JP2001007633A - 超広帯域漏洩同軸ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】２種類のスロット列を組合せて使用帯域を拡大
する。 【解決手段】外部導体４に、漏洩する電磁波の電界強度
が使用周波数の高低に拘わらず略一定となる円形スロッ
ト列１１と、漏洩する電磁波の電界強度が使用周波数の
低い帯域では略一定であり該使用周波数の高い帯域では
使用周波数が高くなるにつれて該電界強度が上昇するジ
グザグスロット列１２とを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は使用周波数帯域を拡
大した超広帯域漏洩同軸ケーブルに関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平１０−１４５１３６号公報には、
ピッチの短いジグザグスロット列とピッチの長いジグザ
グスロット列とを並設することによって使用周波数帯域
を拡大した漏洩同軸ケーブルが記載されている。これ
は、ジグザグスロットを有する漏洩同軸ケーブルでは、
その使用帯域がジグザグスロットの配設ピッチに依存
し、そのピッチが長くなると使用帯域が低周波数側にず
れることから、ピッチの異なるジグザグスロット列を組
み合わせることによって使用帯域を拡大したものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】漏洩同軸ケーブルの送
信出力を一定とした（受信アンテナの種類、配置など他
の電界強度測定条件も同じにした）場合において、上記
ジグザグスロットによる電界強度と使用周波数との関係
を模式的に描くと図４のようになる。すなわち、ジグザ
グスロットから漏洩する電磁波はそのスロットの配設ピ
ッチに対応する所定の周波数で表面波から円周方向偏波
に変わって電界強度が立ち上がり、その使用周波数域が
高くなるにつれてその電界強度が高くなる傾向を示す。
上記従来技術は、低周波数側では長ピッチのスロット列
から漏洩する電磁波を通信に利用し、高周波数側では短
ピッチのスロット列から漏洩する電磁波を通信に利用す
る、というものである。この場合、低周波数側では、短
ピッチのスロット列から漏洩する電磁波は、電界強度が
小さく、長ピッチのスロット列から漏洩する電磁波に与
える影響は小さいため、この長ピッチのスロット列によ
って比較的良好な通信を行なうことができる。

【０００４】しかし、高周波数側になると、上記長ピッ
チのスロット列から漏洩する電磁波が上記短ピッチのス
ロット列から漏洩する電磁波に干渉し、該短ピッチスロ
ット列による通信性能に悪影響を及ぼすという問題があ
る。すなわち、上記長ピッチスロット列は、低周波数側
で働くものであるが、周波数が高くなるにつれて漏洩す
る電磁波の電界強度が高くなるため、短ピッチスロット
列の電磁波の電界強度との差を大きくすることが難し
く、該短ピッチスロット列による高周波数側での通信に
悪影響を及ぼすものである。また、低周波数側で働くべ
き長ピッチスロット列の漏洩電界が高周波数側で高くな
るということは、それだけ高周波数側での漏洩損失が大
きくなることを意味する。

【０００５】そこで、本発明は、特性の異なるスロット
列を組み合わせて使用帯域を拡大するにあたり、上記干
渉及び漏洩損失増大の問題を解決するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、このような
課題に対して、従来は漏洩する電磁波の電界強度が低い
ために注目されなかった円形スロット列に着目し、この
円形スロット列のような送信出力が一定のときの電界強
度のレベルが使用帯域の高低に拘わらず略一定となるス
ロット列と、上記ジグザグスロット列のような高周波数
側で当該電界強度が高くなるスロット列とを組み合わせ
れば、上記干渉及び漏洩損失増大の問題を避けながら、
使用帯域を拡大することができることを見出して、本発
明を完成したものである。また、一般に使用周波数が低
い帯域ではレベルの高い電界強度は要求されず、高周波
数側で高レベルの電界強度が要求されるという実情に鑑
み、低周波数側では前者のスロット列を利用し、高周波
数側で後者のスロット列を利用するようにしたものであ
る。

【０００７】具体的には、本発明は、同軸ケーブルの外
部導体に電磁波エネルギーを漏洩させるためのスロット
列がケーブル長手方向に形成されている超広帯域漏洩同
軸ケーブルであって、送信出力を一定とした（受信アン
テナの種類、配置など他の電界強度測定条件も同じにし
た）場合において漏洩する電磁波の電界強度が使用周波
数の高低に拘わらず略一定となる第１スロット列と、該
電界強度が使用周波数の低い帯域では略一定であり該使
用周波数の高い帯域では使用周波数が高くなるにつれて
該電界強度が上昇する第２スロット列とを備え、第１ス
ロット列と第２スロット列とは、上記低周波数側の使用
帯域においては第１スロット列による上記電界強度が第
２スロット列による上記電界強度よりも高く、上記高周
波数側の使用帯域においては第２スロット列による上記
電界強度が第１スロット列による上記電界強度よりも高
くなるように形成されていることを特徴とする。

【０００８】従って、本発明においては、低周波数側の
使用帯域では、第１スロット列から漏洩する電磁波の電
界強度の方が第２スロット列のそれよりも高いから、該
第１スロット列から漏洩する電磁波を通信に利用するこ
とになり、高周波数側の使用帯域では、第２スロット列
から漏洩する電磁波の電界強度の方が第１スロット列の
それよりも高くなるから、該第２スロット列から漏洩す
る電磁波を通信に利用することになる。

【０００９】上記低周波数側使用帯域での第１スロット
列による電界強度と第２スロット列による電界強度との
差は、それらのスロットの形、大きさ、角度等を調整す
ることによって自由にコントロールすることができる。
従って、その差を大きくすることによって、第１スロッ
ト列から漏洩する電磁波による通信に第２スロット列か
ら漏洩する電磁波が干渉して悪影響を及ぼすことを簡単
に避けることができる。一方、高周波数側使用帯域では
第２スロット列から漏洩する電磁波の電界強度が周波数
の上昇に応じて高くなるのに対し、上記第１スロット列
から漏洩する電磁波の電界強度は高周波数帯域になって
も高くならないから、この第１スロット列の電磁波が第
２スロット列の電磁波による通信に干渉して悪影響を及
ぼすことが避けられる。

【００１０】また、上記第１スロット列による電界強度
は高周波数側使用帯域になっても高くならないというこ
とは、この帯域における第１スロット列による漏洩損失
が少ないということを意味する。しかも、この高周波数
側使用帯域では、第２スロット列によって高いレベルの
電界強度を確保することができるから、高いＳ／Ｎ比が
要求されるデータ通信に有利になる。

【００１１】この場合、周波数が５００ＭＨｚ以下の使
用帯域では、第１スロット列による上記電界強度が第２
スロット列による上記電界強度の２倍以上の大きさとな
り、周波数が８００ＭＨｚ以上の使用帯域では、第２ス
ロット列による上記電界強度が第１スロット列による上
記電界強度の２倍以上の大きさとなるようにすれば、そ
れらの帯域において上記干渉を生ずることを避ける上で
有利になる。

【００１２】上記第１スロット列のスロット形状は、上
述の電界強度が使用周波数の高低に拘わらず略一定とな
るものであれば、円形、多角形、長円形（楕円形）のい
ずれであってもよい。特に、漏洩する電磁波が表面波と
なるものであれば、その電界強度は周波数の高低に拘わ
らず略一定となる。また、例えばケーブル長手方向に対
して傾斜した斜めスロットを一定ピッチで設けた斜めス
ロット列のように、円周方向偏波Ｅφに軸方向偏波Ｅｚ
が含まれ、電磁波の輻射角度（ケーブルの負荷側から測
った電波進行方向の角度）が１８０度に近くなるバック
ファイヤ形のスロット列であってもよい。但し、表面波
となる円形スロット列であれば、上述の電界強度を周波
数の高低に拘わらず略一定にする上で有利になるととも
に、スロットの形成も容易になる。

【００１３】また、上記第２スロット列は、漏洩する電
磁波が低周波数側で表面波となり、高周波数側で円周方
向偏波Ｅφとなるように、ケーブル長手方向に対して互
いに逆方向に傾斜した斜めスロットをケーブル長手方向
において交互に配置したジグザグスロットの列であるこ
とが好ましい。

【００１４】また、上記第２スロット列は、ケーブル長
手方向に並び且つ各々が同じ側に傾斜した複数の斜めス
ロットからなるスロット組と、ケーブル長手方向に並び
且つ各々が上記斜めスロットとは反対側に傾斜した複数
の斜めスロットからなるスロット組とが、ケーブル長手
方向に交互に配置されてなる多連ジグザグスロット列で
あることが好ましい。これにより、高周波数側での使用
帯域が広くなるからである。

【００１５】なお、本発明を上記電界強度に代えて結合
損失で考える場合は、第１スロット列は、漏洩する電磁
波に対する結合損失が使用周波数の高低に拘わらず略一
定となり、第２スロット列は、使用周波数の低い帯域で
は結合損失が略一定であり該使用周波数の高い帯域では
使用周波数が高くなるにつれて結合損失が減少し、低周
波数側の使用帯域においては第１スロット列による結合
損失が第２スロット列による結合損失よりも小さく、上
記高周波数側の使用帯域においては第２スロット列によ
る結合損失が第１スロット列による結合損失よりも小さ
い、というものになる。

【００１６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、送信出
力を一定とした場合の漏洩する電磁波の電界強度が使用
周波数の高低に拘わらず略一定となる第１スロット列
と、該電界強度が使用周波数の低い帯域では略一定であ
り該使用周波数の高い帯域では使用周波数が高くなるに
つれて該電界強度が上昇する第２スロット列とを組み合
わせたから、この両スロット列より漏洩する電磁波同士
の干渉を避けながら、使用周波数帯域を拡大することが
でき、しかも高周波数側での漏洩損失を小さくする上で
有利になる。

【００１７】特に周波数が５００ＭＨｚ以下の使用帯域
で第１スロット列による上記電界強度が第２スロット列
による上記電界強度の２倍以上の大きさとなり、周波数
が８００ＭＨｚ以上の使用帯域で第２スロット列による
上記電界強度が第１スロット列による上記電界強度の２
倍以上の大きさとなるものによれば、上記干渉を避ける
上で有利になる。

【００１８】また、上記第１スロット列として円形スロ
ット列を採用すれば、上記電界強度を周波数の高低に拘
わらず略一定にする上で有利になるとともに、スロット
の形成も容易になる。

【００１９】また、上記第２スロット列としてジグザグ
スロット列を採用すれば、高周波数側で電界強度を高く
することができ、上記干渉を避ける上で有利になるとと
もに、高いＳ／Ｎ比が要求されるデータ通信等を行なう
上で有利になる。

【００２０】また、上記第２スロット列として多連ジグ
ザグスロット列を採用すれば、高周波数側での使用帯域
を拡大する上で有利になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２２】図１に示す超広帯域漏洩同軸ケーブル１に
おいて、符号２は内部導体、符号３はパイプ状の絶縁
体、符号４はパイプ状の外部導体である。この内部導体
２、電気絶縁体３及び外部導体４は互いに同軸に設けら
れている。

【００２３】内部導体２は、アルミニウム、銅等の導電
性を有する材料によって形成されたパイプ（銅製単線等
であってもよい。）であり、絶縁体３の内面に電気絶縁
性を有する支持部材５によって支持されている。絶縁体
３及び支持部材５は例えばポリエチレンによって形成す
ることができる。外部導体４は、周方向に延びる環状の
皺がケーブル長手方向に間隔をおいて形成された導電性
波板によって形成されていて、上記絶縁体３に耐熱テー
プ６を介して巻き付けられている。外部導体４の材料と
しても上記アルミニウム、銅等を採用することができ
る。

【００２４】また、外部導体４の上側には該外部導体４
に沿ってケーブル長手方向に延びる支持線７が設けられ
ており、この外部導体４及び支持線７の各々の表面は被
覆材９によって覆われている。この被覆材９の外部導体
４を覆う部分と支持線７を覆う部分とは上下に連なって
いる。支持線７は例えば亜鉛メッキ鋼撚り線によって形
成し、被覆材９としては例えば難燃性のノンハロンポリ
オレフィンによって形成することができる。

【００２５】そうして、上記外部導体４にはケーブル長
手方向に延びる２本の第１スロット列１１，１１及び１
本の第２スロット列１２が互いに平行に形成されてい
る。第１スロット列１１は、多数の円形スロット１１ａ
をケーブル長手方向に一定ピッチで配設したものであ
る。第２スロット列１２は、ケーブル長手方向に並び且
つ各々がケーブル長手方向に対して同方向に傾斜した３
つの斜めスロット１２ａよりなる第１スロット組と、ケ
ーブル長手方向に並び且つ各々が第１スロット組の斜め
スロットとは逆方向に傾斜した３つの斜めスロット１２
ｂよりなる第２スロット組とが、ケーブル長手方向に交
互に配置されてなる３連ジグザグスロット列である。

【００２６】上記第１スロット列１１，１１から漏洩す
る電磁波は表面波となり、使用周波数の高低に拘わらず
略一定の電界強度を示す。上記第２スロット列１２から
漏洩する電磁波は、低周波数側では表面波であるが、高
周波数側では円周方向偏波に変わり、使用周波数が高く
なるにつれて電界強度が増大する。漏洩同軸ケーブル１
が水平に配線されるとき、その側方では円周方向偏波は
略垂直偏波となる。

【００２７】低周波数側では、上記第１スロット列１
１，１１による電界強度の方が第２スロット列１２のそ
れよりも高い。従って、該第１スロット列１１，１１か
ら漏洩する電磁波を低周波数側での通信に利用すること
ができる。高周波数側では、第２スロット列１２による
電界強度の方が第１スロット列１１，１１のそれよりも
高くなる。従って、第２スロット列１２から漏洩する電
磁波を高周波数側での通信に利用することができる。

【００２８】

【実施例】図２は上記外部導体４を平面に展開して示す
ものである。この外部導体４は幅が約１５０ｍｍであっ
て、２本の第１スロット列１１と１本の第２スロット列
１２とが外部導体４の幅方向における中心を通るセンタ
ラインＬの両側に振り分けて設けられている。第１スロ
ット列１１を構成する円形スロット１１ａは直径約５ｍ
ｍであり、ピッチＰ１は約１０ｍｍである。第２スロッ
ト列１２を構成する斜めスロット１２ａ，１２ｂは、幅
約８ｍｍ、長さ約２０ｍｍの長円形であり、ケーブル長
手方向に対して互いに逆方向に約１２度傾いている。斜
めスロット１２ａ，１２ｂの各々の３連に並ぶピッチＰ
２は約２２ｍｍ、相隣る斜めスロット１２ａ，１２bの
中心間距離は約５６ｍｍであり、従って、同方向に傾斜
した３連スロット組の配設ピッチＰ３は約２００ｍｍで
ある。

【００２９】また、センタラインＬと該ラインＬに近い
側の第１スロット列１１との距離Ｌ１、相隣る第１スロ
ット列１１，１１間の距離Ｌ２、並びにセンタラインＬ
と第２スロット列１２との距離Ｌ３はいずれも約２０ｍ
ｍである。

【００３０】なお、上記外部導体４には図１に示すよう
な周方向に延びる環状の皺がよせられて波板状に形成さ
れるから、上記の各数値は実際には当該皺よせによって
ケーブル長手方向に約５％短くなる。

【００３１】＜各スロット列からの漏洩電界強度＞図３
は、図２に示す円形スロット列である第１スロット列１
１，１１のみを外部導体４に形成したとき、並びに図２
に示すジグザグスロット列である第２スロット列１２の
みを外部導体４に形成したときの各々について、使用周
波数と電界強度（使用周波数２６００ＭＨｚのときのジ
グザグスロット列による電界強度を基準とする割合）と
の関係を調べた結果を示す。各周波数での電界強度の測
定にあたっては、送信出力、送信距離、ケーブルからの
受信アンテナの距離、受信アンテナの向きなど測定条件
は全て同じにした。受信アンテナとしては半波長の標準
ダイポールアンテナを用いた。測定にあたっては、ケー
ブルをコンクリート床の上に横たえ、上記アンテナをケ
ーブルから約１．５ｍ上方に離れた位置に設けた。

【００３２】同図によれば、第１スロット列１１，１１
から漏洩する電磁波の電界強度は、周波数の高低に拘わ
らず略一定である。また、第２スロット列１２から漏洩
する電磁波の電界強度は、７００ＭＨｚ以下の低周波数
帯域では第１スロット列１１，１１による電界強度の１
／２以下であるが、７００ＭＨｚを越える高周波数帯域
では周波数が高くなることに伴って漸次高くなり、７１
０ＭＨｚ以上では第１スロット列１１，１１による電界
強度の２倍以上になっている。この結果から、次のこと
がわかる。

【００３３】低周波数帯域では第１スロット列１１，１
１から漏洩する電磁波を利用して通信を行なうことがで
き、７００ＭＨｚ以下の帯域では当該通信に対して第２
スロット列１２から漏洩する電磁波が悪影響を及ぼさな
い。

【００３４】高周波数帯域では第２スロット列から漏洩
する電磁波を利用して通信を行なうことができ、７１０
ＭＨｚ以上の帯域では当該通信に対して第１スロット列
１１，１１から漏洩する電磁波が悪影響を及ぼさない。

【００３５】高周波数帯域においては、第１スロット列
１１，１１から漏洩する電磁波のエネルギーは小さいか
ら、漏洩損失は少ない。

【００３６】＜結合損失及び減衰量＞表１は上記実施例
（図２）のスロット構成（第１スロット列２本＋第２ス
ロット列１本）、並びに該スロット構成のセンタライン
Ｌの位置に第１スロット列１１を追加して該第１スロッ
ト列１１を３本としたスロット構成（第１スロット列３
本＋第２スロット列１本）について、各使用周波数での
標準結合損失、標準減衰量及び特性インピーダンスを測
定した結果を示す。

【００３７】なお、結合損失は、ケーブルへの入力電圧
をＶT とし、ケーブルに近接しておいた半波長の標準ダ
イポールアンテナに入る電圧をＶR としたときの次式で
定義されるＬC である。

【００３８】ＬC ＝−２０logＶR／ＶT そうして、ケーブルをコンクリート床の上に横たえ、上
記アンテナをケーブルから約１．５ｍ上方に離れた位置
におき、電磁波の円周方向偏波成分をケーブル長手方向
に連続して測定し、伝送損失を補正した累積値の５０％
で定義した結合損失が標準結合損失である。

【００３９】

【表１】

【００４０】同表によれば、４００ＭＨｚ以下の低周波
数帯域では結合損失は略一定で且つ大きく受信電圧のレ
ベルが低い。これは、第１及び第２スロット列１１，１
２から漏洩する電磁波が共に表面波であり、電界強度が
低く、また、その電界強度が略一定であるためと考えら
れ、図３に示す結果と符合している。この低周波数帯域
での受信電圧のレベルは低いが、ＦＭ放送波の受信、移
動無線の送受信等には特に支障がない。

【００４１】一方、４００ＭＨｚを越えると、周波数が
高くなるに従って結合損失が減少している。これは、周
波数が高くなるにつれてジグザグスロット列である第２
スロット列１２から漏洩する電磁波の電界強度が高くな
っているためと考えられ、図３に示す結果と符合してい
る。９００ＭＨｚ以上の高周波数帯域では結合損失が小
さくなりそれに応じて減衰量も大きくなっているが、５
００〜１０００ｍ程度は増幅器なしでも使用可能であ
り、また、結合損失の小さなケーブルを中継ぎとして用
いるグレイディングにより、送信距離を延長することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを示
す斜視図。

【図２】本発明の実施例に係る外部導体の展開図。

【図３】２種類のスロット列について使用周波数と電界
強度との関係を示すグラフ図。

【図４】従来技術の使用周波数と電界強度との関係を示
すグラフ図。

【符号の説明】

１ 漏洩同軸ケーブル ２ 内部導体 ３ 絶縁体 ４ 外部導体 １１ 第１スロット列 １１ａ 円形スロット １２ 第２スロット列 １２ａ 斜めスロット １２ｂ 斜めスロット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 園生 福井県福井市白方町37字石塚割６−１ 三 菱電線工業株式会社福井製作所内 Ｆターム(参考） 5J045 AA02 AA27 AB06 CA03 DA15 FA05 HA06 KA07 LA02 MA03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同軸ケーブルの外部導体に電磁波エネル
   ギーを漏洩させるためのスロット列がケーブル長手方向
   に形成されている超広帯域漏洩同軸ケーブルであって、 送信出力を一定とした場合において漏洩する電磁波の電
   界強度が使用周波数の高低に拘わらず略一定となる第１
   スロット列と、該電界強度が使用周波数の低い帯域では
   略一定であり該使用周波数の高い帯域では使用周波数が
   高くなるにつれて該電界強度が上昇する第２スロット列
   とを備え、 第１スロット列と第２スロット列とは、上記低周波数側
   の使用帯域においては第１スロット列による上記電界強
   度が第２スロット列による上記電界強度よりも高く、上
   記高周波数側の使用帯域においては第２スロット列によ
   る上記電界強度が第１スロット列による上記電界強度よ
   りも高くなるように形成されていることを特徴とする超
   広帯域漏洩同軸ケーブル。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されている超広帯域漏洩
   同軸ケーブルにおいて、 周波数が５００ＭＨｚ以下の使用帯域では、第１スロッ
   ト列による上記電界強度が第２スロット列による上記電
   界強度の２倍以上の大きさであり、 周波数が８００ＭＨｚ以上の使用帯域では、第２スロッ
   ト列による上記電界強度が第１スロット列による上記電
   界強度の２倍以上の大きさであることを特徴とする超広
   帯域漏洩同軸ケーブル。
3. 【請求項３】 請求項１に記載されている超広帯域漏洩
   同軸ケーブルにおいて、 第１スロット列は円形スロットの列であり、 第２スロット列はジグザグスロットの列であることを特
   徴とする超広帯域漏洩同軸ケーブル。
4. 【請求項４】 請求項３に記載されている超広帯域漏洩
   同軸ケーブルにおいて、 第２スロット列は、ケーブル長手方向に並び且つ各々が
   同じ側に傾斜した複数の斜めスロットからなるスロット
   組と、ケーブル長手方向に並び且つ各々が上記斜めスロ
   ットとは反対側に傾斜した複数の斜めスロットからなる
   スロット組とが、ケーブル長手方向に交互に配置されて
   なる多連ジグザグスロット列であることを特徴とする超
   広帯域漏洩同軸ケーブル。