JP2019083356A - 屋外無線装置、及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で偏波方向を切り替えることができる屋外無線装置、及びその制御方法を提供すること。【解決手段】本実施形態にかかる屋外無線装置は、筐体３０と、筐体３０内に設けられ、通信回路が実装された基板３９と、基板３９に取り付けられ、アンテナユニットと結合される導波口３３を有するフランジ３２と、基板３９を回転させることで、導波口３３の回転角度を変える回転機構３７と、筐体３０内に配置され、回転機構３７を駆動する駆動部３８と、を備えたものである。【選択図】図３

Description

本発明は屋外無線装置、及びその制御方法に関する。

特許文献１には、水平偏波と垂直偏波を切り替えることができる一次放射器装置が開示されている。具体的には、特許文献１の装置は、パラボラアンテナ付フランジ、可動部、一次放射器取付用接栓、歯車、ストッパ、スイッチ、電動回転装置を有している。そして、電動回転装置が作動すると、歯車が回転する。これみより、可動部、及び一次放射器取付用接栓が回転する。そして、ストッパがスイッチに接触して、電動回転装置の回転が停止する。このようにすることで、水平偏波と垂直偏波を切り替えている。

特許文献２には、マイクロ波屋外伝送システムに用いられる偏波装置が開示されている。特許文献２の偏波装置は、第１の偏波要素と第２の偏波要素とを有しております。第１の偏波要素と第２の偏波要素とは、矩形状の導波路を有しております。そして、第１の偏波要素は固定されており、第２の偏波要素が第１の偏波要素に対して回転することで、垂直偏波と水平偏波とが切り替えられる。

特許文献３には、偏波面を回転させる偏波回転装置が開示されている。特許文献３の偏波回転装置では、導波管の軸に沿ったシャフトに隔壁が設けられている。隔壁が回転することで、垂直偏波と水平偏波とが切り替えられる。

特開平１０−２５６８０２号公報 欧州特許出願公開２７８２１９１号明細書 米国特許第４９５１０１０号明細書

特許文献１〜３では、偏波方向を切り替えるための機構が複雑になってしまうという問題点がある。

本実施形態にかかる屋外無線装置は、筐体と、前記筐体内に設けられ、通信回路が実装された基板と、前記基板に取り付けられ、導波口を有するフランジと、前記基板を回転させることで、前記導波口の回転角度を変える回転機構と、前記筐体内に配置され、前記回転機構を駆動する駆動部と、を備えたものである。

本実施形態にかかる制御方法は、筐体と、前記筐体内に設けられ、通信回路が実装された基板と、前記基板に取り付けられ、導波口を有するフランジと、前記基板を回転させることで、前記導波口の回転角度を変える回転機構と、前記筐体内に配置され、前記回転機構を駆動する駆動部と、を備えた屋外無線装置の偏波方向を制御する制御方法であって、
前記屋外無線装置の外部からの入力によって、前記駆動部が前記回転機構を駆動するものである。

本実施形態にかかる屋外無線装置は、筐体と、前記筐体内に設けられ、通信回路が実装された複数の基板と、
前記基板に取り付けられ、導波口を有するフランジと、少なくとも一つの前記基板を回転させることで、前記導波口の回転角度を変える回転機構と、前記筐体内に配置され、前記回転機構を駆動する駆動部と、を備えたものである。

本発明によれば、簡素な構成で偏波方向を切り替えることができる屋外無線装置、及びその制御方法を提供することができる。

屋外無線装置を用いた無線機器の構成を示す斜視図である。 屋外無線装置の構成を示す斜視図である 屋外無線装置の筐体内の構成を模式的に示す側面断面図である。 偏波方向が変化する様子を示す斜視図である。 偏波方向が変化する様子を示す図である。 屋外無線装置に設けられた通信回路の構成例を示す図である。 屋外無線装置の接続構成を模式的に示す図である。 実施の形態２にかかる屋外無線装置の構成を模式的に示す図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

図１は、本実施の形態にかかる屋外無線装置を用いた無線機器の構成について、図１を用いて説明する。図１は、屋外無線装置を用いた無線機器の外観を示す斜視図である。

無線機器２０は、屋外無線装置２１とアンテナ２２とを有している。図１では、屋外無線装置２１とアンテナ２２とが装着された状態の無線機器２０が示されている。無線機器２０は、取り付け装置９０により、屋外の柱９１に取り付けられている。対向局からの無線信号を送受信することができるよう、無線機器２０は屋外に設置される。

屋外無線装置２１は、ＯＤＵ（Out-Door Unit）であり、無線通信のための信号処理を行う。具体的には、屋外無線装置２１、アンテナ２２から送信する送信信号についての信号処理を実行する。屋外無線装置２１は、アンテナ２２から受信した受信信号についての信号処理を実行する。屋外無線装置２１は、箱型の筐体に収納されているが、筐体は他の形状でもよい。屋外無線装置２１は、電磁波を伝送するための導波路（図１では不図示）を有する。

アンテナ２２は、屋外無線装置２１と接続されている。具体的には、アンテナ２２は、屋外無線装置２１の導波口（図１では不図示）がある前面に取り付けられている。アンテナ２２は、他の通信機器から送信された無線信号を受信する。また、アンテナ２２は、屋外無線装置２１から出力された送信信号を無線で送信する。例えば、アンテナ２２が無線信号を受信した場合には、受信した無線信号を屋外無線装置２１に出力する。

なお、本実施の説明では、無線機器２０、及び屋外無線装置２１が無線信号の送信、及び受信を行うものとして説明するが、無線機器２０、及び屋外無線装置２１の無線信号の送信、及び受信の一方のみを行うものでもよい。すなわち、無線機器２０、及び屋外無線装置２１は送信のみを行う無線送信機器、及び屋外無線送信装置であってもよい。あるいは、無線機器２０、及び屋外無線装置２１は受信のみを行う無線受信機器、及び屋外無線受信装置であってもよい

図２は、屋外無線装置２１の外観を示す斜視図である。屋外無線装置２１は、筐体３０、フランジ３２、ケーブルポート３４を有している。筐体３０は、ほぼ直方体の箱形状を有している。すなわち、筐体３０は、金属などから形成されたケースである。また、図２では、屋外無線装置２１のアンテナ２２側の面を接続面３１として示している。すなわち、屋外無線装置２１が接続面３１側において、アンテナ２２と接続される。

屋外無線装置２１の接続面３１側を前方向とし、接続面３１の反対側を後ろ方向としている。さらに、図２では、方向を特定するために、左右方向（水平方向）、及び上下方向（鉛直方向）の直交軸を示している。左右方向は、屋外無線装置２１を前側から見た方向である。直方体状の筐体３０の各面は、前後方向、左右方向、及び上下方向のいずれかの軸と直交している。

筐体３０の下面には、ケーブルポート３４が設けられている。ケーブルポート３４には、図示しないインターフェースケーブルが接続されるためのコネクタ等を有している。なお、図２では、２つのケーブルポート３４が設けられている構成を示しているが、ケーブルポート３４の数は特に限定されるものではない。すなわち、筐体３０には、１つ以上のケーブルポート３４が設けられていればよい。

筐体３０の接続面３１のほぼ中央には、フランジ３２が設けられている。フランジ３２の前面中央には、矩形状の導波口３３が設けられている。導波口３３は、フランジ３２の前側の端面に配置されており、導波管を構成する。導波口３３はアンテナ２２と結合される。アンテナ２２が受信した無線信号が、導波口３３を介して、屋外無線装置２１に伝送される。また、屋外無線装置２１から送信された送信信号が導波口３３を介して、アンテナ２２に送信される。

ここで、筐体３０に対して、フランジ３２が回転可能に設けられている。フランジ３２が前後方向に沿った回転軸周りに、回転する。具体的には、フランジ３２を９０度回転させる。このようにすることで、矩形状の導波口３３の向きが変化するため、水平偏波と垂直偏波とを切り替えることができる。

次に、フランジ３２を回転させるための構成について、図３を用いて説明する。図３は、屋外無線装置２１の筐体３０内の構成を模式的に示す側面断面図である。

図３に示すように、筐体３０内には、フランジ３２、基板３９、駆動部３８、回転機構３７が設けられている。フランジ３２は、基板３９の前側に突出して、設けられている。フランジ３２は、ネジなどの固定部材によって基板３９に固定されている。例えば、フランジ３２は、前後方向を軸方向とする円柱状の金属により形成されている。そして、フランジ３２の内部が導波路３２ａとなっている。すなわち、フランジ３２は導波路３２ａを有する導波管となる。フランジ３２が上記したアンテナ２２と結合される。

導波路３２ａの前側の端面が導波口３３となっている。筐体３０は、フランジ３２の外周側面を覆うフランジカバー３０ａを有している。フランジカバー３０ａとフランジ３２との間には隙間が設けられている。

また、筐体３０の下面には、ケーブルポート３４が設けられている。基板３９には、図示しない通信回路が実装されている。ケーブルポート３４に接続されたインターフェースケーブルが、基板３９の通信回路と接続される。これにより、基板３９に設けられた通信回路が信号を入出力することができる。また、ケーブルポート３４に接地線を接続することで、筐体３０等を接地してもよい。

筐体３０は、基板３９を回転可能に保持している。そして、基板３９の裏面側には、駆動部３８、及び回転機構３７が設けられている。回転機構３７は、歯車や回転軸等を有している。駆動部３８は、ステッピングモータやサーボモータなどの駆動モータを有している。駆動部３８は筐体３０に固定されている。駆動部３８は、回転機構３７に連結されている。

回転機構３７は、基板３９に連結されている。すなわち、駆動部３８は、回転機構３７を介して、基板３９に連結されている。駆動部３８が回転機構３７を駆動することで、基板３９が回転する。すなわち、駆動部３８が発生した駆動力が、回転機構３７に伝達する。これにより、回転機構３７が基板３９を回転させる。回転機構３７の回転軸は、前後方向と平行になっている。

また、基板３９の前面にはフランジ３２が取り付けられている。よって、基板３９が回転すると、基板３９に固定されたフランジ３２も回転する。以下、図４、及び図５を用いて、フランジ３２が回転する様子について説明する。図４は、フランジ３２の回転中における、筐体３０の内部構成を模式的に示している。図５は、フランジ３２の回転中における、導波口３３の向きを模式的に示す正面図である。

なお、図４、及び図５では、回転機構３７、及び駆動部３８等を省略している。図５では、上段に屋外無線装置２１の全体構成を示し、下段に、フランジ３２を拡大して示している。図４、及び図５では、Ａのタイミングは回転開始、Ｃのタイミングは回転終了となっている。また、Ｂのタイミングは回転の途中となっている。ここでは、回転開始時が水平偏波に対応しており、回転終了時が垂直偏波に対応している。

上記のように、導波口３３が矩形状になっている。そして、駆動部３８が基板３９を９０回転する。これにより、フランジ３２が基板３９とともに回転するため、導波口３３の回転角度が変わる。回転開始時（水平偏波）には、上下方向が導波口３３の長手方向になり、回転終了時（垂直偏波）には左右方向が導波口３３の長手方向となっている。基板３９を回転させることで、導波口３３の回転角度が変わる。このため、簡便に偏波方向を切り替えることができる。なお、前後方向と直交する面において、回転軸はフランジ３２の中心と一致している。

次に、屋外無線装置２１の基板３９に設けられた通信回路の具体的な一例について図６を用いて説明する。図６は、基板３９に実装された通信回路の一例を示す図である。図６に示すように、基板３９には、通信回路として、送信信号変換器４１、送信信号増幅器４２、分波器４３、受信信号変換器４４、受信信号増幅器４５、及び制御部４６が実装されている。なお、図６に示す通信回路は、典型的な一例であり、図示された構成に限定されるものでない。例えば、基板３９には、通信回路として、送信信号変換器４１、送信信号増幅器４２、分波器４３、受信信号変換器４４、受信信号増幅器４５、及び制御部４６の内の少なくとも１つ以上が設けられていればよい。

屋内装置（ＩＤＵ:In-Door Unit）２１は、ケーブル１３を介して、屋外無線装置２１と接続されている。ケーブル１３は、例えば、インターフェースケーブルである。これにより、屋外無線装置２１と屋内装置１２との間で、各信号が入出力される。なお、ケーブル１３は、ケーブルポート３４に接続される同軸ケーブルなどである。ケーブルポート３４は、基板３９に接続されたケーブル１３を筐体２１の外側に通す。制御部４６は、例えば、マイコンであり、送信信号変換器４１、送信信号増幅器４２、分波器４３、受信信号変換器４４、及び受信信号増幅器４５を制御する。

まず、送信処理について説明する。屋内装置１２はケーブル１３を介して、屋外無線装置２１に中間周波数帯のアナログ信号を出力する。送信信号変換器４１は、中間周波数帯のアナログ信号に対して周波数変換を行い、特定の無線周波数帯に変換する。送信信号増幅器４２は無線周波数帯の信号の出力を調整する。分波器４３は、複数チャネルの送信信号と受信信号を足し合わせて、フランジ３２を介してアンテナ２２に送出する。

次に、受信処理について説明する。アンテナ２２で受信した無線信号が、フランジ３２を介して、屋外無線装置２１に送出される。分波器４３が、送信信号、受信信号、多チャネルの信号を分離して、受信信号増幅器４５に出力する。受信信号増幅器４５は、受信信号に対して、雑音低減処理と増幅処理を行う。受信信号変換器４４は、増幅された受信信号を中間周波数帯のアナログ信号に変換する。受信信号変換器４４で変換された受信信号は、ケーブル１３を介して、屋内装置１２に出力される。

次に、フランジ３２を回転させるための制御構成について、図７を用いて説明する。図７は、外部から偏波切替を行う構成の一例を示す図である。屋外無線装置２１と屋内装置１２とは、ケーブル１３を介して接続されている。すなわち、ケーブル１３は屋内から屋外まで引き回されている。屋内装置１２には、制御装置１１が接続されている。制御装置１１は、屋内に設けられたパーソナルコンピュータ等である。

制御装置１１は、オペレータなどからの入力を受け付ける。すなわち、偏波切替を行うためオペレータが制御装置１１に設けられた入力デバイスを操作する。制御装置１１が、偏波切替の入力を受け付けると、制御装置１１が、制御信号を屋内装置１２に出力する。屋内装置１２は、ケーブル１３を介して、屋外無線装置２１に制御信号を出力する。ケーブル１３によって伝送された制御信号は、ケーブルポート３４を介して、屋外無線装置２１に入力される。具体的には、駆動部３８は制御信号に基づいて、動作する。このように、ケーブルポート３４を介して入力される制御信号に基づいて、駆動部３８が基板３９を回転させる。このようにすることで、遠隔操作により、偏波方向を切り替えることができる。

もちろん、ケーブルポート３４を介して入力される制御信号以外で偏波切替を行ってもよい。例えば、筐体３０の外部に駆動部３８を駆動させるためのスイッチを設けて、オペレータがスイッチなどを直接操作してもよい。さらに、制御信号を無線送信して、偏波方向を切り替えるようにしてもよい。

また、自動的に偏波方向を切り替えることも可能である。例えば、受信した無線信号の信号強度に応じて、垂直偏波と水平偏波のうち、良好な受信状態にある偏波方向を選択するようにしてもよい。例えば、垂直偏波と水平偏波で、信号をそれぞれ受信して、信号強度の高い偏波方向を用いるようにしてもよい。あるいは、信号強度が閾値以下となった場合、偏波方向を切り替えてもよい。例えば、制御部４６が信号強度を判定し、判定結果に応じた制御信号を駆動部３８に出力する。このようにすることで、適切に偏波方向を切り替えることができる。この場合、外部からの入力を不要とすることも可能となる。

本実施の形態にかかる屋外無線装置２１では、筐体３０内に、基板３９、駆動部３８、及び回転機構３７が配置されている。そして、回転機構３７が基板３９とともにフランジ３２を回転させる。したがって、簡便な構成で、偏波方向を切り替えることができる。すなわち、筐体３０内に回転可能に設けられた基板３９に、フランジ３２を取り付けるのみでよいため、フランジ３２の途中に回転機構などを設ける必要が不要となる。よって、簡便な構成でフランジ３２を回転させることができる。

本実施の形態では、外部からの制御信号によって、偏波方向を切り替えることができる。よって、屋外での作業が不要となる。屋外無線装置２１が高所に設置されていたとしても、高所作業が不要となる。よって、簡便に偏波方向を切り替えることができる。基板３９、駆動部３８等が全て筐体３０の内部に設けられている。そのため、屋外無線装置２１の筐体３０自体は回転しない。これにより、偏波方向を切り替えたとしても、ケーブル長の不足や物理的な干渉を防ぐことができる。

筐体３０の下面にケーブルポート３４を設けている。すなわち、ケーブルポート３４が下側を向いている。これにより、ケーブル１３が横方向から接続される場合と比べて、ケーブルポート３４の防水性を向上することができる。すなわち、ケーブルポート３４が下向きに配置されているため、ケーブルポート３４に対する雨や雪等の影響を抑制することができる。

実施の形態２．
本実施の形態にかかる屋外無線装置について、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態２にかかる屋外無線装置の接続構成を模式的に示す図である。実施の形態２では、図８に示すように、筐体２１内に複数の基板３９が設けられている。ここでは、筐体２１に設けられた２つの基板３９を基板３９ａ、基板３９ｂとして示している。

基板３９ａには、分波器４３が実装されている。基板３９ａには、実施の形態１と同様に、フランジ３２（図８では省略）が固定されている。基板３９ｂには、送信信号変換器４１、送信信号増幅器４２、分波器４３、受信信号変換器４４、受信信号増幅器４５、制御部４６が実装されている。基板３９ｂはケーブルポート３４を介して、ケーブル１３と接続されている。すなわち、ケーブルポート３４は、基板３９ｂと接続されたケーブル１３を筐体２１の外側に通す。ケーブルポート３４は、実施の形態１と同様に、筐体２１の下面に設けられている。また、基板３９ａと基板３９ｂは電気的に接続されている。

基板３９ａのみに回転機構３７が取り付けられている。したがって、駆動部３８が回転機構３７を駆動することで、基板３９ａのみが回転する。換言すると、基板３９ｂは筐体２１に固定されているため、回転機構３７によって回転しない。このような構成によっても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。さらに、ケーブル１３と接続する基板３９ｂが回転しないため、回転機構３７等の構成を簡素化することができる。

このように、少なくとも分波器４３を含む基板３９ａが回転する。図８では、回転する基板３９ａに分波器４３のみが搭載されている例を示したが、分波器４３以外の通信回路が搭載されていてもよい。例えば、送信信号変換器４１、送信信号増幅器４２、受信信号変換器４４、受信信号増幅器４５、制御部４６の少なくとも一つが基板３９ａに搭載されていてもよい。

このように、本実施の形態では、筐体２１内に、通信回路が実装された複数の基板が設けられている。基板３９ａには、導波口を有するフランジが取り付けられている。そして、回転機構３７が基板３９ａを回転させることで、導波口の回転角度を変える。また、筐体２１内に設けられた複数の基板の全部又は一部を回転させるようにしてもよい。すなわち、複数の基板のうち、少なくとも一つ以上の基板３９が回転するようにすればよい。換言すると、複数の基板のうち、フランジが固定された基板３９が回転する構成であれば、その他の基板３９は回転してもよく、回転しなくてもよい。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１１ 制御装置
１２ 屋内装置
１３ ケーブル
２０ 無線機器
２１ 屋外無線装置
２２ アンテナ
３０ 筐体
３１ 接続面
３２ フランジ
３３ 導波口
３４ ケーブルポート
３７ 回転機構
３８ 駆動部
３９ 基板
４１ 送信信号変換器
４２ 送信信号増幅器
４３ 分波器
４４ 受信信号変換器
４５ 受信信号増幅器
４６ 制御部

Claims (6)

1. 筐体と、
   前記筐体内に設けられ、通信回路が実装された基板と、
   前記基板に取り付けられ、導波口を有するフランジと、
   前記基板を回転させることで、前記導波口の回転角度を変える回転機構と、
   前記筐体内に配置され、前記回転機構を駆動する駆動部と、を備えた屋外無線装置。
2. 前記筐体の下面に設けられ、前記基板に接続されたケーブルを前記筐体の外に通すケーブルポートをさらに備える請求項１に記載の屋外無線装置。
3. 前記ケーブルポートを介して入力される制御信号によって前記駆動部が前記回転機構を駆動する請求項２に記載の屋外無線装置。
4. 筐体と、
   前記筐体内に設けられ、通信回路が実装された基板と、
   前記基板に取り付けられ、導波口を有するフランジと、
   前記基板を回転させることで、前記導波口の回転角度を変える回転機構と、
   前記筐体内に配置され、前記回転機構を駆動する駆動部と、を備えた屋外無線装置の偏波方向を制御する制御方法であって、
   前記屋外無線装置の外部からの入力によって、前記駆動部が前記回転機構を駆動する制御方法。
5. 筐体と、
   前記筐体内に設けられ、通信回路が実装された複数の基板と、
   前記基板に取り付けられ、導波口を有するフランジと、
   少なくとも一つの前記基板を回転させることで、前記導波口の回転角度を変える回転機構と、
   前記筐体内に配置され、前記回転機構を駆動する駆動部と、を備えた屋外無線装置。
6. 前記複数の基板は、ケーブルに接続された基板を含んでおり、
   前記筐体の下面に設けられ、前記ケーブルを前記筐体の外に通すケーブルポートをさらに備える請求項５に記載の屋外無線装置。

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