JP2017130782A - マイクロ無線回線用反射板の調整角度導出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロ無線回線で使用される反射板の角度にずれが生じた場合に、作業員に対して、調整角度に関する情報を提供すること。【解決手段】無線機からの電波を反射する反射板１００の調整角度導出方法であって、無線回線が正常な状態にある反射板１００に回転台２０を介してスロットアンテナ１０を設置した後、スロットアンテナ１０を回転させて第１、第２地点の無線機からの電波をそれぞれ受信し、受信電界の強度が最大となるアンテナ角度を予め取得する工程と、反射板の向きの調整時に反射板１００に回転台２０を介してスロットアンテナ１０を設置した後、スロットアンテナ１０を回転させて第１、第２地点の無線機からの電波をそれぞれ受信し、受信電界の強度が最大となるそれぞれのアンテナ角度を予め取得する工程と、正常時に取得したアンテナ角度と、調整時に取得したアンテナ角度と、に基づいて反射板１００の調整角度を求める工程と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ無線回線に適用され、第１地点にある無線機と第２地点にある無線機との間で無線通信ができるように、第１地点にある無線機及び第２地点にある無線機からの電波を反射して電波の進路を変える反射板の調整角度を導出する調整角度導出方法に関する。

従来、マイクロ無線回線は、反射板を利用して構成する場合がある。例えば、図９に示すように、Ａ地点の無線機２００と、Ｂ地点の無線機２００との間で無線通信を行う際に、Ａ地点とＢ地点との間に障害物（例えば、山）があって、Ａ地点の無線機２００とＢ地点の無線機２００との間で直接的に無線通信できないとする。このような場合に、Ａ、Ｂ地点の無線機２００の電波を反射板１００で反射させて、障害物を避けるようなマイクロ無線回線を構成する、ということが従来から行われている。

また、従来、この種の技術として、特許文献１に記載された技術がある。特許文献１には、無線基地局のアレイアンテナから送信される指向性ビームを反射する反射板を有する反射板装置について記載されている。

特開２０１１−１６０２３４号公報

ところで、反射板は、地震や台風等などの災害によって反射板の方向（角度）がずれることがあり得る。この場合、マイクロ無線回線に疎通障害が発生するおそれがある。

従来、反射板の方向がずれた場合には、反射板を少しずつ上下左右に動かしながら、遠方にある２点のマイクロ無線機設置場所の受信電界の強度が最大値になるように、マイクロ無線機設置場所と反射板の３地点で連絡を取りながら、反射板の方向調整を行っている。

しかし、反射板は高所に据え付けてられている場合が多く、大きさは３ｍ×４ｍ〜１０ｍ四方の鉄製でかなりの重量があるため、反射板を少しずつ上下左右に動かす作業は作業員にとって負担が大きい。このため、反射板を少しずつ動かす作業が何度も繰り返されることなく円滑に作業が進められるように、角度を調整する上での目標値を予め把握できることが望まれる。

本発明は、このような問題点を解決し、マイクロ無線回線で使用される反射板の角度にずれが生じた場合に、作業員に対して、復旧に要する調整角度に関する情報を提供することを可能にするマイクロ無線回線用反射板の調整角度導出方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備えている。

（１） マイクロ無線回線に用いられ、第１地点にある無線機と第２地点にある無線機との間で無線通信ができるように、第１地点にある無線機及び第２地点にある無線機からの電波を反射して電波の進路を変える反射板の調整角度を導出する調整角度導出方法であって、前記反射板の枠に取り付けられる固定部及び当該固定部に対して回転自在な回転部からなる回転台と、前記回転部に回転可能に取り付けられるスロットアンテナと、当該スロットアンテナの受信電界の強度を測定する電界強度計と、を備えた電界測定装置を用い、マイクロ無線回線が正常な状態にある前記反射板に前記回転台を介して前記スロットアンテナを設置した後、前記スロットアンテナを回転させて前記第１地点及び第２地点の無線機からの電波をそれぞれ受信し、受信電界の強度が最大となるそれぞれのアンテナ角度を予め取得する工程と、前記反射板の向きの調整時において、前記反射板の枠に前記回転台を介して前記スロットアンテナを設置した後、前記スロットアンテナを回転させて前記第１地点及び第２地点の無線機からの電波をそれぞれ受信し、受信電界の強度が最大となるそれぞれのアンテナ角度を予め取得する工程と、正常時に取得した受信電界の強度が最大となるアンテナ角度と、調整時に取得した受信電界の強度が最大となるアンテナ角度と、に基づいて前記反射板の調整角度を求める工程と、を有するマイクロ無線回線用反射板の調整角度導出方法。

（２） （１）において、前記スロットアンテナは、方形導波管からなることを特徴とするマイクロ無線回線用反射板の調整角度導出方法。

（３） （１）又は（２）において、前記回転台は、前記反射板の枠の上部又は下部のいずれか一方、及び前記反射板の枠の片方の側部に設置され、各回転台に設置された前記スロットアンテナの受信電界の強度に基づいて、垂直方向及び水平方向の調整角度を求めることを特徴とするマイクロ無線回線用反射板の調整角度導出方法。

（１）〜（３）によれば、第１地点及び第２地点の無線機から出力される電波の受信電界が最大になる方向（角度）を測定することにより、反射板の角度調整作業を行う前に、反射板の調整角度を導出することができる。これにより、反射板の角度調整作業を円滑に進めることが可能になる。

本発明によれば、マイクロ無線回線で使用される反射板の角度にずれが生じた場合に、作業員に対して、復旧に要する角度調整に関する情報を提供することが可能になり、反射板の角度調整作業を円滑に進めることが可能になる。

本発明の一実施形態において使用する電界測定装置１の構成を示す説明図である。 反射板１００に電界測定装置１を取り付けた状態を示す説明図である。 回転台２０の構成を示す説明図である。 電界測定装置１を用いた反射板１００の調整角度導出方法の一部を示す説明図である。 電界測定装置１を用いた反射板１００の調整角度導出方法の一部を示す説明図である。 電界測定装置１におけるスロットアンテナ１０の他構成を示す図である。 スロットアンテナ１０の指向特性を示す図である。 電界測定装置１を、Ａ地点、Ｂ地点各々の無線機出力から反射板１００までの区間における新たな損失の有無の確認に利用する場合を示す図である。 反射板を利用したマイクロ無線回線の一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態において使用する電界測定装置１の構成を示す説明図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）はスロットアンテナ１０の正面図である。図２は、反射板１００に電界測定装置１を取り付けた状態を示す説明図である。

［電界測定装置１の構成］
電界測定装置１は、マイクロ波の受信に用いられるスロットアンテナ１０と、回転台２０と、電界強度計３０と、コード５０と、によって構成されている。
スロットアンテナ１０は、断面形状が方形の方形導波管１２における一つの平面に、１／２波長の間隔で複数のスロット１４を設けたものである。スロット１４の長手方向は、方形導波管１２の長手方向に対して垂直な仮想線方向からわずかに傾斜しており、隣接するスロット１４はそれぞれ傾斜が逆向きになっている。

また、スロットアンテナ１０は、回転台２０に固定するための突起１６（図１（ｂ）参照）を備えている。この突起１６は、直方体形状であり、スロットアンテナ１０の下面の中央部から下方に向けて立設している。

なお、図１に示すスロットアンテナ１０は１本の方形導波管１２によって構成してもよいが、それに限らず、図６に示すように、両端部にフランジ部１２ａ，１２ａが形成されている短い方形導波管１２を直線状に配置し、フランジ部１２ａ，１２ａ同士を繋ぎ合わせることによって、長尺に構成してもよい。

回転台２０は、図２に示すように、スロットアンテナ１０と反射板１００の枠体１０４との間に設けられ、反射板１００に対してスロットアンテナ１０を回転自在に取り付けるものである。

電界強度計３０は、スロットアンテナ１０の受信電界の強度を測定するものである。コード５０は、スロットアンテナ１０と電界強度計３０とを電気的に接続するものである。
ここで、反射板１００は、矩形の枠体１０４の内側に複数の反射体１０２を並べて固定したものである。反射板１００は、鉄骨構造の支持用建物１０６に固定される。
スロットアンテナ１０は、図２に示すように、枠体１０４における水平方向に延びる上辺の中央部と、垂直方向に延びる片方の側辺の中央部とに、それぞれ回転台２０を介して固定される。この時、スロットアンテナ１０の長手方向は、枠体１０４の水平方向の上辺及び垂直方向の側辺とそれぞれ平行である。

図３は、回転台２０の構成を示す説明図であり、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は上面図、図３（ｃ）は下面図、図３（ｄ）は側面図である。
回転台２０は、反射板１００（図２参照）に固定される固定部２２と、固定部２２に回転自在に連結される回転部２４と、から構成されている。

固定部２２及び回転部２４は、ともに同径の略円柱形の部材であり、固定部２２及び回転部２４の中心部には、回転軸２３が設けられており、固定部２２及び回転部２４はこの回転軸２３の周りに回転自在である。

固定部２２の下面には溝部２２ａが形成されている。この溝部２２ａは、固定部２２の下面の中心を通る仮想直線に沿って直径方向に延びており、溝部２２ａの両端部は、固定部２２の側面の一部を貫通している。溝部２２ａ内の両壁面の幅は、枠体１０４の太さ程度に設定されている。このため、反射板１００の枠体１０４は、溝部２２ａに嵌合可能である。

回転部２４の上面には溝部２４ａが形成されている。この溝部２４ａは、回転部２４の上面の中心を通る仮想直線に沿って直径方向に延びており、溝部２４ａの両端部は、回転部２４の側面の一部を貫通している。溝部２４ａ内の両壁面の幅は、突起１６の太さ程度に設定されている。このため、突起１６は、溝部２４ａに嵌合可能である。

固定部２２及び回転部２４の円周状の側面における、固定部２２と回転部２４との当接部位近傍には、固定部２２に対する回転部２４の回転角度を示すスケール２６が形成されている。このスケール２６は、溝部２２ａと溝部２４ａとが平行な場合、言い換えればスロット１４が形成されたスロットアンテナ１０の側面と反射体１０２の鏡面とが平行な場合に、０度を示すように設定されている。

［反射板１００の調整角度導出方法］
次に、電界測定装置１を用いた反射板１００の調整角度導出方法について説明する。
まず、作業員は、図２に示すように、反射板１００における枠体１０４の上部又は下部のいずれか一方の辺の中央、及び枠体１０４の片方の側部の辺の中央にそれぞれ回転台２０の溝部２２ａを嵌合させて、枠体１０４に回転台２０を設置する。なお、本実施形態においては、枠体１０４の上部の辺の中央に回転台２０が設置される。更に、回転台２０の溝部２４ａにスロットアンテナ１０の突起１６を嵌合させて、回転台２０にスロットアンテナ１０を設置する。なお、以下の説明の便宜上、枠体１０４の上辺に設置されたスロットアンテナ１０を、水平スロットアンテナ１０と称する場合がある。また、枠体１０４の側辺に設置されたスロットアンテナ１０を、垂直スロットアンテナ１０と称する場合がある。

次に、作業員は、水平スロットアンテナ１０にコード５０を接続し、更にコード５０に電界強度計３０を接続する。
次に、作業員は、図４（ａ）に示すように、水平スロットアンテナ１０がＡ地点を向くように、水平スロットアンテナ１０を回転させながら、電界強度計３０の測定値をモニタする。そして、電界強度計３０の測定値が最大となるときの水平アンテナ角度θ１を記録しておく。

次に、作業員は、図４（ｂ）に示すように、水平スロットアンテナ１０がＢ地点を向くように、水平スロットアンテナ１０を回転させながら、電界強度計３０の測定値をモニタする。そして、電界強度計３０の測定値が最大となるときの水平アンテナ角度θ２を記録しておく。

次に、作業員は、水平アンテナ角度θ１、θ２を記録した後、水平スロットアンテナ１０からコード５０を外し、垂直スロットアンテナ１０に接続する。
次に、作業員は、垂直スロットアンテナ１０を回転させながら、Ａ地点からの電界強度計３０の測定値をモニタする。そして、電界強度計３０の測定値が最大となるときの垂直アンテナ角度φ１を記録しておく。

次に、作業員は、垂直スロットアンテナ１０を回転させながら、Ｂ地点からの電界強度計３０の測定値をモニタする。そして、電界強度計３０の測定値が最大となるときの垂直アンテナ角度φ２を記録しておく。

上述した作業によって取得されたアンテナ角度θ１、θ２、φ１、φ２は、反射板１００のずれ角を導出するための基準として用いる値である。このため、前述したアンテナ角度θ１、θ２、φ１、φ２を求める作業は、マイクロ無線回線が正常であることが確認されてから実施する。

作業員は、アンテナ角度θ１、θ２、φ１、φ２を取得する作業が終了した後、スロットアンテナ１０及び回転台２０を反射板１００から取り外し、次回、アンテナ角度の取得作業を行うときまで保管しておく。

次に、例えば、地震や台風等の影響によって反射板１００にずれが生じた可能性がある場合、作業員は、電界測定装置１を持参して反射板１００のところまで移動する。
そして、水平アンテナ角度θ１、θ２及び垂直アンテナ角度φ１、φ２を取得する場合と同じ要領で、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、電界強度計３０の測定値が最大となるときの水平アンテナ角度θ１’、θ２’を求め、更に電界強度計３０の測定値が最大となるときの垂直アンテナ角度φ１’、φ２’を求める。

そして、予め取得した基準となるアンテナ角度θ１、θ２、φ１、φ２と、新たに測定したアンテナ角度θ１’、θ２’、φ１’、φ２’との差が、反射板１００のずれ角となる。具体的に、水平方向のずれ角をΔθ、垂直方向のずれ角をΔφとした場合、
水平方向：Δθ＝θ１−θ１’＝θ２’−θ２
垂直方向：Δφ＝φ１−φ１’＝φ２’−φ２
となる。このため、Δθ、Δφだけ反射板１００の角度を変えれば、反射板１００を概ね正常時の状態に戻すことが可能になる。
このように、反射板１００の設置場所の作業員が、水平方向のずれ角Δθ、垂直方向のずれ角Δφを求めて、反射板１００を調整することにより、反射板１００の調整作業が完了する。

以上説明したように構成された本実施形態によれば、反射板１００の角度を調整する作業を行う前に、電界測定装置１を用いて反射板１００における水平方向及び垂直方向のずれ角を把握することができる。このため、反射板１００の角度を調整する作業を容易かつ円滑に進めることが可能になる。また、反射板１００側の調整作業によって、正常時のマイクロ無線回線に復旧にすることができるため、従来のように、無線機が設置されているＡ地点及びＢ地点に作業員を配置する必要がなくなる。

また本実施形態によれば、回転台２０に、反射板１００の枠体１０４に嵌合する溝部２２ａと、スロットアンテナ１０の突起１０ａに嵌合する溝部２４ａを取り付けるための溝が形成されているため、正確にスロットアンテナ１０を反射板１００に取り付けることができる。また、反射板１００とスロットアンテナ１０の角度を読み取るためのスケール２６が刻み込まれているため、測定誤差を小さく抑えることが可能になる。

また本実施形態によれば、スロットアンテナ１０は、方形導波管１２を主体としたアンテナであり、図６に示すように、複数の方形導波管１２をつなぎ合わせた構成とすることも可能である。特に、スロットアンテナ１０を複数の方形導波管１２をつなぎ合わせた構成とすることにより、スロットアンテナ１０を持ち運べる長さに分解できるため、山中に反射板１００があるような場合でもスロットアンテナ１０の持ち込みも容易となり、しかもアンテナとしての性能に影響を与えない。また、方形導波管１２を主体としたアンテナであるため、図７に示すように、スロットアンテナ１０の指向特性は大変鋭く、７ＧＨｚ帯のスロットアンテナ１０であれば、全長２ｍ程度のもので水平面半値角が１°程度、垂直面半値角が１５〜２０°程度となる。なお、水平面半値角が鋭すぎる場合は、スロットアンテナ１０の長さを短くして半値角を広げることが可能であり、反射板１００が大きくずれた場合であっても対応可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限るものではない。例えば、上述した実施形態によれば、既設の反射板１００がずれた場合を想定しているが、それに限らず、マイクロ無線回線新設時に、反射板１００を仮設置した場合における反射板１００の角度の調整作業に応用することも可能である。

例えば、図５において、Ａ地点、Ｂ地点からの受信電界が最大になる方向（角度）を測定すれば、反射板１００の設置条件は概ね入射角＝反射角であるため、
水平方向：（θ１’−θ２’）／２
垂直方向：（φ１’−φ２’）／２
だけ、反射板１００の向き（角度）をずらすことにより、概ね良好な状態に調整することができる。そして、この後の作業は微調整のみとなるため、調整作業を容易に行うことが可能となる。

また、反射板１００の定期点検や巡視時において、電界測定装置１を用いてＡ地点、Ｂ地点からの最大受信電界を測定し、正常時の受信電界との差を比較する作業を行ってもよい。これにより、Ａ地点、Ｂ地点各々の無線機出力から反射板１００までの区間における新たな損失の有無を確認することに応用することが可能になる。例えば、スロットアンテナ１０からの受信電界からは反射板１００に角度のずれが認められず、その一方で受信電界の強度が基準の強度より低くなっている場合には、送信側（Ａ地点、Ｂ地点の無線機側）の設備に障害が発生している可能性があると判断することが可能になる。具体的には、図８に示す無線機２００から導波管２０２を介してアンテナ２０４に到達するまでの間に障害が発生している可能性があると判断することが可能になる。

１ 電界測定装置
１０ スロットアンテナ
１０ａ 突起
１２ 方形導波管
１２ａ フランジ部
１４ スロット
１６ 突起
２０ 回転台
２２ 固定部
２２ａ 溝部
２３ 回転軸
２４ 回転部
２４ａ 溝部
２６ スケール
３０ 電界強度計
５０ コード
１００ 反射板
１０２ 反射体
１０４ 枠体
１０６ 支持用建物
２００ 無線機
２０２ 導波管
２０４ アンテナ

Claims (3)

1. マイクロ無線回線に用いられ、第１地点にある無線機と第２地点にある無線機との間で無線通信ができるように、第１地点にある無線機及び第２地点にある無線機からの電波を反射して電波の進路を変える反射板の調整角度を導出する調整角度導出方法であって、
   前記反射板の枠に取り付けられる固定部及び当該固定部に対して回転自在な回転部からなる回転台と、前記回転部に回転可能に取り付けられるスロットアンテナと、当該スロットアンテナの受信電界の強度を測定する電界強度計と、を備えた電界測定装置を用い、
   マイクロ無線回線が正常な状態にある前記反射板に前記回転台を介して前記スロットアンテナを設置した後、前記スロットアンテナを回転させて前記第１地点及び第２地点の無線機からの電波をそれぞれ受信し、受信電界の強度が最大となるそれぞれのアンテナ角度を予め取得する工程と、
   前記反射板の向きの調整時において、前記反射板の枠に前記回転台を介して前記スロットアンテナを設置した後、前記スロットアンテナを回転させて前記第１地点及び第２地点の無線機からの電波をそれぞれ受信し、受信電界の強度が最大となるそれぞれのアンテナ角度を予め取得する工程と、
   正常時に取得した受信電界の強度が最大となるアンテナ角度と、調整時に取得した受信電界の強度が最大となるアンテナ角度と、に基づいて前記反射板の調整角度を求める工程と、を有するマイクロ無線回線用反射板の調整角度導出方法。
2. 前記スロットアンテナは、方形導波管からなることを特徴とする請求項１記載のマイクロ無線回線用反射板の調整角度導出方法。
3. 前記回転台は、前記反射板の枠の上部又は下部のいずれか一方、及び前記反射板の枠の片方の側部に設置され、
   各回転台に設置された前記スロットアンテナの受信電界の強度に基づいて、垂直方向及び水平方向の調整角度を求めることを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロ無線回線用反射板の調整角度導出方法。

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