JP2005051467A - 漏洩同軸ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】 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。
【解決手段】給電側１から信号を終端側２へ送信させ漏洩孔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を送信させ、２種類の周波数をｆ₁ とｆ₂ とし、ｆ₁ ＜ｆ₂ とし、ケーブルの波長短縮率をνとし、光速をｃとしたときに、漏洩孔９の孔ピッチＰが、以下の数式１を満たすように設定されている。
【数１】

【選択図】 図３

Description

本発明は漏洩同軸ケーブルに関するものである。

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が被覆され、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となり、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（輻射角度θ）とを定めることにより、数式５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）。

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７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、上記数式５は輻射パターンの長手方向輻射角度の式となる。
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

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式５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。
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。

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を送信させ、２種類の該周波数をｆ₁ とｆ₂ とし、ｆ₁ ＜ｆ₂ とし、ケーブルの波長短縮率をνとし、光速をｃとしたときに、上記漏洩孔の孔ピッチＰが、以下の数式１を満たすように設定されたものである。
また、上記２種類の周波数のうち、一方の周波数ｆ₁ による上記漏洩孔からの電波の第一輻射角度をθ₁ とし、他方の周波数ｆ₂ による上記漏洩孔からの電波の第二輻射角度をθ₂ としたときに、以下の数式２と数式３と数式４とを満たすように設定されたものである。

１本の漏洩同軸ケーブルに対して、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適切な輻射角度にて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。
つまり、電波の輻射角度を、直交基準面を原点として−４５°から＋４５°の範囲内とすることができ、電波の空間損失率を低減させ、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。

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。

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。

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。

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。

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、同時に２種類の周波数（２周波）の信号が送信される。
この２種類の周波数をｆ₁ とｆ₂ とし、ケーブルの波長短縮率をνとし、光速をｃとしたときに、漏洩孔９の孔ピッチＰが、以下の数式１を満たすように設定されている。ただし、周波数ｆ₁ と周波数ｆ₂ との関係は、ｆ₁ ＜ｆ₂ とされている。

これによれば、２種類の周波数ｆ₁ ，ｆ₂ により輻射される電波の輻射角度θを、直交基準面Ｖを原点として、共に−４５°から＋４５°の範囲内とできる。
直交基準面Ｖとは、ケーブル軸心Ｃに直交しかつ漏洩孔９の中心を含む面である。そして、電波の輻射角度θは、図３に示すように、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、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（輻射角度）は、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（＋）側としている。従って、本発明において、２種類の周波数ｆ₁ ，ｆ₂ による電波の輻射方向は、両者とも、−４５°から＋４５°の範囲内となる。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。

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、共に−４５°以上＋４５°以下の範囲内に存在させるのが好ましく、輻射角度θがこの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。

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Ｌ₄₅と、輻射角度θが０°の場合の損失量Ｌ₀ との差（Ｌ₄₅−Ｌ₀ ）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又は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。

そして、表２に、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、２種類の周波数ｆ₁ ，ｆ₂ は、ｆ₁ を１．２ＧＨｚとし、ｆ₂ を２．４ＧＨｚとしている。 表２に示すように、比較例のものは、輻射角度θが４５°を超えており、受信電力値が減少してしまう。さらに、比較例において、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、通信端末は輻射された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。

実施例のものは、２種類の周波数ｆ₁ ，ｆ₂ を１．２ＧＨｚと２．４ＧＨｚとした場合に、孔ピッチＰを２００mmとすることで、両周波数ｆ₁ ，ｆ₂ ともの輻射角度θ₁ ，θ₂ が−４５°から＋４５°の範囲内であり、空間での損失が小さくて済み、また、通信エリアを広げることができる。

さらに、本発明では、これら２種類の周波数のうち、一方の周波数ｆ₁ による漏洩孔９からの電波の第一輻射角度をθ₁ とし、他方の周波数ｆ₂ による漏洩孔９からの電波の第二輻射角度をθ₂ としたときに、以下の数式２と数式３と数式４とを満たすように設定されている。

数式２と数式３について説明すると、一方の周波数ｆ₁ による漏洩孔９からの電波の輻射方向は、直交基準面Ｖより給電側１（マイナス側）の向きとされ、他方の周波数ｆ₂ 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（プラス側）の向きとされる。

そして、数式４について説明すると、先ず、一方の周波数ｆ₁ による（給電側１方向へ輻射される）電波の第一輻射角度θ₁ の絶対値と、他方の周波数ｆ₂ による（終端側２方向へ輻射される）電波の第二輻射角度θ₂ の絶対値との差を求め、その差の絶対値が０以上１５以下となるよう設定されている。つまり、給電側１の電波と終端側２の電波との角度差が、０°以上１５°以下とされている。
また、数式４は、漏洩孔９から輻射される２方向の電波について、直交基準面Ｖを中心とした対称性を表したものであると言え、２つの電波が、直交基準面Ｖを中心として給電側１と終端側２とそれぞれに略同じ角度で輻射されることを意味している。

図５は、２種類の周波数ｆ₁ ，ｆ₂ による電波の輻射角度θ₁ ，θ₂ と、漏洩同軸ケーブル３の孔ピッチＰとの関係、及び、第一輻射角度θ₁ と第二輻射角度θ₂ との関係を表したものである。なお、図５では、周波数ｆ₁ を１．２ＧＨｚ、周波数ｆ₂ を２．４ＧＨｚとしている。

そして、数式１を満たす孔ピッチＰの範囲が矢印ａの範囲であり、また、数式２と数式３と数式４とを満たす範囲が矢印ｂの範囲となる。
つまり、矢印ａの範囲は１３７mm以上３０４．２mmの範囲となり（１３７mm≦Ｐ≦３０４．２mm）、矢印ｂの範囲は、１５１．６mm以上１８８．４mmの範囲となる（１５１．６mm≦Ｐ≦１８８．４mm）。

次に、図６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Ｐ₀ の整数倍（１倍、２倍、３倍、４倍…）とされている。
これによれば、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。
なお、図６では、孔ピッチＰが波ピッチＰ₀ 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。

以上のように、本発明によれば、給電側から信号を終端側へ送信させ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を送信させ、２種類の該周波数をｆ₁ とｆ₂ とし、ｆ₁ ＜ｆ₂ とし、ケーブルの波長短縮率をνとし、光速をｃとしたときに、上記漏洩孔の孔ピッチＰが、上記数式１を満たすように設定されているため、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適切な輻射角度θにて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。
つまり、電波の輻射角度θを、直交基準面Ｖを原点として−４５°から＋４５°の範囲内とすることができ、電波の空間損失率を低減させ、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。

また、上記２種類の周波数のうち、一方の周波数ｆ₁ による上記漏洩孔からの電波の第一輻射角度をθ₁ とし、他方の周波数ｆ₂ による上記漏洩孔からの電波の第二輻射角度をθ₂ としたときに、上記の数式２と数式３と数式４とを満たすように設定されているため、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。

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。 漏洩同軸ケーブルの横断面図である。 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。 電波受信モデルを示す説明図である。 ２種類の周波数による電波の輻射角度と漏洩同軸ケーブルの孔ピッチとの関係を示すグラフである。 漏洩同軸ケーブルの外部導体の縦断面図である。 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
９ 漏洩孔
Ｐ 孔ピッチ
ｃ 光速
ｆ₁ 周波数
ｆ₂ 周波数
θ₁ 第一輻射角度
θ₂ 第二輻射角度
ν 波長短縮率

Claims (2)

1. 給電側から信号を終端側へ送信させ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を送信させ、２種類の該周波数をｆ₁ とｆ₂ とし、ｆ₁ ＜ｆ₂ とし、ケーブルの波長短縮率をνとし、光速をｃとしたときに、上記漏洩孔の孔ピッチＰが、以下の数式１を満たすように設定されたことを特徴とする漏洩同軸ケーブル。
   
2. 上記２種類の周波数のうち、一方の周波数ｆ₁ による上記漏洩孔からの電波の第一輻射角度をθ₁ とし、他方の周波数ｆ₂ による上記漏洩孔からの電波の第二輻射角度をθ₂ としたときに、以下の数式２と数式３と数式４とを満たすように設定された請求項１記載の漏洩同軸ケーブル。