天線模塊、無線儀器及現(xiàn)場儀器控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及天線模塊、無線儀器及現(xiàn)場儀器控制系統(tǒng)。
[0002]本申請基于2013年9月17日在日本申請的特愿2013-192339號并要求優(yōu)先權(quán)，并在這里引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]當(dāng)前，在車間或工廠等構(gòu)建有分散控制系統(tǒng)(DCS: Di str ibuted ControlSystem)，該系統(tǒng)為了實現(xiàn)高級的自動操作，將被稱為現(xiàn)場儀器的現(xiàn)場設(shè)備(測定器、操作器)與執(zhí)行它們的控制的控制裝置經(jīng)由通信單元進(jìn)行連接。構(gòu)成這樣的分散控制系統(tǒng)的現(xiàn)場儀器幾乎均是執(zhí)行有線通信的現(xiàn)場儀器，但在近年也實現(xiàn)了執(zhí)行依照ISA100.11a、WirelessHART(注冊商標(biāo))等工業(yè)用無線通信標(biāo)準(zhǔn)的無線通信的現(xiàn)場儀器(無線現(xiàn)場儀器)。
[0004]上述的無線現(xiàn)場儀器框體內(nèi)大體地組裝有:輸入輸出部，其執(zhí)行工業(yè)工序中的狀態(tài)量(例如，壓力、溫度、流量等)的測定或者操作;無線通信部，其執(zhí)行依照上述的工業(yè)用無線通信標(biāo)準(zhǔn)的無線通信；以及控制部，其集中控制無線現(xiàn)場儀器的動作，該無線現(xiàn)場儀器利用從單一的電源供給的電力使各部分進(jìn)行動作。在這里，由于無線現(xiàn)場儀器無需像現(xiàn)有的現(xiàn)場儀器那樣與通信線或者通信總線連接，基本上單獨設(shè)置于車間等，因此幾乎均是將電池作為上述的單一的電源而內(nèi)置的現(xiàn)場儀器。
[0005]在下面的專利文獻(xiàn)I中公開了一種無線儀器，其安裝于沒有無線通信部的現(xiàn)有的現(xiàn)場儀器，能夠使現(xiàn)有的現(xiàn)場儀器作為上述的無線現(xiàn)場儀器進(jìn)行動作。具體地說，下面的專利文獻(xiàn)I所公開的無線儀器具有:接口部，其與現(xiàn)有的現(xiàn)場儀器連接;無線通信部，其執(zhí)行無線通信；以及電源部，其經(jīng)由接口部向現(xiàn)有的現(xiàn)場儀器供給電力。在經(jīng)由接口部被輸入了來自現(xiàn)場儀器的信號的情況下，該無線儀器將該信號從無線通信部向發(fā)送對象(例如上位的控制器)發(fā)送，在由無線通信部接收到以現(xiàn)場儀器為發(fā)送目標(biāo)的信號的情況下，將接收到的信號經(jīng)由接口部輸出至現(xiàn)場儀器。
[0006]專利文獻(xiàn)1:美國專利申請公開第2008/0211664號說明書

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]但是，上述的專利文獻(xiàn)I等所公開的無線儀器，出于省略用于對與現(xiàn)場儀器的連接線進(jìn)行保護(hù)的配管(導(dǎo)管)的設(shè)置工序而抑制成本的產(chǎn)生等理由，幾乎均設(shè)置在現(xiàn)場儀器的附近。然而，現(xiàn)場儀器大多設(shè)置于下述環(huán)境，即，設(shè)置有許多管、生產(chǎn)設(shè)備等而容易發(fā)生電波的反射、遮蔽。因此，存在下述問題，即，如上述的專利文獻(xiàn)I所公開的無線儀器那樣，在將接口部和無線通信部一體化的結(jié)構(gòu)中，想到有可能難以進(jìn)行穩(wěn)定的無線通信。
[0008]在這里，例如在使用天線線纜而能夠?qū)⑻炀€從無線通信部分離的情況下，由于天線的設(shè)置位置的自由度變高，因此還想到能夠進(jìn)行穩(wěn)定的無線通信。然而，由于在天線線纜傳輸?shù)男盘枔p耗大且易受噪聲的影響，因此存在下述問題，即，由于能夠延長的線纜長度存在限度，因此未必能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的無線通信。
[0009]另外，如果從上述的專利文獻(xiàn)I等所公開的無線儀器作為不必要輻射而放射出高次諧波等雜亂波(Spur1us)，則該不必要輻射可能會對配置在周圍的其他無線儀器造成不良影響。因此，例如需要執(zhí)行將設(shè)置于無線儀器的無線通信部由屏蔽部(例如金屬制的箱狀部件)進(jìn)行覆蓋等對策，以使得不必要輻射不會放射至外部。在這里，如果利用屏蔽部完全地覆蓋無線通信部的周圍，則能夠使不必要輻射幾乎為零，但由于也不會放射無線信號，因此不能執(zhí)行經(jīng)由天線的通常的無線通信。因此，在專利文獻(xiàn)I等所公開的無線儀器中也存在下述問題，即，一邊能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)由天線的通常的無線通信、一邊又需要盡量地抑制不必要輻射。
[0010]本發(fā)明的一個方式的目的在于提供一種能夠一邊抑制不必要輻射、一邊無論現(xiàn)場儀器的設(shè)置位置如何均能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的無線通信的天線模塊、無線儀器及現(xiàn)場儀器控制系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明的一個方式的天線模塊具有:天線；電路，其使用所述天線進(jìn)行無線信號的收發(fā);框體，其以覆蓋所述電路的周圍的方式收容所述電路;天線收容部，其以能夠進(jìn)行無線信號的收發(fā)的方式收容所述天線；以及第I連接器，其與所述框體接合，用于對由所述電路收發(fā)的信號進(jìn)行輸入輸出。
[0012]另外，本發(fā)明的一個方式的天線模塊也可以是，所述電路具有:收發(fā)電路，其經(jīng)由所述第I連接器接收從外部發(fā)送來的信號，并且經(jīng)由所述第I連接器將信號發(fā)送至外部；以及無線信號處理電路，其將由所述收發(fā)電路接收到的信號變?yōu)闊o線信號而從所述天線發(fā)送，并且執(zhí)行由所述天線接收到的無線信號的處理。
[0013]另外，本發(fā)明的一個方式的天線模塊也可以是，所述第I連接器具有:第I接地連接部，其經(jīng)由外部的連接器與規(guī)定所述電路的基準(zhǔn)電位的信號接地連接；以及第2接地連接部，其經(jīng)由所述外部的連接器與規(guī)定所述框體的電位的機架接地連接。
[0014]另外，本發(fā)明的一個方式的天線模塊也可以是，所述第I連接器具有:信號連接器部，其與所述外部的連接器的信號輸入輸出端連接；以及電源連接器部，其經(jīng)由所述外部的連接器與所述電路的電源連接。
[0015]另外，本發(fā)明的一個方式的天線模塊也可以是，所述框體由屏蔽無線信號的物質(zhì)形成。
[0016]另外，本發(fā)明的一個方式的天線模塊也可以是，所述天線收容部由會透過無線信號的物質(zhì)形成。
[0017]另外，本發(fā)明的一個方式的天線模塊也可以是，所述電路的表層由樹脂進(jìn)行了涂覆。
[0018]另外，本發(fā)明的一個方式的天線模塊也可以是，在所述框體的內(nèi)部填充有樹脂。
[0019]另外，本發(fā)明的一個方式的天線模塊也可以是，如果將以與所述框體的軸正交且包含所述天線的供電點的面為基準(zhǔn)的所述天線的3dB半值角設(shè)為Θ，將所述框體的外半徑設(shè)為Φ，則所述框體的軸向的所述天線的供電點與所述框體的最短距離L由以下的(I)式表示，
[0020]L= Φ X tan0...(I) 0
[0021]另外，本發(fā)明的一個方式的天線模塊也可以是，所述天線是形成在基板上的微帶天線。
[0022]另外，本發(fā)明的一個方式的天線模塊也可以是，所述框體具有:第I框體，其設(shè)置于所述天線模塊的第I端部；以及第2框體，其設(shè)置于與所述第I端部相反側(cè)的端部即第2端部，所述天線以及所述天線收容部設(shè)置于所述第I框體與所述第2框體之間。
[0023]另外，本發(fā)明的一個方式的天線模塊也可以是，所述第I連接器設(shè)置于所述第I框體及所述第2框體這兩者。
[0024]本發(fā)明的一個方式的無線儀器具有:信號處理模塊，其在與現(xiàn)場儀器之間執(zhí)行信號的收發(fā)；以及天線模塊，其在與所述信號處理模塊之間進(jìn)行信號的收發(fā)，所述天線模塊具有:天線；電路，其使用所述天線執(zhí)行無線信號的收發(fā);框體，其以覆蓋所述電路的周圍的方式收容所述電路;天線收容部，其以能夠進(jìn)行無線信號的收發(fā)的方式收容所述天線；以及第I連接器，其與所述框體接合，用于對由所述電路收發(fā)的信號進(jìn)行輸入輸出。
[0025]另外，本發(fā)明的一個方式的無線儀器也可以是，所述信號處理模塊具有第2連接器，該第2連接器與所述天線模塊的所述第I連接器直接或經(jīng)由線纜連接。
[0026]另外，本發(fā)明的一個方式的無線儀器也可以是，還具有線纜，該線纜將所述第I連接器與所述第2連接器之間連接。
[0027]另外，本發(fā)明的一個方式的無線儀器也可以是，所述線纜具有:地線，其與信號接地連接，該信號接地規(guī)定設(shè)置于所述天線模塊的所述電路的基準(zhǔn)電位;信號線，其與所述電路連接，執(zhí)行所述第1、第2信號的收發(fā)；電源線，其與所述電路的電源連接；以及屏蔽部，其設(shè)置于所述地線、所述信號線以及所述電源線的周圍，與規(guī)定所述天線模塊的框體的電位的機架接地連接。
[0028]本發(fā)明的一個方式的現(xiàn)場儀器控制系統(tǒng)具有:現(xiàn)場儀器;信號處理模塊，其在與所述現(xiàn)場儀器之間執(zhí)行信號的收發(fā)；以及天線模塊，其在與所述信號處理模塊之間執(zhí)行信號的收發(fā)，所述天線模塊具有:天線；電路，其使用所述天線執(zhí)行無線信號的收發(fā);框體，其以覆蓋所述電路的周圍的方式收容所述電路;天線收容部，其以能夠進(jìn)行無線信號的收發(fā)的方式收容所述天線；以及第I連接器，其與所述框體接合，用于對由所述電路收發(fā)的信號進(jìn)行輸入輸出。
[0029]另外，本發(fā)明的一個方式的現(xiàn)場儀器控制系統(tǒng)也可以是，所述信號處理模塊具有第2連接器，該第2連接器用于在與所述天線模塊的所述第I連接器之間執(zhí)行信號的收發(fā)。
[0030]另外，本發(fā)明的一個方式的現(xiàn)場儀器控制系統(tǒng)也可以是，還具有線纜，該線纜將所述第I連接器與所述第2連接器之間連接。
[0031]另外，本發(fā)明的一個方式的現(xiàn)場儀器控制系統(tǒng)也可以是，所述線纜具有:地線，其與信號接地連接，該信號接地規(guī)定設(shè)置于所述天線模塊的所述電路的基準(zhǔn)電位;信號線，其與所述電路連接，在與所述現(xiàn)場儀器之間執(zhí)行信號的收發(fā);電源線，其與所述電路的電源連