(57)【要約】【課題】パイプシャフト等の金属遮蔽物内に設置された無線装置の通信範囲を拡大することが可能な無給電アンテナを供する。【解決手段】無線装置２０から送信された電波は、無線装置２０近傍にマイクロストリップアンテナとして設けられたアンテナ１で受信され、給電線３を通じて導体シート２，２に給電される。導体シート２，２は、導体板１０のスリット１１の長手方向中央付近にスリット１１を挟んで貼り付けられているので、導体板１０のスリット１１がスロットアンテナとして動作し、給電線３から給電された電波を放射し、無給電アンテナとして動作する。この無給電アンテナは、水道水、ガス等のライフラインの使用状況を示す検針データが無線子局から無線親局を介して収集されてセンタに送られることから成る検針データ収集システムにおいて、親局と子局との間に設置することで通信範囲を拡大することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線装置近傍に設けられたアンテナと、
導体シートと、
前記アンテナと前記導体シートを接続する給電線と、
から構成され、
前記アンテナはマイクロストリップアンテナであり、
前記導体シートを任意の導体板のスリットに貼り付けることで、前記導体板をスロットアンテナとして動作させる、
ことを特徴とする無給電アンテナ。
【請求項２】
前記給電線は同軸ケーブルであることを特徴とする請求項１に記載の無給電アンテナ。    
【請求項３】
前記導体シートは、粘着物が塗布された片面を備え、当該片面にて前記導体板に貼り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の無給電アンテナ。
【請求項４】
前記アンテナは、接地面に粘着物を塗布し、前記導体板に貼り付けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無給電アンテナ。
【請求項５】
前記給電線の間にインピーダンス整合器を入れることで、前記アンテナと、前記導体板によるスロットアンテナとのインピーダンス整合を図ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無給電アンテナ。
【請求項６】
前記インピーダンス整合器は、ボックスに内蔵された構成であり、前記ボックスの一旦に磁石が取り付けてあることを特徴とする請求項５に記載の無給電アンテナ。
【請求項７】
集中監視を行うセンタと、当該センタと公衆回線を通じて接続されている無線親局と、当該無線親局が無線通信を介して接続されている複数の無線子局と、当該各無線子局と有線接続されて水道水、ガス等のライフラインの使用状況を検針するメータとを備え、前記メータが検針した検針データが前記無線子局から前記無線親局を介して収集されて前記センタに送られることから成る検針データ収集システムにおいて、前記無給電アンテナは前記無線親局と前記無線子局との間に設置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の無給電アンテナ。
【請求項８】
前記導体板は、前記ライフラインを各戸に供給する配管が内部に通されるパイプシャフトに設けられる金属製扉であることを特徴とする請求項７に記載の無給電アンテナ。
【請求項９】
前記スリットは前記金属製扉と当該金属製扉が取り付けられる扉枠との間に形成される隙間であることを特徴とする請求項８に記載の無給電アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電線を有しない無線装置に付加する無給電アンテナに関し、特に金属遮蔽物内と外部との通信範囲を拡大することが可能な無給電アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線装置の内、電波法により給電線を有しないものがある。一例として、特定小電力無線局では、無線設備規則第４９条の１４に「空中線の構造は、給電線及び接地装置を有しないものとする。」とあり、給電線を有することができないので、アンテナと無線装置本体を分離することができない。それゆえ、無線装置が電波の届きにくい場所に設置された場合、通信範囲が低減してしまう問題があった。
【０００３】
上記の通信範囲の低減を解決する手段として、例えば、次に示すような無給電アンテナがある（特許文献１参照）。以下、図９を参照して、従来の無給電アンテナの一例を簡単に説明する。この無給電アンテナは、無線機１１０のアンテナ１１０ａに近接して設けられた第１のアンテナ１０１と、第１のアンテナ１０１に給電線１０３を介して接続された第２のアンテナ１０２とを備えており、第１のアンテナ１０１が、無線機１１０のアンテナ１１０ａに対して静電結合されている。このアンテナは、第１のアンテナ１０１及び無線機１１０のアンテナ１１０ａがこれら各アンテナの各放射インピーダンスに相互に干渉するのを回避する状態に構成されることで、無給電アンテナとして動作し、無線機１１０の通信範囲を拡大することができる。
【０００４】
以下、特定小電力無線局を使用したガス、水道等の自動検針システムを例に説明する。図８に示されているように、集中監視を行うセンタ２４は公衆回線２５を通じて親局２２と呼ばれる無線装置（以下、親局）と接続されている。親局２２は、複数の子局２１と呼ばれる無線装置（以下、子局）と無線通信を介して接続されている。親局２２は、ガスや水道等のメータ２３に接続された子局２１より検針データを収集し、センタ２４に収集データを送る。
【０００５】
集合住宅等においては、水道水、ガス等を各戸に供給する配管は通常、パイプシャフト３０内に設置されており、子局２１をパイプシャフト３０内に設置する必要がある。パイプシャフト３０は一般にコンクリート壁と金属製扉で構成されているので、子局２１からの送信電波又は親局２２から子局２１への送信電波がパイプシャフト３０によって遮蔽されるので、子局２１は、親局２２との通信可能な範囲が大幅に縮小されるか、全く通信できなくなってしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、給電線を有することができない特定小電力無線局では、通信範囲の拡大を図る方法の一つとして、無給電アンテナが従来用いられている。
【０００７】
しかしながら、上記従来の無給電アンテナでは、パイプシャフト３０内に設置された子局２１と親局２２と通信する場合、第２のアンテナ１０２は、電波の届きやすいパイプシャフト３０の外に設置する必要がある。そのため、パイプシャフト３０の周りの美観を損ねる、或いは安全・防犯上等の理由により設置が許可されない場合がある、という問題があった。また、場合によっては、給電線を通すために、壁等に貫通穴を開けないと設置できないという問題もあった。
【０００８】
また、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２が線状アンテナであり、アンテナとしての性能を保つために、アンテナの周囲に最低限の自由空間を確保して固定する固定器具が必要になる。しかしながら、パイプシャフト３０内には配管やメータ２３等が密集しており、設置場所に制限が出てくるという問題があった。また、パイプシャフト３０の構造によっては、設置できない場合が出てくるという問題があった。
【特許文献１】特開平１０−３２４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、アンテナで受信した信号を通じて導体板に給電することで、導体板を別のアンテナとして動作させて、無線装置の通信範囲を拡大する点で解決すべき課題がある。
【００１０】
本発明の目的は、上記問題を解決し、パイプシャフト等の金属遮蔽物内に設置された無線装置の通信範囲を拡大することが可能な無給電アンテナを供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、この発明による無給電アンテナは、無線装置近傍に設けられたアンテナと、導体シートと、前記アンテナと前記導体シートを接続する給電線と、から構成され、前記アンテナはマイクロストリップアンテナであり、前記導体シートを任意の導体板のスリット部に貼り付け給電することで、前記導体板をスロットアンテナとして動作させることを特徴とする。
【００１２】
この無給電アンテナにおいて、前記給電線は同軸ケーブルとすることができる。また、前記導体シートは、片面に粘着物を塗布し、前記導体板に貼り付けることができる。また、前記アンテナは、接地面に粘着物を塗布し、前記導体板に貼り付けることができる。また、前記給電線の間にインピーダンス整合器を入れることで、前記アンテナと、前記導体板によるスロットアンテナとのインピーダンス整合を図ることができる。更に、前記インピーダンス整合器は、ボックスに内蔵された構成であり、前記ボックスの一旦に磁石を取り付けることができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明による無給電アンテナは、上記のように構成されているので、導体板が任意の形状をしていても、スリット部を有していれば導体板をスロットアンテナとして動作させることが可能になり、簡易な構成で低コストな無給電アンテナを構成することができる。      
【００１４】
また、この無給電アンテナにおいて、給電線を同軸ケーブルとした場合には、バルンを使用しない構成も可能なため、低コストで小型な無給電アンテナを構成することができる。
【００１５】
また、この無給電アンテナにおいて、導体シートの片面に粘着物を塗布し、この片面に塗布した粘着物を介して導体シートを導体板に貼り付けた場合には、固定器具を必要とすることなく、任意の導体板に貼り付けるだけの簡易で低コストな方法で無給電アンテナを設置することができる。
また、この無給電アンテナにおいて、アンテナは、接地面に粘着物を塗布し、接地面に塗布した粘着物を介して導体板に貼り付けた場合には、固定器具を必要とすることなく、任意の導体板に貼り付けるだけの簡易で低コストな方法で無給電アンテナを設置することができる。
更に、アンテナと導体シートを同一の導体板に貼り付けることもできる。
【００１６】
また、この無給電アンテナにおいて、給電線の間にインピーダンス整合器を備えることで、アンテナと導体板によるスロットアンテナとのインピーダンス整合を図った場合には、無給電アンテナとしての特性をより高めることができる。また、スロットアンテナとして利用する導体板のスリット形状に合わせて、インピーダンス整合器の回路定数を変えるだけの簡易な方法で、アンテナ特性の最適化が可能になる。また、インピーダンス整合器は、ボックスに内蔵することができ、ボックスの一旦に磁石を取り付けることができる。磁石を導体板に取り付けることで、固定器具を使用せずにインピーダンス整合器を任意の位置に簡易に取り付けることが可能になる。更に、設置場所によって、給電線を長くする必要がある場合、給電線の垂れ下がりやたわみ等を軽減することができ、給電線の配線処置が容易になる。
【００１７】
水道水、ガス等のライフラインに関しては、集中監視を行うセンタと、当該センタと公衆回線を通じて接続されている無線親局と、当該無線親局が無線通信を介して接続されている複数の無線子局と、当該各無線子局と有線接続されて水道水、ガス等のライフラインの使用状況を検針するメータとを備え、前記メータが検針した検針データが前記無線子局から前記無線親局を介して収集されて前記センタに送られることから成る検針データ収集システムが存在しているが、この無給電アンテナを当該検針データ収集システムにおいて無線親局と無線子局との間に適用することができる。この場合、導体板は、ライフラインを各戸に供給する配管が内部に通されるパイプシャフトに設けられる金属製扉とすることができ、無線子局は、パイプシャフトの金属製扉の内面側に取り付けることができ、パイプシャフトの外にアンテナを設置することもなく、パイプシャフト内での設置場所もほとんど取らずに、無給電アンテナを構成でき、パイプシャフト内に設置された無線装置と外部の無線装置との通信範囲を拡大することができる。
【００１８】
また、金属製扉にスロットアンテナのスリットとして利用する通気口がない場合でも、金属製扉と扉枠の間にわずかな隙間があれば、この隙間をスリットとしてスロットアンテナを構成でき、従来の無給電アンテナでは貫通穴を通さないと設置できない場所でも、貫通穴を開けずにアンテナを設置することができる。即ち、導体シートは前記隙間を挟んで一方が前記金属製扉側に、他方が前記扉枠側に貼り付けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１には、本発明の第１の実施形態に係る無給電アンテナが示されている。
【００２０】
図１に示す無給電アンテナは、無線装置２０の近傍に設けられたアンテナ１と、導体シート２，２と、アンテナ１と導体シート２，２を接続する給電線３と、から構成されている。アンテナ１は、マイクロストリップアンテナである。導体シート２，２は、小型形状であって、任意の導体板１０のスリット１１を挟んでその近傍に貼り付けることで、導体板１０はスロットアンテナとして動作する。
【００２１】
図１に示すように、アンテナ１は無線装置２０の近傍に設置される。２０ａは、無線装置２０のアンテナである。ここで、アンテナ１は、マイクロストリップアンテナであるので、ストリップ導体面が無線装置２０に向けられる。他方、導体シート２，２は、導体板１０のスリット１１の長手方向の中央部付近に、スリット１１を挟んだ位置に同じ側を向いて貼り付けられている。
【００２２】
給電線３は伝送線路であり、給電線３を構成する導体線の一方の端はアンテナ１のマイクロストリップラインの給電点１ａと接地面１ｂに接続され、導体線の他方の端は導体シート２，２の給電点２ａ，２ｂにそれぞれ接続されている。
【００２３】
無線装置２０から送信された電波は、アンテナ１で受信され、給電線３を通じて導体シート２，２に給電される。導体シート２，２は、導体板１０のスリット１１の長手方向中央付近に貼り付けられているので、導体板１０のスリット１１がスロットアンテナとして動作し、給電線３から給電された電波を放射し、無給電アンテナとして動作する。
【００２４】
アンテナ１であるマイクロストリップアンテナの電波は、主にストリップ導体面側に放射されるので、図１に示すように、無線装置２０に対してストリップ導体面側を向けることで、無給電アンテナとしての特性を上げることができる。
【００２５】
スリット１１が機能するスロットアンテナは、導体板１０の両面に電波を放射し、ほぼ無指向性であるので、無給電アンテナとしての通信範囲が拡大する。
【００２６】
図２には、本発明の第２の実施形態に係る無給電アンテナが示されている。この実施形態においては、給電線３は同軸ケーブル４で構成されている。同軸ケーブル４の一方端においては、内部導体４ａがアンテナ１であるマイクロストリップアンテナの給電点１ａに接続され、外部導体４ｂが接地面１ｂに接続される。同軸ケーブル４の他方端においては、内部導体４ａが導体シート２の一方の給電点２ａに接続され、外部導体４ｂが他方の給電点２ｂに接続される。なお、導体シート２，２への給電は平衡給電になるので、導体シート２に対して逆の接続をしても動作は同じである。
【００２７】
アンテナ１は不平衡型のマイクロストリップアンテナであり、導体シート２，２は平衡型のスロットアンテナへの給電になるが、給電線を同軸ケーブル４にすることで、どちらのアンテナに対しても給電が可能になる。同軸ケーブル４のような不平衡型伝送路から平衡型アンテナに給電する場合には、通常、バルンと呼ばれる平衡・不平衡変換装置を必要とするが、スロットアンテナに給電する場合、直接同軸ケーブルに接続する構成も可能になる。
【００２８】
図３には、本発明の第３の実施形態に係る無給電アンテナが示されている。この実施形態においては、導体シート２，２の裏面に金属等の導体に接着可能な粘着剤が塗付されている。また、アンテナ１の接地面１ｂに金属に接着可能な粘着剤が塗付されている。導体板１０にアンテナ１を貼り付け、導体シート２，２を導体板１０のスリット１１の近傍に貼り付けることで、導体板１０の同一面にアンテナを設置することが可能になり、場所を取らずにアンテナを構成することができる。
【００２９】
図４に、本発明による無給電アンテナの設置例を示す。図４に示すように、パイプシャフト３０は、一面が金属製扉１２によって覆われ、他の面が鉄筋コンクリート等の壁で覆われている構造を有している。アンテナ１は、金属製扉１２の内側の面で無線装置２０になるべく近い位置に貼り付けられている。通常、金属製扉１２には通気口１３が開けてあるので、導体シート２，２を通気口１３の近傍に貼り付けることで、通気口１３がスリットとなり、金属製扉１２をスロットアンテナとして動作させることができる。
【００３０】
スロットアンテナの指向性は、補対の関係にあるダイポールアンテナの指向性とほぼ同じであることが知られている。特定小電力無線局においては４００ＭＨｚ帯が多く利用されており、半波長ダイポールアンテナの場合、アンテナ長が３０〜４０ｃｍである。通気口１３の長さも通常、このアンテナ長と同程度の長さを有している。したがって、通気口１３をスロットアンテナのスリットとして利用することができる。
【００３１】
パイプシャフト３０内に設置された無線装置２０から送信された電波は、アンテナ１で受信され、同軸ケーブル４を通じて導体シート２，２に給電される。導体シート２，２は、金属製扉１２の通気口１３の近傍に貼り付けられているので、導体シート２，２と通気口１３とは、スロットアンテナとして動作し、しかも同軸ケーブル４から給電された電波をパイプシャフト３０の外部に放射する無給電アンテナとして動作する。図４に示す設置例においては、金属製扉１２には通気口１３が形成されているが、通気口１３が格子状になっている扉や、通気口１３自体が無い扉もある。
【００３２】
図５には、通気口が無い金属製扉１４の場合のアンテナ設置方法の一例が示されている。図５に示すように、通気口が無い扉１４においても、通常、金属製扉１４と扉枠１５との間には多少とも隙間１６が空いている。隙間１６を挟んで扉枠１５と金属製扉１４に導体シート２，２を貼り付けることで、隙間１６をスリットとして利用することができる。スロットアンテナの構造上、僅かな隙間１６があればアンテナとして動作する。
【００３３】
図５に示すように、金属製扉１４の開閉に支障が無いようにするためには、金属製扉１４の開閉部と離れた位置に導体シート２，２を設置する必要があり、給電点をスリットの中央に持ってくることができない。また、通常、金属製扉１４と扉枠１５の厚さも異なるため、スロットアンテナとしての特性が下がると考えられるが、従来の無給電アンテナでは貫通穴を通さないと設置できない場所でも設置することが可能になる。
【００３４】
図６には、本発明による無給電アンテナの第４の実施形態が示されている。図６に示した無給電アンテナの特徴点は、給電線３の途中にインピーダンス整合器５が挿入されている点にある。一般的に、マイクロストリップアンテナとスロットアンテナの入力インピーダンスは異なっている。また、スロットアンテナとして利用するスリット１１の形態は、パイプシャフト３０に設置する場合、金属製扉１２の通気口１３の形状によって異なる。しかしながら、インピーダンス整合器５を給電線３の間に入れることで、両アンテナのインピーダンスの整合を取ることが可能になり、無給電アンテナとしての特性を上げることができる。
【００３５】
図７には、本発明による無給電アンテナの第５の実施形態が示されている。インピーダンス整合器５がボックス内に収められており、当該ボックスの一面に磁石６が取り付けてある。磁石６を金属製扉１２に取り付けることで、固定器具を使用せずにインピーダンス整合器５を任意の位置に簡易に取り付けることができる。また、設置場所によって、同軸ケーブル４を長くする必要がある場合、同軸ケーブル４の垂れ下がりやたわみ等を軽減することができ、同軸ケーブル４の配線処置が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施例に係る無給電アンテナの構成を示す構成図。
【図２】本発明の第２の実施例に係る無給電アンテナの構成を示す構成図。
【図３】本発明の第３の実施例に係る無給電アンテナの構成を示す構成図。
【図４】パイプシャフト内の無給電アンテナの設置例を示す構成図。
【図５】金属扉に通気口が無い場合の無給電アンテナの設置例を示す構成図。
【図６】本発明の第４の実施例に係る無給電アンテナの構成を示す構成図。
【図７】本発明の第５の実施例に係る無給電アンテナの構成を示す構成図。
【図８】自動検針システムの構成を示す構成図。
【図９】従来の無給電アンテナの構成を示す構成図。
【符号の説明】
【００３７】
１  アンテナ
１ａ  アンテナの給電点                  １ｂ  アンテナの接地面
２，２  導体シート                      ２ａ  、２ｂ  導体シートの給電点
２ｃ  導体シートの裏面
３    給電線                            ４    同軸ケーブル
４ａ    同軸ケーブルの内部導体            ４ｂ  同軸ケーブルの外部導体
５  インピーダンス整合器                ６    磁石
１０  導体板                              １１  スリット
１２  金属製扉                            １３  通気口
１４  通気口が無い金属製扉                １５  扉枠
１６  隙間
２０  無線装置                            ２０ａ  アンテナ
２１  子局                                ２２  親局
２３  メータ                              ２４  センタ
２５  公衆回線
３０  パイプシャフト
１０１  第１のアンテナ                    １０２  第２のアンテナ
１０３  給電線                            １１０  無線機
１１０ａ  アンテナ
【図１】
2009017282.tif 000003
【図２】
2009017282.tif 000004
【図３】
2009017282.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2009017282.tif 000008
【図７】
2009017282.tif 000009
【図８】
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【図９】
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