特許 5772912 無線機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5772912

(24)【登録日】2015年7月10日

(45)【発行日】2015年9月2日

(54)【発明の名称】無線機器

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/40 20150101AFI20150813BHJP

   H04B 1/18 20060101ALI20150813BHJP

【ＦＩ】

   H04B1/40

   H04B1/18 A

【請求項の数】8

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2013-202981(P2013-202981)

(22)【出願日】2013年9月30日

(65)【公開番号】特開2015-70450(P2015-70450A)

(43)【公開日】2015年4月13日

【審査請求日】2014年11月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100089037

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(72)【発明者】

【氏名】望月 聡

【審査官】 石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２５３８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０５６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６１０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０２８３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３０４３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３０６０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６２２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３１０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２４０９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １／３８− １／５８

Ｈ０４Ｂ １／１８

Ｈ０４Ｍ １／６６− １／８２

Ｈ０４Ｂ １／０８

Ｈ０４Ｂ １７／００−１７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フィールド機器からの第１信号を無線信号にして送信し、無線信号で送信されてくる前記フィールド機器への第２信号を受信する無線機器であって、
無線信号の送受信を行う無線モジュールと、
前記フィールド機器からの前記第１信号を前記無線モジュールに送信するとともに、前記無線モジュールからの前記第２信号を受信して前記フィールド機器に出力する信号処理モジュールと、
前記無線モジュールと前記信号処理モジュールとを接続し、前記第１信号及び前記第２信号を伝送する第１ケーブルと
を備えており、
前記無線モジュールは、前記第１ケーブルが接続されるコネクタ部と、
無線信号を伝送する第２ケーブルを介して複数の外部アンテナを接続可能なアンテナ接続端と、
前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択し、前記信号処理モジュールから前記第１ケーブルを介して送信されてくる前記第１信号を受信して無線信号にして前記第２ケーブルを介して選択した外部アンテナから送信させるとともに、選択した外部アンテナで受信されて前記第２ケーブルを介した無線信号の処理を行った前記第２信号を前記第１ケーブルを介して前記信号処理モジュールに送信する回路部と
を備えることを特徴とする無線機器。

【請求項2】

前記無線モジュールの前記回路部は、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの何れか１つを選択する第１スイッチを備えることを特徴とする請求項１記載の無線機器。

【請求項3】

前記無線モジュールの前記回路部は、前記第１スイッチによる選択を行うか、又は、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナの全ての選択を行うかを切り替える第２スイッチを備えることを特徴とする請求項２記載の無線機器。

【請求項4】

前記無線モジュールは、内部アンテナを備えており、
前記無線モジュールの前記回路部は、前記外部アンテナを用いるのか、又は前記内部アンテナを用いるのかを切り替える第３スイッチを備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の無線機器。

【請求項5】

前記無線モジュールの前記回路部は、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択する制御信号を、前記アンテナ接続端を介して出力することを特徴とする請求項１記載の無線機器。

【請求項6】

前記無線モジュールは、内部アンテナを備えており、
前記無線モジュールの前記回路部は、前記外部アンテナを用いるのか、又は前記内部アンテナを用いるのかを切り替えるスイッチを備えることを特徴とする請求項５記載の無線機器。

【請求項7】

前記複数の外部アンテナが接続される複数の第１コネクタと、前記無線モジュールの前記アンテナ接続端に接続される第２コネクタとを有するアンテナ接続モジュールを備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の無線機器。

【請求項8】

前記複数の外部アンテナが接続される複数の第１コネクタと、前記無線モジュールの前記アンテナ接続端に接続される第２コネクタと、前記無線モジュールからの前記制御信号に基づいて前記第１コネクタに接続された前記外部アンテナの選択を行うスイッチ部とを有するアンテナ接続モジュールを備えることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の無線機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線機器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、プラントや工場等においては、高度な自動操業を実現すべく、フィールド機器と呼ばれる現場機器（測定器、操作器）と、これらの制御を行う制御装置とが通信手段を介して接続された分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）が構築されている。このような分散制御システムを構成するフィールド機器は、有線通信を行うものが殆どであったが、近年においてはＩＳＡ１００．１１ａやＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の産業用無線通信規格に準拠した無線通信を行うもの（無線フィールド機器）も実現されている。

【0003】

上記の無線フィールド機器は、概して工業プロセスにおける状態量（例えば、圧力、温度、流量等）の測定又は操作を行う入出力部と、上記の産業用無線通信規格に準拠した無線通信を行う無線通信部と、無線フィールド機器の動作を統括して制御する制御部とが筐体内に組み込まれており、単一の電源から供給される電力によって各部が動作する。このような無線フィールド機器は、従来のフィールド機器のように通信線又は通信バスに接続する必要がなく、基本的に単独でプラント等に設置されることから、上記の単一の電源として電池を内蔵するものが殆どである。

【0004】

以下の特許文献１には、無線通信部を有しない従来のフィールド機器に取り付けられて、従来のフィールド機器を上記の無線フィールド機器として動作させることが可能な無線機器が開示されている。具体的に、以下の特許文献１に開示された無線機器は、従来のフィールド機器に接続されるインターフェイス部と、無線通信を行う無線通信部と、インターフェイス部を介して従来のフィールド機器に電力を供給する電源部とを備える。この無線機器は、フィールド機器からの信号がインターフェイス部を介して入力されてきた場合には、その信号を無線通信部から送信先（例えば、上位のコントローラ）に向けて送信し、フィールド機器宛ての信号を無線通信部で受信した場合には、インターフェイス部を介して受信した信号をフィールド機器に出力する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００８／０２１１６６４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上述した特許文献１等に開示された従来の無線機器は、フィールド機器と同様に、可燃性のガスが用いられる環境で使用されることがあるため、防爆規格を満たすように設計される。このような無線機器は、防爆規格の要件を満たすようにアンテナが無線機器に固定されており、アンテナが無線機器から分離可能とはされていない。このため、上述した従来の無線機器は、以下の（１）〜（３）に示す問題があった。

【0007】

（１）安定した無線通信が困難になる可能性がある
上述した従来の無線機器は、フィールド機器との接続線を保護するための配管（コンジット）の設置工事を省略してコストの発生を抑える等の理由から、フィールド機器の近くに設置されることが殆どである。しかしながら、フィールド機器は、パイプや生産設備等が多数設置されて電波の反射や遮蔽が生じやすい環境下に設置されることが多い。このため、上述した特許文献１に開示された無線機器のように、インターフェイス部と無線通信部とが一体化された構成では、安定した無線通信が困難になる可能性が考えられるという問題がある。

【0008】

（２）使用可能なアンテナの種類が制限される
上述した従来の無線機器においては、必要となるアンテナ特性（通信距離や指向性）に応じた任意のアンテナを使用可能であることが理想的である。しかしながら、例えば長距離通信を実現する場合に用いられる大型のアンテナ（外寸及び重量が大きなアンテナ）は、物理的寸法及び耐荷重性等を考慮すると使用できないという問題がある。その結果として、上述した従来の無線機器において使用可能なアンテナは軽量なものに限られてしまい、長距離通信を行うことが困難になってしまう。

【0009】

（３）アンテナの設置位置や設置角度を自由に設定することができない
上述した従来の無線機器は、フィールド機器との関係において設置位置や設置角度が定められる。このため、アンテナが無線機器に固定されていると、アンテナの設置位置や設置角度は、フィールド機器との関係において定められた無線機器の設置位置や設置角度になってしまい、アンテナの設置位置や設置角度を自由に設定することができないという問題がある。その結果、安定した無線通信が困難になる可能性がある。

【0010】

尚、上述した従来の無線機器において、防爆規格を満たしつつアンテナケーブル等を用いてアンテナを無線通信部から分離可能に構成することができれば、アンテナの設置位置の自由度が高くなり、安定した無線通信が可能になるとも考えられる。しかしながら、アンテナケーブルを伝送する無線信号は損失が大きくノイズの影響を受けやすく、延長可能なケーブル長さに限界があるため、安定した無線通信が必ずしも実現されるという訳ではないと考えられる。

【0011】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、防爆規格を満たしつつ、任意のアンテナを用いて安定した無線通信を実現することが可能な無線機器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】

【0012】

上記課題を解決するために、本発明の無線モジュールは、無線信号の送受信を行う無線モジュール（２０、４０）において、複数の外部アンテナ（ＡＴ１〜ＡＴ４）を接続可能なアンテナ接続端（２４）と、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択し、外部から送信されてくる信号を受信して選択した外部アンテナから無線信号にして送信させるとともに、選択した外部アンテナで受信された無線信号の処理を行った信号を外部に送信する回路部（２５、４１）と、前記回路部で送受信される信号が入出力される外部のコネクタに接続可能なコネクタ部（２３）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、アンテナ接続端に接続される外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナが選択され、外部から送信されてきた信号が回路部で受信されて選択された外部アンテナから無線信号にして送信されるとともに、選択されたアンテナで受信された無線信号が回路部で処理されて外部に送信される。
また、本発明の無線モジュールは、前記回路部が、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの何れか１つを選択する第１スイッチ（ＳＷ３）を備えることを特徴としている。
また、本発明の無線モジュールは、前記回路部が、前記第１スイッチによる選択を行うか、又は、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナの全ての選択を行うかを切り替える第２スイッチ（ＳＷ２）を備えることを特徴としている。
また、本発明の無線モジュールは、内部アンテナ（ＡＴ０）を備えており、前記回路部が、前記外部アンテナを用いるのか、又は前記内部アンテナを用いるのかを切り替える第３スイッチ（ＳＷ１）を備えることを特徴としている。
或いは、本発明の無線モジュールは、前記回路部が、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択する制御信号を、前記アンテナ接続端を介して出力することを特徴としている。
また、本発明の無線モジュールは、内部アンテナ（ＡＴ０）を備えており、前記回路部が、前記外部アンテナを用いるのか、又は前記内部アンテナを用いるのかを切り替えるスイッチ（ＳＷ１）を備えることを特徴としている。
本発明の無線機器は、無線信号の送受信を行う無線機器（１）において、上記の無線モジュール（２０）と、前記複数の外部アンテナが接続される複数の第１コネクタ（Ｃ１１〜Ｃ１４）と、前記無線モジュールの前記アンテナ接続端に接続される第２コネクタ（Ｃ２０）とを有するアンテナ接続モジュール（３０）とを備えることを特徴としている。
或いは、本発明の無線機器は、無線信号の送受信を行う無線機器（２）において、上記の無線モジュール（４０）と、前記複数の外部アンテナが接続される複数の第１コネクタ（Ｃ１１〜Ｃ１４）と、前記無線モジュールの前記アンテナ接続端に接続される第２コネクタ（Ｃ２０）と、前記無線モジュールからの前記制御信号に基づいて前記第１コネクタに接続された前記外部アンテナの選択を行うスイッチ部（５１）とを有するアンテナ接続モジュール（５０）とを備えることを特徴としている。
ここで、本発明の無線機器は、前記無線機器は、フィールド機器（ＦＤ）からの第１信号を無線信号にして送信し、無線信号で送信されてくる前記フィールド機器への第２信号を受信するものであり、前記フィールド機器及び前記無線モジュールに接続され、前記フィールド機器からの前記第１信号を前記無線モジュールに送信するとともに、前記無線モジュールからの前記第２信号を受信して前記フィールド機器に出力する信号処理モジュール（１０）を備えることを特徴としている。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、無線モジュールのアンテナ接続端に接続される外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択し、外部（信号処理モジュール）から送信されてきた信号を受信して選択した外部アンテナから無線信号にして送信するとともに、選択したアンテナで受信された無線信号を処理して外部（信号処理モジュール）に送信するようにしている。このため、防爆規格を満たしつつ、任意のアンテナを用いて安定した無線通信を実現することが可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態による無線機器の使用状態の一例を示す図である。

【図2】本発明の第１実施形態による無線モジュールとアンテナ接続モジュールとの要部構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の第１実施形態による無線モジュールに設けられる分配処理部の構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の第１実施形態による無線モジュールに設けられる送受信切替部の構成を示すブロック図である。

【図5】本発明の第２実施形態による無線モジュールとアンテナ接続モジュールとの要部構成を示すブロック図である。

【図6】本発明の第２実施形態による無線モジュールに設けられる分配処理部の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して本発明の実施形態による無線モジュール及び無線機器について詳細に説明する。

【0016】

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による無線機器の使用状態の一例を示す図である。図１に示す通り、本実施形態の無線機器１は、信号処理モジュール１０、無線モジュール２０、及びアンテナ接続モジュール３０を備えており、配管ＰＬに取り付けられているフィールド機器ＦＤに接続されて、フィールド機器ＦＤからの信号（第１信号）を無線信号にして送信し、無線信号で送信されてくるフィールド機器ＦＤへの信号（第２信号）を受信する。尚、無線機器１は、防爆規格の要件を満たすようにされており、ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う。

【0017】

ここで、フィールド機器ＦＤは、例えば流量計や温度センサ等のセンサ機器、流量制御弁や開閉弁等のバルブ機器、ファンやモータ等のアクチュエータ機器、プラント内の状況や対象物を撮影するカメラやビデオ等の撮像機器、プラント内の異音等を収集したり警報音等を発するマイクやスピーカ等の音響機器、各機器の位置情報を出力する位置検出機器、その他のプラントの現場に設置される機器である。また、配管ＰＬは、例えば原油やガス等の流体が流れる配管である。尚、本実施形態では、理解を容易にするために、フィールド機器ＦＤは、配管ＰＬを流れる流体の流量を測定するセンサ機器であるものとする。

【0018】

このフィールド機器ＦＤは、プラントの現場に敷設されるネットワークや伝送線（例えば、「４〜２０ｍＡ」信号の伝送に使用される伝送線）に接続されて、ネットワーク等からの電源供給を受けてネットワーク等を介した通信が可能である。具体的に、フィールド機器ＦＤは、ＨＡＲＴ（登録商標）、ＢＲＡＩＮ、ファウンデーションフィールドバス（Foundation Fieldbus：登録商標）、プロフィバス（PROFIBUS：登録商標）、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）、ＣＣ−Ｌｉｎｋ（登録商標）、ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ（登録商標）等のプロセス工業用の汎用通信プロトコルを用いた通信が可能である。

【0019】

信号処理モジュール１０は、フィールド機器ＦＤ及び無線モジュール２０に接続されて、フィールド機器ＦＤとの間における通信処理、無線モジュール２０との間における通信処理、及び通信プロトコルの変換処理等の信号処理を行う。この信号処理モジュール１０は、いわばフィールド機器ＦＤと無線モジュール２０との間で授受される各種信号を中継する中継モジュールと言うこともできる。

【0020】

具体的に、信号処理モジュール１０は、接続コネクタＣＮによってフィールド機器ＦＤに接続されており、接続コネクタＣＮを介してフィールド機器ＦＤと通信（アナログ通信又はディジタル通信）を行う。つまり、信号処理モジュール１０には、フィールド機器ＦＤとの間の通信を可能とするために、フィールド機器ＦＤに実装されている通信プロトコルと同じ通信プロトコルが実装されている。

【0021】

また、信号処理モジュール１０は、ケーブルＣＢ及びケーブルＣＢに備えられたコネクタ（外部のコネクタ）を介して無線モジュール２０に接続され、ケーブルＣＢを介して無線モジュール２０と通信（例えば、ＲＳ−４２２等のシリアル通信）を行う。尚、図１では、信号処理モジュール１０と無線モジュール２０とがケーブルＣＢによって接続される例を図示しているが、ケーブルＣＢを用いることなく、無線モジュール２０を信号処理モジュール１０に直接接続することも可能である。つまり、信号処理モジュール１０が備えるコネクタＣ０（外部のコネクタ）には、ケーブルＣＢを接続することも、無線モジュール２０を接続することも可能である。

【0022】

ケーブルＣＢを用いて信号処理モジュール１０と無線モジュール２０とを接続した場合には、無線モジュール２０の設置場所の自由度を高めることが可能になる。これに対し、ケーブルＣＢを用いることなく、無線モジュール２０を信号処理モジュール１０に直接接続した場合には、アンテナが固定された従来の無線機器と同様に無線機器１を取り扱うことができる。尚、上記のケーブルＣＢとしては、電源線、信号線、及びグランド線を有する多芯のシールドケーブルが用いられる。

【0023】

この信号処理モジュール１０は、不図示の電源を備えており、ケーブルＣＢを介して無線モジュール２０に電力を供給する。この電源としては、電池（例えば、塩化チオニルリチウム電池等の自己放電が極めて少ない一次電池や二次電池）、燃料電池、キャパシタ、或いは環境発電（所謂、太陽電池等のエナジーハーベスト）を行う発電回路等を用いることができる。尚、電源は、信号処理モジュール１０に内蔵されるものであっても、信号処理モジュール１０の外部に設けられるものであっても良い。

【0024】

無線モジュール２０は、信号処理モジュール１０及びアンテナ接続モジュール３０に接続され、信号処理モジュール１０との間で通信を行うとともに、内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４（何れも図２参照）を用いて無線信号の送受信を行う。具体的に、無線モジュール２０は、信号処理モジュール１０から送信されてくる信号を受信して内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４から無線信号にして送信するとともに、内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４で受信した無線信号を処理して信号処理モジュール１０に向けて送信する。

【0025】

ここで、無線モジュール２０は、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を用いる場合には、アンテナ接続モジュール３０に接続された複数の外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４のうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択して無線信号の送受信を行う。具体的に、無線モジュール２０は、複数の外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４のうちの何れか１つを選択して無線信号の送受信を行い、或いは外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の全てを選択して無線信号の送受信を行う。

【0026】

アンテナ接続モジュール３０は、無線モジュール２０に対して複数の外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を接続可能にするために用いられるモジュールである。このアンテナ接続モジュール３０は、複数の外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を接続可能に構成されており、同軸ケーブルＣＢ１を介して無線モジュール２０に接続される。尚、上記の同軸ケーブルＣＢ１としては、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の各々に接続される複数の芯線を有するシールドケーブルが用いられる。

【0027】

図２は、本発明の第１実施形態による無線モジュールとアンテナ接続モジュールとの要部構成を示すブロック図である。図２に示す通り、無線モジュール２０は、筐体２１、アンテナキャップ２２、コネクタ部２３、アンテナ接続端２４、回路部２５、及び内部アンテナＡＴ０を備えており、外形形状が円柱形状又は多角柱形状（例えば、四角柱形状）のモジュールである。筐体２１は、例えば高剛性アルミニウム等の剛性の高い金属によって形成された筒状（円筒状、或いは多角筒状）の部材であり回路部２５を収容する。アンテナキャップ２２は、内部に内部アンテナＡＴ０を収容する樹脂製の部材である。

【0028】

コネクタ部２３は、無線モジュール２０をケーブルＣＢ或いは信号処理モジュール１０に接続する接続部である。このコネクタ部２３は、無線モジュール２０が屋外に設置されることが考えられるため、ＩＰ（International Protection）規格やＮＥＭＡ（National Electrical Manufacturers Association）規格等の防水防塵規格に適合するものを用いるのが望ましい。アンテナ接続端２４は、ケーブルＣＢ１を介してアンテナ接続モジュール３０が接続される接続端である。このアンテナ接続端２４にアンテナ接続モジュール３０が接続されることよって、アンテナ接続モジュール３０に接続された複数の外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４が回路部２５に接続される。尚、アンテナ接続端２４は、無線モジュール２０の筐体２１の端部、又は筐体２１の中間部に備えられても良い。

【0029】

回路部２５は、送受信部２５ａ、信号処理部２５ｂ、無線部２５ｃ、及び分配処理部２５ｄを備える。かかる構成の回路部２５は、内部アンテナＡＴ０又はアンテナ接続端２４に接続される外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４のうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択し、外部の信号処理モジュール１０から送信されてくる信号を受信して選択したアンテナから無線信号にして送信するとともに、選択したアンテナで受信した無線信号を処理して外部の信号処理モジュール１０に向けて送信する。

【0030】

送受信部２５ａは、ケーブルＣＢを介して信号処理モジュール１０との間で通信（例えば、ＲＳ−４２２等のシリアル通信）を行う。具体的に、送受信部２５ａは、コネクタ部２３を介して送信されてくる信号処理モジュール１０からの信号を受信して信号処理部２５ｂに出力するとともに、信号処理部２５ｂから出力される信号（信号処理モジュール１０に送信すべき信号）を、コネクタ部２３を介して送信する。

【0031】

信号処理部２５ｂは、送受信部２５ａからの信号、或いは無線部２５ｃからの信号に対して予め規定された信号処理を行う。具体的に、信号処理部２５ｂは、送受信部２５ａからの信号に対しては、同期処理、データ変換処理、通信プロトコルの変換処理、暗号化処理、変調処理等を行い、無線部２５ｃからの信号に対しては、復調処理、復号処理、通信プロトコルの変換処理、データ変換処理、同期処理等を行う。

【0032】

また、信号処理部２５ｂは、アンテナの切替制御及び選択制御も行う。具体的に、信号処理部２５ｂは、分配処理部２５ｄを制御して、内部アンテナＡＴ０を用いるのか、又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を用いるのかを切り替える。また、信号処理部２５ｂは、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を用いる場合には、分配処理部２５ｄを制御して、複数の外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４のうちの何れか１つを選択して無線信号の送受信を行うのか、又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の全てを選択して無線信号の送受信を行うのかを切り替える。

【0033】

無線部２５ｃは、信号処理部２５ｂからの信号を用いて内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４から送信すべき無線信号を生成し、或いは内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４からの無線信号を受信する処理を行う。具体的に、無線部２５ｃは、信号処理部２５ｂからの信号に対しては、同期処理、暗号化処理、周波数変換処理等を行い、内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４からの無線信号に対しては、周波数変換処理、複合処理、同期処理等を行う。

【0034】

分配処理部２５ｄは、信号処理部２５ｂの制御の下で、無線信号の分配処理を行う。具体的に、分配処理部２５ｄは、無線信号の送信時には、無線部２５ｃで生成された無線信号が信号処理部２５ｂの制御によって選択されたアンテナ（内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４のうちの少なくとも１つの外部アンテナ）に入力されるように無線信号を分配し、無線信号の受信時には信号処理部２５ｂの制御によって選択されたアンテナで受信された無線信号が無線部２５ｃに入力されるように無線信号を分配する。

【0035】

図３は、本発明の第１実施形態による無線モジュールに設けられる分配処理部の構成を示すブロック図である。図３に示す通り、分配処理部２５ｄは、スイッチＳＷ１（第３スイッチ）、スイッチＳＷ２（第２スイッチ）、スイッチＳＷ３（第１スイッチ）、及び２つの送受信切替部ＳＲを備える。尚、分配処理部２５ｄの入出力端Ｔ１は無線部２５ｃに接続され、入出力端Ｔ２は内部アンテナＡＴ０に接続され、入出力端Ｔ３，Ｔ４はアンテナ接続端２４を介してアンテナ接続モジュール３０に接続される。ここで、複数設けられている入出力端Ｔ３は、アンテナ接続モジュール３０に設けられた複数のコネクタＣ１１〜Ｃ１４（図２参照：詳細は後述する）にそれぞれ個別に接続され、入出力端Ｔ４はコネクタＣ１１〜Ｃ１４の全てに接続される。

【0036】

スイッチＳＷ１は、信号処理部２５ｂの制御の下で、入出力端Ｔ１に対して入出力端Ｔ２を接続するのか、或いは入出力端Ｔ３，Ｔ４を接続するのかを切り替える。ここで、上述の通り、入出力端Ｔ２は内部アンテナＡＴ０に接続され、入出力端Ｔ３，Ｔ４はアンテナ接続モジュール３０に接続されるため、スイッチＳＷ１は、内部アンテナＡＴ０を用いるのか、又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を用いるのかを切り替えるスイッチである。

【0037】

スイッチＳＷ２は、入出力端Ｔ１に入出力端Ｔ３，Ｔ４が接続されるようスイッチＳＷ１が切り替えられている場合に、信号処理部２５ｂの制御の下で、入出力端Ｔ１に対して入出力端Ｔ３を接続するのか、或いは入出力端Ｔ４を接続するのかを切り替える。ここで、上述の通り、入出力端Ｔ３はアンテナ接続モジュール３０に設けられた複数のコネクタＣ１１〜Ｃ１４にそれぞれ個別に接続され、入出力端Ｔ４はコネクタＣ１１〜Ｃ１４の全てに接続される。このため、スイッチＳＷ２は、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を用いる場合に、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４のうちの何れか１つを選択するのか、又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の全てを選択するのかを切り替えるスイッチである。

【0038】

スイッチＳＷ３は、例えば、ＳＰｎＴ（Single Pole n Throw）スイッチであり、入出力端Ｔ１に入出力端Ｔ３が接続されるようスイッチＳＷ１，ＳＷ２が切り替えられている場合に、信号処理部２５ｂの制御の下で、複数設けられた入出力端Ｔ３の何れを入出力端Ｔ１に接続するのかを切り替える。つまり、スイッチＳＷ３は、複数設けられた外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４のうちの何れか１つを選択するスイッチである。

【0039】

送受信切替部ＳＲは、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２との間、及びスイッチＳＷ１と入出力端Ｔ２との間に設けられており、信号処理部２５ｂの制御の下で、無線信号の送受信の切り替えを行う。具体的に、送受信切替部ＳＲは、無線信号の送信時には、無線部２５ｃで生成されてスイッチＳＷ１を介した無線信号が、スイッチＳＷ２又は入出力端Ｔ２に出力されるように無線信号の伝送経路を切り替え、無線信号の受信時にはスイッチＳＷ２又は入出力端Ｔ２を介した無線信号がスイッチＳＷ１を介して無線部２５ｃに出力されるように無線信号の伝送経路を切り替える。

【0040】

図４は、本発明の第１実施形態による無線モジュールに設けられる送受信切替部の構成を示すブロック図である。図４に示す通り、送受信切替部ＳＲは、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２、出力調整部Ａ１、フィルタ部Ａ２、高周波アンプＡ３、出力レベル検出部Ａ４、バンドパスフィルタＢ１、及び増幅器Ｂ２を備える。尚、これらのうちの出力調整部Ａ１〜出力レベル検出部Ａ４は、送信経路Ｒ１上に設けられており、バンドパスフィルタＢ１及び増幅器Ｂ２は受信経路Ｒ２上に設けられている。上記送信経路Ｒ１は、無線部２５ｃで生成された無線信号が通過する経路であり、上記受信経路Ｒ２は、内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４で受信された無線信号が通過する経路である。

【0041】

スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２は、信号処理部２５ｂの制御の下で、入出力端Ｔ１１と入出力端Ｔ１２との間の伝送経路を送信経路Ｒ１にするか受信経路Ｒ２にするかを切り替える。尚、入出力端Ｔ１１は、図３中のスイッチＳＷ１に接続されており、入出力端Ｔ１２は、図３中のスイッチＳＷ２又は入出力端Ｔ２に接続されている。出力調整部Ａ１は、信号処理部２５ｂによって制御され、入出力端Ｔ１１から入力されてスイッチＳＷ１１を介した無線信号の出力調整を行う。フィルタ部Ａ２は、出力調整部Ａ１からの無線信号に重畳しているイメージ信号や高次高調波等のスプリアスを除去する。

【0042】

高周波アンプＡ３は、フィルタ部Ａ２を通過した無線信号を所定の増幅率で増幅する。尚、高周波アンプＡ３の増幅率は、信号処理部２５ｂによって制御される。出力レベル検出部Ａ４は、高周波アンプＡ３で増幅された無線信号の出力レベルを検出する。尚、出力レベル検出部Ａ４の検出結果は、信号処理部２５ｂに出力されて、信号処理部２５ｂが出力調整部Ａ１或いは高周波アンプＡ３の増幅率等を制御する際に用いられる。

【0043】

バンドパスフィルタＢ１は、入出力端Ｔ１２から入力されてスイッチＳＷ１２を介した無線信号のうちの信号成分のみを通過させることによって、その無線信号に重畳されている雑音成分を除去する。増幅器Ｂ２は、バンドパスフィルタＢ１を通過した無線信号を所定の増幅率で増幅する。尚、増幅器Ｂ２の増幅率は、高周波アンプＡ３の増幅率と同様に、信号処理部２５ｂによって制御される。

【0044】

図２に戻り、内部アンテナＡＴ０は、分配処理部２５ｄの入出力端Ｔ２に接続されており、分配処理部２５ｄからの無線信号を送信するとともに、送信されてきた無線信号を受信して分配処理部２５ｄに出力する。この内部アンテナＡＴ０は、アンテナキャップ２２内に収容される小型のアンテナであれば良く、例えば基板上に形成されたマイクロストリップアンテナを用いることができる。

【0045】

アンテナ接続モジュール３０は、例えば高剛性アルミニウム等の剛性の高い金属によって形成された中空箱状のモジュールであり、複数のコネクタＣ１１〜Ｃ１４（第１コネクタ）及びコネクタＣ２０（第２コネクタ）を備える。コネクタＣ１１〜Ｃ１４は、アンテナ延長ケーブルＣＢ１１〜ＣＢ１４を介して外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４がそれぞれ接続されるコネクタである。コネクタＣ２０は、同軸ケーブルＣＢ１を介して無線モジュール２０のアンテナ接続端２４に接続されるコネクタである。

【0046】

このアンテナ接続モジュール３０は、内部に集合コネクタ３１を備える。この集合コネクタ３１は、コネクタＣ１１〜Ｃ１４の各々に接続される接続線を集線してコネクタＣ２０に接続するためのものである。同軸ケーブルＣＢ１によってアンテナ接続モジュール３０のコネクタＣ２０と無線モジュール２０のアンテナ接続端２４とが接続されると、アンテナ接続モジュール３０のコネクタＣ１１〜Ｃ１４と、無線モジュール２０の分配処理部２５ｄに設けられた複数の入出力端Ｔ３（図３参照）とが１対１で接続される。また、アンテナ接続モジュール３０の全てのコネクタＣ１１〜Ｃ１４は、無線モジュール２０の分配処理部２５ｄに設けられた入出力端Ｔ４（図３参照）に接続される。

【0047】

ここで、アンテナ接続モジュール３０に接続される外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４としては、線状アンテナ（例えば、スリーブアンテナ、ホイップアンテナ、八木アンテナ等）、平面アンテナ（例えば、パッチアンテナ）、開口面アンテナ（例えば、ホーンアンテナやパラボラアンテナ）等の任意のアンテナを用いることができる。尚、図２においては、ホイップアンテナを外部アンテナＡＴ１として図示し、八木アンテナを外部アンテナＡＴ２として図示し、パッチアンテナを外部アンテナＡＴ３として図示し、ホーンアンテナやパラボラアンテナを外部アンテナＡＴ４として図示している。

【0048】

次に、上記構成における無線機器１の動作について説明する。以下では、理解を容易にするために、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の何れか１つ（ここでは、外部アンテナＡＴ１とする）を選択して無線信号で送信されてくるフィールド機器ＦＤへの信号を受信する動作（受信動作）と、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の全てを選択してフィールド機器ＦＤからの信号を無線信号にして送信する動作（送信動作）とを例に挙げて説明する。尚、無線機器１が無線信号を送受信するタイミングは予めスケジューリングされており、上記の受信動作及び送信動作は予め規定されたタイミングで行われる。

【0049】

〈受信動作〉
受信動作が開始されると、まず送信されてくる無線信号を受信する外部アンテナ（外部アンテナＡＴ１）を選択する動作が無線モジュール２０によって行われる。具体的には、無線モジュール２０に設けられた信号処理部２５ｂによって分配処理部２５ｄのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３（図３参照）が制御され、複数の入出力端Ｔ３のうちの何れか１つ（外部アンテナＡＴ１に接続された入出力端Ｔ３）が入出力端Ｔ１に接続される。これと並行して、分配処理部２５ｄの送受信切替部ＳＲ（スイッチＳＷ１，ＳＷ２間に設けられた送受信切替部ＳＲ）に設けられたスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２（図４参照）が信号処理部２５ｂによって制御され、入出力端Ｔ１１，Ｔ１２間の伝送経路が受信経路Ｒ２とされる。

【0050】

以上の動作が完了した後に、外部アンテナＡＴ１で無線信号が受信されると、この無線信号は、アンテナ接続モジュール３０及び同軸ケーブルＣＢ１を順に介して無線モジュール２０に入力される。無線モジュール２０に入力された無線信号は、図３に示す入出力端Ｔ３のうちの何れか１つ（外部アンテナＡＴ１に接続された入出力端Ｔ３）に入力され、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ２を順に介して送受信切替部ＳＲに入力される。送受信切替部ＳＲに入力された無線信号は、図４に示す入出力端Ｔ１２を介して受信経路Ｒ２上に設けられたバンドパスフィルタＢ１及び増幅器Ｂ２を順に通過した後に入出力端Ｔ１１から出力され、図３に示すスイッチＳＷ１及び入出力端Ｔ１を順に介した後に図２に示す無線部２５ｃに入力される。

【0051】

無線部２５ｃに入力した無線信号は、周波数変換処理、複合処理、同期処理等が行われる。無線部２５ｃから出力された信号は信号処理部２５ｂに入力され、復調処理、復号処理、通信プロトコルの変換処理、データ変換処理、同期処理等の信号処理が行われる。信号処理部２５ｂで信号処理が行われた信号は、送受信部２５ａに出力され、信号処理モジュール１０との間で行われる通信によって信号処理モジュール１０に向けて送信される。

【0052】

無線モジュール２０から送信された信号は、ケーブルＣＢを介して信号処理モジュール１０に入力される。信号処理モジュール１０に入力された信号は、通信プロトコルの変換処理等の信号処理が行われた後に、接続コネクタＣＮを介してフィールド機器ＦＤに向けて送信される。

【0053】

〈送信動作〉
送信動作が開始されると、まず無線信号を送信すべき外部アンテナ（外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の全て）を選択する動作が無線モジュール２０によって行われる。具体的には、無線モジュール２０に設けられた信号処理部２５ｂによって分配処理部２５ｄのスイッチＳＷ１，ＳＷ２（図３参照）が制御され、入出力端Ｔ４（外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の全てに接続された入出力端Ｔ４）が入出力端Ｔ１に接続される。これと並行して、分配処理部２５ｄの送受信切替部ＳＲ（スイッチＳＷ１，ＳＷ２間に設けられた送受信切替部ＳＲ）に設けられたスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２（図４参照）が信号処理部２５ｂによって制御され、入出力端Ｔ１１，Ｔ１２間の伝送経路が送信経路Ｒ１とされる。

【0054】

以上の動作が完了した後に、フィールド機器ＦＤから信号が出力されると、この信号は接続コネクタＣＮを介して信号処理モジュール１０に入力され、通信プロトコルの変換処理等の信号処理が行われた後に、信号処理モジュール１０と無線モジュール２０との間で行われる通信によって無線モジュール２０に向けて送信される。信号処理モジュール１０から送信された信号は、ケーブルＣＢを介して無線モジュール２０の回路部２５に入力される。

【0055】

回路部２５に入力された信号は、図２に示す送受信部２５ａで受信されて信号処理部２５ｂに出力され、同期処理、データ変換処理、通信プロトコルの変換処理、暗号化処理、変調処理等の信号処理が行われる。信号処理部２５ｂで信号処理が行われた信号は、無線部２５ｃに出力される。そして、無線部２５ｃにおいて、信号処理部２５ｂからの信号を用いて同期処理、暗号化処理、周波数変換処理等の処理が行われることによって無線信号が生成される。

【0056】

無線部２５ｃで生成された無線信号は、図３に示す分配処理部２５ｄの入出力端Ｔ１に入力され、スイッチＳＷ１を介して送受信切替部ＳＲに入力される。送受信切替部ＳＲに入力された無線信号は、図４に示す入出力端Ｔ１１を介して送信経路Ｒ１上に設けられた出力調整部Ａ１、フィルタ部Ａ２、高周波アンプＡ３、及び出力レベル検出部Ａ４を順に通過した後に入出力端Ｔ１２から出力される。この無線信号は、図３に示すスイッチＳＷ２及び入出力端Ｔ４並びに図２に示す同軸ケーブルＣＢ１を順に介してアンテナ接続モジュール３０に送信され、これによりアンテナ接続モジュール３０に接続された外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の全てから無線信号が送信される。

【0057】

尚、ここでは、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の何れか１つ（外部アンテナＡＴ１）を選択して無線信号を受信し、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の全てを選択して無線信号を送信する例について説明したが、送受信に用いるアンテナを逆にすることも可能である。つまり、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の全てを選択して無線信号を受信し、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の何れか１つを選択して無線信号を送信するといった具合である。

【0058】

また、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の全てを選択して無線信号の送信及び受信の双方を行っても良いし、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の何れか１つを選択して無線信号の送信及び受信の双方を行っても良い。例えば、無線信号の周波数、通信距離、又は方向（指向角）が明確であれば、予め外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４のうち適した何れか１つを選択して通信を行うことによって、効率的に安定した通信を実現できる。また、無線信号の周波数、通信距離、又は方向（指向角）が明確でなければ、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の全部を選択して通信を行うことによって、汎用的に安定した通信を実現できる（例えば、受信する無線信号の周波数又は方向（指向角）が明確でなければ、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の全部を選択しておくことによって、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４のうち無線信号の周波数又は方向（指向角）が合致したアンテナで受信可能となる）。

【0059】

また、ここでは外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を用いて無線信号を送受信する例について説明したが、内部アンテナＡＴ０を用いて無線信号を送受信することも可能である。また、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を用いて無線信号を送信するとともに内部アンテナＡＴ０を用いて無線信号を受信し、或いは内部アンテナＡＴ０を用いて無線信号を送信するとともに外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を用いて無線信号を受信することも可能である。例えば、長距離通信を行う場合には外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４のうち長距離通信が可能なアンテナを選択し、無指向性の短距離通信を行う場合には内部アンテナＡＴ０を選択して、効率的に安定した通信を実現できる。

【0060】

以上の通り、実施形態では、無線機器１を、フィールド機器ＦＤとの間で通信を行う信号処理モジュール１０と、無線通信を行う無線モジュール２０と、複数の外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を接続可能なアンテナ接続モジュール３０とに分けて構成し、信号処理モジュール１０及び無線モジュール２０の間で授受される信号を、ケーブルＣＢを介して送受信するようにしている。これにより、本実施形態では、無線モジュール２０とアンテナ接続モジュール３０及び外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４とを余り離すことなく、これら無線モジュール２０、アンテナ接続モジュール３０、及び外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を信号処理モジュール１０から離間して配置することができる。このため、内部アンテナＡＴ０が設けられた無線モジュール２０及び外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の設置場所の自由度を高めることができ、防爆規格を満たしつつ安定した無線通信を実現することができる。

【0061】

また、本実施形態では、複数の外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を接続可能なアンテナ接続モジュール３０を無線モジュール２０に接続し、無線モジュール２０が無線信号の送受信に用いる外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を選択するようにしている。これにより、任意の外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を用いることができるとともに、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の設置位置や設置角度を自由に設定することができる。よって、電場状態が良い場所に外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を設置すれば安定した無線通信を行うことができる。このように、本実施形態では、防爆規格を満たしつつ、任意のアンテナを用いて安定した無線通信を実現することができる。

【0062】

〔第２実施形態〕
図５は、本発明の第２実施形態による無線モジュールとアンテナ接続モジュールとの要部構成を示すブロック図である。尚、図５においては、図２に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。本実施形態の無線機器は、図１に示す無線モジュール２０及びアンテナ接続モジュール３０に代えて図５に示す無線モジュール４０及びアンテナ接続モジュール５０を設けた構成である。尚、図中には示していないが、以下では本実施形態の無線機器を「無線機器２」という。

【0063】

上述した第１実施形態による無線機器１は、スイッチ（図３中のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３）を無線モジュール２０に設け、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の切り替えや選択を無線モジュール２０で行うものであった。これに対し、本実施形態による無線機器２は、上記のスイッチＳＷ２，ＳＷ３に相当するものをアンテナ接続モジュール５０に設け、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の切り替えや選択を無線モジュール４０の制御によってアンテナ接続モジュール５０で行うものである。

【0064】

図５に示す通り、無線モジュール４０は、図２に示す無線モジュール２０の回路部２５に代えて回路部４１を設けた構成である。回路部４１は、送受信部４１ａ、信号処理部４１ｂ、無線部４１ｃ、及び分配処理部４１ｄを備える。かかる構成の回路部４１は、内部アンテナＡＴ０又はアンテナ接続端２４に接続される外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４のうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択する制御信号を出力し、信号処理モジュール１０から送信されてくる信号を受信して選択させたアンテナから無線信号にして送信するとともに、選択させたアンテナで受信した無線信号を処理して信号処理モジュール１０に向けて送信する。

【0065】

送受信部４１ａは、図２に示す送受信部２５ａと同様に、ケーブルＣＢを介して信号処理モジュール１０との間で通信（例えば、ＲＳ−４２２等のシリアル通信）を行う。信号処理部４１ｂは、送受信部４１ａからの信号、或いは無線部４１ｃからの信号に対して予め規定された信号処理を行う。尚、信号処理部４１ｂで行われる具体的な信号処理は、図２に示す信号処理部２５ｂで行われる信号処理と同様である。

【0066】

また、信号処理部４１ｂは、アンテナの切り替え又は選択のための制御信号を出力する。具体的に、信号処理部４１ｂは、内部アンテナＡＴ０を用いるのか、又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を用いるのかを切り替えるための制御信号を分配処理部４１ｄに出力する。また、信号処理部４１ｂは、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を用いる場合には、複数の外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４のうちの何れか１つを選択して無線信号の送受信を行うのか、又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の全てを選択して無線信号の送受信を行うのかを切り替えるための制御信号をアンテナ接続端２４に出力する。ここで、信号処理部４１ｂから出力される制御信号としては、例えば選択するアンテナに応じて異なる電圧が設定されたＤＣ（直流）信号を用いることができる。

【0067】

無線部４１ｃは、信号処理部４１ｂからの信号を用いて内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４から送信すべき無線信号を生成し、或いは内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４からの無線信号を受信する処理を行う。尚、無線部４１ｃで行われる具体的な処理は、図２に示す無線部２５ｃで行われる処理と同様である。

【0068】

分配処理部４１ｄは、信号処理部４１ｂの制御の下で、無線信号の分配処理を行う。具体的に、分配処理部４１ｄは、無線信号の送信時には、無線部４１ｃで生成された無線信号が信号処理部４１ｂからの制御信号に基づいて選択されたアンテナ（内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の少なくとも１つの外部アンテナ）に入力されるように無線信号を分配し、無線信号の受信時には信号処理部４１ｂからの制御信号に基づいて選択されたアンテナで受信された無線信号が無線部４１ｃに入力されるように無線信号を分配する。

【0069】

図６は、本発明の第２実施形態による無線モジュールに設けられる分配処理部の構成を示すブロック図である。尚、図６においては、図３に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図６に示す通り、分配処理部４１ｄは、スイッチＳＷ１及び２つの送受信切替部ＳＲを備える。尚、分配処理部４１ｄの入出力端Ｔ１は無線部４１ｃに接続され、入出力端Ｔ２は内部アンテナＡＴ０に接続され、入出力端Ｔ５はアンテナ接続端２４を介してアンテナ接続モジュール５０に接続される。

【0070】

スイッチＳＷ１は、図３に示すものと同様のものであり、信号処理部４１ｂの制御の下で、入出力端Ｔ１に対して入出力端Ｔ２を接続するのか、或いは入出力端Ｔ５を接続するのかを切り替える。ここで、上述の通り、入出力端Ｔ２は内部アンテナＡＴ０に接続され、入出力端Ｔ５はアンテナ接続モジュール５０に接続されるため、スイッチＳＷ１は、内部アンテナＡＴ０を用いるのか、又は外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を用いるのかを切り替えるスイッチである。送受信切替部ＳＲは、図４に示すものと同じものである。

【0071】

図５に戻り、アンテナ接続モジュール５０は、図２に示すアンテナ接続モジュール３０と同様に、無線モジュール４０に対して複数の外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を接続可能にするために用いられるモジュールであり、同軸ケーブルＣＢ２を介して無線モジュール４０に接続される。尚、上記の同軸ケーブルＣＢ２としては、単一の芯線を有するシールドケーブルが用いられる。

【0072】

このアンテナ接続モジュール５０は、図２に示すアンテナ接続モジュール３０と同様に、例えば高剛性アルミニウム等の剛性の高い金属によって形成された中空箱状のモジュールであり、複数のコネクタＣ１１〜Ｃ１４（第１コネクタ）及びコネクタＣ２０（第２コネクタ）を備える。このアンテナ接続モジュール５０は、その内部にスイッチ部５１を備える。

【0073】

このスイッチ部５１は、無線モジュール４０からの制御信号（信号処理部４１ｂから出力されてアンテナ接続端２４及び同軸ケーブルＣＢ２を介した制御信号）に基づいてコネクタＣ１１〜Ｃ１４に接続される外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の選択を行う。スイッチ部５１は、図３に示すスイッチＳＷ３と同様のスイッチ、或いは図３に示す通りスイッチＳＷ２，ＳＷ３が接続されてなるスイッチと同様のスイッチを備えていても良い。このスイッチ部５１は、無線モジュール４０からの制御信号に応じて、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４のうちの何れか１つの外部アンテナを選択することも、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の全てを選択することも可能である。尚、スイッチ部５１で選択された外部アンテナが、同軸ケーブルＣＢ２を介して無線モジュール４０に接続されることとなる。

【0074】

ここで、アンテナ接続モジュール５０には、図２に示すアンテナ接続モジュール３０に接続される外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４と同様のものが接続可能である。具体的には、線状アンテナ（例えば、スリーブアンテナ、ホイップアンテナ、八木アンテナ等）、平面アンテナ（例えば、パッチアンテナ）、開口面アンテナ（例えば、ホーンアンテナやパラボラアンテナ）等の任意のアンテナをアンテナ接続モジュール５０に接続可能である。

【0075】

尚、本実施形態の無線機器２は、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の切り替えや選択が、無線モジュール４０の制御によってアンテナ接続モジュール５０で行われる点において第１実施形態による無線機器１と相違するだけであり、第１実施形態の無線機器１とほぼ同様の動作によって無線信号の送受信が行われる。このため、無線機器２の動作の詳細な説明については省略する。

【0076】

以上の通り、本実施形態では、無線機器２を、信号処理モジュール１０と、無線通信を行う無線モジュール４０と、複数の外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を接続可能なアンテナ接続モジュール５０とに分けて構成し、信号処理モジュール１０及び無線モジュール４０の間で授受される信号を、ケーブルＣＢを介して送受信するようにしている。これにより、第１実施形態と同様に、無線モジュール４０とアンテナ接続モジュール５０及び外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４とを余り離すことなく、これら無線モジュール４０、アンテナ接続モジュール５０、及び外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を信号処理モジュール１０から離間して配置することができる。このため、内部アンテナＡＴ０が設けられた無線モジュール４０及び外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の設置場所の自由度を高めることができ、防爆規格を満たしつつ安定した無線通信を実現することができる。

【0077】

また、本実施形態では、複数の外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を接続可能なアンテナ接続モジュール５０を無線モジュール４０に接続し、無線モジュール４０の制御によってアンテナ接続モジュール５０で送受信に用いる外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を選択するようにしている。これにより、任意の外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を用いることができるとともに、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の設置位置や設置角度を自由に設定することができる。よって、電場状態が良い場所に外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４を設置すれば安定した無線通信を行うことができる。このように、本実施形態においても、防爆規格を満たしつつ、任意のアンテナを用いて安定した無線通信を実現することができる。

【0078】

以上、本発明の実施形態による無線モジュール及び無線機器について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態で説明した無線モジュール２０，４０は、複数の外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４のうちの何れか１つを選択して無線信号の送受信を行い、或いは外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４の全てを選択して無線信号の送受信を行うものであった、しかしながら、外部アンテナＡＴ１〜ＡＴ４のうちの２つ又は３つの外部アンテナを選択して無線信号の送受信を行うものであっても良い。

【0079】

また、上記実施形態では、信号処理モジュール１０に電源が設けられており、信号処理モジュール１０から無線モジュール２０に電力が供給される例について説明した。しかしながら、信号処理モジュール１０の電源を省略して、フィールド機器ＦＤからの電力を信号処理モジュール１０及び無線モジュール２０に供給するようにしても良い。また、無線モジュール２０に電源を設けても良い。

【0080】

また、上記実施形態では、無線機器１が、工業プロセスにおける状態量として流体の流量を測定するものであるとして説明したが、本発明は、他の状態量（例えば、圧力、温度等）を測定する無線機器にも適用することができる。また、上記実施形態では、ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う無線機器を例に挙げて説明したが、本発明はＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）に準拠した無線通信を行う無線機器、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）に準拠した無線通信を行う無線機器、或いはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）に準拠した無線通信を行う無線機器にも適用することができる。

【符号の説明】

【0081】

１，２ 無線機器
１０ 信号処理モジュール
２０ 無線モジュール
２３ コネクタ部
２４ アンテナ接続端
２５ 回路部
３０ アンテナ接続モジュール
４０ 無線モジュール
４１ 回路部
５０ アンテナ接続モジュール
５１ スイッチ部
ＡＴ０ 内部アンテナ
ＡＴ１〜ＡＴ４ 外部アンテナ
Ｃ１１〜Ｃ１４ コネクタ
Ｃ２０ コネクタ
ＦＤ フィールド機器
ＳＷ１〜ＳＷ３ スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】