JP4254319B2

JP4254319B2 - 伝送線路および伝送装置

Info

Publication number: JP4254319B2
Application number: JP2003108842A
Authority: JP
Inventors: 徳行吉積
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2023-04-14
Also published as: JP2004319161A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家電製品全般を含む無線の通信機能を有する機器の分野に関するものであり、無線ルータ等の無線装置からの電波信号を、無線ＬＡＮ付きパソコン等の無線装置で通信する場合の電波信号の伝送線路およびそれを用いる伝送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の伝送系統の一例を示す構成図である。
【０００３】
図４において、１００はビルディング等の建物、１０１、１０２は建物１００の部屋、１０３は部屋１０１に置かれた無線装置（たとえば無線ルータ）、１０４は無線装置１０３のアンテナ、１０５は無線ＬＡＮ付きパソコン、１０６は部屋１０１と１０２とを隔てる仕切り壁、Ｎはインターネット等のネットワークである。
【０００４】
部屋１０１に配置された無線装置１０３からアンテナ１０４を介して送信された電波信号は部屋１０１の空間と仕切り壁１０６と部屋１０２の空間とを介してパソコン１０５で通信される。すなわち、図４における伝送路には、部屋１０１の空間、仕切り壁１０６および部屋１０２の空間がある。このような伝送路を伝送する電波信号の場合、部屋１０１、１０２における空間損失および仕切り壁１０６における壁損失が生じる。この壁損失は、仕切り壁１０６の入力電界強度Ｅ０と仕切り壁１０６の出力電界強度Ｅ１との差であり、壁の材質や湿気具合などにより異なるが、マンション等においては３０ｄＢ程度になると考えられる。ここで、無線装置の送信レベルを−１０ｄＢｍ、無線信号の通信装置としてのパソコン１０５の通信感度を−９０ｄＢｍとすれば、空間損失が５０ｄＢ以上であれば、パソコン１０５は無線装置１０３からの電波信号を通信できなくなる。
【０００５】
このように一方の部屋１０１と他方の部屋１０２との間には仕切り壁１０６があるため、極端に他方の部屋１０２における受信電界強度が低下してパソコン１０５が使用できないという不具合があった。この不具合を是正するための装置として、通信を行うそれぞれの部屋にアンテナを配置し、アンテナ間を同軸ケーブル、コネクタ等で電気的に接続して形成される無電源電波中継器が例えば（特許文献１）に開示されており、この無電源電波中継器により、一方のアンテナで受信した電波が伝送線路としての同軸ケーブルを伝送し、減衰することなくもう一方のアンテナから放射されるため、隣接する部屋もしくは外部などにおいても十分な受信電界強度を維持することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３１３０２２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の伝送線路では、同軸ケーブルを使用しており、同軸ケーブルには一定の厚みや直径があるため、既設の建物に設置する場合には、壁面や天井面に穴等をあけて施工しなければならず、作業性に劣るという問題点を有していた。
【０００８】
この伝送線路および伝送装置では、壁面や天井面に穴等をあける必要がなく、施工時の作業性に優れていることが要求されている。
【０００９】
本発明は、この要求を満たすため、屈曲性がよく、施工時の作業性に優れた伝送線路およびその伝送線路を用いた伝送装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の伝送線路は、電気信号を伝送する伝送線路であって、伝送線路は、平板状に形成された中心導体と、平板状に形成され中心導体の両面から所定の距離を隔てて平行に２枚配設された外部導体と、外部導体と中心導体との隙間に配設された誘電体（以下第１の誘電体と称する）と、外部導体同士を電気的に接続する接続部と、外部導体の外周囲に誘電体（以下第２の誘電体と称する）を配設した外周囲部と、外周囲部の一方の長辺側に粘着テープとを有し、その粘着テープを有する長辺側の第２の誘電体の厚みを他方の長辺側の第２の誘電体の厚みよりも厚くした構成を備えている。
【００１１】
これにより、屈曲性がよく、施工時の作業性に優れた伝送線路が得られる。
【００１２】
上記課題を解決するために本発明の伝送装置は、上記伝送線路と、中心導体の一端部に配設された第１のアンテナと、中心導体の他端部に配設された第２のアンテナとを有する構成を備えている。
【００１３】
これにより、上記伝送線路を用いた伝送装置が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の発明の伝送線路は、電気信号を伝送する伝送線路であって、伝送線路は、平板状に形成された中心導体と、平板状に形成され中心導体の両面から所定の距離を隔てて平行に２枚配設された外部導体と、外部導体と中心導体との隙間に配設された第１の誘電体と、外部導体同士を電気的に接続する接続部と、外部導体の外周囲に第２の誘電体を配設した外周囲部と、外周囲部の一方の長辺側に粘着テープとを有し、その粘着テープを有する長辺側の第２の誘電体の厚みを他方の長辺側の第２の誘電体の厚みよりも厚くしたものである。
【００１５】
この構成により、伝送損失の少ない伝送線路を全体として平板状に形成することができるので、屈曲性に優れ、伝送線路を壁やドア、窓の隙間等の狭い空間を介して通すことができ、またそのとき粘着テープを介して容易に壁等の取付け部に固定して中心導体を取付け部から遠い位置に配置することができるので、取付け部からの電気的影響を少なくすることができ、伝送線路の特性インピーダンスを安定化することができるという作用を有する。
【００２８】
本発明の第２の発明の伝送線路は、第１の発明の伝送線路において、外周囲部の一方の長辺側にテープ状の電気的遮蔽体を配設し、電気的遮蔽体に粘着テープを取り付けたこととしたものである。
【００２９】
この構成により、壁等の取付け部を電気的に遮蔽することができるので、取付け部からの電気的影響を少なくすることができ、伝送線路の特性インピーダンスを安定化することができるという作用を有する。
【００３４】
本発明の第３の発明の伝送装置は、第１の発明又は第２の発明に記載の伝送線路と、中心導体の一端部に配設された第１のアンテナと、中心導体の他端部に配設された第２のアンテナとを有することとしたものである
【００３５】
この構成により、一方の部屋に配置された無線装置からの電波信号を伝送損失の少ない伝送線路で伝送することができ、他方の部屋に配置された無線信号受信装置での受信レベルを高めることができるという作用を有する。なお、中心導体の端部への配設は、直接アンテナに接続する場合のみならず、整合回路を介して中心導体の端部とアンテナを接続することも含むものである。
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。
【００３９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による伝送線路を用いた伝送装置を示す構成図である。
【００４０】
図１において、建物１００、部屋１０１、１０２、無線装置１０３、アンテナ１０４、無線ＬＡＮ付きパソコン（以下、パソコン）１０５、仕切り壁１０６、ネットワークＮは図４と同様のものなので、同一符号を付して、説明は省略する。１は一方の部屋１０１から他方の部屋１０２へ配設された伝送線路３（後述する）を用いた伝送装置、２は伝送線路３の一端部に配設された第１のアンテナ、３は一端部から他端部へ信号を伝送する伝送線路、４は伝送線路３の他端部に配設された第２のアンテナである。
【００４１】
このように構成された伝送線路について、その動作を説明する。
【００４２】
部屋１０１に配置された無線装置１０３からアンテナ１０４を介して送信された電波信号は、部屋１０１の空間と仕切り壁１０６と部屋１０２の空間とを介すると共に部屋１０１の空間と伝送装置１と部屋１０２の空間とを介して、パソコン１０５で受信される。すなわち、図１における伝送系統は、部屋１０１の空間、仕切り壁１０６および部屋１０２の空間から成る第１の伝送系統と、部屋１０１の空間、伝送装置１および部屋１０２の空間から成る第２の伝送系統とが並列に配置されたものとなる。ここで、第１の伝送系統を仕切り壁１０６を経由するために伝送損失が大きく、パソコン１０５に到達する信号の大部分は伝送装置１を含む第２の伝送系統を経由した信号である。すなわち、電界強度Ｅ２の電波信号は、第１のアンテナ２、伝送線路３、第２のアンテナ４を経由し、電界強度Ｅ３の電波信号となってパソコン１０５に到達する。ここで、伝送装置１における伝送損失を１５ｄＢとし、部屋１０１の空間損失を２０ｄＢ、部屋１０２の空間損失を２０ｄＢ、無線装置１０３の送信レベルを−１０ｄＢｍとすれば、無線信号受信装置としてのパソコン１０５の通信レベルは−６５ｄＢｍとなり、パソコン１０５の通信感度としては−６５ｄＢｍ以上あればよい。
【００４３】
図２は図１の伝送装置１を模式的に示す模式図であり、図３（ａ）は図２の伝送線路３のＡ−Ａ線断面図（横断面図）であり、図３（ｂ）は（ａ）の伝送線路の変形例を示す横断面図である。
【００４４】
図２、図３において、１は図１と同様の伝送装置、２は図１と同様の第１のアンテナ、３は図１と同様の伝送線路、４は図１と同様の第２のアンテナ、５、６は伝送線路３の特性インピーダンス（例えば５０Ω）と整合を取るための整合器、７は横断面長方形のテープ体である伝送線路３の横断面中央部に配設された中心導体（幅Ｗ、厚みｔ）、８は中心導体５を取り囲む横断面長方形の第１の誘電体、９、１０は第１の誘電体８の両方の長辺上に形成された外部導体、１１は外部導体９、１０および後述のスルーホール１２、１３を取り囲む横断面長方形の第２の誘電体（外周囲誘電体）、１２、１３は外部導体９、１０を電気的に接続するための外部導体としてのスルーホール（高さｂ、外のり寸法Ｗｄ）、１４は横断面長方形の第２の誘電体１１の一方の長辺側（図３（ａ）では下方の長辺側）に取り付けられた粘着テープ、１５は第２の誘電体１１の一方の長辺側（図３（ｂ）では下方の長辺側）と粘着テープ１４との間に取り付けられた電気的遮蔽体である。
【００４５】
このように構成された伝送線路３の材質、特性等について説明する。
【００４６】
中心導体７は例えば銅から成り、また外部導体９、１０、１２、１３は例えば銅箔、第１、第２の誘電体は例えばポリイミド、電気的遮蔽体１５は部屋１０１、１０２の壁等の取付け部からの影響を有効に除去することができるフェライト材料を含むフェライト層や導体層である。たとえば、電気的遮断体はテープ状にすることができる程度に、フェライトを粉末にして樹脂等の他の材料に含ませるようにする。図３（ａ）に示すように、伝送線路３の幅はＷｄ１で、その高さはｄであり、これらの寸法は例えばＷｄ１＝２０ｍｍ、ｄ＝２ｍｍである。これにより、伝送損失が少なく可撓性のある伝送線路が得られ、この伝送損失の少ない伝送線路３は図３に示すように（Ｗｄ１＝２０ｍｍ、ｄ＝２ｍｍであることにより）全体として平板状に形成されているので、伝送線路３を壁やドア、窓の隙間等の狭い空間を介して通すことができる。また、図３に示すように、第２の誘電体１１の一方の長辺側（ここでは下方の長辺側）の厚みを他方の長辺側（ここでは上方の長辺側）の厚みよりも厚くしたことにより（寸法ｄ１をｄ２よりも小さくしたことにより）、部屋１０１、１０２の壁等の取付け部からの影響を少なくすることができ、伝送線路３の特性インピーダンスを安定化することができる。また、横断面長方形の第２の誘電体１１の一方の長辺側にテープ状の電気的遮蔽体１５を配設し、電気的遮蔽体１５に粘着テープを取り付けたことにより、部屋１０１、１０２の壁等の取付け部からの影響を更に少なくすることができる。なお、粘着テープ取付け面（裏面３ｂ）と反対側の面（表面３ａ）のデザインは、壁面や天井のデザインと違うことが多く、その違いが大きいときには、美観を損うことがあるため、壁紙等が張りやすいように表面３ａに紙を取付け、石膏ボード（プラスターボード）と同じように表面３ａを「紙面仕上げ」にする。これにより、表面３ａには壁紙が貼りやすくなり、美観を損なうことを回避できる。また、紙であるから、デザインを絵の具や色鉛筆等で書くことができる。
【００４７】
次に、具体的な伝送線路３における伝送損失について、説明する。
【００４８】
伝送線路３の各寸法を、ｔ＝２５μｍ、Ｗ＝１．５６ｍｍ、ｂ＝１．５ｍｍ、Ｗｄ＝２５．６５ｍｍとすると、横断面長方形の断面積Ｓｄ＝３８．４８ｍｍ２（ｍｍ２は平方ミリメートルを表す）、中心導体構造係数Ｋ１＝１．１、上下導体構造係数Ｋ２＝１．２となる。また、誘電体８、１１を発泡ポリエチレンとすると、実効誘電率εｒ＝１．５、実効誘電体力率ｔａｎδ＝０．０００１５となる。さらに、伝送線路３の特性インピーダンスＺ＝５０Ω、使用周波数ｆ＝２４００ＭＨｚ（但し２４００ＭＨｚに限らず５ＧＨｚ帯も含む他の周波数での通信の伝送にも可能である）とする。これらの数値から、抵抗減衰量αｒ＝０．２５５２、漏洩減衰量αｇ＝０．０４０１、減衰量α＝０．２９５３ｄＢ／ｍ、１０ｍ減衰量α１０＝２．９５３ｄＢとなる。すなわち、１０ｍ減衰量α１０は約３ｄＢである。したがって、部屋１０１、１０２の空間損失をそれぞれ２０ｄＢとし、アンテナ２、４の損失をそれぞれ６ｄＢとし、伝送線路３の長さを１０ｍとすると、無線装置１０３からパソコン１０５までの電力損失は、２０ｄＢ×２＋６ｄＢ×２＋３ｄＢ＝５５ｄＢとなる。この場合、無線装置１０３の送信レベルを−１０ｄＢｍとすれば、無線信号受信装置としてのパソコン１０５の通信レベルは−６５ｄＢｍとなり、パソコン１０５の通信感度としては−６５ｄＢｍ以上あればよい。ここで、仕切り壁１０６の壁損失を３０ｄＢとし、無線装置１０３とパソコン１０５から壁１０６までの空間損失をそれぞれ３０ｄＢとすると、無線信号受信装置としてのパソコン１０５の通信レベルは−１００ｄＢｍとなり、パソコン１０５の通信感度としては−１００ｄＢｍ以上である必要がある。伝送線路３の距離損失はα＝０．２９５３ｄＢ／ｍであるので、距離が１００ｍとなっても、その損失は約３０ｄＢであり、この場合、無線信号受信装置としてのパソコン１０５の通信レベルは−８２ｄＢｍとなり、パソコン１０５の通信感度としては−８２ｄＢｍ以上であれば通信することができる。
【００４９】
なお、本実施の形態では部屋１０１、１０２間の通信を対象としたが、本発明はこれに限らず、例えば列車の車両間の通信にも適用できるものである。また、部屋１０１、１０２を隣接する部屋で示したが、遠く離れた２つの部屋のアンテナを伝送線路３を介して接続しても同様の作用効果を奏することは上述した数値検討からも明確である。
【００５０】
以上のように本実施の形態によれば、伝送線路３は、平板状に形成された中心導体７と、平板状に形成され中心導体の両面から所定の距離ｂを隔てて平行に２枚配設された外部導体９、１０と、外部導体９、１０の外周囲および／又は外部導体９、１０と中心導体７との隙間に配設された誘電体８、１１と、外部導体９、１０同士を電気的に接続するスルーホール１２、１３とを有することにより、伝送損失の少ない伝送線路３を全体として平板状に形成することができるので、伝送線路３を壁やドア、窓の隙間等の狭い空間を介して通すことができる。なお、このスルーホール１２、１３は、伝送される電気信号の最小波長の４分の１波長未満の間隔で配設すれば、磁束の漏れを効率よく抑えて、シールド効果が高めることができる。従って、伝送される電気信号の最小波長を考慮することにより、スルーホールを適切な数にすることができる。例えば、伝送される電気信号が最大２．４ＧＨｚであれば、３００／２４００／４＝３１ｍｍの間隔で、又、伝送される電気信号が最大５．６ＧＨｚであれば、３００／５６００／４＝１３ｍｍの間隔でスルーホールを設けることにより、磁束の漏れを効率よく抑えることができる。
【００５１】
また、外部導体９、１０の外周囲に配設された誘電体である外周囲誘電体１１の一方の長辺側に粘着テープ１４を取り付けたことにより、伝送線路３を粘着テープ１４を介して容易に壁等の取付け部に固定することができる。
【００５２】
さらに、外周囲誘電体１１の一方の長辺側の厚みを外周囲誘電体１１の他方の長辺側の厚みよりも厚くしたことにより、中心導体７を壁等の取付け部から遠い位置に配置することができるので、取付け部からの電気的影響を少なくすることができ、伝送線路３の特性インピーダンスを安定化することができる。
【００５３】
さらに、外部導体９、１０の外周囲に配設された誘電体１１の一方の長辺側にテープ状の電気的遮蔽体１５を配設し、電気的遮蔽体１５に粘着テープ１４を取り付けたことにより、壁等の取付け部を電気的に遮蔽することができるので、取付け部からの電気的影響を少なくすることができ、伝送線路３の特性インピーダンスを安定化することができる。
【００５４】
さらに、電気的遮蔽体１５はフェライトから成ることにより、壁等の取付け部を電気的、磁気的に遮蔽することができるので、取付け部からの電気的影響を更に少なくすることができ、伝送線路３の特性インピーダンスを更に安定化することができる。
【００５５】
さらに、伝送線路３と、伝送線路３の一端部に配設された第１のアンテナ２と、伝送線路３の他端部に配設された第２のアンテナ４とを有することにより、一方の部屋に配置された無線装置１０３からの電波信号を伝送損失の少ない伝送線路３で伝送することができ、他方の部屋１０２に配置されたパソコン１０５での受信レベルを高めることができる。
【００５６】
さらに、第１のアンテナ２は一方の部屋１０１に配置された無線装置１０３からの電波信号を一端部で受信して受信信号として出力し、伝送線路３は受信信号を一端部から他端部へ伝送し、第２のアンテナ４は伝送した他端部の受信信号を電波信号として他方の部屋１０２に配置されたパソコン１０５へ送信することにより、一方の部屋１０１に配置された無線装置１０３からの電波信号を第１のアンテナ２で受信し、第１のアンテナ２から出力された受信信号を伝送損失の少ない伝送線路３で伝送し、伝送した他端部の受信信号を第２のアンテ４ナにより電波信号として他方の部屋１０２に配置されたパソコン１０５へ送信することができる。
【００５７】
さらに、無線装置１０３は無線ルータであり、パソコン１０５は無線ＬＡＮ付きパソコンであることにより、ネットワークに接続された無線ルータからの信号を無線信号通信機能を有するパソコンにより受信することができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の第１の発明の伝送線路によれば、電気信号を伝送する伝送線路であって、伝送線路は、平板状に形成された中心導体と、平板状に形成され中心導体の両面から所定の距離を隔てて平行に２枚配設された外部導体と、外部導体と中心導体との隙間に配設された第１の誘電体と外部導体同士を電気的に接続する接続部と、外部導体の外周囲に第２の誘電体を配設した外周囲部と、外周囲部の一方の長辺側に粘着テープとを有し、その粘着テープを有する長辺側の第２の誘電体の厚みを他方の長辺側の第２の誘電体の厚みよりも厚くしたことにより、伝送損失の少ない伝送線路を全体として平板状に形成することができるので、屈曲性に優れ、伝送線路を壁やドア、窓の隙間等の狭い空間を介して通すことができ、またそのとき粘着テープを介して容易に壁等の取付け部に固定して中心導体を取付け部から遠い位置に配置することができるので、取付け部からの電気的影響を少なくすることができ、伝送線路の特性インピーダンスを安定化することができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による伝送線路を用いた伝送装置を示す構成図
【図２】図１の伝送装置を模式的に示す模式図
【図３】（ａ）図２の伝送線路のＡ−Ａ線断面図
（ｂ）（ａ）の伝送線路の変形例を示す横断面図
【図４】従来の伝送系統の一例を示す構成図
【符号の説明】
１伝送装置
２第１のアンテナ
３伝送線路
３ａ、３ｂ粘着テープ取付け面
４第２のアンテナ
５、６整合器
７中心導体
８第１の誘電体
９、１０外部導体
１１第２の誘電体（外周囲誘電体）
１２、１３スルーホール（外部導体）
１４粘着テープ
１５電気的遮蔽体
１００建物
１０１、１０２部屋
１０３無線装置
１０４アンテナ
１０５無線ＬＡＮ付きパソコン
１０６仕切り壁
Ｎネットワーク

Claims

電気信号を伝送する伝送線路であって、前記伝送線路は、平板状に形成された中心導体と、平板状に形成され前記中心導体の両面から所定の距離を隔てて平行に２枚配設された外部導体と、前記外部導体と前記中心導体との隙間に配設された第１の誘電体と、前記外部導体同士を電気的に接続する接続部と、前記外部導体の外周囲に第２の誘電体を配設した外周囲部と、前記外周囲部の一方の長辺側に粘着テープとを有し、前記粘着テープを有する長辺側の第２の誘電体の厚みを他方の長辺側の第２の誘電体の厚みよりも厚くしたことを特徴とする伝送線路。
前記外周囲部の前記一方の長辺側と前記粘着テープと間に電気的遮蔽体を配設したことを特徴とする請求項１に記載の伝送線路。
請求項１又は請求項２に記載の伝送線路と、前記中心導体の一端部に配設された第１のアンテナと、前記中心導体の他端部に配設された第２のアンテナとを有することを特徴とする伝送装置。