JP4663570B2 - 無線伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、送信すべき伝送信号を、建造物内の部屋に設置された受信装置に送信する無線伝送システムに関する。

従来より、広帯域な信号を高品質に無線伝送するために、送信装置側では、受信装置側に送信すべき伝送信号をミリ波帯にアップコンバートして、そのアップコンバートした伝送信号（以下、ミリ波信号ともいう）を送信アンテナから放射し、受信装置側では、送信アンテナから送信されたミリ波信号を受信アンテナにて受信し、受信した信号を、受信装置側で周波数変換することにより、元の伝送信号を復元するように構成されたシステムが知られている。そして、例えば、送信装置を共同住宅等のビルの屋上に設置して、各戸のベランダ等に配置された受信装置に伝送信号を送信するようにされている。

しかし、ミリ波帯（例えば６０ＧＨｚ）の電波は水分による吸収減衰が大きいために、雨天時には、十分な強度のミリ波信号を受信装置において受信できない可能性があった。そして、雨の影響を受けることなく伝送信号を送信するためには、ビルの内部で信号を送信すればよいが、ビルの内部は障害物が多く、単にビル内の空間に電波を放射しただけでは、電波は障害物によって遮蔽されて減衰してしまう。

そこで、このような問題を解決し、ビル内の受信装置に効率よく信号を送信する方法としては、従来より、建造物の躯体部分であるコンクリート面と、床板との間に空間が設けられた、いわゆる、二重床が形成された建造物において、この床下空間を利用して電波を送信するシステムが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
特公平８−１７３４２号公報

しかしながら、上記提案の床下空間を利用するシステムにおいては、部屋の床板に穴をあけて通信用アウトレットを挿入し、この通信用アウトレットを介して床下空間に突出させたアンテナにより電波を受信するようにしているので、アンテナと受信装置とを部屋内でケーブルにて接続しなければならず、受信装置を設置できる位置に制約があった。また、床板からアンテナの端部が突出し、そのアンテナからケーブルが引き回されるため、見た目が悪いという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、伝送信号を建造物内の部屋に設置された受信装置に送信する無線伝送システムにおいて、受信装置の設置位置の制約を緩和すると共に、受信装置が設置される場所の外観を損なわないようにすることを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、
天井または床が、建造物の躯体部分に複数の支持部材を介して支持されることにより、前記天井または床と、前記建造物の躯体部分との間に、電波を伝播可能な空間が形成された建造物において、
該建造物内の部屋に設置された受信装置まで、前記空間を介して電波を伝送する無線伝送システムであって、
前記受信装置まで送信すべき伝送信号を、マイクロ波帯、または、それ以上の周波数に周波数変換し、該周波数変換後の伝送信号を送信アンテナから前記空間内に放射する送信装置と、
マイクロ波帯、または、それ以上の周波数の電波を透過可能な材料により構成され、前記受信装置が設置された部屋の天井または床の一部として設けられた透過部と、
前記空間内に設置され、前記送信アンテナからの放射電波を、前記透過部の方向に偏向し、該偏向した放射電波を、前記透過部を介して前記室内に放射させる偏向手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無線伝送システムにおいて、前記偏向手段は、前記放射電波の偏向方向を調整可能に構成された支持部を介して前記建造物に固定されていることを特徴とする。

次に、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の無線伝送システムにおいて、前記偏向手段は、前記放射電波を反射する反射板にて構成されたことを特徴とする。

一方、請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の無線伝送システムにおいて、前記偏向手段は、前記放射電波を所定方向に透過させる透過板にて構成されたことを特徴とする。

本発明の無線伝送システムにおいては、送信装置が、受信装置まで送信すべき伝送信号を、マイクロ波帯、または、それ以上の周波数に周波数変換し、周波数変換後の伝送信号を、天井または床と、建造物の躯体部分との間に形成された空間内に放射する。一方、受信装置が設置された部屋の天井または床の一部には、マイクロ波帯、または、それ以上の周波数の電波を透過可能な材料により構成された透過部が設けられており、上記空間内に設置された偏向手段が、送信アンテナからの放射電波を透過部の方向に偏向し、透過部を介して室内に放射させる。

よって、本発明の無線伝送システムによれば、受信アンテナを備えた受信装置を、床または天井の透過部から放射された放射電波を受信可能な位置に設置することで電波を受信できるので、アンテナを天井空間や床下空間に挿入してアンテナと受信装置とをケーブルで接続する必要がなく、受信装置を設置できる位置の制約が緩和される。また、床や天井にアンテナが突出したり、ケーブルが配置されることがないので、外観が損なわれない。

また、請求項２に記載の無線伝送システムにおいては、偏向手段が、放射電波の偏向方向を調整可能に構成された支持部を介して建造物に固定されている。従って、請求項２に記載の無線伝送システムによれば、使用者が、受信装置の設置位置に応じて、放射電波の偏向方向を調整することができ、電波の受信状態を向上させることができる。

次に、請求項３に記載の無線伝送システムにおいては、偏向手段が、放射電波を反射する反射板にて構成されている。従って、請求項３に記載の無線伝送システムによれば、入射された電波を反射させることにより、確実に受信装置に向けて電波を放射させることができる。

一方、請求項４に記載の無線伝送システムにおいては、偏向手段が、放射電波を所定方向に透過させる透過板にて構成されている。従って、請求項４に記載の無線伝送システムによれば、透過板に電波が入射されると、透過した電波が拡散され、広範囲に電波が放射されるので、特に、透過板に入射される電波の強度、つまり、送信アンテナからの放射電波の強度が強い場合には、広範囲に適当な強度の電波を放射することができ、受信装置の設置位置の制約をより緩和できる。

以下に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図１（ａ）は、本発明の無線伝送システムが適用された住宅を示す全体構成図である。
本実施形態の無線伝送システムは、いわゆる二重天井及び二重床が形成されて、天井空間及び床下空間が居住空間の上下に夫々設けられた鉄筋コンクリート造の集合住宅において、屋上等に設置された衛星放送受信用のＢＳ／ＣＳアンテナ２、及び、地上ディジタル放送受信用のＵＨＦアンテナ３（図２参照）からの出力を、上記天井空間及び床下空間を利用して、無線で住宅内の各部屋に配信するためのものである。

まず、本実施形態の集合住宅における居住空間の天井は、図１（ａ）に示すように、コンクリート材からなる住宅の躯体部分（以下、コンクリートスラブともいう）に複数の棒状の支持部材（図示なし）を介して保持されており、天井とコンクリートスラブとの間には、見通し可能な天井空間が形成されている。一方、居住空間の床は、複数の棒状の支持部材（図示なし）を介してコンクリートスラブに支持されており、床とコンクリートスラブとの間には、見通し可能な床下空間が形成されている。また、居住空間には、この居住空間を区切るように壁が適宜配置されて、複数（図中３つ）の部屋が形成されている。

そして、上記天井空間及び床下空間には、ＢＳ／ＣＳアンテナ２からの出力を受けて電波を放射する送信機１０が夫々設置されており、各部屋には、送信機１０から放射された電波を受信する受信機３０が夫々設置されている。

次に、各部屋の床または天井の一部には、送信機１０から放射される放射電波を透過可能な材質（例えば、ガラスや合成樹脂材料に床や天井と同色の塗料を塗布したり、壁紙を貼付したようなもの）により形成された透過部材６０が嵌め込まれている。そして、天井に設けられた透過部材６０の上方のコンクリートスラブには、反射板５０、透過板５２が吊り下げ固定されており、また、床に設けられた透過部材６０の下方のコンクリートスラブには、反射板５０が設置されている。ここで、反射板５０は、入射された電波を反射可能に構成されたもの（例えば、鏡等）であり、一方、透過板５２は、入射された電波を透過させることにより、透過した電波を拡散可能に構成されたもの（例えば、磨りガラス、レンズ等）である。

また、反射板５０は、図１（ｂ）に示すように、コンクリートスラブに固定された支持部材５４により、支持部材５４の固定面に平行な方向を軸として回動可能に支持されており、反射板５０及び透過板５２を回動させることで、入射された電波の偏向方向を調整できるように構成されている。一方、透過板５２は、その端部で、支持部材５４と高さのみが異なる支持部材５５により、反射板５０と同様に支持されている。なお、反射板５０及び透過板５２は、図１（ｂ）に示すように、通常、反射面及び透過面を透過部材６０の方向に向けて設置されている。

さらに、反射板５０及び透過板５２は、支持部材５４、５５に対して着脱可能に構成されており、反射板５０、透過板５２を適宜取り替えることが可能である。なお、図１（ｂ）は、支持部材５４の反射板５０を支持する部分の拡大図である。

次に、本実施形態の無線伝送システムの電気的構成について、図２を用いて説明する。図２は、無線伝送システムの電気的構成を示すブロック図である。
ＢＳ／ＣＳアンテナ２は、放送衛星（ＢＳ）や通信衛星（ＣＳ）を介して配信される衛星放送を受信するオフセット型のパラボラアンテナであり、反射鏡２ａと、支持腕を介して反射鏡２ａの焦点位置に配置された受信ユニット２ｂとから構成されている。

そして、受信ユニット２ｂは、反射鏡２ａにて集波された放送／通信衛星（ＢＳ／ＣＳ）からの送信電波を受信して、その受信信号（例えば、周波数１１．７ＧＨｚ〜１２．７５ＧＨｚの放送信号）を、元の周波数よりも低い所定周波数（例えば、１０３２〜２０７１ＭＨｚ）の中間周波信号（ＢＳ／ＣＳ−ＩＦ）にダウンコンバートして出力する。

次に、ＢＳ／ＣＳアンテナ２の受信ユニット２ｂから出力された中間周波信号は、ＵＨＦアンテナ３にて受信された地上ディジタル放送信号（以下、ＵＨＦ信号ともいう）と混合器５にて混合され、混合された信号が、同軸ケーブルからなる伝送線Ｌ１を介して、床下空間または天井空間に設置された送信機１０に入力される（以下、受信ユニット２ｂから出力された中間周波信号と、ＵＨＦ信号とが混合された信号を、単に放送信号（４７０〜２０７１ＭＨｚ）ともいう）。

そして、送信機１０は、入力された放送信号を受信機３０側に送信すべき伝送信号として取り込み、これをミリ波帯（本実施形態では６０ＧＨｚ）にアップコンバートしてアンテナ１２から上記空間内に放射する。

また、ＢＳ／ＣＳアンテナ２の受信ユニット２ｂと送信機１０を接続する伝送線Ｌ１上には、受信ユニット２ｂと送信機１０とに電源を供給するための電源挿入器４が設けられており、受信ユニット２ｂと送信機１０とは、この電源挿入器４及び伝送線Ｌ１を介して電源装置６から供給される直流の電源電圧（例えば、ＤＣ１５Ｖ）を受けて動作する。

ここで、アンテナ１２から空間内に放射された放射電波は、空間内に設置された反射板５０または透過板５２にて反射または透過されることにより、床または天井に嵌め込まれた透過部材６０の方向に偏向され、この透過部材６０を介して部屋内に放射される。

次に、受信機３０は、部屋内に放射されるミリ波帯の放射電波を、アンテナ３２で受信し、その受信信号をダウンコンバートすることにより、ＢＳ／ＣＳアンテナ２の受信ユニット２ｂから出力された中間周波信号（ＢＳ／ＣＳ−ＩＦ）、及び、ＵＨＦアンテナ３にて受信されたＵＨＦ信号を復元し、同軸ケーブルからなる伝送線Ｌ２を介して接続されたディジタルチューナ８等の受信端末に出力する。また、ディジタルチューナ８は、受信した放送信号を、テレビ（ＴＶ）９で視聴可能な信号に変換してＴＶ９に入力する。なお、本実施形態の受信機３０は、アンテナ３２と、後述するブロック図の構成を実現する回路基板とが共にケース内に収納されており、伝送線Ｌ２を接続するための出力端子Ｔ２がケースの外部に突出され、伝送線Ｌ２を接続可能に構成されている。

ところで、一般にディジタルチューナ８等のディジタル放送受信端末は、同軸ケーブルを介して外部の機器に電源を供給できるようにするために、伝送線Ｌ２が接続される受信信号の入力端子から電源電圧（例えば、ＤＣ１５Ｖ）を出力できるように構成されている。そして、本実施形態の受信機３０は、ディジタルチューナ８などのディジタル放送受信端末から、伝送線Ｌ２を介して供給される直流の電源電圧を受けて動作する。

次に、送信機１０及び受信機３０の構成について説明する。図３は、送信機１０及び受信機３０の構成を表すブロック図である。
図３に示すように、送信機１０には、受信ユニット２ｂから出力された中間周波信号（ＢＳ−ＣＳ／ＩＦ）、ＵＨＦアンテナ３にて受信されたＵＨＦ信号、及び、電源装置６から供給される電源電圧（ＤＣ１５Ｖ）を、伝送線Ｌ１を介して入力するための入力端子Ｔ１と、この入力端子Ｔ１に入力された信号の中から、直流信号成分（つまり、電源電圧ＤＣ１５Ｖ）を取り出し、内部回路に供給する電源分離フィルタ１４と、電源分離フィルタ１４を通過してきた放送信号（ＢＳ／ＣＳ−ＩＦ、ＵＨＦ信号）を増幅する増幅回路１６と、水晶等を利用して周波数変換用の基準となる一定周波数の基準信号を発生する基準発振器１８と、制御電圧により発振周波数を制御可能な電圧制御型の可変発振回路（ＶＣＯ）を備え、基準発振器１８からの基準信号、ＶＣＯから出力される高周波信号の一部を、方向性結合器を介して取り込み、外部から入力される周波数制御信号に従って、この高周波信号と基準発振器１８が発生した基準信号とを分周または逓倍して位相比較することにより、所定周波数の高周波信号を出力するＰＬＬ発振器２０と、ＰＬＬ発振器２０から出力される高周波信号を周波数逓倍して放送信号をミリ波帯にアップコンバートするのに必要な所定周波数（本実施形態では５９ＧＨｚ）の信号を出力する逓倍器２２と、が設けられている。

また、送信機１０には、増幅回路１６にて増幅された放送信号と逓倍器２２からの出力信号とを混合するミキサ２４が設けられており、このミキサ２４にて、入力された放送信号がミリ波帯（本実施形態では６０ＧＨｚ）の伝送信号にアップコンバートされる。さらに、ミキサ２４の出力側には、信号抽出フィルタ（以下、ＢＰＦともいう）２６が設けられており、ミキサ２４からの出力のうち、逓倍器２２からの出力信号よりも周波数が高い周波数帯（６０ＧＨｚ帯）の伝送信号のみを通過可能に構成されており、６０ＧＨｚ帯の伝送信号が選択的に抽出される。

つまり、ミキサ２４からの出力信号には、逓倍器２２からの出力信号よりも高周波側に周波数変換された伝送信号と、逓倍器２２からの出力信号よりも低周波側に周波数変換された伝送信号との、２種類の伝送信号が含まれることから、本実施形態ではＢＰＦ２６を介して、逓倍器２２からの出力信号よりも周波数が高い６０ＧＨｚ帯の伝送信号のみを、受信機３０に送信すべき伝送信号として選択的に抽出するようにしている。

そして、ＢＰＦ２６を通過した伝送信号は、ミリ波用の増幅回路２８に入力され、この増幅回路２８にて所定レベルまで増幅された後、床下空間または天井空間に向けて放射される。

一方、床または天井に嵌め込まれた透過部材６０を介して部屋内に放射され、アンテナ３２により受信した受信信号を増幅するミリ波用の増幅回路３４と、水晶等を利用して周波数変換用の基準となる一定周波数の基準信号を発生する基準発振器３６と、制御電圧により発振周波数を制御可能な電圧制御型の可変発振回路（ＶＣＯ）を備え、基準発振器３６からの基準信号、ＶＣＯから出力される高周波信号の一部を、方向性結合器を介して取り込み、外部から入力される周波数制御信号に従って、この高周波信号と基準発振器３６が発生した基準信号とを分周または逓倍して位相比較することにより、所定周波数の高周波信号を出力するＰＬＬ発振器３８と、ＰＬＬ発振器３８から出力される高周波信号を周波数逓倍して、ミリ波帯の受信信号を元の周波数帯にダウンコンバートするのに必要な所定周波数（本実施形態では５９ＧＨｚ）の信号を出力する逓倍器４０と、が設けられている。

また、受信機３０には、増幅回路３４にて増幅された受信信号と、逓倍器４０からの出力信号と、を混合するミキサ４２が設けられており、このミキサ４２にて、入力されたミリ波帯（本実施形態では６０ＧＨｚ）の受信信号が、元の周波数帯にダウンコンバートされる。さらに、ミキサ４２の出力側には、信号抽出フィルタ（以下、ＢＰＦとする）４４が設けられており、ＢＰＦ４４は、ミキサ４２からの出力のうち、送信機１０にてアップコンバートされる前の放送信号のみを選択的に通過させる。

そして、ＢＰＦ４４を通過した伝送信号は、増幅回路４６に入力され、この増幅回路４６にて所定レベルまで増幅された後、出力端子Ｔ２まで伝送され、出力端子Ｔ２から部屋に設置されたディジタルチューナ８へと出力される。

なお、出力端子Ｔ２には、ディジタルチューナ８から供給される電源電圧（ＤＣ１５Ｖ）が入力されることから、増幅回路４６と出力端子Ｔ２の間の伝送路には、出力端子Ｔ２に入力された電源電圧（ＤＣ１５Ｖ）を取り出し、受信機３０の内部回路に供給する電源分離フィルタ４８が設けられている。

以上説明したように、本実施形態の無線伝送システムにおいては、天井空間及び床下空間に設置された送信機１０が、ＢＳ／ＣＳアンテナ２の受信ユニット２ｂから出力される中間周波信号、及び、ＵＨＦアンテナ３にて受信されたＵＨＦ信号をミリ波帯に周波数変換し、周波数変換後の伝送信号を、アンテナ１２から天井空間または床下空間に放射する。一方、受信機３０が設置された部屋の天井または床の一部には、ミリ波帯の電波を透過可能な材料により構成された透過部材６０が嵌め込まれており、上記各空間内に設置された反射板５０または透過板５２が、アンテナ１２からの放射電波を透過部材６０の方向に偏向し、透過部材６０を介して室内に放射させる。

よって、本実施形態の無線伝送システムによれば、アンテナ３２がケース内に収納された受信機３０を、床または天井の透過部材６０から放射された放射電波を受信可能な位置に設置することで電波を受信できるので、受信アンテナを天井空間や床下空間に挿入して、この受信アンテナと受信機とを部屋内でケーブルにより接続する必要がなく、受信機３０を設置できる位置の制約が緩和される。また、床や天井から受信アンテナが突出したり、部屋内にケーブルが引き回されることがないので、外観が損なわれない。

また、本実施形態の無線伝送システムにおいては、反射板５０及び透過板５２が、放射電波の偏向方向を調整可能な支持部材５４または支持部材５５を介してコンクリートスラブに固定されている。従って、使用者が、受信機３０の設置位置等に応じて放射電波の偏向方向を容易に調整することができ、電波の受信状態を向上させることができる。そして、反射板５０で、入射された電波を反射させることにより、確実に受信機３０に向けて電波を放射させることができ、透過板５２で、入射された電波を透過させることで、広範囲への電波の放射を可能としている。

さらに、反射板５０及び透過板５２を取り替えることができるので、受信機３０の受信状況に応じて、適宜、反射板５０と透過板５２を取り替えたり、反射板５０及び透過板５２の種類を取り替えることも可能である。つまり、本実施形態では、天井空間に反射板５０及び透過板５２を設置し、床下空間に反射板５０を設置しているが、これらは、用途に応じて、適宜取り替えることができる。

なお、本実施形態において、送信機１０は本発明の送信装置に相当し、アンテナ１２は本発明の送信アンテナに相当し、受信機３０は本発明の受信装置に相当し、透過部材６０は透過部に相当し、支持部材５４は本発明の支持部に相当する。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
上記実施形態においては、ＢＳ／ＣＳアンテナ２にて受信された衛星放送信号やＵＨＦアンテナ３にて受信された地上ディジタル放送信号をミリ波帯に周波数変換して伝送する無線伝送システムについて説明したが、本発明において、伝送信号としては、放送信号に限定されるものではなく、また、周波数帯もミリ波帯に限定されるものではない。つまり、例えば、無線ＬＡＮ用のマイクロ波帯の電波を伝送するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、送信機１０を天井空間及び床下空間に各１つずつ設置したが、必ずしも天井空間と床下空間との両方を使用する必要はなく、何れか一方を用いるようにしてもよい。さらに、送信機１０は、必ずしも空間内に設置する必要はなく、各空間に電波を放射できる位置に設置すればよい。

一方、上記実施形態においては、鉄筋コンクリート造の集合住宅に本発明の無線電送システムを適用したが、鉄筋コンクリート造の集合住宅に限定されるものではなく、二重天井、または、二重床の少なくとも何れか一方が設けられた一般の住宅に、本発明の無線伝送システムを適用してもよい。

本実施形態の無線伝送システムが適用された住宅の構成を示す全体構成図である。 本実施形態の無線伝送システム全体の構成を示すブロック図である。 送信機１０及び受信機３０の構成を示すブロック図である。

符号の説明

２…ＢＳ／ＣＳアンテナ、３…ＵＨＦアンテナ、２ａ…反射鏡、２ｂ…受信ユニット、４…電源挿入器、５…混合器、６…電源装置、８…ディジタルチューナ、９…ＴＶ、１０…送信機、１２…アンテナ、１４…電源分離フィルタ、１６…増幅回路、１８…基準発振器、２０…ＰＬＬ発振器、２２…逓倍器、２４…ミキサ、２６…ＢＰＦ、２８…増幅回路、３０…受信機、３２…アンテナ、３４…増幅回路、３６…基準発振器、３８…ＰＬＬ発振器、４０…逓倍器、４２…ミキサ、４４…ＢＰＦ、４６…増幅回路、４８…電源分離フィルタ、５０…反射板、５２…透過板、５４，５５…支持部材、６０…透過部材、Ｔ１…入力端子、Ｔ２…出力端子

Claims (4)

1. 天井または床が、建造物の躯体部分に複数の支持部材を介して支持されることにより、前記天井または床と、前記建造物の躯体部分との間に、電波を伝播可能な空間が形成された建造物において、
   該建造物内の部屋に設置された受信装置まで、前記空間を介して電波を伝送する無線伝送システムであって、
   前記受信装置まで送信すべき伝送信号を、マイクロ波帯、または、それ以上の周波数に周波数変換し、該周波数変換後の伝送信号を送信アンテナから前記空間内に放射する送信装置と、
   マイクロ波帯、または、それ以上の周波数の電波を透過可能な材料により構成され、前記受信装置が設置された部屋の天井または床の一部として設けられた透過部と、
   前記空間内に設置され、前記送信アンテナからの放射電波を、前記透過部の方向に偏向し、該偏向した放射電波を、前記透過部を介して前記室内に放射させる偏向手段と、
   を備えたことを特徴とする無線伝送システム。
2. 前記偏向手段は、前記放射電波の偏向方向を調整可能に構成された支持部を介して前記建造物に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の無線伝送システム。
3. 前記偏向手段は、前記放射電波を反射する反射板にて構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線伝送システム。
4. 前記偏向手段は、前記放射電波を所定方向に透過させる透過板にて構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線伝送システム。

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