JP5442475B2 - ミリ波伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、ミリ波を１台のミリ波送信アンテナから送信し、複数台のミリ波受信アンテナで受信させるミリ波伝送システムに関する。

従来、上記のようなミリ波伝送システムは、例えば特許文献１に開示されているように、高層建築物の屋上に設置されたミリ波送信機から下方向に向けてミリ波を送信し、高層建築物の各階にミリ波信号を受信するミリ波受信アンテナを設置したものがある。この特許文献１では、ミリ波受信アンテナは、後続建築物の高さ方向に沿う直線上に位置するように配置されている。

特許第４２０４３８７号

このようなミリ波伝送システムでは、各ミリ波受信アンテナは、同一直線上に配置されているので、その見栄えはよいが、下層の階に配置されたミリ波受信アンテナは、上層の階に配置されたミリ波受信アンテナの影に位置するので、良好にミリ波信号を受信することができない。

本発明は、同一直線上に配置しているにも拘わらず、良好にミリ波信号を受信することができるミリ波伝送システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様のミリ波伝送システムは、ミリ波送信手段と、このミリ波送信手段からのミリ波信号を送信するミリ波送信アンテナとを有している。ミリ波送信信号としては、例えばテレビジョン放送信号、具体的には地上デジタルテレビジョン放送信号や衛星放送中間周波信号や衛星通信中間周波信号を周波数変換したものを使用することができる。ミリ波送信アンテナとしては、例えばパラボラアンテナ（オフセットパラボラアンテナを含む）や誘電体レンズアンテナなどを使用することができる。このミリ波送信手段から送信された前記ミリ波信号を複数のミリ波受信アンテナが受信する。ミリ波受信アンテナとしては、上述したミリ波送信アンテナと同様なものを使用することができる。これらミリ波受信アンテナで受信した前記ミリ波信号を複数のミリ波処理手段が処理する。ミリ波処理手段としては、例えば増幅手段や、周波数変換手段を使用することができる。前記各ミリ波受信アンテナは、同一直線上に互いに間隔をおいて配置され、前記ミリ波送信アンテナのビーム角度範囲内に前記各ミリ波受信アンテナがほぼ位置するように、前記ミリ波送信アンテナのビーム中心軸が前記直線に対して傾斜して前記ミリ波送信アンテナが配置されている。ミリ波送信アンテナは、前記ミリ波受信アンテナの列の一方の端の近傍に配置することが望ましい。ビーム角度範囲は、電界強度が最も大きくなるビーム中心軸と、電界強度が中心軸での電界強度の約１／（２^１／２）となる位置との間である。

このように構成されたミリ波伝送システムでは、各ミリ波受信アンテナは、同一直線上に配置されているので、例えば複数の階からなる複層建築物の高さ方向に沿って前記直線を配置し、前記各ミリ波受信アンテナを、前記各階において前記直線上に位置させたような場合に見栄えがよく、また例えば複層建築物の基準位置として特定の壁を使用し、この壁から予め定めた距離の位置に各階において設置すればよく、設置工事が容易である。このように同一直線上に配置しているにも拘わらず、ミリ波送信アンテナから見て、各ミリ波受信アンテナが他のミリ波受信アンテナの影に入ることがないので、ミリ波信号を良好に受信することができる。また、上記のように複層建築物の各階に各ミリ波受信アンテナを配置する場合、ミリ波送信アンテナを屋上や屋上から所定の高さの位置に設置することができ、その設置作業が容易になる。

ミリ波受信手段は、前記ミリ波処理手段は、前記ミリ波受信アンテナが受信したミリ波信号のレベルが大きいとき、出力が飽和するものとすることができる。例えば増幅手段を備えるものとすることができる。この場合、前記ミリ波送信アンテナに近い位置に配置された前記ミリ波受信アンテナは、前記ミリ波送信アンテナのビーム角度範囲の外部に位置させる。

このように構成することによって、ミリ波送信アンテナに近い位置に配置されたミリ波受信アンテナでの受信レベルを下げることができ、このようなミリ波受信アンテナのミリ波受信信号が供給されるミリ波処理手段で出力が飽和することを防止できる。

以上のように、本発明によれば、各ミリ波受信アンテナを同一直線上に配置して、その見栄えをよくすることができる上に、各ミリ波受信アンテナにおいて良好にミリ波信号を受信することができる。

本発明の第１実施形態のミリ波伝送システムのミリ波送信アンテナとミリ波受信アンテナとの配置を示す図である。 図１のミリ波伝送システムで使用する送信機の一例のブロック図である。 図１のミリ波伝送システムで使用する送信機の他の例のブロック図である。 図１のミリ波伝送システムで使用する受信機の一例のブロック図である。 本発明の第２実施形態のミリ波伝送システムのミリ波送信アンテナとミリ波受信アンテナとの配置を示す図である。

本発明の第１実施形態のミリ波伝送システムは、複数の階からなる複層建築物、例えば高層建築物、具体的には、高層マンションの各部屋に地上デジタルテレビジョン放送信号や、ＢＳ・ＣＳ信号を伝送しようとする場合であって、マンション内にこれらの信号を伝送するためのケーブルを新たに敷設しにくい場合に適用されるものである。

図２に示すように、ＵＨＦ帯のテレビジョン放送信号がＵＨＦ帯受信アンテナ２によって受信され、ヘッドエンド４に供給される。ヘッドエンド４では、これらＵＨＦ帯のテレビジョン放送信号のうち所望の複数の地上デジタルテレビジョン放送信号が選択され、これら地上デジタルテレビジョン放送信号のレベルが揃えられる。同様に、ＢＳ・ＣＳアンテナ６で受信されたＢＳ信号及びＣＳ信号が、ＢＳ・ＣＳアンテナ６に付属するコンバータ８で、ＢＳ中間周波信号とＣＳ中間周波信号とに変換され、分波器１０に供給されて、ここでＢＳ中間周波信号とＣＳ中間周波信号とに分波され、ＢＳ中間周波信号は減衰器１２によって、ＣＳ中間周波信号は減衰器１４によって、それぞれレベルが揃うように調整され、混合器１６によって混合される。或いは、各減衰器１２、１４の代わりに、イコライザを使用することもできる。これにより、レベルを揃え、混合器１７によって混合される。

ヘッドエンド４からの地上デジタル放送信号並びに混合器１６からのＢＳ中間周波信号及びＣＳ中間周波信号は、混合器１７で混合されて、ミリ波送信ユニット１８の送信手段、例えばコンバータ２０に供給され、このコンバータ２０によって、ミリ波帯信号に周波数変換され、送信ユニット１８のミリ波送信アンテナ２２に供給され、送信される。

なお、図３に示すように、地上デジタル放送信号は、ＵＨＦ帯受信アンテナ２によって受信されたＵＨＦ帯のテレビジョン放送信号のうちローパスフィルタ２４によって例えばＵＨＦ帯の高域に配列され、受信したＵＨＦ地上アナログ放送信号をカットして、抽出することもできる。また、ローパスフィルタ２４の出力に含まれるＶＨＦ帯の信号を除去するために、ローパスフィルタ２４の出力はハイパスフィルタ２６を介し、混合器１７でＢＳ中間周波信号とＣＳ中間周波信号と混合されて、コンバータ２０に供給される。

図１に示すように、ミリ波送信ユニット１８は、高層マンション２８の屋上に取り付けられている。なお、ＵＨＦ帯受信アンテナ２、ヘッドエンド４、ＢＳ・ＣＳアンテナ６、分波器１０、減衰器１２、１４、混合器１６、１７も、屋上に取り付けられている。マンション２８は、例えば１４階建てのものである。送信ユニット１８は、マンション２８のベランダ側の壁から外側にせり出して設けられている。

ミリ波送信ユニット１８のミリ波送信アンテナ２２から送信されたミリ波信号を受信するために、ミリ波受信ユニット３２が、各階のベランダからそれぞれ外方にせり出して設けられている。ミリ波受信ユニット３２は、図４に示すように、ミリ波受信アンテナ３４を有している。ミリ波受信アンテナ３４としては、例えばミリ波送信アンテナ２２と同様な誘電体レンズアンテナを使用している。

ミリ波受信アンテナ３４によって受信されたミリ波信号は、ミリ波受信ユニット３２に設けられている処理手段、例えばコンバータ３６に供給され、ここで元の地上デジタルテレビジョン放送信号、ＢＳ中間周波信号、１１０度ＣＳ中間周波信号に周波数変換され、分波器３８によって分波され、各部屋内に設けられている地上デジタルチューナ４０に地上デジタル信号が、ＢＳ・１１０度ＣＳチューナ４２にＢＳ中間周波信号及びＣＳ中間周波信号が供給される。

これらミリ波受信ユニット３２は、１台ずつ各ベランダに取り付けられる。その取り付けは、高層マンション２８の高さ方向に沿って伸ばした鉛直な直線４４上に各ミリ波受信ユニット３２が位置するように行われる。即ち、マンション２８の側壁から全て同じ距離の位置にミリ波受信ユニット３２が配置されており、見栄えが良好であるし、いずれの階でも、基準となる位置、例えばマンション２８の側壁から予め定めた距離の位置にミリ波受信ユニット３２を取り付ければよいので、設置工事が容易になる。但し、ミリ波送信ユニット１８を、この直線４４上にある屋上に配置して、各ミリ波受信ユニット３２側を向いて配置した場合、ミリ波送信ユニット１８から見て、下層にあるミリ波受信ユニット３２は、上層にあるミリ波受信ユニット３２の影に入り、下層にあるミリ波受信ユニット３２では良好にミリ波信号を受信できなくなる。

そこで、これらミリ波受信ユニット３２において、ミリ波送信ユニット１８からのミリ波信号が良好に受信されるように、このミリ波送信アンテナ２２が次のように配置されている。

ミリ波送信ユニット１８のミリ波送信アンテナ２２は、そのビーム中心軸４６上で最も電界強度が高くなる。電界強度が中心軸での電界強度の１／（２^１／２）となるラインの中心軸に対する角度がビーム半値角θであり、中心軸の両側にそれぞれあり、２θの角度範囲がビーム角度範囲である。このビーム角度範囲は、誘電体レンズアンテナの口径と使用するミリ波帯信号の波長とによって決定される。

このビーム中心軸４６が直線４４と交差し、しかもほぼ全てのミリ波受信ユニット３２がビーム角度範囲内に位置するようにミリ波送信ユニット１８が屋上に配置されている。この交差角は、ミリ波送信ユニット１８側において鋭角をなしている。これによって、ミリ波送信ユニット１８側から各ミリ波受信ユニット３２を見た場合、いずれのミリ波受信ユニット３２も、他のミリ波受信ユニット３２の影に位置せず、良好にミリ波送信ユニット１８から送信されたミリ波信号を受信することができる。なお、図１における紙面の裏面から表面方向への各ミリ波受信ユニット３２のベランダからの突出量は、表裏方向でのビーム角度範囲内に各ミリ波受信ユニット３２が位置するように調整される。

本発明の第２の実施形態のミリ波伝送システムは、図５に示すように、屋上の構築物２８ａの上にミリ波送信ユニット１８を設置したものである。他の構成は、第１の実施形態と同一であるので、同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。屋上の構築物２８ａは、マンション２８の一方の側壁から予め定めた距離だけ内側に位置し、屋上よりも所定の高さだけ上方に位置する。

このように構築物２８ａ上にミリ波送信ユニット１８を設置すると、屋上よりも高い位置にミリ波送信ユニット１８を設置することができるので、ミリ波送信ユニット１８による送信エリアを拡大することができる。また、ミリ波送信ユニット１８を設置する場合には、マンション２８の最上階の居室内に作業員が立ち入る必要も無い。

上記の実施形態では、ミリ波送信ユニット１８を屋上または屋上の構築物上に設けたが、逆に地上に設けることもできる。また、第２の実施形態では、屋上の構築物２８ａ上にミリ波送信ユニット１８を設置したが、場合によっては、屋上に上方に伸びる支柱を設置し、その支柱にミリ波送信ユニット１８を設置することもできる。上記の両実施形態では、高層建築物に本発明を実施したが、中層建築物や低層建築物においても、本発明を実施することができる。

１８ ミリ波送信ユニット
２０ コンバータ（ミリ波送信手段）
２２ ミリ波送信アンテナ
３２ ミリ波受信ユニット
３４ ミリ波受信アンテナ
３６ コンバータ（ミリ波処理手段）

Claims (4)

1. ミリ波送信手段と、
   このミリ波送信手段からのミリ波信号を送信するミリ波送信アンテナと、
   このミリ波送信アンテナから送信された前記ミリ波信号を受信する複数のミリ波受信アンテナと、
   これらミリ波受信アンテナで受信した前記ミリ波信号を処理する複数のミリ波処理手段とを、
   具備し、前記各ミリ波受信アンテナは、同一直線上に互いに間隔をおいて配置され、前記ミリ波送信アンテナのビーム角度範囲内に前記各ミリ波受信アンテナがほぼ位置するように、前記ミリ波送信アンテナのビーム中心軸が前記直線に対して傾斜して前記ミリ波送信アンテナを配置したミリ波伝送システム。
2. 請求項１記載のミリ波伝送システムにおいて、複数の階からなる複層建築物の高さ方向に沿って前記直線が配置され、前記各ミリ波受信アンテナは、前記各階において前記直線上に位置するミリ波伝送システム。
3. 請求項２記載のミリ波伝送システムにおいて、前記ミリ波送信アンテナは、前記複層建築物の屋上または屋上から所定の高さの位置に配置されているミリ波伝送システム。
4. 請求項１記載のミリ波伝送システムにおいて、前記ミリ波処理手段は、前記ミリ波受信アンテナが受信したミリ波信号のレベルが大きいとき、出力が飽和し、前記ミリ波送信アンテナに近い位置に配置された前記ミリ波受信アンテナは、前記ミリ波送信アンテナのビーム角度範囲の外部に位置するミリ波伝送システム。

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