JP2005020134A

JP2005020134A - 漏洩同軸ケーブル及び送信方法

Info

Publication number: JP2005020134A
Application number: JP2003179100A
Authority: JP
Inventors: Eisaku Sano; 英作佐野; Kuniaki Kimiga; 邦明公賀
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】１本でありながら２種類の周波数に対応させ、有効な電波を輻射させることのできる漏洩同軸ケーブルを提供することを目的とする。
【解決手段】給電側１から信号を終端側２へ送信させ、外部導体７に所定の孔ピッチＰで形成した漏洩孔９から電波を輻射させる漏洩同軸ケーブルである。
２種類の周波数の信号が送信され、一方の周波数による漏洩孔９からの電波の輻射方向が、直交基準面Ｖより給電側１の向きとされ、他方の周波数による漏洩孔９からの電波の輻射方向が、直交基準面Ｖより終端側２の向きとされたものである。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は漏洩同軸ケーブル及び送信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
漏洩同軸ケーブルは、中空の金属製パイプの内部導体を中心として、その外周側に絶縁体を被覆させ、さらにその外周側に外部導体が配設され、凹凸波付けされた状態であり、ケーブル長手方向に沿って（一方側に）その外部導体の波形の各山（凸）ごとに、電波を漏洩（輻射）させるための貫通状の漏洩孔が開けられている。そして、外部導体の外周側にシースが被覆されている。従来、この漏洩孔の孔ピッチは、使用する周波数ｆＨｚ（波長λｍｍ）と、漏洩孔から電波を輻射させたい方向（角度θ）とを定めることにより、数１に示す式により求められている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【数１】

【０００４】
λは使用周波数波長、νはケーブルの波長短縮率、ｍは輻射電波モード（ｍ＝２ｎ：ｎ＝０，±１，±２…）、Ｐは漏洩孔の孔ピッチである。
そして、漏洩孔から電波を輻射させる方向、つまり電波の輻射角度θは、図６のように表される。輻射角度θは、ケーブルの軸心Ｃに直交する直交基準面Ｖを基準面（原点）として、電波の輻射パターンの方向（最も強い方向：主ビーム方向）と直交基準面Ｖとの成す角度をいい、上記数１は輻射パターンの長手方向輻射角度の式となる。
【０００５】
【非特許文献１】
岸本利彦、佐々木伸共著「ＬＣＸ通信システム」社団法人電子通信学会出版、昭和５７年８月２０日、ｐ．１８−１９
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来、１本の漏洩同軸ケーブルには、１種類の周波数の信号しか送信せず、２種類の周波数の信号を同じ通信エリア内にて使用する場合、２本の漏洩同軸ケーブルを設置させる必要があった。そして、夫々の漏洩同軸ケーブルの外部導体に形成する漏洩孔の孔ピッチＰを、夫々の使用周波数により上記数１にて求め、異なる孔ピッチＰを有する２本の漏洩同軸ケーブルを作製しなければならなかった。
【０００７】
そこで本発明は、１本でありながら２種類の周波数に対応させ、かつ、有効な電波を輻射させることのできる漏洩同軸ケーブルを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、給電側から信号を終端側へ送信させ外部導体に所定の孔ピッチで形成した漏洩孔から電波を輻射させる漏洩同軸ケーブルに於て、２種類の周波数の信号が送信され、一方の周波数による上記漏洩孔からの電波の輻射方向が、ケーブル軸心に直交しかつ該漏洩孔の中心を含む直交基準面より給電側の向きとされ、他方の周波数による該漏洩孔からの電波の輻射方向が、該直交基準面より終端側の向きとされたものである。
また、上記直交基準面が原点とされ、該直交基準面より給電側の向きに輻射される電波の第一輻射角度の絶対値と、該直交基準面より終端側の向きに輻射される電波の第二輻射角度の絶対値とが、略同一となるよう設定されたものである。
また、上記直交基準面が原点とされ、該直交基準面より給電側の向きに輻射される電波の第一輻射角度が、−４５°以上０°未満とされ、該直交基準面より終端側の向きに輻射される電波の第二輻射角度が、０°を超えて４５°以下となるよう設定されたものである。
【０００９】
或いは、給電側から信号を終端側へ送信させ外部導体に所定の孔ピッチで形成した漏洩孔から電波を輻射させる漏洩同軸ケーブルに於て、２種類の周波数の信号が送信され、ケーブル軸心に直交しかつ上記漏洩孔の中心を含む直交基準面より給電側をマイナス側とし該直交基準面より終端側をプラス側とした場合、２種類の上記周波数による上記漏洩孔からの電波の輻射角度が、−４５°以上４５°以下の範囲となるものである。
【００１０】
また、上記漏洩孔が形成される上記外部導体が凹凸波状とされ、該漏洩孔の上記孔ピッチが、該外部導体の波ピッチの整数倍とされたものである。
【００１１】
上述の目的を達成するために、本発明に係る送信方法は、共通の漏洩同軸ケーブルに２種類の周波数の信号を同一方向へ送信し、該漏洩同軸ケーブルの漏洩孔から、ケーブル軸心に直交しかつ該漏洩孔の中心を含む直交基準面より給電側の向きに一方の周波数による電波の輻射を行い、該漏洩孔から、該直交基準面より終端側の向きに他方の周波数による電波の輻射を行なう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基づき、本発明を詳説する。
【００１３】
図１は、本発明に係る漏洩同軸ケーブルの実施の一形態を示す斜視図であり、図２は、その横断面図である。この漏洩同軸ケーブル３は、中心から内部導体５と、絶縁体６と、外部導体７と、シース８と、を有し、外部導体７に貫通状の漏洩孔９がケーブル長手方向に沿って所定（一定）の孔ピッチＰにて（周期的に）形成されている。
【００１４】
漏洩同軸ケーブル３の構成についてさらに説明すると、内部導体５は中空の金属製パイプから成り、絶縁体６が内部導体５を外嵌し（被覆し）、さらに、金属製テープが内部導体５を外嵌する絶縁体６を取り込んで円筒状に巻かれ、合わせ部（突き合わせ面）が溶接されて管状とされ外部導体７を形成し、外部導体７に所定の孔ピッチＰの漏洩孔９を形成する。そして、外部導体７の外周にシース８を被覆させ、漏洩同軸ケーブル３が作製される。なお、漏洩孔９の形成は、外部導体７となる金属テープに予め形成したものでもよい。
また、漏洩孔９は、図２に示すように、横断面において同一位置に１箇所形成させればよく、図１に示すように、漏洩孔９は、ケーブル長手方向に沿って一列に形成されている。
【００１５】
内部導体５及び外部導体７は例えば銅製であり、絶縁体６は発泡ポリエチレン製、シース８はポリエチレン製、等とすればよいが、これに限らず、同軸ケーブルとして一般的に使用されている材質でもよい。また、絶縁体６は、図１や図２に示すように、内部導体５と外部導体７との間を完全に充填させたもの以外にも、（ポリエチレン製等の）コルデル紐が内部導体５を螺旋状に外嵌したものや、絶縁体６が間欠的に配設されたものとしてもよい。
【００１６】
さらに、図１に示した漏洩同軸ケーブル３では、外部導体７が筒状に形成された状態で長手方向に凹凸形状となる波付加工が施されて、外部導体７は凹凸波付け状とされている。なお、本発明の漏洩同軸ケーブル３は、図示省略するが、このような凹凸波が無く平滑なストレート状のものであってもよい。さらに、波を付ける場合は、独立環状の凹・凸としてもよく、または、螺旋条に形成してもよい。
【００１７】
図３は、漏洩同軸ケーブル３の漏洩孔９から輻射（放出）される電波の様子を示す説明図であり、この漏洩同軸ケーブル３は、給電側１から信号（高周波）を終端側２へ送信させ、外部導体７に所定の孔ピッチＰで形成した漏洩孔９から電波を輻射させるものである。
そして、本発明では、この漏洩同軸ケーブル３において、２種類の周波数（２周波）の信号が送信され、一方の周波数による漏洩孔９からの電波の輻射方向が、ケーブル軸心Ｃに直交しかつ漏洩孔９の中心を含む直交基準面Ｖより給電側１の向きとされ、他方の周波数による漏洩孔９からの電波の輻射方向が、直交基準面Ｖより終端側２の向きとされている。
【００１８】
つまり、直交基準面Ｖを原点（基準）とし、漏洩孔９から輻射される電波の角度について、図３に示すように、直交基準面Ｖよりも給電側１の方向をマイナス（−）側とし、直交基準面Ｖよりも終端側２の方向をプラス（＋）側とした場合、２種類の周波数のうちの一方の周波数による電波の輻射方向がマイナス側とされ、他方の周波数による電波の輻射方向がプラス側とされている。
なお、給電側１は２種類の周波数の信号の入力側（発信側）であり、終端側２がその反対側である。
【００１９】
さらに、直交基準面Ｖより給電側１の向きに輻射される電波の第一輻射角度（−θ_１）の絶対値（｜−θ_１｜）と、直交基準面Ｖより終端側２の向きに輻射される電波の第二輻射角度（＋θ_２）の絶対値（｜＋θ_２｜）とが、略同一となるよう設定されているのが好ましい。つまり、２つの輻射電波の方向が、直交基準面Ｖを挟んで対称となるのが好ましい。
なお、電波の輻射角度θは、直交基準面Ｖを原点として、電波の輻射パターンの方向（最も強い方向：主ビーム方向）と直交基準面Ｖとの成す角度をいう。従って、直交基準面Ｖに沿った方向は０°となる。
また、「略同一」とは、一方の輻射角度θの絶対値と他方の輻射角度θの絶対値との角度差が、５°以内であることを意味する。
【００２０】
また、直交基準面Ｖより給電側１の向きに輻射される電波の第一輻射角度（−θ_１）が、−４５°以上０°未満とされるのが好ましい（−４５°≦−θ_１＜０°）。
さらに、直交基準面Ｖより終端側２の向きに輻射される電波の第二輻射角度（＋θ_２）が、０°を超えて４５°以下となるよう設定されるのが好ましい（０°＜＋θ_２≦４５°）。
【００２１】
また、本発明に係る漏洩同軸ケーブルの他の実施の形態（第二の実施の形態）としては、上記説明した第一の実施の形態と同様に、給電側１から信号を終端側２へ送信させ、外部導体７に所定の孔ピッチＰで形成した漏洩孔９から電波を輻射させる漏洩同軸ケーブル３であり、２種類の周波数の信号が送信されるものである。
【００２２】
そして、この漏洩同軸ケーブル３は、図３に示すように、ケーブル軸心Ｃに直交しかつ漏洩孔９の中心を含む直交基準面Ｖより給電側１をマイナス側とし、直交基準面Ｖより終端側２をプラス側とした場合、２種類の周波数による漏洩孔９からの電波の輻射角度θ_１，θ_２が、両者とも、−４５°以上４５°以下の範囲となるものである。
そして、この２種類の周波数をｆ_１とｆ_２とする。
【００２３】
つまり、これらの実施の形態において、２種類の周波数により輻射される電波の輻射角度θを、直交基準面Ｖを中心に、−４５°以上＋４５°以下の範囲内に存在させるのが好ましい。この輻射角度θが下限値未満及び上限値を超えると、以下のような不具合が生じる。
図４は、漏洩同軸ケーブル３を使用する電波受信モデルを示す説明図であり、漏洩同軸ケーブル３を送信アンテナとして天井に配設し、室内を通信エリアとした場合の、床面から０．６ｍの高さの地点Ａにおける電波受信についての説明図である。ある１種類の周波数の信号を漏洩同軸ケーブル３に送信し、漏洩孔９から電波を輻射させた際、電波の最も空間損失量が小さいのは、地点Ａへ向けて電波が鉛直方向真下向きに輻射される場合である（輻射角度θが０°の場合である）。これは、漏洩孔９から地点Ａまでの距離が最も短いからである。
【００２４】
これに対して、輻射角度θにて電波が、地点Ａに向かって輻射されると、地点Ａまで距離が増加する。そして、空間損失量について述べると、輻射角度θが４５°の場合の損失量Ｌ_４５と、輻射角度θが０°の場合の損失量Ｌ_０との差（Ｌ_４５−Ｌ_０）は、地点Ａにおいて３ｄＢとなる。この差は、輻射角度θが０°の漏洩同軸ケーブル３と、輻射角度θが４５°の漏洩同軸ケーブル３との送信電力が同じである場合、受信点（地点Ａ）では、輻射角度θが４５°の場合の受信電力値が、輻射角度θが０°の場合の受信電力値の半分となることを意味する。つまり、輻射角度θが４５°を超えると最大出力の半分未満の出力しか得られないこととなり、通信において悪影響を及ぼすこととなる。
なお、表１は、周波数ｆを１．２ＧＨｚと２．４ＧＨｚとした場合で、輻射角度θが０ °と４５°の時の損失量Ｌの結果を示したものである。
【００２５】
【表１】

【００２６】
次に、図５は、漏洩同軸ケーブル３の外部導体７の縦断面図である。漏洩孔９が形成される外部導体７は凹凸波状とされ、漏洩孔９の孔ピッチＰが、外部導体７の波ピッチＰ_０の整数倍（１倍、２倍、３倍、４倍…）とされている。なお、図５では、孔ピッチＰが波ピッチＰ_０の３倍とされている。つまり、漏洩孔９は、波形の山部（凸部）の頂部に形成されており、すべての漏洩孔９が頂部に配設されている。また、漏洩孔９は、長円形、楕円形、円形、スリット形等とされている。
【００２７】
そして、第一の実施の形態にて説明した漏洩同軸ケーブル３による、通信のための電波の送信方法（輻射方法）は、１本の（共通した）漏洩同軸ケーブル３に２種類の周波数の信号を同一方向へ送信し、漏洩同軸ケーブル３の漏洩孔９から、ケーブル軸心Ｃに直交しかつ漏洩孔９の中心を含む直交基準面Ｖより給電側１の向きに、一方の周波数による電波の輻射を行い、その漏洩孔９から、直交基準面Ｖより終端側２の向きに他方の周波数による電波の輻射を行ない、通信エリアにおいて通信環境を良くすることができる。さらに、この送信方法にて使用する漏洩同軸ケーブル３及びその輻射角度θは、上記説明したように設定し電波の送信を行なえばよい。
【００２８】
そして、本発明において、２種類の周波数をｆ_１，ｆ_２とし、周波数ｆ_１，ｆ_２を使用する場合の電波の輻射方向（輻射角度θ）の設定は、以下の操作にて行なえる。
先ず、第一の実施の形態において、周波数ｆ_１による電波の輻射方向をマイナス側（給電側１方向）とし、周波数ｆ_２による電波の輻射方向をプラス側（終端側２方向）となるようにするとき、上記数１に示した式により、周波数ｆ_１（波長λ_１）を用いて、輻射角度θの値がマイナスとなるための孔ピッチＰの範囲を求め、そして、周波数ｆ_２（波長λ_２）を用いて、輻射角度θの値がプラスとなるための孔ピッチＰの範囲を求める。そして、これら２つの範囲の重複する範囲の孔ピッチＰを漏洩同軸ケーブル３に適用することで、所望の方向に電波を輻射させるものが得られる。
【００２９】
さらに、加重条件として、マイナス側の輻射角度θの絶対値とプラス側の輻射角度θの絶対値とが略同一となる孔ピッチＰを求めたり、また、夫々において、輻射角度θの範囲を−４５°以上、及び、４５°以下となるよう孔ピッチＰの範囲を定めることにより、所望の方向に電波を輻射させる漏洩同軸ケーブル３が得られる。
【００３０】
そして、表２に、この場合の漏洩同軸ケーブル３の実施例と、比較例とを示す。この例においては、２種類の周波数ｆ_１，ｆ_２を１．２ＧＨｚと２．４ＧＨｚとしている。
比較例のものは、２種類の周波数ｆ_１，ｆ_２ともが直交基準面Ｖよりもプラス側へ輻射されており、かつ、輻射角度θ_２が４５°を超えている。この場合、受信電力値が減少してしまい、かつ、図示省略するが、通信エリア内に区画壁等が配置され、その区画壁の下部近傍に通信端末が設置された場合、通信端末は両者共の電波に対して区画壁の影に入り、通信状態が悪くなるという現象が発生するため、通信端末の設置場所に制限が生じてしまう。
【００３１】
【表２】

【００３２】
実施例のものは、２種類の周波数ｆ_１，ｆ_２を１．２ＧＨｚと２．４ＧＨｚとした場合、孔ピッチＰを１３７．２ｍｍ、１６７．７ｍｍとすることで、マイナス側及びプラス側へ夫々電波を輻射させることができ、さらに、孔ピッチＰが１６７．７ｍｍの場合、マイナス側とプラス側の輻射角度θの絶対値を等しくでき、また、その輻射角度θが適度（絶対値が２０°〜３５°）であるため、空間での損失が小さくて済み、かつ、通信エリアを広げることができる。
【００３３】
次に、第二の実施の形態において、周波数ｆ_１，ｆ_２を使用する場合の電波の輻射方向（輻射角度θ）の設定は、以下の操作にて行なえる。
周波数ｆ_１による電波の輻射角度θと、周波数ｆ_２による電波の輻射角度θとが、共に−４５°から＋４５°の範囲になるよう上記数１に示した式により孔ピッチＰの範囲を求め、この孔ピッチＰを漏洩同軸ケーブル３に適用することで、所望の角度に電波を輻射させるものが得られる。
そして、表３に、この場合の漏洩同軸ケーブル３の実施例と、比較例とを示す。この例においては、２種類の周波数ｆ_１，ｆ_２を１．２ＧＨｚと２．４ＧＨｚとしている。
【００３４】
【表３】

【００３５】
実施例のものは、孔ピッチＰを１３７．２ｍｍ、１６７．７ｍｍ、３０３．０ｍｍとすることで、２種類の周波数ｆ_１，ｆ_２による輻射角度θ，θの値を−４５°から＋４５°の範囲内となり、受信電力値が大きくなり、好ましい通信環境を得ることができる。
比較例のものは、輻射角度θが−４５°未満、４５°を超える値となり、受信電力値が減少してしまう。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により次のような効果を奏する。
【００３７】
（請求項１によれば）１本の漏洩同軸ケーブル３に対して、２種類の周波数の信号であっても、両周波数により輻射される電波を通信エリアに効率よく放出させることができ、好ましい通信環境を得ることができる。
（請求項２によれば）通信エリアのどの位置においても、安定した通信状態を得ることができる。
（請求項３によれば）通信エリアのどの位置においても、安定した通信状態を得ることができる。例えば、漏洩同軸ケーブル３を天井に設置した場合、通信端末が区画壁や書棚等の影に入って通信状態が悪くなることを防止でき、常に、どの場所においても良好な通信状態を得ることができる。
【００３８】
（請求項４によれば、）１本の漏洩同軸ケーブル３に対して、２種類の周波数の信号であっても、両周波数により輻射される電波を通信エリアに効率よく放出させることができ、通信エリアのどの位置においても、安定した通信状態を得ることができる。例えば、漏洩同軸ケーブル３を天井に設置した場合、通信端末が区画壁や書棚等の影に入って通信状態が悪くなることを防止でき、常に、どの場所においても良好な通信状態を得ることができる。
【００３９】
（請求項５によれば）漏洩孔９の形成が容易となり、漏洩孔９の孔ピッチＰ、孔形状の精度を良くすることができる。
【００４０】
（請求項６によれば）１本の漏洩同軸ケーブル３に対して、２種類の周波数の信号であっても、両周波数により輻射される電波を通信エリアに効率よく放出させることができ、好ましい送信環境が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の漏洩同軸ケーブルの実施の一形態を示す斜視図である。
【図２】漏洩同軸ケーブルの横断面図である。
【図３】漏洩同軸ケーブルの漏洩孔から輻射される電波の様子を示す説明図である。
【図４】電波受信モデルを示す説明図である。
【図５】漏洩同軸ケーブルの外部導体の縦断面図である。
【図６】電波の輻射角度を説明する説明図である。
【符号の説明】
１給電側
２終端側
７外部導体
９漏洩孔
Ｃケーブル軸心
Ｐ孔ピッチ
Ｐ_０波ピッチ
Ｖ直交基準面
θ 輻射角度
−θ_１第一輻射角度
＋θ_２第二輻射角度

Claims

給電側（１）から信号を終端側（２）へ送信させ外部導体（７）に所定の孔ピッチ（Ｐ）で形成した漏洩孔（９）から電波を輻射させる漏洩同軸ケーブルに於て、２種類の周波数の信号が送信され、一方の周波数による上記漏洩孔（９）からの電波の輻射方向が、ケーブル軸心（Ｃ）に直交しかつ該漏洩孔（９）の中心を含む直交基準面（Ｖ）より給電側（１）の向きとされ、他方の周波数による該漏洩孔（９）からの電波の輻射方向が、該直交基準面（Ｖ）より終端側（２）の向きとされたことを特徴とする漏洩同軸ケーブル。
上記直交基準面（Ｖ）が原点とされ、該直交基準面（Ｖ）より給電側（１）の向きに輻射される電波の第一輻射角度（−θ_１）の絶対値と、該直交基準面（Ｖ）より終端側（２）の向きに輻射される電波の第二輻射角度（＋θ_２）の絶対値とが、略同一となるよう設定された請求項１記載の漏洩同軸ケーブル。
上記直交基準面（Ｖ）が原点とされ、該直交基準面（Ｖ）より給電側（１）の向きに輻射される電波の第一輻射角度（−θ_１）が、−４５°以上０°未満とされ、該直交基準面（Ｖ）より終端側（２）の向きに輻射される電波の第二輻射角度（＋θ_２）が、０°を超えて４５°以下となるよう設定された請求項１又は２記載の漏洩同軸ケーブル。
給電側（１）から信号を終端側（２）へ送信させ外部導体（７）に所定の孔ピッチ（Ｐ）で形成した漏洩孔（９）から電波を輻射させる漏洩同軸ケーブルに於て、２種類の周波数の信号が送信され、ケーブル軸心（Ｃ）に直交しかつ上記漏洩孔（９）の中心を含む直交基準面（Ｖ）より給電側（１）をマイナス側とし該直交基準面（Ｖ）より終端側（２）をプラス側とした場合、２種類の上記周波数による上記漏洩孔（９）からの電波の輻射角度（θ_１），（θ_２）が、−４５°以上４５°以下の範囲となることを特徴とする漏洩同軸ケーブル。
上記漏洩孔（９）が形成される上記外部導体（７）が凹凸波状とされ、該漏洩孔（９）の上記孔ピッチ（Ｐ）が、該外部導体（７）の波ピッチ（Ｐ_０）の整数倍とされた請求項１，２，３又は４記載の漏洩同軸ケーブル。
共通の漏洩同軸ケーブル（３）に２種類の周波数の信号を同一方向へ送信し、該漏洩同軸ケーブル（３）の漏洩孔（９）から、ケーブル軸心（Ｃ）に直交しかつ該漏洩孔（９）の中心を含む直交基準面（Ｖ）より給電側（１）の向きに一方の周波数による電波の輻射を行い、該漏洩孔（９）から、該直交基準面（Ｖ）より終端側（２）の向きに他方の周波数による電波の輻射を行なうことを特徴とする送信方法。