JP2011010147A - ミリ波伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 個別の調整を行わなくても、ミリ波送信アンテナから送信されるミリ波を受信するミリ波受信アンテナの受信電界強度を適切な値とする。
【解決手段】 ミリ波送信用のコンバータ２０からのミリ波信号をミリ波送信アンテナ２２がマンション２８の屋上から下方に向けて送信する。ミリ波送信アンテナ２２のビームの中心軸に沿って間隔をおいて複数のミリ波受信アンテナ３４が配置され、ミリ波信号を受信する。各ミリ波受信アンテナ３４が受信したミリ波信号が複数のミリ波受信用のコンバータ３６にそれぞれ入力され、その受信したミリ波信号のレベルが大きいとき、出力が飽和する。ミリ波受信アンテナ３４のうち、ミリ波送信アンテナ付近に位置するミリ波受信アンテナ３４ｂは、ミリ波送信アンテナ２２のビーム角度範囲の外部に位置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ミリ波を１台のミリ波送信アンテナから送信し、複数台のミリ波受信アンテナで受信させるミリ波伝送システムに関する。

従来、上記のようなミリ波伝送システムは、例えば特許文献１に開示されているように、高層建築物の屋上に設置されたミリ波送信機から下方向に向けてミリ波を送信し、高層建築物の各階にミリ波信号を受信するミリ波受信アンテナを設置したものがある。

特許第４２０４３８７号

このようなミリ波伝送システムでは、ミリ波送信アンテナに近い高層階に設置されたミリ波受信アンテナでの電界強度は大きくなり、屋上から離れた低層階に設置されたミリ波受信アンテナでの電界強度は小さくなる。これらミリ波受信アンテナでの受信信号は、受信機器に供給されるが、この受信信号が飽和すると、受信機器の入力信号の品質が劣化することがある。このような場合、正常な受信を行うことができない。これを防止しようとすると、高層階のミリ波受信アンテナの受信信号のレベルを低下させるように、各受信機器に減衰器を設置し、その減衰量をそれぞれ調整する必要がある。しかし、このような調整を一個一個の受信機器に対して行うことは非常に面倒な作業となる。

本発明は、個別の調整を行わなくても、ミリ波送信アンテナから送信されるミリ波を受信するミリ波受信アンテナの受信電界強度を適切な値とすることができるミリ波伝送システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様のミリ波伝送システムは、ミリ波送信手段と、このミリ波送信手段からのミリ波信号を送信するミリ波送信アンテナとを有している。ミリ波送信信号としては、例えばテレビジョン放送信号、具体的には地上デジタルテレビジョン放送信号や衛星放送中間周波信号や衛星通信中間周波信号を周波数変換したものを使用することができる。ミリ波送信アンテナとしては、例えばパラボラアンテナ（オフセットパラボラアンテナを含む）や誘電体アンテナなどを使用することができる。このミリ波送信アンテナのビームの中心軸に沿って間隔をおいて複数のミリ波受信アンテナが配置され、前記ミリ波信号を受信する。ミリ波受信アンテナとしては、上述したミリ波送信アンテナと同様なものを使用することができる。前記各ミリ波受信アンテナが受信したミリ波信号が、これらに対応する複数のミリ波受信手段に入力される。ミリ波受信手段は、その入力したミリ波信号のレベルが大きいとき、出力が飽和するもので、例えば増幅手段を備えたもので、具体的には増幅手段を備えた周波数変換手段である。この周波数変換手段は、受信したミリ波信号を元の上述したようなテレビジョン放送信号に周波数変換する。前記ミリ波受信アンテナのうち、前記ミリ波送信アンテナの近傍に位置する少なくとも１つのミリ波受信アンテナである第１のミリ波受信アンテナが、前記ミリ波送信アンテナのビーム角度範囲の外部に位置している。ビーム角度範囲は、例えばビーム中心軸と、電界強度が中心軸での電界強度の約１／２となる位置との間である。

このように構成されたミリ波伝送システムでは、ミリ波送信アンテナの近傍にある第１のミリ波受信アンテナは、ビーム角度範囲の外部に位置しているので、その位置での電界強度は小さく、受信手段での受信レベルが大きくならず、受信手段の出力が飽和することを防止できる。

前記ミリ波受信アンテナの前記第１のミリ波受信アンテナ以外の前記ミリ波受信アンテナである第２のミリ波受信アンテナは、前記ミリ波送信アンテナのほぼ前記ビーム角度範囲に位置するものとすることができる。第２のミリ波受信アンテナは互いに重なり合わないように配置することが望ましい。

このように構成すると、ミリ波送信アンテナから離れた位置にある第２のミリ波受信アンテナのミリ波送信アンテナに近いミリ波受信アンテナがミリ波送信アンテナから遠いミリ波受信アンテナを遮蔽することなく、所望の電界強度でミリ波信号を受信することができる。

さらに、前記第１のミリ波受信アンテナが複数である場合、それらのうち前記ミリ波送信アンテナにより近いものである少なくとも１つの第３のミリ波受信アンテナは、前記ビーム角度範囲よりも予め定めた角度だけ広い角度範囲の外部に位置するものとできる。この場合、前記第１のミリ波受信アンテナのうち前記第３のミリ波受信アンテナ以外のものである第４のミリ波受信アンテナは、前記広い角度範囲のうち前記ビーム角度範囲外の部分に位置する。

このように構成すると、第３のミリ波受信アンテナは、よりミリ波送信アンテナに近い位置にあるが、前記広い角度範囲よりも外部にあるので、受信手段の出力が飽和することのない受信電界強度となる。また、第４のミリ波受信アンテナは、第３のミリ波受信アンテナよりはミリ波送信アンテナから遠い位置にあるが、第２のミリ波受信アンテナよりはミリ波送信アンテナに近い位置にあるので、前記広い角度範囲のうち前記ビーム角度範囲外の部分に位置することによって、受信手段の出力が飽和することがない受信電界強度となる。

更に、前記第３のミリ波受信アンテナが複数の場合、それらのうち前記ミリ波送信アンテナに近いものほど、前記ビーム中心軸に近い位置に配置することができる。ビーム角度範囲は、ミリ波送信アンテナに近いほどその領域が小さいので、ミリ波送信アンテナに近い第３のミリ波受信アンテナは、電界強度が大きくなるビーム中心軸側に近づけてある。

第２のミリ波受信アンテナのうち、前記ミリ波送信アンテナから最も遠いものは、前記ミリ波送信アンテナにほぼ正対し、他のものは前記ミリ波送信アンテナに近づくほど前記ミリ波中心軸から離れて位置するものとすることができる。ミリ波送信アンテナから最も遠い第２のミリ波受信アンテナは、電界強度が低い可能性が高いので、ミリ波送信アンテナと正対させることによって良好にミリ波を受信させる。他の第２のミリ波受信アンテナは、最も遠い第２のミリ波受信アンテナよりもミリ波送信アンテナに近いので、最もミリ波送信アンテナから遠い位置にあるミリ波受信アンテナとほぼ同一の受信電界強度となるようにビーム中心軸から離れた位置に設置されている。

上記の本発明の一態様と同様にミリ波送信アンテナ、ミリ波送信手段、ミリ波受信アンテナ及びミリ波受信手段を配置し、前記各ミリ波受信アンテナを、前記送信ミリ波アンテナから最も遠い位置にあるものが、前記ミリ波送信アンテナにほぼ正対し、前記ミリ波送信アンテナに近づくほど、前記ビームの中心軸から離れて配置することもできる。このように構成した場合でも、ミリ波送信アンテナに近い位置にあるミリ波受信アンテナの電界強度を小さくすることができ、受信手段の出力の飽和を防止できる。

上述した種々のものにおいて、前記ミリ波送信アンテナを、高層建築の屋上に下方を向いて設置することができる。この場合、前記ミリ波受信アンテナは、前記高層建築の各階に前記屋上側を向いて設置される。このように構成すると、伝送線路を敷設することが困難な構想建築物の各階にミリ波信号を伝送することができる。

以上のように、本発明によれば、受信手段を個別に調整することなく、ミリ波送信アンテナから送信されるミリ波を受信するミリ波受信アンテナの受信電界強度を、受信手段の出力が飽和することのない適切なレベルとすることができる。

本発明の第１実施形態のミリ波伝送システムのミリ波送信アンテナとミリ波受信アンテナとの配置を示す図である。 図１のミリ波伝送システムで使用する送信機の一例のブロック図である。 図１のミリ波伝送システムで使用する送信機の他の例のブロック図である。 図１のミリ波伝送システムで使用する受信機の一例のブロック図である。 本発明の第２実施形態のミリ波伝送システムのミリ波送信アンテナとミリ波受信アンテナとの配置を示す図である。

本発明の第１実施形態のミリ波伝送システムは、高層建築物、例えば高層マンションの各部屋に地上デジタルテレビジョン放送信号や、ＢＳ・ＣＳ１１０度信号を伝送しようとする場合に、マンション内にこれらの信号を伝送するためのケーブルを新たに敷設しにくい場合に適用されるものである。

図２に示すように、ＵＨＦ帯のテレビジョン放送信号がＵＨＦ帯受信アンテナ２によって受信され、ヘッドエンド４に供給される。ヘッドエンド４では、これらＵＨＦ帯のテレビジョン放送信号のうち所望の複数の地上デジタルテレビジョン放送信号が選択され、これら地上デジタルテレビジョン放送信号のレベルが揃えられる。同様に、ＢＳ・１１０度ＣＳアンテナ６で受信されたＢＳ信号及び１１０度ＣＳ信号が、ＢＳ・１１０度ＣＳアンテナ６に付属するコンバータ８で、ＢＳ中間周波信号と１１０度ＣＳ中間周波信号とに変換され、分波器１０に供給されて、ここでＢＳ中間周波信号と１１０度ＣＳ中間周波信号とに分波され、ＢＳ中間周波信号は減衰器１２によって、１１０度ＣＳ中間周波信号は減衰器１４によって、それぞれレベルが揃うように調整され、混合器１６によって混合される。

ヘッドエンド４からの地上デジタル放送信号並びに混合器１６からのＢＳ中間周波信号及び１１０度ＣＳ中間周波信号は、混合器１７で混合されて、送信ユニット１８の送信手段、例えばコンバータ２０に供給され、このコンバータ２０によって、ミリ波帯信号に周波数変換され、送信ユニット１８のミリ波送信アンテナ２２に供給され、送信される。

なお、図３に示すように、地上デジタル放送信号は、ＵＨＦ帯受信アンテナ４によって受信されたＵＨＦ帯のテレビジョン放送信号のうちローパスフィルタ２４によって抽出することもできる。この場合、ローパスフィルタ２４の出力に含まれるＶＨＦ帯の信号を除去するために、ローパスフィルタ２４の出力はＶＨＦカットフィルタ２６を介し、混合器１７でＢＳ中間周波信号と１１０度ＣＳ中間周波信号と混合されて、コンバータ２０に供給される。

図１に示すように、送信ユニット１８は、高層マンション２８の屋上に取り付けられている。なお、ＵＨＦ帯受信アンテナ２、ヘッドエンド４、ＢＳ・１１０度ＣＳアンテナ６、分波器１０、減衰器１２、１４、混合器１６、１７も、屋上に取り付けられている。マンション２８は、例えば１４階建てのものである。

送信ユニット１８は、具体的には、マンション２８の各階において隣接する２つの部屋の境界となる支柱３０の上方に、幾分外方にせり出すように配置されている。送信ユニット１８のミリ波送信アンテナ２２は、誘電体アンテナ、例えば電波レンズアンテナで、中心線で示すそのビームの中心軸が支柱３０の長さ方向に沿って位置するように下方に向けて配置されている。

このミリ波送信アンテナ２２は、そのビーム中心軸上で最も電界強度が高くなる。電界強度が中心軸での電界強度の１／２となるラインの中心軸に対する角度がビーム角であり、中心軸の両側にそれぞれある。このビーム角は、電波レンズアンテナの口径と使用するミリ波帯信号の波長とによって決定される。このビーム角度±２度のラインを破線で示し、ビーム角度±４度のラインを２点鎖線で示す。ビーム中心軸であっても、ミリ波送信アンテナ２２の電界強度は、ミリ波送信アンテナ２２に最も近い位置にある１４階付近が最も大きく、ミリ波送信アンテナ２２から最も遠い１階付近で最も小さくなる。また、同じ階であっても、ビーム中心軸から離れるほど電界強度は小さくなり、ビーム中心軸、ビーム角度±２度ライン、ビーム角度±４度ラインの順に電界強度は小さくなる。また、ビーム角度±２度ラインで囲まれるビーム角度±２度範囲及びビーム角度±４度ラインで囲まれるビーム角度±４度範囲は、上方の階から下方の階に向かうほど広くなる。

このミリ波送信アンテナ２２から送信されたミリ波を受信するために、受信ユニット３２が、各階の支柱３０の両側にある部屋のベランダにそれぞれ外方にせり出して設けられている。受信ユニット３２は、図４に示すように、ミリ波受信アンテナ３４を有している。ミリ波受信アンテナ３４としては、例えばミリ波送信アンテナ２２と同様な電波レンズアンテナを使用している。

ミリ波受信アンテナ３４によって受信されたミリ波信号は、受信ユニット３２に設けられている受信手段、例えばコンバータ３６に供給され、ここで元の地上デジタルテレビジョン放送信号、ＢＳ中間周波信号、１１０度ＣＳ中間周波信号に周波数変換され、分波器３８によって分波され、各部屋内に設けられている地上デジタルチューナ４０に地上デジタル信号が、ＢＳ・１１０度ＣＳチューナ４２にＢＳ中間周波信号及び１１０度ＣＳ中間周波信号が供給される。

この受信ユニット３２は、各ベランダに取り付けられるが、例えばミリ波送信アンテナ２２に近い階に設置されたものでは、例えば上述したビーム角度範囲内に配置すると、受信電界強度が大きくなりすぎ、コンバータ３６に供給される受信信号のレベルも大きくなり、コンバータ３６の出力が飽和してしまい、良好に地上デジタルテレビジョン放送、ＢＳ放送、１１０度ＣＳ放送を受信することができなくなる。

そこで、各受信ユニット３２のうち、送信ユニット１８付近にあるもの、例えば送信ユニット１８に最も近い１４階に設置されているものから、中途の階、例えば８階にあるものまでのミリ波受信アンテナ３４である第１のミリ波受信アンテナ３４ａは、ミリ波送信アンテナ２２側を向くように設置され、さらに上述したビーム角度範囲±２度の外側に配置されている。具体的には、第１のミリ波受信アンテナ３４ａのうち、送信ユニット１８に接近して位置するものである第３のミリ波受信アンテナ３４ｂ、３４ｂは１４階と１３階とに設置され、上述したビーム角度範囲±４度の範囲の外部に設けられている。但し、ビーム角度範囲±４度のラインに近い位置に配置して、電界強度が極端に小さくなることを防止している。そのため、１４階にあるミリ波受信アンテナ３４ｂは、１３階にあるミリ波受信アンテナ３４ｂよりもビーム中心軸に近い位置に設置されている。このようにミリ波受信アンテナ３４ｂを配置しているので、これらの受信電界強度をほぼ揃えてコンバータ３６の出力が飽和しないレベルとすることができる。ミリ波受信アンテナ３４ｂをコンバータ３６の出力が飽和しないレベルとするために、ミリ波送信アンテナ２２の方向に向けず、少し外側にずらした方向に向けることもできる。

第１のミリ波受信アンテナ３４ａのうち、残りのものである第４のミリ波受信アンテナ３４ｃは、１２階から８階までに配置されており、上述したビーム角度範囲±４度のラインよりも内側で、ビーム角度±２度のラインとの間に配置されている。但し、ビーム中心軸に対する距離を等しくして、例えば８階と９階とに中心軸に対する距離を等しくして受信アンテナを配置しても、ミリ波送信アンテナ２２からの距離が遠いほど電界強度は小さく、例えば８階の方がミリ波送信アンテナ２２より遠いので受信電界強度は小さい。そこで、低い階でも受信電界強度が大きくなるように、ビーム角度範囲±２度のラインに徐々に近づけている。即ち、８階から１２階にある第３のミリ波受信アンテナ３４ｃは、８階から１２階に向かうに従って徐々にビーム中心軸に近づくように配置されている。このように配置しているので、第３のミリ波受信アンテナ３４ｃでの受信レベルをほぼ揃えてコンバータ３６の出力が飽和しないレベルとすることができる。

また、７階から１階までに配置されているミリ波受信アンテナ３４である第２ミリ波受信アンテナ３４ｄでは、ミリ波送信アンテナ２２から最も遠い位置にある１階の第２ミリ波受信アンテナ３４ｄが、ミリ波送信アンテナ２２とほぼ正対するように配置されている。１階よりも電界強度が徐々に大きくなる２階、３階、４階、５階、６階、７階に設置される第２ミリ波受信アンテナ３４ｄほど、ビーム中心軸から離れた位置に配置されている。但し、いずれもビーム角度±２度の各範囲内に配置されている。このように配置しているので、第２のミリ波受信アンテナ３４ｄの受信レベルをほぼ揃えることができる。無論、コンバータ３６の出力は飽和しない。

このように第１のミリ波受信アンテナ３４ａ、第２のミリ波受信アンテナ３４ｄを配置しているので、いずれのミリ波受信アンテナでも、良好にミリ波を受信することができる。

本発明の第２の実施形態のミリ波伝送システムは、中層または低層のマンション２８ａの各部屋に地上デジタルテレビジョン放送信号や、ＢＳ・ＣＳ１１０度信号を伝送しようとする場合のものである。ミリ波送信アンテナ２２及びコンバータ２０を備えた送信ユニット１８は、第１実施形態の送信ユニット１８と同一のもので、第１実施形態の送信ユニット１８と同様に中層または低層マンション２８ａの屋上に配置されている。ミリ波受信アンテナ３４及びコンバータ３６を備える受信ユニット３２も、第１の実施形態の受信ユニット３２と同一のもので、第１実施形態の第２のミリ波受信アンテナ３４ｄと同様に配置されている。即ち、最もミリ波送信アンテナ２２と離れているミリ波受信アンテナ３４は、ミリ波送信アンテナ２２とほぼ正対するように配置され、ミリ波送信アンテナ２２に近づくように上層階になるほど、ビーム中心軸から離れるように配置される。そして、ミリ波送信アンテナ２２に接近したもの、この実施形態では、ミリ波送信アンテナ２２に近い２つの階に設けたものは、２点鎖線で示すビーム角度ラインまたはそれよりも所定の角度、例えば±２度乃至４度だけ開いた角度ラインの外側に位置するように配置されている。このように配置することによって、ミリ波送信アンテナ２２に比較的近く電界強度の大きい階に設置されたミリ波受信アンテナ３４は、その階において最も電界強度の大きい中心軸よりも、電界強度の小さい位置に設置されている。従って、ミリ波送信アンテナ２２に近い位置にあるミリ波受信アンテナ３４での受信信号が供給される受信用のコンバータ３６の出力が飽和することはない。

上記の両実施形態では、地上デジタルテレビジョン放送信号やＢＳ・１１０度ＣＳ信号を伝送するためにミリ波信号を使用したが、他の信号を伝送するためにミリ波信号を使用することもできるし、地上デジタルテレビジョン放送信号のみやＢＳ・１１０度ＣＳ信号のみを伝送するためにミリ波信号を使用することもできる。また、上記の両実施形態では、マンションのような１つの高層建築物の各階にミリ波信号を伝送したが、例えば一列に配置された複数の建築物のそれぞれにミリ波信号を伝送する場合にも、本発明を使用することもできる。第１の実施形態では、第２のミリ波受信アンテナ３４ｂを、第２の実施形態ではミリ波送信アンテナ２２に近い２つのミリ波受信アンテナをビーム角度±４度のラインの外側に配置したが、送信用のコンバータ２０の出力電力によってビーム角度±４度のラインの内側に配置することもできる。また、上記の実施形態ではビーム角度±２度とビーム角度±４度の角度ラインを基準としたが、これに限ったものではなく、場合によっては、ビーム角度±１度の角度ラインとビーム角度±３度の角度ラインや、ビーム角度±３度の角度ラインとビーム角度ライン±５度のライン等を基準とすることもできる。上記の第１の実施形態では、第１のミリ波受信アンテナ３４ａは、それぞれ複数の第３のミリ波受信アンテナ３４ｂと第４のミリ波受信アンテナ３４ｃとから構成したが、マンションの高さによっては、第４のミリ波受信アンテナ３４ｃを除去して直ちに第２のミリ波受信アンテナ３４ｄとすることもできるし、また、第３のミリ波受信アンテナ３４ｂを１台だけ設けることも場合によっては可能である。

２０ コンバータ（送信手段）
２２ ミリ波送信アンテナ
３４ａ 第１のミリ波受信アンテナ
３４ｂ 第３のミリ波受信アンテナ
３４ｃ 第４のミリ波受信アンテナ
３４ｄ 第２のミリ波受信アンテナ
３６ コンバータ（受信手段）

Claims (7)

1. ミリ波送信手段と、
   このミリ波送信手段からのミリ波信号を送信するミリ波送信アンテナと、
   このミリ波送信アンテナのビームの中心軸に沿って間隔をおいて配置され、前記ミリ波信号を受信する複数のミリ波受信アンテナと、
   前記各ミリ波受信アンテナが受信したミリ波信号がそれぞれ入力され、その受信したミリ波信号のレベルが大きいとき、出力が飽和する複数のミリ波受信手段とを、
   具備し、前記ミリ波受信アンテナのうち、前記ミリ波送信アンテナ付近に位置する少なくとも１つのミリ波受信アンテナである第１のミリ波受信アンテナは、前記ミリ波送信アンテナのビーム角度範囲の外部に位置するミリ波伝送システム。
2. 請求項１記載のミリ波伝送システムにおいて、前記ミリ波受信アンテナの前記第１のミリ波受信アンテナ以外の前記ミリ波受信アンテナである第２のミリ波受信アンテナは、前記ミリ波送信アンテナのほぼ前記ビーム角度範囲に位置するミリ波伝送システム。
3. 請求項２記載のミリ波伝送システムにおいて、前記第１のミリ波受信アンテナは、複数であり、それらのうち前記ミリ波送信アンテナにより近いものである少なくとも１つの第３のミリ波受信アンテナは、前記ビーム角度範囲よりも予め定めた角度だけ広い角度範囲の外部に位置し、前記第１のミリ波受信アンテナのうち前記第３のミリ波受信アンテナ以外のものである第４のミリ波受信アンテナは、前記広い角度範囲のうち前記ビーム角度範囲外の部分に位置するミリ波伝送システム。
4. 請求項３記載のミリ波伝送システムにおいて、前記第３のミリ波受信アンテナは複数であり、前記ミリ波送信アンテナに近いものほど、前記ビーム中心軸に近い位置にあるミリ波伝送システム。
5. 請求項３記載のミリ波伝送システムにおいて、第２のミリ波受信アンテナのうち、前記ミリ波送信アンテナから最も遠いものは、前記ミリ波送信アンテナにほぼ正対し、他のものは前記ミリ波送信アンテナに近づくほど前記ミリ波中心軸から離れて位置するミリ波伝送システム。
6. ミリ波送信手段と、
   このミリ波送信手段からのミリ波信号を送信するミリ波送信アンテナと、
   このミリ波送信アンテナのビームの中心軸に沿って間隔をおいて配置され、前記ミリ波信号を受信する複数のミリ波受信アンテナと、
   前記各ミリ波受信アンテナが受信したミリ波信号がそれぞれ入力され、その受信したミリ波信号のレベルが大きいとき、出力が飽和する複数のミリ波受信手段とを、
   具備し、前記各ミリ波受信アンテナは、前記送信ミリ波アンテナから最も遠い位置にあるものが、前記ミリ波送信アンテナにほぼ正対し、前記ミリ波送信アンテナに近づくほど、前記ビームの中心軸から離れて配置されているミリ波伝送システム。
7. 請求項１乃６いずれか記載のミリ波伝送システムにおいて、前記ミリ波送信アンテナは、高層建築の屋上に、下方を向いて設置され、前記ミリ波受信アンテナは、前記高層建築の各階に前記屋上側を向いて設置されているミリ波伝送システム。
   

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