹部
６　双方向アンプ
７　無線機器
８　中継用無線機器
９　天井
１０　床
１１　コーナーリフレクタ
１２　反射板
１３　支柱
１０１　無線クライアント機器
１０２　中継用無線機器
１０３　パソコン
１０４　床
１０５　壁
１０６　天井
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004096607.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004096607.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2004096607.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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