JP5329253B2 - 長波標準電波再輻射装置 - Google Patents
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Description
この長波標準電波は、おおたかどや山標準電波送信所から40kHzの長波標準電波が東日本地域に送信されており、はがね山標準電波送信所から60kHzの長波標準電波が西日本地域に送信されている。この長波標準電波では、時、分、通算日、年、曜日等のタイムコードが送信されている。そこで、受信側では、受信したタイムコードを用いて標準時刻を確定することができ、これに基づいて時計の時刻を自動修正することができるようになる。
図1に示す本発明にかかるJJY受信システム1においては、マンション等の屋上に設置したJJY受信アンテナ2で長波標準電波を受信し、CATV変調器3aにより長波標準電波がTV共聴システムが扱っているVHF帯あるいはUHF帯になるよう変調する。そして、伝送帯域がVHF帯あるいはUHF帯に変調された長波標準電波信号とTV信号とを合波して共聴設備3における既存のケーブルに送出し、マンション等の各戸に分配する。各戸に分配されたTV信号に合波された長波標準電波信号は各戸に設置されている本発明の実施例とされるJJY再輻射装置4に入力される。JJY再輻射装置4の筐体内には、伝送帯域がVHF帯あるいはUHF帯に変調された長波標準電波信号を元の周波数帯域の長波標準電波信号に復調する復調回路や、復調された長波標準電波信号を再放射する輻射アンテナが内蔵されており、JJY再輻射装置4の構成を示す回路ブロック図を図2に示す。
なお、輻射アンテナ14は矩形状に巻回されたコイルからなるループアンテナ14aと、ループアンテナ14aの内部に配置されたコイルが巻回されているバーアンテナ14bとから構成されている。また、バーアンテナ14bには表示回路14cが接続されており、この表示回路14cは発光ダイオードLED1を備え、ループアンテナ14aが正常に長波標準電波を輻射している際に発光ダイオードLED1が点灯するようになる。
図3は蓋をあけた筐体4aの正面図であり、図3に示すように筐体4a内には回路基板4bが収納されており、回路基板4bに入力信号を入力する同軸端子とされた入力端子(IN)4cが筐体4aの一側面に設けられている。回路基板4bのほぼ上半分にはBPF10、復調回路11、BUFF12およびAMP13の電子回路が組み込まれている。また、回路基板4bのほぼ下半分には矩形状に巻回されているループアンテナ14aと、ループアンテナ14aの内側に配置されたコイルが巻回されているバーアンテナ14bとが設けられている。さらに、ループアンテナ14aの内側には表示回路14cが有する発光ダイオードLED1と、JJY再輻射装置4に電源が供給されて動作状態であることを示す発光ダイオードLED2との2つの発光ダイオードと、ループアンテナ14aとバーアンテナ14bとを40kHzの長波標準電波と60kHzの長波標準電波の何れかに共振するよう切り換えるスイッチSWが設けられている。
これらの図に示す輻射アンテナ14は、磁界アンテナとして動作させる矩形状のループアンテナ14aと、磁界アンテナとして動作させるバーアンテナ14bとを備え、バーアンテナ14bはループアンテナ14a内に配置されている。ループアンテナ14aは、例えば横と縦の寸法が約93mm×約78mmの矩形状に形成された側周面のみからなる巻き枠20の側周面に銅線を巻回したコイル部21と、コイル部21に直列に接続されたコンデンサとにより構成されている。このループアンテナ14aの共振周波数は、再放射される長波標準電波の周波数とされ、ループアンテナ14aには再放射される長波標準電波信号が印加される。ループアンテナ14aのインダクタンスは効率良い放射ができるように約0.3〜約1.0mHとされている。また、巻き枠20の寸法は上記した寸法に限るものではなく上記寸法より巻き枠20を大きくすれば放射範囲を広くすることができ、小さくすれば放射範囲が狭くなるので目的に応じた大きさを選択すればよい。なお、巻き枠20を省略することもできる。この場合は、コイル部21の形状が周側面のみからなる矩形状を保持するようにコイル部21の巻き線同士を接着剤により接着して互いにばらばらにならないように固定する。図3では、巻き枠20を省略したループアンテナ14aが示されている。
輻射アンテナ14が有する特徴的な構成は、図5に示すようにループアンテナ14aが形成する磁力線の方向Xと直交する方向Yに対して、バーアンテナ14bが形成する磁力線の方向Rがθだけ傾斜しているように、バーアンテナ14bをループアンテナ14a内に傾けて配置した構成である。このように、バーアンテナ14bをθだけ傾けることにより、輻射アンテナ14における磁界アンテナの放射特性においてヌル点が改善されて、電界放射パターンをほぼ無指向性とすることができる。
図7において輻射アンテナ14と測定用の受信アンテナ30とを約3m離隔して配置し、輻射アンテナ14を360°回転させることにより電界強度パターンを受信アンテナ30により測定している。この場合、輻射アンテナ14を構成している矩形状のループアンテナ14aの寸法は約93mm×約78mmとされ、インダクタンスは約0.8mHとされている。バーアンテナ14bの寸法は約φ10mm×約80mmとされ、インダクタンスは約0.6mHとされている。そして、バーアンテナ14bのY軸方向からの傾きθを0°、約1°、約4°、約10°、約15°とした際の電界強度パターンを、バーアンテナ14bを無くした輻射アンテナの場合と対比して図8ないし図12に示している。
また、図9を参照すると、ループアンテナ14a内に配置されたバーアンテナ14bのY軸方向からの傾きθを1°とすると、ヌル点の電界強度が最大電界強度より約16dBしか減衰しないように改善され、ほぼ無指向性となる電界強度パターンが得られることがわかる。
さらに、図10を参照すると、ループアンテナ14a内に配置されたバーアンテナ14bのY軸方向からの傾きθを4°とすると、ヌル点の電界強度が最大電界強度より約7dBしか減衰しないように改善され、ほぼ無指向性となる電界強度パターンが得られることがわかる。ただし、電界強度パターンが全体的に左回りに若干回転して傾くようになる。
さらにまた、図12を参照すると、ループアンテナ14a内に配置されたバーアンテナ14bのY軸方向からの傾きθを15°とすると、ヌル点の電界強度が最大電界強度より約9dBしか減衰しないように改善され、ほぼ無指向性となる電界強度パターンが得られることがわかる。ただし、電界強度パターンが全体的にさらに左回りに回転して約70°程度傾くようになると共に、最大電界強度が約4dB減少する。
また、輻射アンテナ14において発光ダイオードLED1が点灯しない場合としては、共聴設備3から長波標準電波信号がJJY再輻射装置4に供給されていない場合や、輻射アンテナ14が金属性の妨害物の影響を受けた場合(共振周波数がずれてループアンテナ14aに交流電流が流れなくなる。)となる。このことから、JJY再輻射装置4を設置するには発光ダイオードLED1が点灯する位置に設置すればよく、JJY再輻射装置4の設置場所を容易に設定できるようになる。
また、本発明にかかるJJY再輻射装置4への電源は図示しない電源ユニットから供給されるが、電源ユニットを筐体4a内に内蔵するようにしてもよい。電源ユニットから電源をJJY再輻射装置4に供給する場合は、入力端子INに入力される高周波信号に直流電源を重畳させて供給し、入力端子INに供給された直流電源をコンデンサおよびチョークコイルにより分離して、JJY再輻射装置4の電子回路の各部に供給するようにする。この場合、JJY再輻射装置4に直流電源端子を設けて、直流電源端子に電源ユニットからの電源を供給するようにしてもよい。
24−20log10F [dB]
ただし、Fは、測定する電波の周波数(単位MHz)である。
また、輻射アンテナ14では、ループアンテナ14a内にバーアンテナ14bを配置しており、バーアンテナ14bはフェライトコア22を有しているため輻射アンテナ14における磁束密度を高めることができる。すると、輻射アンテナ14を内蔵する鉄骨や鉄筋が組み込まれている室内の壁に接近した状態でJJY再輻射装置4を取り付けても、鉄骨や鉄筋の影響をあまり受けないようになる。これは、バーアンテナ14bの磁束密度が高いことから渦電流が鉄骨や鉄筋に誘起されることが軽減されるからと考えられる。
Claims (4)
- 入力された変調されている長波標準電波信号を復調して元の周波数の長波標準電波信号に復調する復調手段と、
該復調手段から出力される長波標準電波信号を増幅する増幅手段と、
長波標準電波信号に共振するループアンテナと、該ループアンテナにおける磁界方向と直交する方向に対して若干傾斜する方向が磁界方向となるように前記ループアンテナ内に配置され、長波標準電波信号に共振するバーアンテナとを備え、前記ループアンテナと前記バーアンテナとにより電界強度パターンがほぼ無指向性となり、前記増幅手段から出力される長波標準電波信号を再輻射する輻射アンテナと、
前記復調手段、前記増幅手段および前記輻射アンテナとが内蔵される筐体と、
2周波の長波標準電波信号の内のいずれかを選択して利用できるように、前記輻射アンテナにおける前記ループアンテナおよび前記バーアンテナに接続されているコンデンサの容量を切り換えるスイッチと、
を備えることを特徴とする長波標準電波再輻射装置。 - 前記輻射アンテナにおいて、前記傾斜する方向の角度が約1°ないし約10°とされていることを特徴とする請求項1記載の長波標準電波再輻射装置。
- 前記輻射アンテナにおける前記ループアンテナは、コイル部とコンデンサとが直列に接続されて長波標準電波信号に共振するようにされており、前記バーアンテナは、コイル部とコンデンサとが並列に接続されて長波標準電波信号に共振するようにされていることを特徴とする請求項1記載の長波標準電波再輻射装置。
- 前記バーアンテナに発光ダイオードと抵抗とが並列に接続されており、前記ループアンテナが長波標準電波信号を正常に輻射している際に、前記発光ダイオードが点灯してその旨を報知するようにされていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の長波標準電波再輻射装置。
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