JP2926000B2 - 導波管に対する耐雷システム - Google Patents

導波管に対する耐雷システム

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JP2926000B2 JP8104158A JP10415896A JP2926000B2 JP 2926000 B2 JP2926000 B2 JP 2926000B2 JP 8104158 A JP8104158 A JP 8104158A JP 10415896 A JP10415896 A JP 10415896A JP 2926000 B2 JP2926000 B2 JP 2926000B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばマイクロ無
線中継所における耐雷対策の一つとして実施される、導
波管に対する耐雷システムに関する。詳しくは、無線鉄
塔などへの雷撃時にパラボラアンテナから導波管及びマ
イクロ無線機を経由して大地に流れる雷サージ電流を、
属導体、絶縁電線等を組み合わせることにより低減す
るようにした耐雷システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、マイクロ無線システムでは、使用
する電波の性質から、パラボラアンテナと無線機との間
が導波管によって接続されており、この導波管は、中空
の銅条材パイプの外周面を黒色ポリエチレンにて被覆し
た構造となっている。ここで、銅条材パイプは、その一
端部がパラボラアンテナに直付けされ、他端部が無線機
の筐体に接続されているため、雷撃時に無線中継所の鉄
塔から侵入する雷サージ電流は、パラボラアンテナ及び
導波管を経由して無線機の筐体から大地に放流されるこ
とになる。
【0003】すなわち、従来の回路構成は、雷サージが
無線機の内部等へ侵入するおそれがないことから比較
的、耐雷性のある回路システムと考えられており、具体
的な耐雷対策は何もとられていない現状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかるに実際には、無
線鉄塔に雷撃を受けるたびに無線機内部の電気回路が損
傷したり、伝送データに誤りが発生する等の被害が頻発
している。これらはすべて、導波管から無線機の筐体に
侵入してくる雷サージ電流に起因するものであり、何ら
かの方法でこの雷サージ電流を低減することが望まれて
いる。本発明は上記課題を解決するためになされたもの
で、金属導体、絶縁電線等を導波管に組み合わせて使用
することにより、導波管を通る雷サージ電流を低減させ
ることができる耐雷システムを提供しようとするもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、請求項1記載
の発明は、パラボラアンテナと無線機との間を導波管に
より接続してなるマイクロ無線システムにおいて、前記
導波管の外周面を低抵抗の金属導体により覆い、この金
属導体の一端部を前記パラボラアンテナに接続すると共
に、前記金属導体の他端部を前記無線機の接地点または
無線機筐体に接続し、前記金属導体に、前記導波管を流
れる雷サージ電流と同一方向の雷サージ電流を流すよう
したものである。
【0006】 請求項2記載の発明は、上記金属導体と
して金属テープを用いるものであり、請求項3記載の発
明は、上記金属導体として金属パイプを用いるものであ
る。
【0007】 請求項記載の発明は、上記請求項1〜
3のいずれかに記載の発明において、例えば直流抵抗が
導波管よりも小さい絶縁電線の一端部を前記パラボラア
ンテナに接続すると共に、前記絶縁電線の他端部を前記
無線機の接地点または無線機筐体に接続したものであ
る。
【0008】 なお、本発明において、上記各請求項
発明を適宜組み合わせれば、導波管を流れる雷サージ電
流を一層低減させることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。まず、図1は本発明が適用されるマイク
ロ無線システムの概略を示しており、10は無線鉄塔、
11はこの鉄塔10に取り付けられたパラボラアンテ
ナ、12はパラボラアンテナ11と無線中継所20内の
無線機21とを接続する導波管である。本発明の実施形
態では、後述するごとく、導波管12の外周面を金属導
体(金属テープまたは金属パイプ)で覆ったり、あるい
は、導波管12と並列に絶縁電線を接続する等の方法に
より、導波管12を流れる雷サージ電流を低減させるよ
うにした。
【0010】 はじめに、導波管12を流れる雷サージ
電流を減少させる参考技術として、磁性体を用いる方法
につき説明する。図2(a)において、31はフェライ
トやパーマロイ等からなる円環状の磁性体であり、図2
(b)に示すごとく半円形に形成された一対のコア31
a,31bにより導波管12の周囲を覆うように装着さ
れる。なお、この磁性体31は、導波管12の長さ方向
に沿って多数装着されるものである。また、コア31
a,31bの磁気飽和を防止するため、図2(c)に示
すように、コア31a,31bの突き合わせ部分に非磁
性体31c(磁気ギャップ)を介在させることが望まし
い。
【0011】上記のように磁性体31の内部に導波管1
2を貫通させることにより、導波管12にインダクタン
スを直列に接続したのと等価な状態とし、結果的に導波
管12と磁性体31との合成インピーダンスを増加させ
て導波管12を流れる雷サージ電流を減少させることが
できる。この磁性体31によるインダクタンスL、導波
管12及び磁性体31の合成インピーダンスZ、導波管
12の電流Iは、それぞれ数式1、数式2、数式3のよ
うになる。
【0012】
【数1】
【0013】
【数2】Z=√(R2+ωL2)
【0014】
【数3】I=V/Z
【0015】なお、これらの数式において、Nは磁性体
31をコイルと考えた場合の巻数(≒1)、μは磁性体
31の比透磁率、tは個々の磁性体31の軸方向の厚
さ、a,bはそれぞれ磁性体31の外径及び内径、Rは
導波管12の直流抵抗、Vはパラボラアンテナ11の設
置点の電位である。
【0016】 次に、本発明の第実施形態として、導
波管12の外周面を金属導体で覆った場合につき説明す
る。ここでは、金属導体として金属テープを巻き付ける
こととした。
【0017】図3はこの実施形態の主要部を示すもの
で、図において32は銅やアルミ等からなる金属テープ
であり、導波管12の外周面に巻き付けられている。こ
の金属テープ32の両端部は、接地接続線33,34を
介してパラボラアンテナ11の基端部と無線機21側の
接地点に接続されている。なお、金属テープ32の一端
部は、接地点ではなく無線機21の筐体に直接接続して
も良い。
【0018】 このように構成すると、本来、導波管1
2のみを流れていた雷サージ電流i0が、導波管12を
流れる電流i1と金属テープ32を流れる電流i2とに
分流するので、導波管12を流れる電流i1を低減させ
ることが可能になる。
【0019】 次いで、図4は本発明の第実施形態を
示しており、前記磁性体31及び金属テープ32の他
に、パラボラアンテナ11の基端部と無線機21の接地
点とを、断面積が大きく直流抵抗が導波管12よりも小
さい絶縁電線35により接続したものである。ここで、
絶縁電線35の一端部は、接地点ではなく無線機21の
筐体に直接接続しても良い。
【0020】この実施形態では、雷サージ電流i0が、
導波管12を流れる電流i1と金属テープ32を流れる
電流i2と絶縁電線35を流れる電流i3とに分流する。
特に、雷サージ電流の主成分である低周波電流は、断面
積が大きく直流抵抗の小さい絶縁電線35を流れるの
で、導波管12を流れる電流i1を低減させることがで
きる。同時にこの電流i1は、図2として説明した磁性
体31の作用によっても小さくなる。なお、この実施形
態において、金属テープの代わりに金属パイプを導波管
12の周囲に装着しても良い。
【0021】 次に、磁性体を使用した場合の効果を確
認するために行った試験について述べる。図5はこの試
験に用いた試験回路であり、インパルス発生器41によ
り1.2/50μsのインパルス電流(100A,15
0A,200A,300A)を発生させ、これらの電流
を磁性体31が所定数装着された導波管12に加えたと
きの導波管12の電流を測定するように構成されてい
る。
【0022】なお、磁性体31としては内径52mm、
外径72mm、厚さ10mmのフェライトコアを用い、
導波管12としては長さ6.5m、抵抗値3.5mΩの
銅製のものを用いた。以下の表1に、フェライトコアの
個数、導波管12を流れる電流及び印加電流に対する低
減率を示す。
【0023】
【表1】
【0024】この表1において、印加電流が300
(A)の場合にフェライトコアの個数を変化させても電
流低減率に余り変化が見られないのは、フェライトコア
の磁気飽和の影響と思われるが、前述のように磁気ギャ
ップを設けることで磁気飽和の影響をなくすことが可能
である。表1における、各印加電流に対するフェライト
コア個数と電流低減率との関係を図6に示す。
【0025】更に、上記フェライトコアと、導波管12
として長さ6.5m、抵抗値3.5mΩの銅製のもの
と、金属導体として直径60mm、長さ5m(2.5m
のものを2本接続)、厚さ1.5mm、抵抗値1.0m
Ωの銅パイプ、及び、直径120mm、長さ5m(1m
のものを5本接続)、厚さ1.5mm、抵抗値0.94
mΩの銅パイプと、同じく金属導体として厚さ0.03
5mmの銅箔と、絶縁電線35として断面積100mm
2、長さ6.5m、抵抗値2.89mΩのビニール絶縁
電線(IV線)とを用いて、外部から印加されたインパ
ルス電流及び交流電流が各部位に分流する様子を測定し
てみた。
【0026】導波管12とその他の部材との組み合わせ
は、次の10通りである。なお、フェライトコアは20
個装着した。 (1)導波管+φ60銅パイプ (2)導波管+φ60銅パイプ+フェライトコア (3)導波管+φ120銅パイプ (4)導波管+φ120銅パイプ+フェライトコア (5)導波管+銅テープ (6)導波管+銅テープ+フェライトコア (7)導波管+銅テープ+IV線 (8)導波管+銅テープ+IV線+フェライトコア (9)導波管+IV線 (10)導波管+IV線+フェライトコア
【0027】図7はインパルス電流に対する分流試験に
用いた回路図、図8は交流電流に対する分流試験に用い
た回路図であり、いずれも導波管12と銅パイプ32A
との組み合わせを対象としたものである。前記各種の組
み合わせ(1)〜(10)による分流試験の結果を、表
2及び図9に示す。
【0028】
【表2】
【0029】表2及び図9から明らかなように、銅パイ
プや銅テープ、フェライトコア、絶縁電線を種々組み合
わせることで、導波管12を流れる電流が著しく低減さ
れていることがわかる。特に、銅パイプや銅テープ、絶
縁電線の他にフェライトコアを組み合わせた際の低減効
果が著しい。
【0030】次いで、図10は、上記組み合わせのうち
の(5)導波管+銅テープの組み合わせについて、印加
電流波形(図10(a))、導波管電流波形(同
(b))及び銅テープ電流波形(同(c))の一例を示
したものである。この図からも、印加電流に対して導波
管を流れる電流が大幅に低減されていることが明白であ
る。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、マイクロ
無線システムにおける導波管に金属導体、絶縁電線等を
各種組み合わせて用いることにより、雷サージ電流のう
ち導波管を流れる電流を著しく低減させることができ
る。これにより、無線機器の損傷や人体への危害を防止
し、しかもデータの伝送エラー等の発生を防ぐことがで
きる。更に、既存の導波管を対象として極めて低コスト
で実現可能であるため、経済性が高い等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるマイクロ無線システムの概
略的な構成を示す図である。
【図2】本発明の参考技術の主要部を示す図である。
【図3】本発明の第実施形態の主要部を示す図であ
る。
【図4】本発明の第実施形態の主要部を示す図であ
る。
【図5】本発明の参考例の効果確認に用いた試験回路を
示す図である。
【図6】表1に対応するグラフである。
【図7】本発明の効果確認に用いた試験回路を示す図で
ある。
【図8】本発明の効果確認に用いた試験回路を示す図で
ある。
【図9】表2に対応するグラフである。
【図10】各部の電流波形の一例を示す図である。
【符号の説明】 10 無線鉄塔 11 パラボラアンテナ 12 導波管 20 無線中継所 21 無線機 31 磁性体 31a,31b コア 31c 非磁性体 32 金属テープ 32A 銅パイプ 33,34 接地接続線 35 絶縁電線 41 インパルス発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊田 美行 千葉県印旛郡印西町木刈5−13−14 (72)発明者 竹井 亮 千葉県千葉市稲毛区稲毛東6−8−21 (56)参考文献 特開 平1−278101(JP,A) 特開 昭58−225507(JP,A) 特開 平5−153728(JP,A) 特開 平1−291631(JP,A) 特開 昭54−32790(JP,A) 実開 平2−146943(JP,U) 実開 昭63−146913(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02H 9/04 H01P 3/00 H01R 4/66 H01B 11/18 H01Q 13/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パラボラアンテナと無線機との間を導波
    管により接続してなるマイクロ無線システムにおいて、 前記導波管の外周面を低抵抗の金属導体により覆い、こ
    の金属導体の一端部を前記パラボラアンテナに接続する
    と共に、前記金属導体の他端部を前記無線機の接地点ま
    たは無線機筐体に接続し、前記金属導体に、前記導波管
    を流れる雷サージ電流と同一方向の雷サージ電流を流す
    ことを特徴とする、導波管に対する耐雷システム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の導波管に対する耐雷シス
    テムにおいて、 金属導体が金属テープである ことを特徴とする、導波管
    に対する耐雷システム。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の導波管に対する耐雷シス
    テムにおいて、 金属導体が金属パイプであることを特徴とする、 導波管
    に対する耐雷システム。
  4. 【請求項4】 請求項1,2または3記載の導波管に対
    する耐雷システムにおいて、 絶縁電線の一端部を前記パラボラアンテナに接続すると
    共に、前記絶縁電線の他端部を前記無線機の接地点また
    は無線機筐体に接続したことを特徴とする、 導波管に対
    する耐雷システム。
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