JP5622881B2 - Leaky coaxial cable - Google Patents

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave

Description

本発明は、アンテナとして用いる漏洩同軸ケーブルに関する。   The present invention relates to a leaky coaxial cable used as an antenna.

漏洩同軸ケーブル(LCX)は、通常の同軸ケーブルの外部導体に複数のスロットが設けられたものである(非特許文献1参照)。このようなスロットを通じて、ケーブル内部の電磁波信号を外部に放射したり、ケーブル外部の電磁波信号をケーブル内部に取り込むことができる。即ち、LCXはケーブル型アンテナであり、特殊な細長い送受信アンテナと言える。   The leaky coaxial cable (LCX) is one in which a plurality of slots are provided in the outer conductor of a normal coaxial cable (see Non-Patent Document 1). Through such a slot, an electromagnetic wave signal inside the cable can be emitted to the outside, or an electromagnetic wave signal outside the cable can be taken into the cable. That is, LCX is a cable type antenna and can be said to be a special long and narrow transmitting / receiving antenna.

LCXは、通信領域が細長い環境におけるアンテナとして有効である。特に、曲がりくねったトンネル内や金属体が多数存在する場所では、電磁波の不感地帯が生じやすい。このような場所では、一般のアンテナを用いると、多数のアンテナを設置しなければならない。しかし、LCXではそれぞれのスロットがアンテナとして働くので、LCXに沿って多数のアンテナが配置されることになる。したがって、1本のLCXを布設するだけで、細長い通信領域でも電磁波不感地帯の発生がし難くなる。布設工事も、一般のアンテナを個別に取り付けて電気配線する必要がなく、LCXを延線するだけでよく非常に簡単に実施できる。   LCX is effective as an antenna in an environment with a long communication area. In particular, an electromagnetic wave insensitive zone is likely to occur in a winding tunnel or a place where many metal bodies exist. In such a place, if a general antenna is used, a large number of antennas must be installed. However, since each slot works as an antenna in LCX, a large number of antennas are arranged along LCX. Therefore, it is difficult to generate an electromagnetic wave insensitive zone even in a long and narrow communication area by laying only one LCX. The laying work can be carried out very simply by simply extending the LCX, without the need to attach a general antenna individually for electrical wiring.

通常使用されているLCXでは、スロットがジグザグ配列されている。このようなLCXからの電磁波の放射モードには、電界が円周方向及び軸方向のEφ偏波及びEz偏波がある。Eφ偏波及びEz偏波の放射角度は、使用周波数、スロットのピッチ、及び内部導体と外部導体間の絶縁体の比誘電率から定められる(非特許文献1参照)。   In the normally used LCX, the slots are arranged in a zigzag manner. Such electromagnetic wave radiation modes from LCX include Eφ polarized waves and Ez polarized waves in the circumferential direction and the axial direction of the electric field. The radiation angles of the Eφ polarization and the Ez polarization are determined from the operating frequency, the slot pitch, and the relative dielectric constant of the insulator between the inner conductor and the outer conductor (see Non-Patent Document 1).

従来のLCXでは、放射電磁波の強度の安定性を確保するため、Eφ偏波単一となる放射モードが採用される。この場合、Eφ偏波の放射角度がLCXの終端側に向かう方向に対して負、即ち給電側に向くバックファイア型アンテナとして使用されることが多い。LCXは複数のスロットの各スロットから電磁波が放射されるので、LCXに沿って安定な通信領域を実現できる。しかも、LCXへの入力電力を適当に弱くすれば、LCX近傍だけに安定な通信領域が得られる。そのため、LCX本体周辺のみに通信対象領域を限定でき、情報漏洩を防止して通信セキュリティを確保するためのアンテナとして使用されている。また、会議室などの机に対してLCXを垂直に配置して、狭い空間だけに無線通信を限定することが提案されている(特許文献1参照)。提案された方法では、LCXからの放射波の放射方向を机側に向かせて、机付近にいる人だけに無線通信を可能とさせている。   In the conventional LCX, a radiation mode having a single Eφ polarization is adopted in order to ensure the stability of the intensity of the radiated electromagnetic wave. In this case, it is often used as a backfire antenna in which the radiation angle of Eφ polarized wave is negative with respect to the direction toward the terminal side of the LCX, that is, toward the power feeding side. Since LCX emits electromagnetic waves from each of a plurality of slots, a stable communication area can be realized along LCX. Moreover, if the input power to the LCX is appropriately weakened, a stable communication area can be obtained only in the vicinity of the LCX. Therefore, the communication target area can be limited only to the periphery of the LCX main body, and it is used as an antenna for preventing information leakage and ensuring communication security. In addition, it has been proposed that the LCX is arranged vertically with respect to a desk such as a conference room so that wireless communication is limited to a narrow space (see Patent Document 1). In the proposed method, the radiation direction of the radiation wave from the LCX is directed to the desk side so that only a person near the desk can perform wireless communication.

特開2012−209636号公報JP 2012-209636 A

岸本俊彦、佐々木伸著「LCX通信システム」 電子通信学会、コロナ社出版、昭和57年8月20日出版Toshihiko Kishimoto and Shin Sasaki “LCX Communication System” The Institute of Electronics and Communication Engineers, Corona Publishing, August 20, 1982

しかし、LCXの終端側近傍を詳細に調査すると、実際にはEz偏波の放射が存在していることが判明した。このようなLCX終端側近傍での意図していないEz偏波の放射は不要であり、情報漏洩を防止して通信セキュリティ確保のためには抑制する必要がある。   However, when the vicinity of the end side of the LCX was examined in detail, it was found that Ez-polarized radiation was actually present. Such unintended emission of Ez polarization near the LCX termination side is unnecessary, and it is necessary to prevent information leakage and ensure communication security.

上記問題点を鑑み、本発明の目的は、終端側での放射波を抑制することが可能な漏洩同軸ケーブルを提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a leaky coaxial cable capable of suppressing a radiated wave on the terminal side.

本発明の一態様によれば、机の天板上に垂直に設置したアンテナとして用いる漏洩同軸ケーブルであって、周波数が一定である高周波信号が伝搬する線状の中心導体と、中心導体を覆う絶縁体と、絶縁体を覆い、中心導体の軸方向に沿って一定のピッチで複数のスロットが配列された外部導体と、外部導体の外周を覆うシースとを備え、複数のスロットの長手方向が、軸方向に対して同一の角度で配列され、高周波信号の伝搬波長をλg、絶縁体の比誘電率をεr、[(εr)1/2/{1+(εr)1/2}]をAとして、ピッチPが、Aλg<P<λgの範囲である漏洩同軸ケーブルが提供される。
According to one aspect of the present invention, there is provided a leaky coaxial cable used as an antenna installed vertically on a top plate of a desk , covering a linear center conductor through which a high-frequency signal having a constant frequency propagates, and the center conductor An insulator, an outer conductor that covers the insulator and has a plurality of slots arranged at a constant pitch along the axial direction of the center conductor, and a sheath that covers the outer periphery of the outer conductor, and the longitudinal direction of the plurality of slots is Are arranged at the same angle with respect to the axial direction, the propagation wavelength of the high-frequency signal is λg, the dielectric constant of the insulator is εr, and [(εr) 1/2 / {1+ (εr) 1/2 }] is A As described above, a leaky coaxial cable having a pitch P in the range of Aλg <P <λg is provided.

本発明の一態様において、ピッチPが、0.6λg〜0.9λgの範囲であることが望ましい。また、複数のスロットの長手方向が、軸方向に対して傾斜した角度で配列されてもよく、あるいは、軸方向に対して垂直な角度で配列されてもよい。   In one embodiment of the present invention, the pitch P is desirably in the range of 0.6λg to 0.9λg. Further, the longitudinal directions of the plurality of slots may be arranged at an angle inclined with respect to the axial direction, or may be arranged at an angle perpendicular to the axial direction.

本発明によれば、終端側での放射波を抑制することが可能な漏洩同軸ケーブルを提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the leaky coaxial cable which can suppress the radiation wave by the side of a termination | terminus.

本発明の実施の形態に係るLCXの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of LCX which concerns on embodiment of this invention. LCXからの放射の測定系の一例を示す側面概略図である。It is a side schematic diagram showing an example of a measurement system of radiation from LCX. 従来のジグザグ型LCXの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the conventional zigzag type LCX. 従来のジグザグ型LCXの放射モード及び放射方向の測定結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the measurement result of the radiation mode and radiation direction of the conventional zigzag type LCX. 本発明の実施の形態に係るLCXの放射モード及び放射方向の測定結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the measurement result of the radiation mode and radiation direction of LCX which concerns on embodiment of this invention. 図1に示したLCXの結合損失分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the coupling loss distribution of LCX shown in FIG. P<0.5λgでのLCXの結合損失分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the coupling loss distribution of LCX in P <0.5 (lambda) g. 0.5λg<P<AλgでのLCXの結合損失分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the coupling loss distribution of LCX in 0.5 (lambda) g <P <A (lambda) g. 1λg<PでのLCXの結合損失分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the coupling loss distribution of LCX in 1 (lambda) g <P. 本発明の実施の形態に係るLCXの他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of LCX which concerns on embodiment of this invention. 図10に示したLCXの結合損失分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the coupling loss distribution of LCX shown in FIG.

以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

又、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。   The following embodiments of the present invention exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention. The technical idea of the present invention is based on the material and shape of component parts. The structure, arrangement, etc. are not specified below. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope described in the claims.

本発明の実施の形態に係るLCX1は、図1に示すように、中心導体3、絶縁体5、外部導体7、及びシース9を有する。中心導体3は、高周波信号が供給される給電側から終端側に向かう軸方向(z軸方向)に延伸する。絶縁体5は、中心導体3を覆うように設けられる。外部導体7は、絶縁体5を覆うように設けられる。シース9は、外部導体7の外周を覆うように設けられる。外部導体7には、LCXの軸方向に沿って複数のスロット10が一定のピッチPで設けられる。スロット10は、長手方向をz軸方向に対して角度γで傾けて配列された斜めスロットである。   The LCX 1 according to the embodiment of the present invention includes a center conductor 3, an insulator 5, an outer conductor 7, and a sheath 9, as shown in FIG. The central conductor 3 extends in the axial direction (z-axis direction) from the power supply side to which the high-frequency signal is supplied toward the terminal side. The insulator 5 is provided so as to cover the central conductor 3. The outer conductor 7 is provided so as to cover the insulator 5. The sheath 9 is provided so as to cover the outer periphery of the outer conductor 7. The external conductor 7 is provided with a plurality of slots 10 at a constant pitch P along the axial direction of the LCX. The slot 10 is an oblique slot arranged with its longitudinal direction inclined at an angle γ with respect to the z-axis direction.

例えば、LCX1には、直径2mmの銅線製の中心導体3、比誘電率εrが1.5で外径5mmの発泡ポリエチレン製の絶縁体5、厚さ0.01mmの銅箔製の外部導体7、及び外径7mmのシース9が用いられる。LCX1の特性インピーダンスは、例えば50Ωである。スロット10は、長さ12mm、幅2mmで、z軸方向に対する角度γは30度である。   For example, the LCX 1 includes a central conductor 3 made of copper wire having a diameter of 2 mm, an insulator 5 made of polyethylene foam having a relative dielectric constant εr of 1.5 and an outer diameter of 5 mm, and an outer conductor made of copper foil having a thickness of 0.01 mm. 7 and a sheath 9 having an outer diameter of 7 mm are used. The characteristic impedance of LCX1 is 50Ω, for example. The slot 10 has a length of 12 mm and a width of 2 mm, and an angle γ with respect to the z-axis direction is 30 degrees.

実施の形態の説明では、図2に示すように、LCX1を通信領域としての会議机などの天板30に垂直に設置した構成を用いている。座標系として、LCX1の軸方向をz、LCX1を軸にして円周方向をφとする。LCX1からの放射波の放射角θは、z軸の直交方向xを0度として、給電側に向かう場合を負(−)、終端側に向かう場合を正(+)とする。LCX1の給電側に同軸ケーブル16を介して、入力電力Pinの信号を供給する給電部14が接続される。終端側には、LCX1の特性インピーダンス、例えば50Ωの終端器12が接続される。LCX1からの放射波は、半波長標準ダイポールアンテナなどの受信アンテナ20で受信される。受信アンテナ20は、同軸ケーブル22を介して、放射波の受信電力Poutを検出する受信部24に接続される。   In the description of the embodiment, as shown in FIG. 2, a configuration is used in which LCX 1 is installed vertically on a top board 30 such as a conference desk as a communication area. As a coordinate system, the axial direction of LCX1 is z, and the circumferential direction about LCX1 is φ. The radiation angle θ of the radiated wave from the LCX 1 is negative (−) when going to the power supply side and positive (+) when going to the terminal side, with the orthogonal direction x of the z-axis being 0 degree. A power feeding unit 14 that supplies a signal of the input power Pin is connected to the power feeding side of the LCX 1 via the coaxial cable 16. A termination unit 12 having a characteristic impedance of LCX1, for example, 50Ω, is connected to the termination side. The radiated wave from the LCX 1 is received by a receiving antenna 20 such as a half-wave standard dipole antenna. The receiving antenna 20 is connected via a coaxial cable 22 to a receiving unit 24 that detects the received power Pout of the radiated wave.

非特許文献1に記載のように、LCXからの放射波には複数の放射モードが存在する。各放射モードをm次の放射モードと呼ぶ。ここで、mは負の整数である。m次放射モードの放射角θmは、スロットのピッチ、LCXの絶縁体の比誘電率、及び使用する周波数の波長により計算される。   As described in Non-Patent Document 1, a radiation wave from LCX has a plurality of radiation modes. Each radiation mode is called an m-th order radiation mode. Here, m is a negative integer. The radiation angle θm of the m-th order radiation mode is calculated from the slot pitch, the relative dielectric constant of the LCX insulator, and the wavelength of the frequency used.

図3に示すように、一般のLCX1aでは、z軸に沿って複数のスロット10a、10bが一定のピッチPでジグザグ状に設けられる。スロット10aは、長手方向がz軸方向に対して鋭角の角度αで傾けて配置される。スロット10aに隣接するスロット10bは、長手方向がz軸方向に対して鈍角の角度βで傾けて設けられる。角度α、βは互いに補角をなす。   As shown in FIG. 3, in the general LCX 1a, a plurality of slots 10a and 10b are provided in a zigzag manner at a constant pitch P along the z-axis. The slot 10a is disposed with its longitudinal direction inclined at an acute angle α with respect to the z-axis direction. The slot 10b adjacent to the slot 10a is provided with its longitudinal direction inclined at an obtuse angle β with respect to the z-axis direction. The angles α and β are complementary to each other.

ジグザグ型のLCX1aにおいて、絶縁体5の比誘電率εr及び信号の周波数を一定とすると、ピッチPが短い場合は放射波は存在せず、ピッチPが長くなるにしたがい放射が発生する。ピッチPを長くすると、まず最低次モードとして電界がφ方向の偏波のEφ,-1モードが、−90度の放射角θから発生する。ピッチPを増加すると、放射波はz軸に対して垂直方向、即ち0度の放射角θとなる。更にピッチPを増加させると、Eφ,-1モードの偏波は、放射角θが+90度の方向に向かう。また、ピッチPの増加に伴い、2番目の放射モードとして電界がz方向のEz,-2モード、次いで、3番目の放射モードとしてEφ,-3モードなど、高次の放射モードが次々に発生する。   In the zigzag LCX 1a, assuming that the dielectric constant εr of the insulator 5 and the signal frequency are constant, no radiation wave exists when the pitch P is short, and radiation occurs as the pitch P becomes longer. When the pitch P is lengthened, first, an Eφ, −1 mode of polarization with an electric field of φ direction is generated as a lowest order mode from a radiation angle θ of −90 degrees. When the pitch P is increased, the radiation wave is perpendicular to the z axis, that is, a radiation angle θ of 0 degree. When the pitch P is further increased, the polarization of the Eφ, −1 mode is directed in the direction where the radiation angle θ is +90 degrees. As pitch P increases, Ez, -2 mode with an electric field in the z direction is generated as the second radiation mode, and then higher-order radiation modes such as Eφ, -3 mode are generated as the third radiation mode. To do.

同一の偏波において複数の放射モードが存在すると、各モードの放射波間の干渉によって放射強度が不安定になる。そのため、単一放射モード領域となるピッチPの範囲で使用することが望ましい。従来使用されている単一放射モード領域とは、Ez,-2モードが発生する前のEφ,-1モードだけが存在する領域である。ここで、信号のLCX内の伝搬波長をλg、絶縁体5の比誘電率をεr、[(εr)1/2/{1+(εr)1/2}]をAとすると、単一放射モードとなるピッチPは、0.5Aλg<P<Aλgの範囲である。例えば、図2に示した構成で使用する場合、放射角θは負、即ちバックファイア型アンテナとして用いることにより、通信領域を机の天板30上に限定することができる。バックファイア型とするには、ピッチPを、0.5Aλg<P<0.5λgの範囲とすればよい。なお、放射角θが約0度となるP≒0.5λgの近傍は、スロット10a、10bによる共振が生じて給電側における反射波が増加するので使用されない。 When there are a plurality of radiation modes in the same polarization, the radiation intensity becomes unstable due to interference between the radiation waves of each mode. Therefore, it is desirable to use in the range of the pitch P which becomes a single radiation mode region. The conventionally used single radiation mode region is a region where only the Eφ, −1 mode exists before the Ez, −2 mode is generated. Here, when the propagation wavelength of the signal in the LCX is λg, the dielectric constant of the insulator 5 is εr, and [(εr) 1/2 / {1+ (εr) 1/2 }] is A, the single radiation mode Is a range of 0.5Aλg <P <Aλg. For example, when used in the configuration shown in FIG. 2, the radiation angle θ is negative, that is, the communication area can be limited to the top plate 30 of the desk by using it as a backfire antenna. For the backfire type, the pitch P may be set in the range of 0.5Aλg <P <0.5λg. In the vicinity of P≈0.5λg where the radiation angle θ is about 0 °, resonance is caused by the slots 10a and 10b, and the reflected wave on the power feeding side increases, so that it is not used.

しかしながら、従来Eφ,-1の単一放射モード領域と考えられていたピッチPの範囲のジグザグ型LCX1aを用いたところ、終端側及び給電側から想定外の放射が、LCX1aの垂直方向に発生していることが確認されている。終端側及び給電側からの放射は不要放射であり、通信情報の漏洩を生じる恐れがある。図2に示した構成により、LCX1aのスロット10a、10bのピッチPを変化させて放射波の測定を行った結果を、図4に示す。   However, when the zigzag type LCX1a in the range of the pitch P, which was conventionally considered to be a single radiation mode region of Eφ, -1, unexpected radiation is generated in the vertical direction of the LCX1a from the terminal side and the power feeding side. It has been confirmed that. Radiation from the terminal side and the power feeding side is unnecessary radiation, which may cause leakage of communication information. FIG. 4 shows the result of measuring the radiated wave by changing the pitch P of the slots 10a and 10b of the LCX 1a with the configuration shown in FIG.

図4に示すように、Eφ,-1モードの放射は、P<0.5Aλgで給電側、0.5Aλg<P<0.5λgで放射角θが−90度〜0度、P>0.5λgで放射角θが0度〜+90度である。なお、ピッチPが、0.5λg及び1λgでは共振が生じる。Ez,-2モードの放射は、P<0.5λgで終端側、0.5λg<P<Aλgで給電側、Aλg<P<1λgで放射角θが−90度〜0度、P>1λgで放射角θが0度〜+90度である。Eφ,-3モードの放射は、P<1.5Aλgで放射無し、P>1.5Aλgで放射角θが−90度〜0度である。このように、従来単一放射モード領域といわれていた0.5Aλg<P<Aλgの範囲でも、終端側や給電側に放射が存在する。特に、バックファイア型アンテナとして用いる0.5Aλg<P<0.5λgの範囲では、終端側への放射が存在する。図4に示すように、ジグザグ型LCX1aでは、単一放射モード領域のバックファイア型アンテナを実現することはできず、終端側からの不要放射が存在することがわかる。   As shown in FIG. 4, Eφ, -1 mode radiation is P <0.5 Aλg on the power feeding side, 0.5 Aλg <P <0.5λg, radiation angle θ is −90 degrees to 0 degrees, P> 0. At 5λg, the radiation angle θ is 0 ° to + 90 °. Resonance occurs when the pitch P is 0.5λg and 1λg. Ez, -2 mode radiation is P <0.5λg, termination side, 0.5λg <P <Aλg, power supply side, Aλg <P <1λg, radiation angle θ is −90 degrees to 0 degrees, and P> 1λg. The radiation angle θ is 0 degree to +90 degrees. Eφ, -3 mode radiation has no radiation when P <1.5 Aλg, and radiation angle θ is −90 degrees to 0 degrees when P> 1.5 Aλg. Thus, even in the range of 0.5 Aλg <P <Aλg, which has been conventionally referred to as a single radiation mode region, radiation exists on the termination side and the power feeding side. In particular, in the range of 0.5 Aλg <P <0.5λg used as a backfire antenna, there is radiation toward the termination side. As shown in FIG. 4, it can be seen that the zigzag LCX 1a cannot realize a single-radiation mode region backfire antenna, and there is unnecessary radiation from the terminal side.

図1に示した斜めスロットを有するLCX1を用いて、図2に示した構成により、スロット10のピッチPを変化させて放射波の測定を行った結果を、図5に示す。図5に示すように、スロット10が同一形状であるので、偶数モードの放射だけが存在する。図5に示すような斜めスロットを有するLCX1では、Ez,-2モード及びEφ,-2モードの放射は、P<0.5λgで終端側、0.5λg<P<Aλgで給電側、Aλg<P<1λgで放射角θが−90度〜0度、P>1λgで放射角θが0度〜+90度である。なお、ピッチPが、1λgでは共振が生じる。Ez,-4モード及びEφ,-4モードの放射は、P<2Aλgで放射無し、P>2Aλgで放射角θが−90度〜0度である。なお、ピッチPが、2λgでは共振が生じる。   FIG. 5 shows the result of measuring the radiated wave by changing the pitch P of the slot 10 with the configuration shown in FIG. 2 using the LCX 1 having the oblique slots shown in FIG. As shown in FIG. 5, since the slots 10 have the same shape, only even mode radiation exists. In LCX1 having an oblique slot as shown in FIG. 5, the radiation of Ez, -2 mode and Eφ, -2 mode is terminated at P <0.5λg, feed side at 0.5λg <P <Aλg, and Aλg < When P <1λg, the radiation angle θ is −90 degrees to 0 degrees, and when P> 1λg, the radiation angle θ is 0 degrees to +90 degrees. Resonance occurs when the pitch P is 1λg. Ez, -4 mode and Eφ, -4 mode radiation has no radiation when P <2Aλg, and a radiation angle θ of −90 degrees to 0 degrees when P> 2Aλg. Note that resonance occurs when the pitch P is 2λg.

このように、スロット10として、長手方向がz軸に対して同一の角度で配列された斜めスロットを用いることにより、Aλg<P<1λgの範囲で、Ez,-2モード及びEφ,-2モードの偏波によるバックファイア型アンテナを実現することができる。斜めスロットの場合、Ez,-2モード及びEφ,-2モードの偏波が混在するが、方向が互いに直交するため干渉は生じない。   As described above, by using the oblique slots whose longitudinal directions are arranged at the same angle with respect to the z-axis, the Ez, -2 mode and the Eφ, -2 mode are within the range of Aλg <P <1λg. It is possible to realize a backfire antenna with a polarized wave. In the case of an oblique slot, Ez, -2 mode and Eφ, -2 mode polarizations are mixed, but no interference occurs because the directions are orthogonal to each other.

図6に、スロット10のピッチPが80mmで、全長1mのLCX1を、幅約3mの机の天板30の中央に垂直に立てて設置して、LCX1の周辺の結合損失を測定した結果を示す。図2に示したように、給電部14から入力電力Pinの信号が供給され、LCX1からの放射波が受信アンテナ20で受信される。受信部24で放射波の受信電力Poutが検出される。結合損失Lcは、次式で計算される。   FIG. 6 shows the result of measuring the coupling loss around the LCX1 by placing the LCX1 having a pitch P of 80 mm and a total length of 1 m vertically on the center of the top plate 30 of the desk having a width of about 3 m. Show. As shown in FIG. 2, a signal of input power Pin is supplied from the power feeding unit 14, and a radiated wave from the LCX 1 is received by the receiving antenna 20. The reception unit 24 detects the reception power Pout of the radiated wave. The coupling loss Lc is calculated by the following equation.


Lc = −10log(Pout/Pin) (dB) ・・・(1)

例えば、周波数が2.4GHzで入力電力Pinの信号がLCX1の給電部から供給される場合、絶縁体5の比誘電率εrが1.5では、Aは0.55、λgは102mmであるので、ピッチPは、Aλg<P<1λgの範囲となる。

Lc = -10 log (Pout / Pin) (dB) (1)

For example, when the frequency is 2.4 GHz and the signal of the input power Pin is supplied from the feeding part of the LCX1, when the relative dielectric constant εr of the insulator 5 is 1.5, A is 0.55 and λg is 102 mm. The pitch P is in the range of Aλg <P <1λg.

図6に示すように、放射波は、設置面、即ち天板30に向かって放射角θが−20度で放射されている。放射波には、Ez偏波とEφ偏波が混在している。これらの放射波は、それぞれEz,-2モードのEz偏波及びEφ,-2モードのEφ偏波である。Ez偏波及びEφ偏波の結合損失Lcは、天板30上のLCX1から約1.5m離れた位置で、それぞれ約65dB及び約70dBである。   As shown in FIG. 6, the radiated wave is radiated toward the installation surface, that is, the top plate 30 at a radiation angle θ of −20 degrees. In the radiated wave, Ez polarization and Eφ polarization are mixed. These radiated waves are Ez polarization of Ez, -2 mode and Eφ polarization of Eφ, -2 mode, respectively. The coupling loss Lc of the Ez polarization and the Eφ polarization is about 65 dB and about 70 dB, respectively, at a position about 1.5 m away from the LCX 1 on the top plate 30.

また、終端側からの放射も、Ez偏波とEφ偏波が観察されている。終端側でのEz偏波及びEφ偏波の結合損失Lcは、終端器12から約1.5m離れた位置で、それぞれ約75dB及び約85dBである。   In addition, Ez polarized waves and Eφ polarized waves are also observed from the terminal side. The coupling loss Lc of the Ez polarization and Eφ polarization on the termination side is about 75 dB and about 85 dB, respectively, at a position about 1.5 m away from the terminator 12.

次に、図6の同様の構成で、ピッチPをP<0.5λgの範囲として、LCX1の終端側の放射を確認している。例えば、ピッチPをP=0.4λg、即ち41mmとして、LCX1の周辺の結合損失分布を測定した。図7に示すように、放射波は、終端側からLCX1の半径方向であるx軸方向に放射されていることがわかる。放射波には、Ez偏波とEφ偏波が混在している。   Next, with the same configuration of FIG. 6, the radiation on the terminal side of the LCX 1 is confirmed with the pitch P in the range of P <0.5λg. For example, the coupling loss distribution around the LCX 1 was measured with the pitch P being P = 0.4λg, that is, 41 mm. As shown in FIG. 7, it can be seen that the radiated wave is radiated in the x-axis direction, which is the radial direction of LCX1, from the terminal side. In the radiated wave, Ez polarization and Eφ polarization are mixed.

同様に、ピッチPを、0.5λg<P<Aλgの範囲として、LCX1の給電側の放射を確認している。例えば、ピッチPをP=0.53λg、即ち54mmとして、LCX1の周辺の結合損失分布を測定した。図8に示すように、放射波は、給電側からLCX1の半径方向であるx軸方向に放射されていることがわかる。放射波には、Ez偏波とEφ偏波が混在している。   Similarly, the radiation on the feeding side of the LCX 1 is confirmed with the pitch P in the range of 0.5λg <P <Aλg. For example, when the pitch P is P = 0.53λg, that is, 54 mm, the coupling loss distribution around the LCX 1 is measured. As shown in FIG. 8, it can be seen that the radiated wave is radiated in the x-axis direction, which is the radial direction of LCX1, from the power supply side. In the radiated wave, Ez polarization and Eφ polarization are mixed.

更に、ピッチPを1λg<Pの範囲として、LCX1からの放射角θが0度<θ<90度の方向への放射となることを確認している。例えば、ピッチPをP=1.2λg、即ち122mmとして、LCX1の周辺の結合損失分布を測定した。図9に示すように、放射波は、LCX1から放射角θが+12度で放射されていることがわかる。放射波には、Ez偏波とEφ偏波が混在している。   Furthermore, it is confirmed that the radiation angle θ from the LCX 1 is emitted in the direction of 0 degree <θ <90 degrees with the pitch P in the range of 1λg <P. For example, the coupling loss distribution around the LCX 1 was measured by setting the pitch P to P = 1.2λg, that is, 122 mm. As shown in FIG. 9, it can be seen that the radiated wave is radiated from LCX1 at a radiation angle θ of +12 degrees. In the radiated wave, Ez polarization and Eφ polarization are mixed.

このように、斜めスロットを用いたLCX1は、ピッチPがAλg<P<1λgの範囲で、終端側からの不要放射を抑制したバックファイア型アンテナとして用いることができる。その結果、会議机などの天板30上の狭い空間を通信領域に限定することができ、通信セキュリティを確保することが可能である。また、斜めスロットを用いたLCX1では、Ez,-2モード及びEφ,-2モードの偏波が混在するため、使用する受信アンテナの自由度を高くすることができる。   As described above, the LCX 1 using the slanted slot can be used as a backfire antenna that suppresses unnecessary radiation from the termination side in a range where the pitch P is Aλg <P <1λg. As a result, a narrow space on the top board 30 such as a conference desk can be limited to the communication area, and communication security can be ensured. In addition, in LCX1 using an oblique slot, the polarization of Ez, -2 mode and Eφ, -2 mode is mixed, so that the degree of freedom of the receiving antenna to be used can be increased.

なお、スロット10として、長手方向のz軸方向に対する角度γが30度の斜めスロットを用いている。角度γは30度に限定されず、任意の傾斜角であってもよい。また、図10に示すように、長手方向の角度γがz軸方向に垂直な形状のスロット10を用いてもよい。垂直形状のスロット10を有するLCX1を用いて、図2に示した構成により、スロット10のピッチPを変化させて放射波の測定を行った結果を、図5に示す。図5に示すように、スロット10が同一の垂直形状であるので、偶数モードのEz偏波の放射だけが存在する。Ez,-2モードの放射は、P<0.5λgで終端側、0.5λg<P<Aλgで給電側、Aλg<P<1λgで放射角θが−90度〜0度、P>1λgで放射角θが0度〜+90度である。なお、ピッチPが、1λgでは共振が生じる。Ez,-4モードの放射は、P<2Aλgで放射無し、P>2Aλgで放射角θが−90度〜0度である。なお、ピッチPが、2λgでは共振が生じる。このように、垂直形状のスロット10を有するLCX1では、Aλg<P<1λgの範囲で、Ez偏波だけの単一放射モードのバックファイア型アンテナを実現することができる。   The slot 10 is an oblique slot whose angle γ with respect to the z-axis direction in the longitudinal direction is 30 degrees. The angle γ is not limited to 30 degrees, and may be an arbitrary inclination angle. Further, as shown in FIG. 10, a slot 10 having an angle γ in the longitudinal direction perpendicular to the z-axis direction may be used. FIG. 5 shows the result of measuring the radiated wave using the LCX 1 having the vertical slot 10 and changing the pitch P of the slot 10 with the configuration shown in FIG. As shown in FIG. 5, since the slots 10 have the same vertical shape, only even-mode Ez polarized radiation exists. Ez, -2 mode radiation is P <0.5λg, termination side, 0.5λg <P <Aλg, power supply side, Aλg <P <1λg, radiation angle θ is −90 degrees to 0 degrees, and P> 1λg. The radiation angle θ is 0 degree to +90 degrees. Resonance occurs when the pitch P is 1λg. Ez, -4 mode radiation has no radiation when P <2Aλg, and radiation angle θ is −90 degrees to 0 degrees when P> 2Aλg. Note that resonance occurs when the pitch P is 2λg. Thus, in the LCX 1 having the vertical slot 10, a single-radiation mode backfire antenna with only Ez polarization can be realized in the range of Aλg <P <1λg.

図11に、長さが5mmで、幅が2mmの垂直形状で、ピッチPが80mmのスロット10を有する全長1mのLCX1を、幅約3mの机の天板30の中央に垂直に立てて設置して、LCX1の周辺の結合損失を測定した結果を示す。図11に示すように、放射波は、設置面、即ち天板30に向かって放射角θが−20度で放射されている。放射波は、Ez,-2モードのEz偏波が主であり、Eφ偏波は弱い。Ez偏波の結合損失Lcは、天板30上のLCX1から約1.5m離れた位置で、約73dBである。   In FIG. 11, an LCX 1 having a length of 5 mm, a vertical shape having a width of 2 mm, and a slot 10 having a pitch P of 80 mm and having a total length of 1 m is vertically installed in the center of a top plate 30 of a desk having a width of about 3 m. And the result of having measured the coupling loss around LCX1 is shown. As shown in FIG. 11, the radiated wave is radiated toward the installation surface, that is, the top plate 30 at a radiation angle θ of −20 degrees. The radiated wave is mainly Ez, -2 mode Ez polarized wave, and Eφ polarized wave is weak. The coupling loss Lc of Ez polarization is about 73 dB at a position about 1.5 m away from LCX1 on the top plate 30.

また、終端側からの放射も、Ez偏波とEφ偏波が観察されている。終端側でのEz偏波及びEφ偏波の結合損失Lcは、終端器12から約1.5m離れた位置で、それぞれ約85dB及び約100dBである。このように、垂直形状のスロット10を用いたLCX1は、終端側からの不要放射を抑制したバックファイア型アンテナとして用いることができる。その結果、会議机などの天板30上の狭い空間を通信領域に限定することができ、通信セキュリティを確保することが可能である。   In addition, Ez polarized waves and Eφ polarized waves are also observed from the terminal side. The coupling loss Lc of the Ez polarization and Eφ polarization on the termination side is about 85 dB and about 100 dB, respectively, at a position about 1.5 m away from the terminator 12. Thus, the LCX 1 using the vertical slot 10 can be used as a backfire antenna that suppresses unnecessary radiation from the terminal side. As a result, a narrow space on the top board 30 such as a conference desk can be limited to the communication area, and communication security can be ensured.

また、上記説明では、LCX1の長さを1m、放射角θを約−20度として、約3mの通信領域を確保しているが、LCX1の長さ及び放射角θは限定されない。例えば、LCX1の長さは、0.5m〜3mの範囲が実用的である。また、会議室などの机上の通信領域としては、約1m〜約6mの空間を考えればよい。このような場合、放射角θとしては、約−10度〜約−80度の範囲とすればよい。m次放射モード偏波の放射角θmは、ピッチP、絶縁体5の比誘電率εr、及び信号のLCX1内の伝搬波長λgより、次式で計算される。   In the above description, the length of LCX1 is 1 m, the radiation angle θ is about −20 degrees, and a communication area of about 3 m is secured, but the length of LCX1 and the radiation angle θ are not limited. For example, the length of LCX1 is practically in the range of 0.5 m to 3 m. Further, as a communication area on a desk such as a conference room, a space of about 1 m to about 6 m may be considered. In such a case, the radiation angle θ may be in the range of about −10 degrees to about −80 degrees. The radiation angle θm of the m-th order radiation mode polarization is calculated from the pitch P, the relative dielectric constant εr of the insulator 5 and the propagation wavelength λg of the signal in the LCX 1 by the following equation.


sinθm = mλg(εr)1/2/(2P)+(εr)1/2 ・・・(2)

ピッチPは次式で表される。

sin θm = mλg (εr) 1/2 / (2P) + (εr) 1/2 (2)

The pitch P is expressed by the following equation.


P = [m(εr)1/2λg/{(εr)1/2−sinθm}]/2 ・・・(3)

例えば、Ez,-2モード及びEφ,-2モードの偏波について、絶縁体5の比誘電率εrを1.5とすると、放射角θ-2を−10度〜−80度の範囲とするには、式(3)よりピッチPを0.6λg〜0.9λgの範囲にすればよい。

P = [m (εr) 1/2 λg / {(εr) 1/2 −sin θm}] / 2 (3)

For example, regarding the polarization of Ez, -2 mode and Eφ, -2 mode, when the relative dielectric constant εr of the insulator 5 is 1.5, the radiation angle θ-2 is in the range of −10 degrees to −80 degrees. Therefore, the pitch P may be set in the range of 0.6λg to 0.9λg according to the equation (3).

また、スロット10の形状として、角丸長方形を用いているが、形状は限定されない。例えば、スロット10は、矩形状であってもよく、あるいは、円状、楕円状、正方形状であってもよい。   Moreover, although the rounded rectangle is used as the shape of the slot 10, the shape is not limited. For example, the slot 10 may be rectangular, or may be circular, elliptical, or square.

(その他の実施の形態)
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。
(Other embodiments)
Although the embodiments of the present invention have been described as described above, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

1…漏洩同軸ケーブル(LCX)
3…中心導体
5…絶縁体
7…外部導体
9…シース
10…スロット
12…終端器
1 ... Leaky coaxial cable (LCX)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Center conductor 5 ... Insulator 7 ... Outer conductor 9 ... Sheath 10 ... Slot 12 ... Terminator

Claims (4)

机の天板上に垂直に設置したアンテナとして用いる漏洩同軸ケーブルであって、
周波数が一定である高周波信号が伝搬する線状の中心導体と、
前記中心導体を覆う絶縁体と、
前記絶縁体を覆い、前記中心導体の軸方向に沿って一定のピッチで複数のスロットが配列された外部導体と、
前記外部導体の外周を覆うシース
とを備え、
前記複数のスロットの長手方向が、前記軸方向に対して同一の角度で配列され、
前記高周波信号の伝搬波長をλg、前記絶縁体の比誘電率をεr、[(εr)1/2/{1+(εr)1/2}]をAとして、前記ピッチPが、Aλg<P<λgの範囲であることを特徴とする漏洩同軸ケーブル。
Leakage coaxial cable used as an antenna installed vertically on the top of the desk,
A linear center conductor through which a high-frequency signal having a constant frequency propagates;
An insulator covering the central conductor;
An outer conductor covering the insulator and having a plurality of slots arranged at a constant pitch along the axial direction of the central conductor;
A sheath covering the outer periphery of the outer conductor,
The longitudinal directions of the plurality of slots are arranged at the same angle with respect to the axial direction;
When the propagation wavelength of the high-frequency signal is λg, the relative dielectric constant of the insulator is εr, and [(εr) 1/2 / {1+ (εr) 1/2 }] is A, the pitch P is Aλg <P < Leakage coaxial cable characterized by being in the range of λg.
前記ピッチPが、0.6λg〜0.9λgの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の漏洩同軸ケーブル。   The leaky coaxial cable according to claim 1, wherein the pitch P is in a range of 0.6λg to 0.9λg. 前記複数のスロットの長手方向が、前記軸方向に対して傾斜した角度で配列されることを特徴とする請求項1又は2に記載の漏洩同軸ケーブル。   The leaky coaxial cable according to claim 1 or 2, wherein longitudinal directions of the plurality of slots are arranged at an angle inclined with respect to the axial direction. 前記複数のスロットの長手方向が、前記軸方向に対して垂直な角度で配列されることを特徴とする請求項1又は2に記載の漏洩同軸ケーブル。   The leaky coaxial cable according to claim 1, wherein longitudinal directions of the plurality of slots are arranged at an angle perpendicular to the axial direction.
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