無線ユニット
SWL11 シリーズ
SWL31 シリーズ
SWL90 シリーズ

アンテナ布設マニュアル

このたびは，当社の無線ユニットをお買い上げいただき誠にありがとうございます。
無線ユニットを正しく安全にお使いいただくため，ご使用前に無線ユニットのユーザーズマニュアルと本書をよくお読みいただき、特性を十分ご理解のうえ、正しくご使用くださるようお願いいたします。

ご注意
１. 許可なく、本マニュアルの無断転載をしないでください。
２. 記載事項は、お断りなく変更することがありますので、ご了承ください。
３. 無線ユニットは、国内電波法にもとづく仕様となっておりますので、日本国外では使用しないでください。

目次

1. はじめに .............................................................................. 1
2. アンテナおよび付属品 .................................................................. 1
3. アンテナの設置方法 .................................................................... 2
3.1. アンテナの位置 .................................................................... 23.2. アンテナ周辺の障害物 .............................................................. 3
3.3. アンテナ相互の関係 ................................................................ 43.4. アンテナの利得について ............................................................ 53.5. 電波の出る方向・受けやすい方向（指向特性）について................................. 63.6. アンテナ延長ケーブルの曲げ半径について............................................. 63.7. その他の注意点 .................................................................... 74. 無線回線の品質確認 .................................................................... 84.1.電波強度表示機能 ................................................................... 94.2. 通信回線の品質改善 ................................................................ 95. 電波の伝達特性 ....................................................................... 105.1. 工場内など屋内の場合 ............................................................. 105.2. 見通し区間１ フレネルゾーンが確保出来る場合 ....................................... 115.3. 見通し区間２ フレネルゾーンが確保出来ない場合 ..................................... 125.4. 森林による減衰係数 ............................................................... 125.5. 降雨による減衰 ................................................................... 136. 製品のお問い合わせ ................................................................... 13

1. はじめに無線通信は障害物等に対して多少の電波の回り込みは期待出来ますが，マルチパスフェージング（*1）などの問題が無くなるわけではありません。このため，無線ユニットの性能を十分に発揮させるためには，アンテナの設置に注意を払う必要があります。
本マニュアルはアンテナ設置にかかわる一般的な問題点や注意点を説明し，より良い状態で無線ユニットを設置，運用していただくためのものです。
*1：マルチパスフェージング
電波が反射等によって複数の伝搬路を通った際に、それらの信号が干渉、弱め合い、歪みを生じさせること。
表 1：対象機種
名称形

名429MHz 帯無線ユニット

SWL11-TR08

920MHz 帯無線ユニット(入出力タイプ)親局

SWL90-ETMC

920MHz 帯無線ユニット(入出力タイプ)子局

SWL90-R4ML

920MHz 帯無線ユニット(MODBUS タイプ)

SWL90-R4MD

920MHz 帯無線ユニット(センサタイプ)子局

SWL90-TH1(E)

2.4GHz 帯無線ユニット(入出力タイプ)親局

SWL31-ETMC

2.4GHz 帯無線ユニット(入出力タイプ)子局

SWL31-R4ML

2. アンテナおよび付属品
当社のアンテナおよびオプション品は以下の表のとおりです。
表 2：アンテナ
名 称シリーズ名SWL11 シリーズ

SWL90 シリーズ

形

429MHz 帯用ペンシル型アンテナ

SWL11-ANP

429MHz 帯用つば付き型アンテナSWL11-ANT

920MHz 帯用ペンシル型アンテナ

SWL90-ANP

920MHz 帯用つば付き型アンテナ

SWL90-ANT

920MHz 帯用高利得アンテナ

SWL90-ANPH

920MHz 帯用高利得つば付き型アンテナ
SWL31 シリーズ

名NDP920/NDP920U

2.4GHz 帯用ペンシル型アンテナ

SWL31-ANP

2.4GHz 帯用つば付き型アンテナ

SWL31-ANT

表 3：オプション品
名

称形

名

アンテナ延長ケーブル 2m

SWL30-ANC2M

アンテナ延長ケーブル 5m

SWL30-ANC5M

1

3. アンテナの設置方法
3.1. アンテナの位置（１）できるだけアンテナ同士が見える位置に設置
アンテナ同士はできるだけお互いが見える位置に設置してください。
特に，屋内で 50m，屋外で 100m を越えるような長距離で通信を行う場合は，アンテナが互いに見える場所に設置してください。
障害物により電波の届きにくいエリア
送信アンテナ

障害物
電波の届きにくいアンテナ

電波が届くアンテナ

図 1：障害物により電波の届きにくいエリア（２）アンテナの設置高さは高く
前項と同様に，アンテナの設置高さが高ければ，開けた空間に設置されることから，それだけ障害物の影響を受けず，電波が通りやすくなります。逆にアンテナの高さがあまりにも低い（数 10cm程度）場合は，アンテナから出る電波が弱くなります。無線ユニット本体を盤内の低い位置に設置する場合などはつば付き型アンテナを用いるか，アンテナ延長ケーブルを用いて，アンテナを出来るだけ高い位置に設置してください。
また、屋内に設置する場合は、天井に近すぎると、アンテナから出る電波が弱くなりますので注意ください。詳細は『5.2. 見通し区間１ フレネルゾーンが確保出来る場合』をご参照ください。

高いアンテナ
電波のエネルギー

低いアンテナ

障害物

図 2：アンテナの高さ23.2. アンテナ周辺の障害物（１）アンテナ周辺には障害物を置かない
アンテナの周辺，特に放射方向の近くに障害物があると，それらの影響を受けて電波が飛ばなくなります。影響の度合いは金属が最も高く，ついでコンクリート，石膏ボードや木材など水分を含むものが影響を受けやすくなっています。ガラスやプラスチックはあまり大きな影響はありません。
これらの障害物（特に金属）は見通しの確保ということとは別に，アンテナ自身の特性変化や電波の反射という問題を引き起こしますので，通信相手の方向に障害物がないからといって影響がないわけではありません。これらを考慮してアンテナから障害物を少なくとも 30cm 以上離してください。

【注意事項】
アンテナ及び無線ユニットを設置する際は、加工機周辺を避けるように設置してください。
ノイズ等の影響で通信不良になる可能性がございます。

（２）壁面から 30cm 以上離す
アンテナが壁面に近い場合は壁面からの反射の影響を受け，通信状態が悪くなることがあります。
できる限りアンテナを壁面から離して設置してください。
（３）制御盤やアンテナマストの処理
アンテナマストや制御盤などに取り付ける際，下図のようにアンテナの放射に対して影響を与えないように設置してください。
アンテナ

アンテナ
アンテナマストや制御盤はアンテナ根元よりも上に出ないこと。

SWL31-R4ML

制御盤

マスト

図 3：アンテナマストや制御盤への取付け

3

3.3. アンテナ相互の関係（１）周波数の異なる無線ユニットのアンテナは 2m 以上離す
異なる周波数の無線ユニット同士でアンテナが近いと，相互に影響しあい，それぞれの無線通信に影響を与え，無線区間での再送の増加，通信可能距離の低下をひきおこします。異なる周波数で使用しているアンテナは少なくとも 1m 以上，できれば 2m 以上離して設置してください。

2m 以上離す

SWL90-R4ML

SWL90-R4ML

無線ユニット１
周波数○MHz
図 4：アンテナの距離

無線ユニット２
周波数△MHz（２）アンテナの方向を合わせる通信を行っている無線ユニット同士のアンテナは，図に示す様に，同じ方向に向けて設置してください。方向が 90 度違うと極端に通信可能距離が短くなります。
（偏波と呼ばれています）（Ａ）正しい方向（Ｂ）間違い１（偏波が違う）（Ｃ）間違い２（偏波および指向性が違う）

図 5：ペンシル型アンテナ，つば付き型アンテナの方向

4

3.4. アンテナの利得についてアンテナからの放射が最大となる放射角におけるエネルギーの強さを利得(ゲイン)と呼んでいます。
利得はアンテナの種類により異なります。
表 4：アンテナ利得
シリーズ名
名 称形 名利得
ペンシル型アンテナ(429MHz)
SWL11-ANP
0dBm
SWL11 シリーズ
つば付き型アンテナ(429MHz)
SWL11-ANT-1dBm
ペンシル型アンテナ(920MHz)
SWL90-ANP
0dBm
つば付き型アンテナ(920MHz)
SWL90-ANT-1dBm
SWL90 シリーズ
高利得アンテナ(920MHz)
SWL90-ANPH+1dBm
高利得つば付き型アンテナ(920MHz)
NDP920/NDP920U
0dBm
ペンシル型アンテナ(2.4GHz)
SWL31-ANP
0dBm
SWL31 シリーズ
つば付き型アンテナ(2.4GHz)
SWL31-ANT-2dBm
アンテナ延長ケーブル 2m
SWL30-ANC2M-1dBm *1
共通
アンテナ延長ケーブル 5m
SWL30-ANC5M-2dBm *1
*1 アンテナ延長ケーブル単体の利得です。
例えば，つば付き型アンテナにアンテナ延長ケーブル 5m を使用した場合の利得は下記となります。
つば付き型アンテナ(-1dBm)＋アンテナ延長ケーブル 5m(-2dBm)＝-3dBm
通信を行っている無線ユニット同士のアンテナの構成によって利得が異なります。
下表に利得ごとの電波到達距離(理論値)を示します。
<例>無線ユニット 1 と無線ユニット 2 間の到達距離
無線ユニット 1：つば付き型アンテナ（SWL90-ANT）⇒-1dBm
無線ユニット 2：つば付き型アンテナ（SWL90-ANT）＋アンテナ延長ケーブル 2m（SWL30-ANC2M）⇒-1dBm＋（-1dBm）
無線ユニット 1 と無線ユニット 2 間の利得は-3dBm となり、
下記表から電波到達距離（理論値）は 280m

利得+2+10-1-2-3-4-5-6

表 5：アンテナ構成別 利得／電波到達距離
電波到達距離（2.4GHz） 電波到達距離（924MHz） 電波到達距離（429MHz）
375m
500m
1250m
330m
440m
1100m
300m
400m
1000m
267m
356m
890m
237m
316m
790m
210m
280m
700m
189m
252m
630m
168m
224m
560m
150m
200m
500m

上記はあくまでも理論値であり、実際の電波到達距離は環境により異なります。
アンテナ布設の際は実機(貸出機など)にて電波強度をご確認ください。
貸出機の詳細は当社ホームページをご参照ください。
(当社ホームページ )5

3.5. 電波の出る方向・受けやすい方向（指向特性）について
アンテナには電波の出て行く方向または受けやすい方向があり，これを指向特性と呼んでいます。指向特性はアンテナの種類により異なります。
（１）ペンシル型アンテナ・つば付き型アンテナ
ペンシル型アンテナやつば付き型アンテナの指向特性は，アンテナを垂直に立てたときに水平方向にドーナツ状に広がっています。水平方向に対してはどの方向にも電波は放射されますが，上下方向には放射されません。

図 6：つば付きアンテナの指向特性（イメージ）
3.6. アンテナ延長ケーブルの曲げ半径について
つば付き型アンテナのケーブルやアンテナ延長ケーブルの曲げ半径は 50mm 以上としてください。
これ以上にきつく曲げると，ケーブル内部の絶縁体が変形し，ケーブルのロスが増加して通信可能距離が短くなることがあります。
同様に，ケーブルを固定する時にケーブルをつぶしたりしないようにしてください。上記と同様にケーブルのロスが増加します。

6

3.7. その他の注意点（１）アンテナは装着する
当社の無線ユニットはアンテナを装着して使用する用設計されています。
ご使用の前に全ての無線ユニット（SWL90-TH1 を除く）にアンテナが装着されているか確認して下さい。
（２）アンテナをぶつけないアンテナは，保護するような設置をしてください。
強い衝撃が加わった場合，破損することがあります。外見は問題なくても内部で断線等の破損がおきることもあり，この場合，通信が出来なくなってしまいます。
（３）アンテナを曲げない
つば付型アンテナの場合，アンテナ部が曲がりやすい構造ですが，無理に曲げたり，曲げたまま使用しないでください。故障や，性能が劣化して通信距離が短くなる場合があります。
また，強い衝撃が加わった場合，破損することがあります。外見は問題なくても内部で断線等の破損がおきることもあり，この場合，通信が出来なくなってしまいます。
（４）アンテナは手で取り付ける
アンテナ取り付けの際、下記の注意事項を必ず順守してください。ユニットが破損し無線通信に影響を及ぼす可能性があります。
・アンテナは必ず手で取り付けてください。
（ラジオペンチやレンチなど工具を用いて取り付けないで下さい）
・40Ncm 以上のトルクで締付けないようにしてください。
・アンテナは繰り返し挿抜しないようにしてください。
ピン側、ジャック側が変形するおそれがあります。

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（５）屋外で使用できるアンテナ
当社のアンテナは屋外で使用を想定したものと，そうでないものがあります。以下の表に○で示されたものは屋外で使用可ですが，×で示されたものはプラスチック等の非金属の容器に納めて，雨水からアンテナを守っていただくようにお願いします。なお，プラスチックは非金属とはいえ，アンテナの特性に少なからず影響を与えますので，通信可能距離が若干低下する可能性があります。
シリーズ名SWL11 シリーズ

SWL90 シリーズ

SWL31 シリーズ

表 6：屋外での使用可否
名 称429MHz 帯用ペンシル型アンテナ[SWL11-ANP]
429MHz 帯用つば付き型アンテナ[SWL11-ANT]

可否
×
○ ※

920MHz 帯用ペンシル型アンテナ [SWL90-ANP]×

92MHz 帯用つば付き型アンテナ [SWL90-ANT]○ ※920MHz 帯用高利得アンテナ [SWL90-ANPH]

×920MHz 帯用高利得つば付き型アンテナ[NDP920/NDP920U]○ ※2.4GHz 帯用ペンシル型アンテナ[SWL31-ANP]

×

2.4GHz 帯用つば付き型アンテナ[SWL31-ANT]○ ※注) ペンシル型のアンテナを屋外で使用される場合は,屋外用プラスチックケース等,非金属の容器に入れ,水分(雨や霧,雪など)や直射日光を避けて設置してください。電波の特性上,水分によって通信距離が低下することが考えられます。
また,プラスチックケースに金属製の板が組み込まれている場合は反射などにより，通信距離に著しく影響を与えますので使用しないでください。
※つば付き型アンテナも以下を避けて布設してください。
・樹脂の劣化を防止するため，日陰など直射日光を避ける
・通信距離の低下を防ぐため、積雪を避ける（『3.7.その他の注意点（7）』参照）（６）コネクタの処理（延長ケーブル接続時）アンテナと延長ケーブルのコネクタ接続部には，テレビアンテナの工事等で使用するブチルゴム系の自己融着テープ（日東電工製その他）を使用して，水がしみこまないようにしっかり巻き付けてください。
テープは，巻き付けても粘着力がありません。テープは柔らかく引き伸ばせるので，1.5 倍～2 倍位の長さに引き延ばしてから巻き付けてください。巻き付けた引っ張り力により，テープの層同士が自己融着し，水分が入り込むのをシャットアウトします。
（７）積雪についてアンテナに付着した雪や氷は通信距離を著しく低下させることが考えられます。屋外に設置する場合は着雪対策（ひさし、屋根で防ぐ）を施す必要があります。

4. 無線回線の品質確認
アンテナの設置が完了したら，電波強度表示機能を用いて無線通信回線の品質をチェックしてくだ
さい。通信品質を確認することで，無線回線が安定しているかどうかの確認が出来ます。

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4.1.電波強度表示機能
表 7：電波強度レベル一覧

レベル
良好

不安定

解 説

LV3，LV4，LV5

このレベルは殆ど問題無く通信ができる受信強度です。

LV1，LV2

このレベルは通信可能ですが，経年変化，外部環境（車両の通過等）によって通信品質が劣化した場合に，リトライが増加したり最悪通信ができなくなったりするおそれがあります。

LV0

電波が届いていません。
通信設定や設置場所を確認してください。
このレベルは，短時間の通信においてもエラーが発生しやすく，安定した通信を行なうことはほとんど不可能な状態です。

不可能

4.2. 通信回線の品質改善●電波強度が不安定レベルや不可能レベルにあるときは，次のような方法で改善を検討してください。
（１）アンテナを障害物から離す
アンテナを固定する場合は周囲に障害物を置かないでください。アンテナ間の見通しを確保することが重要です。
（２）アンテナは高いところに設置するアンテナを固定する場合はできるだけ高いところに設置して下さい。高いところの方が見通しを確保しやすくなります。ただしあまり天井に近すぎても反射の影響を受けますので、床面と天井の中間辺りが理想となります。
※ 5.2 項のフレネルゾーンについてご確認ください。
（３）中継局を設置する中継局は通信距離を伸ばすだけでなく，障害物による通信不能地帯(デッドポイント)を解消するためにも使用します。
●スペクトラムアナライザによる観察等で妨害電波が発見された場合は，次のような方法で改善を検討してください。
（１）通信周波数を妨害波の周波数から離すどれくらい離せば良いかの判断は，妨害波の強さなどによりますので一概に決められませんが，原則としてできるだけはなれた周波数を使用してください。
（２）妨害波の到来する方向に金属板などの遮へい物を設置する
この場合，遮へい物はアンテナから少なくとも 30cm 以上離してください。
※導入前の無線使用状況確認等、有償で電波調査サービスを用意しています。
ご利用の場合はご購入いただいた代理店または販売店へお問合せください。
代理店または販売店が不明の場合は最寄りの当社窓口にご相談ください。(6 項参照)

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5. 電波の伝達特性
無線区間では通信電文（パケット）が電波に変換されて送信され，それが受信されて伝送が行われます。受信側では無線区間の 1 パケット単位の電文の中身一つ一つ全てが電波強度限界以上で，かつ必要な SN 比を持った状況でなければ，無事に受信した電文を復元できません。よって電波伝搬特性を考えることは非常に重要です。
5.1. 工場内など屋内の場合
工場内など屋内で使用する場合は，電波は直接アンテナに到達するもの，壁から反射して到達するもの，装置の上を回折して到達するものなどの総和として受信されます。つまりこの場合には，簡単な理論式では受信状況を表すことができません。そのため，受信点で【４．無線回線の品質確認】に示す方法で確認願います。
この場合も無線ユニットが複数設置される場合には，それぞれの無線回線の状況を測定していただくようお願いします。
また，無線ユニットを積んでいる機器が移動する場合には，移動範囲内全域で無線回線の品質を測定していただくことを推奨します。測定結果を工場内配置図上に書き込めば，どのくらいの範囲内で通信が可能か視覚的に判断することができます。

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5.2. 見通し区間１ フレネルゾーンが確保出来る場合
見通し区間での通信可能距離であれば，理論計算で求めることができます。
「フレネルゾーン」とは，アンテナの高さ h を伝搬路上にある障害物に対して，ある高さ以上にすれば最小の伝搬損失が実現できるというものです。
障害h[m] =10.325D
2式（１）h（フレネルゾーンの最大半径の式）

h障害物フレネルゾーン

D
図 7：フレネルゾーン
たとえば，400m の伝搬路を考えると，周波数が 922.4MHz の場合，h=5.7m になるので，アンテナ高さは障害物に対して 6m 以上あれば良い伝搬特性が得られることがわかります。この場合の伝搬損失は最小になり，以下の式で表せます。

 12.56 D 
L[dB] = 20 log 0.325 式（２）

ここで D=400m の距離の場合 L=83.8dB となり，送信電力が 10mW（10dBm），送信・受信アンテナゲインが 2dBi，アンテナケーブル損失を各々1dB とすると，受信アンテナ端子には以下の電力が受信信号として現れます。
-71.8[dBm] = 10[dBm]-1[dB]+2[dBi]-83.8[dB]+2[dBi]-1[dB]
アンテナの高さを h で示す高さ以上にすれば，特性の良い伝搬路が作れることになります。
また，式（２）から判る様に距離が倍になれば，損失量は 6dB 増えることになります。
参考までに，幾つかの距離条件でのフレネルゾーンの半径距離を表に示します。
表 7：フレネルゾーン半径と，通信距離の関係（参考）
通信距離 D30m

60m

100m

200m

300m

920MHz 帯フレネルゾーン半径 h

1.6m

2.2m

2.9m

4.0m

4.9m

2.4GHz 帯フレネルゾーン半径 h1.0m

1.4m

1.8m

2.5m

3.0m

429MHz 帯フレネルゾーン半径 h2.4m

3.4m

4.3m

6.2m

7.5m

115.3. 見通し区間２ フレネルゾーンが確保出来ない場合
しかしながら，現実にはなかなかこの様な環境に設置することは難しく，アンテナの高さが制限されてしまうことになります。この場合は伝搬路の地表の影響を受けてしまいます。伝搬路が平坦である場合の伝搬損失は以下の式で表されます。
2D
L[db] = 20 logh h  a b

式（３）ｈａ,ｈｂ＜＜Ｄ の場合の近似式
ｈａ :送信側のアンテナ高さ[m]ｈｂ :受信側のアンテナ高さ[m]
Ｄ :通信距離[m]この場合は式（２）と異なり，距離が倍になると減衰量は 12dB 増えることになります。つまりフレネルゾーンが確保出来ない距離になると減衰量が 6dB から 12dB に変化し，減衰曲線の傾斜が急になることがわかります。距離 D=400m で，アンテナ高さｈａ，ｈｂ＝2m の場合は L=92.0dB となります。
5.4. 森林による減衰係数
屋外で森等の木々の間を電波がぬけてくる場合について，近似式を示してみます。
なお，この式は，周波数が 920MHz，森がアンテナの近くにある場合で，電波が森の上を通過してこないものと仮定しています。この減衰損失量が式（２），式（３）で示される損失量に上乗せされます。

L[dB] = 2.08 d0.6

式（４）d は森の深さ[m]です。
たとえば，10m の深さの森があった場合は，この式から約 8dB の損失が上乗せされることになります。

125.5. 降雨による減衰
以下に説明するように降雨による減衰は殆ど考慮する必要はないと考えられています。
しかしながら，未確認ながらも一部ユーザ様から降雨による伝搬損失の増加の可能性の連絡もあります。
これらは，雨滴の付着でアンテナ輻射効率が低下した可能性や，地面の反射係数の変化によるマルチパスの影響の変化などと考えられますが，屋外で使用する場合には，晴天時の通信品質測定結果に対し 3～5dB 程度の余裕を取って設置をしてください。
雨による減衰がどの位あるかを推定する場合に以下の近似式が使えます。

L[dB / km] = 0.000154 R

0.968

式（５）

R は一時間あたりの降雨強度[mm/h]，上記の係数は垂直偏波の場合で周波数は 2GHz の値（2.4GHz 近似値）。なお，他の周波数での減衰係数を求めたい場合は，参考文献[2]をご覧ください。
この式から，たとえば，一時間に 10mm の雨量の場合は 0.0014dB/km となり 2.4GHz 付近では降雨による減衰は「理論的には」ほとんどないことがわかります。
【参考文献】[1]デジタル移動通信[2]無線通信の電波伝搬

桑原守二監修進士昌明編著

科学新聞社
電子情報通信学会

6. 製品のお問い合わせ

各製品に関するお問い合わせ先は、当社ホームページにてご確認ください。
www.melsc.co.jp/business/introduction/inquiry.html

MODBUS はシュナイダー・エレクトリック・ユーエスエー・インコーポレーテッドの登録商標です。

・お断りなしに内容を変更することがありますのでご了承ください。
・無断転載をしないでください。
X903130602G

２０２４年１月作成

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