JP2002164735A - マイクロ波無線通信システムにおける無給電中継装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置場所として占有する空間を狭くでき省ス
ペース化が図れるとともに、意匠性を有するマイクロ波
無線通信システムにおける無給電中継装置を提供する。 【解決手段】 複数の中継媒体部２を備えるとともに、
これらの中継媒体部２が電波の干渉効果で発射電波の目
的の方向への回折を強め合う間隔ｘで配設されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波無線通
信システムにおける無給電中継装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、無線通信システムにおいて、発信
元からの電波がビル等の建物や地勢の関係で直接届かな
い見通し外区域があって受信元に届き難い場合、そのよ
うな区域に対し反射板を用いて回線を構成することが行
なわれている（例えば、特開平１０−９３３３３号公
報、特開平８−３７４１７号公報参照）。

【０００３】上記特開平１０−９３３３３号公報には、
本発明と同じくマイクロ波無線通信システムにおける無
給電中継装置を対象として、回線を構成する対地が複数
ある場合に、それまで反射板を対地別に設置していたこ
とに代えて、複数の反射板（金属反射面付きプレート）
を１つの支持枠に回転可能に配置して取付け、各反射板
の角度を調整することにより複数の対地に対応し得る無
給電中継装置が提案されている。

【０００４】一方、上記特開平８−３７４１７号公報に
は、基地局アンテナから放射する電波をビルとビルとの
谷間の路上に導くために、ビルの屋上の周縁近傍或いは
屋側に設置した電波反射板が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平１０−９３３３３号公報に提案のものでは無給電中
継装置の設置数が少なくできることが期待されるもの
の、また上記同公報の段落番号［００２１］に記載され
ているように反射板全体をビルの屋側壁面に沿って垂直
に設置できることが期待されるものの、いずれの中継装
置も反射板自体を用いる構成であり、このように反射板
自体を用いる構成では、通信に十分な電波を供給しよう
とすると、ある程度広い面積を有する反射板とする必要
があり、この反射板の角度は無線通信装置の相互の位置
関係により一意に決定するもので設置場所の状況によっ
て自由に調整することができないために、その設置場所
として広い空間或いは広い面積を占有してしまう。また
更に、その設置場所は見通しの良い場所である場合が多
く、特に観光地や街中の見通しの良い場所に立てる場合
には意匠性が問題となる場合が多い。

【０００６】本発明は、上記の問題点を解消するために
なしたものであって、その目的は、設置場所として占有
する空間を狭くでき省スペース化が図れるとともに、意
匠性を有するマイクロ波無線通信システムにおける無給
電中継装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明（請求項１）に係るマイクロ波無線通信シ
ステムにおける無給電中継装置は、複数の中継媒体部を
備えるとともに、これらの中継媒体部が電波の干渉効果
で発射電波の目的の方向への回折を強め合う間隔に配設
されてなるものである。すなわち、本発明では、複数の
中継媒体部を、例えば到来電波を反射或いは透過する媒
体の表面に間隔をおいて被覆などを施すことにより形成
し、その形成の際の間隔を、詳細を後記実施の形態で説
明するように電波の干渉効果で発射電波の目的の方向へ
の回折を強め合う間隔となるように前記複数の中継媒体
部を配設するもので、それぞれの中継媒体部の間隔を最
小に近い間隔にして配設することができることから、例
えば上記特開平８−３７４１７号公報に提案されている
ような反射面を三角形の山状の凹凸に単に形成した反射
板方式よりも間隔を狭く構成することができ設置場所の
省スペース化が図れる。また、そのような間隔で中継媒
体部を形成するように被覆などが施されるので表面に模
様などができ意匠性が得られる。

【０００８】上記の目的を達成するために、本発明（請
求項２）に係るマイクロ波無線通信システムにおける無
給電中継装置は、複数の中継媒体部を備えるとともに、
これらの中継媒体部が電波の干渉効果で発射電波の目的
の方向への回折を強め合う間隔並びに角度に配設されて
なるものである。すなわち、本発明では、複数の中継媒
体部を、詳細を後記実施の形態で説明するように電波の
干渉効果で発射電波の目的の方向への回折を強め合う間
隔並びに角度に配設しているので、それぞれの中継媒体
部の間隔を最小に近い間隔にして配設することができる
ことから、例えば上記特開平８−３７４１７号公報に提
案されているような反射面を三角形の山状の凹凸に単に
形成した反射板方式よりも間隔を狭く構成することがで
き設置場所の省スペース化が図れる。また、そのような
間隔で中継媒体部が角度を持って起伏するので表面に陰
陽が生じ意匠性が得られる。

【０００９】そして、上記本発明に係るマイクロ波無線
通信システムにおける無給電中継装置においては、中継
媒体部を反射板で形成してもよいし（請求項３）、或い
は誘電体プリズムで形成してもよい（請求項４）。

【００１０】また、上記本発明に係るマイクロ波無線通
信システムにおける無給電中継装置においては、複数の
中継媒体部を２組以上備えるとともに、各組毎に発射電
波の方向を異なる方向に回折するように構成してあって
もよい（請求項５）。このように構成することにより、
上記作用効果はもとより、個々の無給電中継装置に比べ
て更にコンパクトな無給電中継装置でもって複数の地点
に対する中継伝送路を確立できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１は、請求項１又は２に係
る無給電中継装置の説明図であって、ａは中継媒体部が
反射形式である場合の反射波の干渉メカニズムを併せて
示す説明図、ｂは中継媒体部が透過形式である場合の透
過波の干渉メカニズムを併せて示す説明図である。

【００１２】図１において、無給電中継装置１は、複数
の中継媒体部２を回折後の反射波又は透過波が受信方向
を指向する角度でもって等間隔ｘに支持体３に設けて構
成されている。なお、中継媒体部２としては、例えばエ
ッチングで導体箔に間隔ｘでスリットを形成したものを
反射媒体（反射板）或いは透過媒体（誘電体）の表面に
被覆するなどして作製したもの、又は詳細を後記する反
射板、誘電体プリズムなどが例示される。

【００１３】図１ａを参照して中継媒体部が反射形式で
ある場合における反射波の干渉メカニズムを説明する。
図の上下方向に対して、間隔ｘで周期的な構造を有する
反射面に電波が入射した場合、入射角φで入射する電波
は、入射時にｄ１＝ｘｃｏｓ（φ）の経路差を生じてい
る。また、反射後にはｄ２＝ｘｃｏｓ（θ）の経路差が
生じる。よって、図中に示した反射によって、トータル
でｄ＝ｘｃｏｓ（θ）−ｘｃｏｓ（φ）の経路差とな
る。この経路差ｄが波長（λ）の整数（ｎ）倍になる場
合に干渉によって電波が強め合うことになるので、これ
を利用し、経路差ｄ＝ｘｃｏｓ（θ）−ｘｃｏｓ（φ）
＝ｎλを満たすように間隔ｘを予め求め調整すること
で、θの方向に対して強い反射波が得られ、中継機能を
果たすことができることになる。

【００１４】次に、図１ｂを参照して中継媒体部が透過
形式である場合における透過波の干渉メカニズムを説明
する。図の上下方向に対して、間隔ｘで周期的な構造を
有する透過面に電波が入射した場合、入射角φで入射す
る電波は、入射時にｄ１＝ｘｃｏｓ（φ）の経路差を生
じている。また、透過後にはｄ２＝ｘｃｏｓ（θ）の経
路差が生じる。よって、図中に示した透過によって、ト
ータルでｄ＝ｘｃｏｓ（θ）−ｘｃｏｓ（φ）の経路差
となる。この経路差ｄが波長（λ）の整数（ｎ）倍にな
る場合に干渉によって電波が強め合うことになるので、
これを利用し、経路差ｄ＝｜ｘｃｏｓ（θ）−ｘｃｏｓ
（φ）｜＝ｎλを満たすように間隔ｘを予め求め調整す
ることで、θの方向に対して強い透過波が得られ、中継
機能を果たすことができることになる。

【００１５】本発明で対象としている電波はマイクロ波
であり、その波長λからして上記経路差ｄの式によって
求められる間隔ｘ（中継媒体部の上下方向の長さ）は数
ｃｍ程度のスケールオーダーとなる。また、上記経路差
ｄの式によって求められる間隔ｘは、上記条件式であれ
ばθの方向に対して最も強い反射波或いは透過波が得ら
れ理想的ではあるが、次式ｎλ−１／４λ≦ｄ＝｜ｘｃ
ｏｓ（θ）−ｘｃｏｓ（φ）｜≦ｎλ＋１／４λを満た
す間隔ｘであっても、θの方向に対して強い反射波或い
は透過波が得られ、本発明の作用効果を満たすものであ
る。なお、好ましくは次式ｎλ−１／８λ≦ｄ＝｜ｘｃ
ｏｓ（θ）−ｘｃｏｓ（φ）｜≦ｎλ＋１／８λを満た
す間隔ｘ、より好ましくは次式ｎλ−１／１６λ≦ｄ＝
｜ｘｃｏｓ（θ）−ｘｃｏｓ（φ）｜≦ｎλ＋１／１６
λを満たす間隔ｘであれば、θの方向に対して前記理想
に近い強い反射波或いは透過波が得られ好ましい。

【００１６】図２は、本発明に係る上記無給電中継装置
１の使用状態を示す説明図であって、ａ及びｂは反射形
式の無給電中継装置１の使用状態、ｃは透過形式の無給
電中継装置１の使用状態の説明図である。図２ａでは、
鉄塔４上の無線通信装置５と建物６，７間の無線通信装
置８との間で通信する場合に、反射式無給電中継装置１
を建物７の屋上に立設して行なうもので、無給電中継装
置１が従来の斜めに設置した反射板形式のものよりも狭
い空間内で立設し得る構造であることから、このように
設けて無線の中継ができる。また、図２ｂでは、反射式
無給電中継装置１を建物７の屋側に設けて行なうもの
で、図２ａ同様に無給電中継装置１が従来の斜めに設置
した反射板形式のものよりも狭い空間内で立設し得る構
造であることから、このように屋側に設けて無線の中継
ができる。また、図２ｃでは、鉄塔４上の無線通信装置
５と建物６，７間の無線通信装置８との間で通信する場
合に、透過式無給電中継装置１を建物６の屋上に立設し
て行なうもので、無給電中継装置１が従来の透過式のも
のよりも狭い空間内で立設し得る構造であることから、
このように設けて無線の中継ができる。

【００１７】図３は、中継媒体部として反射板を用いた
場合の無給電中継装置の説明図であって、ａは図１ａを
そのまま参照として示す説明図、ｂは中継媒体部が反射
板である場合の反射波の干渉メカニズムを併せて示す説
明図である。

【００１８】図３ｂにおいて、無給電中継装置１は、複
数の反射板９を、反射波が受信方向を指向する角度θと
なるように角度ψ並びに間隔ｘで支持体３に設けて構成
したものである。すなわち、反射板９を設けるに際し、
反射板９の角度ψをθ＋ψ＝φ−ψ、つまりψ＝（φ−
θ）／２となるように調整して設けたものである。この
ように反射板９を設けることで、上記θの方向に対して
強い反射波が得られ、中継機能を果たすことができると
いった作用効果が効果的に得られ、特に無給電中継装置
としての性能の向上と小型化が図れる。なお、この反射
板９としては特に限定するものではないが、一枚一枚の
反射板９であってもよいし、一枚の反射板を例えばプレ
ス加工等を行なって所定の間隔、角度で複数の反射板９
に成形したものでもよく、この成形は容易で安価に作製
することができる。

【００１９】次に、中継媒体部２として誘電体プリズム
を用いた場合を図４及び図５を参照して説明する。図４
は誘電体プリズムによる屈折のメカニズムを示す説明図
である。誘電体プリズム（比誘電率がε）１０に図の左
方から入射角αで電波が入射した場合、屈折角をβとす
ると、左方から入射する電波はｃｏｓα／ｃｏｓβ＝√
εの関係が成り立つ。同様にプリズムの右方へ出て行く
電波はｃｏｓδ／ｃｏｓγ＝√εの関係を満たす。よっ
て、図示のように誘電体プリズム１０によって入射電波
の進行方向を任意に変化させることができる。

【００２０】図５は、中継媒体部として上記誘電体プリ
ズムを用いた場合の無給電中継装置の説明図であって、
ａは図１ｂをそのまま参照として示す説明図、ｂは中継
媒体部が誘電体プリズムである場合の透過波の干渉メカ
ニズムを併せて示す説明図である。

【００２１】誘電体プリズム１０は、上記のように入射
電波の進行方向を任意に変化させることができる。そこ
で、図５ｂにおける無給電中継装置１は、透過波の指向
角度が受信方向を指向する角度θと同じになるように誘
電体プリズム１０を調整し、その誘電体プリズム１０の
複数を、間隔ｘで支持体３に設けて構成したものであ
る。このように誘電体プリズム１０を用いることで、上
記θの方向に対して強い透過波が得られ、中継機能を果
たすことができるといった作用効果が効果的に得られ、
特に無給電中継装置としての性能の向上と小型化が図れ
る。なお、プリズムを構成する誘電体材料の一例として
は、損失の少ないテフロンや、誘電率の高いセラミック
などがある。また、本発明の無給電中継装置はマイクロ
波の中継に対して適用する目的のものであり、従来から
使用されているマイクロ波と比較して十分周波数の低い
ＴＶ放送等の電波に対してはほとんど影響を与えないと
いう有利な特性を持っている。これは、周期構造ｘの大
きさが波長に対して十分小さい時には、本中継器が電波
に与える影響は一様な構造の誘電体板に近似されるため
である。

【００２２】図６は、複数の中継媒体部を２組備え、各
組毎に発射電波の方向が異なる方向に回折されてなる無
給電中継装置の説明図であって、ａは中継媒体部として
反射板を用いた場合の無給電中継装置の拡大説明図、ｂ
はａに示す無給電中継装置の使用状態の説明図である。

【００２３】この図６に示す無給電中継装置１１では、
反射板９の２つの組１２と１３とが支持体３に間隔と取
付け角度を変えて設けられている。そして、図６ｂに示
すように、無給電中継装置１１を建物７の屋側に設け、
一方の組１２の反射板９からの反射波を子局Ａの無線通
信装置に、他方の組１３の反射板９からの反射波を子局
Ｂの無線通信装置にそれぞれ指向するように設けて使用
することができ、１つの無給電中継装置１１でもって、
２つの子局Ａ、Ｂに対応させることができる。

【００２４】図７は、複数の中継媒体部を２組備え、各
組毎に発射電波の方向が異なる方向に回折されてなる無
給電中継装置の説明図であって、ａは中継媒体部として
誘電体プリズムを用いた場合の無給電中継装置の拡大説
明図、ｂはａに示す無給電中継装置の使用状態の説明図
である。

【００２５】この図７に示す無給電中継装置１４では、
透過波の指向方向が異なる２種類の誘電体プリズム１０
がその種類毎に間隔を調整することで干渉を強めるよう
に組１５と１６とに分けて支持体３に設けられている。
そして、図７ｂに示すように、無給電中継装置１４を建
物６の屋上に立設し、一方の組１５の誘電体プリズム１
０からの透過波を子局Ｃの無線通信装置に、他方の組１
６の誘電体プリズム１０からの透過波を子局Ｄの無線通
信装置にそれぞれ指向するように設けて使用することが
でき、１つの無給電中継装置１４でもって、２つの子局
Ｃ、Ｄに対応させることができる。

【００２６】上記図６、図７に示す例では、親局から二
つの子局に対して通信を行なう場合であって、各組１２
と１３或いは１５と１６を垂直方向の上下に設けて２つ
の中継伝送路を形成した例を説明したが、本発明はこの
例に限定されるものではなく、横や斜め等の他の方向に
設けてもよい。また、反射波或いは透過波が下方向を指
向する例で説明したが、任意の方向に向けて設定するこ
とができる。また、子局は３局以上の場合にも適用でき
ることは言うまでもない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るマイ
クロ波無線通信システムにおける無給電中継装置であれ
ば、電波の干渉効果で発射電波の目的の方向への回折を
強め合うようにすることができることから、設置場所と
して占有する空間を狭くでき省スペース化が図れる。ま
た、意匠性を有する形態に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無給電中継装置の説明図であっ
て、ａは中継媒体部が反射形式である場合の反射波の干
渉メカニズムを併せて示す説明図、ｂは中継媒体部が透
過形式である場合の透過波の干渉メカニズムを併せて示
す説明図である。

【図２】本発明に係る上記無給電中継装置の使用状態を
示す説明図であって、ａ及びｂは反射形式の無給電中継
装置の使用状態、ｃは透過形式の無給電中継装置の使用
状態の説明図である。

【図３】本発明に係る中継媒体部として反射板を用いた
場合の無給電中継装置の説明図であって、ａは図１ａを
そのまま参照として示す説明図、ｂは中継媒体部が反射
板である場合の反射波の干渉メカニズムを併せて示す説
明図である。

【図４】誘電体プリズムによる屈折のメカニズムを示す
説明図である。

【図５】本発明に係る中継媒体部として上記誘電体プリ
ズムを用いた場合の無給電中継装置の説明図であって、
ａは図１ｂをそのまま参照として示す説明図、ｂは中継
媒体部が誘電体プリズムである場合の透過波の干渉メカ
ニズムを併せて示す説明図である。

【図６】本発明に係る複数の中継媒体部を２組備え、各
組毎に発射電波の方向が異なる方向に回折されてなる無
給電中継装置の説明図であって、ａは中継媒体部として
反射板を用いた場合の無給電中継装置の拡大説明図、ｂ
はａに示す無給電中継装置の使用状態の説明図である。

【図７】本発明に係る複数の中継媒体部を２組備え、各
組毎に発射電波の方向が異なる方向に回折されてなる無
給電中継装置の説明図であって、ａは中継媒体部として
誘電体プリズムを用いた場合の無給電中継装置の拡大説
明図、ｂはａに示す無給電中継装置の使用状態の説明図
である。

【符号の説明】

１：無給電中継装置 ２：中継媒体部
３：支持体 ４：鉄塔 ５：無線通信装置
６，７：建物 ８：無線通信装置 ９：反射板 １
０：誘電体プリズム １１：無給電中継装置 １２，１３：反射板の組 １
４：無給電中継装置 １５，１６：誘電体プリズムの組 Ａ〜Ｄ：子局

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の中継媒体部を備えるとともに、こ
   れらの中継媒体部が電波の干渉効果で発射電波の目的の
   方向への回折を強め合う間隔に配設されてなることを特
   徴とするマイクロ波無線通信システムにおける無給電中
   継装置。
2. 【請求項２】 複数の中継媒体部を備えるとともに、こ
   れらの中継媒体部が電波の干渉効果で発射電波の目的の
   方向への回折を強め合う間隔並びに角度に配設されてな
   ることを特徴とするマイクロ波無線通信システムにおけ
   る無給電中継装置。
3. 【請求項３】 中継媒体部が反射板である請求項２に記
   載のマイクロ波無線通信システムにおける無給電中継装
   置。
4. 【請求項４】 中継媒体部が誘電体プリズムである請求
   項２に記載のマイクロ波無線通信システムにおける無給
   電中継装置。
5. 【請求項５】 複数の中継媒体部を２組以上備えるとと
   もに、各組毎に発射電波の方向が異なる方向に回折され
   てなる請求項２乃至４のいずれかに記載のマイクロ波無
   線通信システムにおける無給電中継装置。