JP6179969B2 - 無線カバレッジが可能であるか否か判定するシステム - Google Patents

Description

本開示は全般的には、ワイヤレスシステムを配備するためのサイトサーベイ（ｓｉｔｅ ｓｕｒｖｅｙ）の実施中における保護の提供に関する。さらに詳細には本発明は、高電圧の電力線との接触を生じ得るサイトサーベイで使用されるアンテナから作業員を分離することに関する。

サイトサーベイの実施はワイヤレスシステムの配備の一部となっている。典型的には、ある具体的な箇所において無線カバレッジが可能であるか否か判定するためにガラス繊維製の支柱またはポール上にアンテナが揚げられる。サイトサーベイは、ある具体的な電信ポールがアンテナを恒久的に配置するための候補となり得るかの評価を目標とすることがよくある。

米国特許第７１８０３９２号

こうした箇所でサイトサーベイを実施する過程においてアンテナの電力線との偶発的な接触を許すと、支柱がガラス繊維製であるためこれを保持している人は保護されるが、付属する受信器、送受信器、信号強度の計測に使用される試験用装置またはコンピュータを含むアンテナと電気的に接続した試験装置を操作する作業員は電流（高電圧であることもあり得る）によって傷害を受けたり死亡することがあり得る。

本発明の実施形態は、アンテナと信号受取デバイスの間のＲＦ信号の伝達を可能にしながら受取デバイスからアンテナを電気的に絶縁している保護デバイス並びにフィードパス内に挿入された保護デバイスを含むシステムを提供する。

本開示の第１の態様は、アンテナと信号連絡及び電気連絡した第１の導波管と、第１の導波管及び信号受取デバイスと信号連絡した第２の導波管と、を備える保護デバイスを提供する。第１の導波管と第２の導波管は、エンドツーエンドの関係で配列させると共に、この第１の導波管と第２の導波管とは互いから電気的に絶縁させている。

本開示の第２の態様は、アンテナと、アンテナと信号連絡及び電気連絡した保護デバイスと、アンテナ及び保護デバイスと信号連絡しており、アンテナと電気連絡していない信号受取デバイスと、を備えるシステムを提供する。この保護デバイスは、アンテナと信号連絡及び電気連絡した第１の導波管と、第１の導波管及び信号受取デバイスと信号連絡した第２の導波管と、を含む。第１の導波管と第２の導波管はエンドツーエンドの関係で配列させると共に、この第１の導波管と第２の導波管とは互いから電気的に絶縁させている。

本発明のこれらの態様、利点及び顕著な特徴並びにその他の態様、利点及び顕著な特徴については、図面全体を通じて同じ部分を同じ参照符号で示している添付の図面と関連して読んだときに本発明の実施形態を開示している以下の詳細な説明から明らかとなろう。

本開示の一実施形態による２つのデバイス間のケーブル接続を表した図である。 本開示の一実施形態によるシステムを表した図である。 本開示の一実施形態による保護デバイスを表した図である。 本開示の一実施形態による保護デバイスの分解図である。 本開示の一実施形態による導波管を表した図である。

以下では、本発明の少なくとも１つの実施形態についてワイヤレスネットワークを実現するためのサイトサーベイの実施に関するその用途に関連して記載することにする。アンテナ並びに受信器、送受信器または試験装置とし得る受取デバイスに関連して本発明の実施形態を例証しているが、本教示は別の電磁気（ＥＭ）信号の送信器や発生源及び受取デバイスに対しても等しく適用可能であることを理解されたい。さらに本発明の少なくとも１つの実施形態について以下では、公称サイズに関連しかつ１組の公称寸法を含むように記載している。しかし、本発明が適当な任意のＥＭ信号源や送信器及び受取デバイスに同様に適用可能であることは当業者には明らかであろう。さらに、本発明が様々な尺度の公称サイズ及び／または公称寸法に同様に適用可能であることは当業者には明らかであろう。

上で指摘したようにまた図１〜５に示したように本発明の態様は、保護デバイス１０の構造と、これを含んだシステム５と、を提供する。

ここで図面を見ると、図１はアンテナ１２と信号受取デバイス１４の間にある本発明の実施形態に従った保護デバイス１０を表している。アンテナ１２は、保護デバイス１０を介して送られる信号の発生源となることも、送受信器や送信器を発生元とするＲＦ信号を送出することもある。保護デバイス１０は、アンテナ１２から信号受取デバイス１４への高周波数信号の伝播を可能とする一方でＤＣ電圧やＡＣ電圧を遮るためにケーブル接続１６、１８に沿って直列に挿入されている、すなわち保護デバイス１０はアンテナ１２からの高電圧の直流電流や交流電流を阻止しアンテナ１２と受取デバイス１４の間の直接的な電気的接続または電気的連絡を断絶させる一方で、保護デバイス１０の具体的な実施形態に応じて例えば約３０ＭＨｚと約３００ＧＨｚの間の周波数にあるＲＦ信号は伝達させている。

図２は、本発明の一実施形態による保護デバイス１０を含んだシステム５を表している。システム５は、第１のケーブル１６を介して保護デバイス１０と信号連絡及び電気連絡しているアンテナ１２を含む。したがってＲＦ信号並びに高電圧のＡＣ電流やＤＣ電流がアンテナ１２から保護デバイス１０まで伝わる。システム５はさらに、受取デバイスのタイプの中でも特に受信器などの無線デバイスとすることやＷｉＦｉまたはＷｉＭａｘワイヤレスモデムなどの送受信器とし得る信号受取デバイス１４を含んでおり、あるいはこれをＲＦ信号強度の計測に使用されるスペクトル解析器などの試験装置とすることも可能である。保護デバイス１０は、信号受取デバイス１４とアンテナ１２の間の経路内に、典型的には図２に示したような第１及び第２のケーブル１６及び１８を用いて挿入される。幾つかの実施形態では、ケーブル１６、１８を同軸ケーブルとすることがある。ＲＦ信号は保護デバイス１０を通って伝播するが、保護デバイスの２つの２分割部間が分離されているため高電圧のＡＣ電流やＤＣ電流は阻止される。保護デバイス１０（以下でより詳細に説明する）は、受取デバイス１４をアンテナ１２から電気的に絶縁している。受取デバイス１４はさらに、受け取った信号の解析に用いられる例えばラップトップコンピュータなどのコンピュータ処理デバイス１５と信号連絡させることがある。

一実施形態ではアンテナ１２は、サイトサーベイを実施するようなアンテナ１２の位置決めに使用される支柱１３に添着させることがある。支柱１３はガラス繊維やその他の電気絶縁材料から製作されることがある。第１のケーブル１６は例えば１〜２メートルの長さを有することがあり、これにより支柱１３上にアンテナ１２を揚げたときに、保護デバイス１０を接地された作業員の手の届かない位置にし、万が一にアンテナが電力線６に接触した場合でも作業員がケーブル１６及び第１の導波管２０にかかっている高電圧により傷害されるのを防止することができる。

図３に保護デバイス１０をより詳細に図示している。図３に示したように保護デバイス１０は、第１のケーブル１６を介してアンテナ１２（図２）と信号連絡及び電気連絡した第１の導波管２０を含む。保護デバイス１０はさらに、第２のケーブル１８を介して第１の導波管２０及び信号受取デバイス１４（図２）と信号連絡した第２の導波管２２を含む。第１の導波管２０と第２の導波管２２は、互いに対面するエンドツーエンドの共軸関係で配列させるが、互いから電気的に絶縁させている。図３に示した実施形態では、第１及び第２の導波管２０、２２はそれぞれ円形の導波管である。しかし図４〜５に示したような別の実施形態では、第１及び第２の導波管２０、２２の各々を矩形の導波管とすることがある。さらに別の実施形態では、無線周波数（ＲＦ）変成器や結合させたコイル対などの別のアンテナ構造を用いることもある。

第１及び第２の導波管２０、２２の形状によらず導波管の各々はさらに保護デバイス１０と第１及び第２のケーブル１６、１８のそれぞれとの間に信号接続性を提供するためのコネクタ２８、３０を含む。第１の導波管２０とアンテナ１２の間には第１のコネクタ２８が配置されている。図３に示したように第１のコネクタ２８は、第１の導波管２０の壁中に挿入された第１のピン３２を含む。導波管２０の内部面上で第１のピン３２の一方の端部に対して、例えばはんだ付けや当技術分野で周知の別の手段によって第１のワイヤ３８を接続させている。第１のワイヤ３８は第１のピン３２のこの端部から第１の導波管２０の内部まで延びている。第１のケーブル１６によって、導波管２０の外部面上で第１のピン３２の反対側端部をアンテナ１２と接続している。第２の導波管２２と信号受取デバイス１４の間に第１のコネクタ２８と同様の方式で第２のコネクタ３０を配置させている。第２のコネクタ３０は、第２の導波管２２の壁中に挿入された第２のピン３４を含む。導波管２２の内部面上で第２のピン３４の一方の端部に対して、例えばはんだ付けや当技術分野で周知の別の手段によって第２のワイヤ４０を接続させている。第２のワイヤ４０は、第２のピン３４のこの端部から第２の導波管２２の内部まで延びている。第２のケーブル１８によって、導波管２２の外部面上で第２のピン３４の反対側端部を信号受取デバイス１４と接続している。図３〜４に示した実施形態の場合と同様に、導波管２０、２２のそれぞれの軸方向に延びる面上にコネクタ２８、３０のそれぞれを配置させることがある。しかし図５に示したものなど別の実施形態では、コネクタ２８、３０を導波管２０、２２の端部面上に配置させることがある。

再度図３を参照すると、第１の導波管２０は第２の導波管２２から距離３６（保護デバイス１０のサイズ及びその中を伝播しているＲＦ信号の周波数に応じて異なることがある）だけ物理的に分離させている。約３．５ＧＨｚ〜約４．０ＧＨｚの範囲（ただし、これに限らない）を含む周波数で使用されることがある実施形態では、距離３６を概ね１ｍｍに等しくすることがある。導波管２０、２２のサイズその他のパラメータが異なることがある保護デバイス１０の別の実施形態では、距離３６を１ｍｍより大きくすることも小さくすることもあり得る。距離３６は、保護デバイス１０を通過するＲＦ信号の質と高電圧に対して設けられる保護の大きさとの間のバランスを示している。距離３６を大きくすると、保護デバイス１０を介して結合させる所望のＲＦ信号に何らかの損失が導入されることがある。距離３６を小さくすると、距離３６による高電圧からの適正な絶縁を提供できないことがある。したがって距離３６は用途に応じて異ならせることがある。幾つかの実施形態は、高電圧からの絶縁の提供のために導波管２０、２２の間に絶縁材料４６を含むことがある。この絶縁材料４６は、ある具体的な電圧または電圧レンジに耐えるように選択されることがある。例えば１ｍｍ厚の１５ｋＶ／ｍｍの例示的な誘電強度を有する絶縁材料４６を有する一実施形態では、絶縁材料４６は１５，０００ボルトの電流を遮断することになる。一実施形態では絶縁材料４６は、例えば約２９１ｋＶ／ｍｍの誘電強度を有するポリイミド製テープとすることがある。別の実施形態では絶縁材料４６として、適当な材料の中でも特に例えば誘電強度が約１５ｋＶ／ｍｍ〜約２０ｋＶ／ｍｍのプラスチックや誘電強度が約６０ｋＶ／ｍｍのポリテトラフルオロエチレンなどの材料を用いることがある。絶縁材料４６を用いることによって導波管２０、２２の間の電気的分離の度合いを大きくすること、またしたがって特に距離３６が小さい場合における保護を高めることが可能となる。

導波管２０、２２は、例えばアルミニウム、真鍮、ステンレス鋼やその他の材料から鋳造されることがあり、またそれぞれが導波管の別の導波管への添着を容易にするためのフランジ４２を含むことがある。導波管２０、２２はナイロン／絶縁性のビスやボルト４４などの従来の任意の手段を用いて互いに添着させることがある。別の実施形態では、単独の導波管２０、２２ではなく、その各端部に金属化したコーティングを備え、かつ必要な電気絶縁を提供する金属化端部間の間隙を備えた単一のプラスチックキャビティから保護デバイス１０を製作することがある。こうした実施形態では、約３ｋＶ／ｍｍの圧力依存の誘電強度を有する空気や別の気体によって距離３６と絶縁材料４６の両者の代用としている。

保護デバイス１０は、多種多様なＲＦ信号周波数にわたって使用することができる。幾つかの実施形態ではその転送されるＲＦ信号の周波数を、約１ＧＨｚ〜約３００ＧＨｚとすることがある。導波管２０、２２のサイズは、アンテナ１２からのＲＦ信号に関する所望の周波数に関連してその用途によって異ならせることがある。具体的には、導波管２０、２２のサイズは転送されるＲＦ信号の周波数と反比例する。したがって、周波数がより低いほど要求される導波管２０、２２はより大きくなる。一実施形態では導波管２０、２２は円形の導波管であると共に、第１及び第２の導波管の各々の直径は約５．０８ｃｍであり、第１及び第２の導波管の各々の長さは約１０．１６ｃｍであり、かつアンテナ１２からのＲＦ信号の周波数は約３．５ＧＨｚ〜約４．０ＧＨｚである。しかしこれは、可能な実施形態のうちの１つに過ぎない。図４を参照すると別の実施形態では、導波管２０、２２は単に一例として矩形の導波管であり、また第１及び第２の導波管の各々の長さ及び幅はフランジ４２を除いてそれぞれ約５．８ｃｍ及び２．９ｃｍであり、アンテナ１２からの信号の周波数は約３．３ＧＨｚと約４．９ＧＨｚの間である。指摘したように、より低周波数のＲＦ信号で用いるために、より大きい直径及び長さを有する導波管２０、２２が用いられることがある。以下の導波管サイズ及び周波数は単に例示であり、また本来的に限定を意図したものではない。

高電圧がアンテナ１２から信号受取デバイス１４に流れるのを遮断することに加えて、保護デバイス１０はさらにネットワークを介して伝播させる信号をろ過するために用いることもある。導波管２０、２２のサイズと導波管が転送するように設計される信号の波長との間の関係のために、ある具体的な保護デバイス１０のサイズでは所与の周波数範囲外にくる信号が減衰することになる。このことは、バンド外ノイズや干渉を低減させるという利点を有する。

保護デバイス１０は、アンテナ１２と受取デバイス１４の間にシステム５を挿入した結果として、ＲＦ信号強度がほとんど無損失となる（すなわち、典型的には１ｄＢ未満の損失が可能となる）ように設計される。保護デバイスはさらに、低い電圧定在波比（ＶＳＷＲ）、すなわち典型的には１．３：１を有する。ＶＳＷＲが１：０：１とは理想的なデバイス（すなわち、アンテナ１２と受取デバイス１４の間のインピーダンス整合に対する影響が全くないデバイス）を意味する。ＶＳＷＲが１：５：１のデバイスがより一般的である。

本明細書で使用する場合「第１の」、「第２の」その他の用語は、何らかの順序、数量または重要性を示すものではなく、むしろある要素を別の要素と区別するために使用したものであり、また本明細書における「ａ」や「ａｎ」の語も数量の制限を示すものではなくむしろ対象の項目が少なくとも１つ存在することを示したものである。数量に関連して用いる「約（ａｂｏｕｔ）」という修飾語は述べられた値を包含すると共に、そのコンテキストにより指示される意味を有する（例えば、当該数量の計測に関連する誤差の程度を含む）。本明細書で使用する場合に「（複数のこともある）」という後置表現は、これにより修飾した用語に関して単数と複数の両方を含むこと、したがって当該用語の１つまたは複数を含むことを意図している（例えば、金属（複数のこともある）とは１つまたは複数の金属を含む）。本明細書で開示している範囲は両端を包含すると共に、独立に結合可能である（例えば、「約２５ｍｍまで、あるいはより具体的には約５ｍｍ〜約２０ｍｍ」という範囲表現は、その両端の点並びに「約５ｍｍ〜約２５ｍｍ」その他の範囲にある中間のすべての値を包含する）。

本明細書では様々な実施形態について記載しているが、本明細書から当業者によってその要素、変形形態または改良に関する様々な組み合わせが実施され得ると共に、これらが本発明の趣旨の域内にあることが理解されよう。さらに、本発明の本質的な趣旨を逸脱することなくある具体的な状況や材料を本発明の教示に適応させるような多くの修正形態を実施し得る。したがって本発明を実施するように企図される最適モードとして開示した特定の実施形態に本発明を限定しようとする意図はなく、本発明は添付の特許請求の範囲の域内にあるすべての実施形態を含むように意図している。

５ システム
６ 電力線
８ 接地
１０ 保護デバイス
１２ アンテナ
１３ 支柱
１４ 信号受取デバイス
１５ コンピュータ処理デバイス
１６ 第１のケーブル
１８ 第２のケーブル
２０ 第１の導波管
２２ 第２の導波管
２８ 第１のコネクタ
３０ 第２のコネクタ
３２ 第１のピン
３４ 第２のピン
３６ 距離
３８ 第１のワイヤ
４０ 第２のワイヤ
４２ フランジ
４４ ビス
４６ 絶縁材料

Claims (9)

1. アンテナ（１２）と、
   前記アンテナ（１２）と信号連絡及び電気連絡した第１の導波管（２０）と、
   第１の導波管（２０）及び信号受取デバイス（１４）と信号連絡した第２の導波管（２２）と、を備える保護デバイス（１０）であって、
   前記第１の導波管（２０）と第２の導波管（２２）はエンドツーエンドの共軸関係で配列されており、
   前記第１の導波管（２０）と第２の導波管（２２）は互いから電気的に絶縁されている、保護デバイス（１０）と、
   前記アンテナを支持し、作業員により保持される絶縁性の支柱（１３）と、
   を備え、
   前記支柱（１３）上に前記アンテナ（１２）を揚げたときに、前記保護デバイス（１０）が地上にいる作業員の手の届かない位置に配置され、
   信号受取デバイス（１４）が、前記保護デバイス（１０）を介して前記アンテナ（１２）から信号を受ける、
   無線カバレッジが可能であるか否か判定するシステム。
2. 前記護デバイス（１０）は、
   前記第１の導波管（２０）とアンテナ（１２）の間に配置された第１のコネクタ（２８）であって、
   第１の導波管（２０）の壁中に挿入された第１のピン（３２）と、
   第１のピン（３２）の内端部に接続されると共に第１の導波管（２０）の内部まで延びる第１のワイヤ（３８）と、を含み、
   第１のケーブル（１６）は第１のピン（３２）の外端部をアンテナ（１２）に接続している第１のコネクタ（２８）と、
   前記第２の導波管（２２）と信号受取デバイス（１４）の間に配置された第２のコネクタ（３０）であって、
   第２の導波管（２２）の壁中に挿入された第２のピン（３４）と、
   第２のピン（３４）の内端部に接続されると共に第２の導波管（２２）の内部まで延びる第２のワイヤ（４０）と、を含み、
   第２のケーブル（１８）は第２のピン（３４）外端部を信号受取デバイス（１４）に接続している第２のコネクタ（３０）と、
   をさらに備える請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１の導波管（２０）は前記第２の導波管（２２）から距離（３６）によって電気的に絶縁されている、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記第１の導波管（２０）は、該第１の導波管（２０）と前記第２の導波管（２２）の間に配置された絶縁材料（４６）によって該第２の導波管（２２）から電気的に絶縁されている、請求項１乃至３のいずれかに記載のシステム。
5. 前記絶縁材料（４６）は少なくとも約１５ｋＶ／ｍｍの誘電強度を有し、
   １：５：１の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を有する請求項４に記載のシステム。
6. 前記第１の導波管（２０）と第２の導波管（２２）の各々の直径は所望の信号周波数と反比例する、請求項１乃至５のいずれかに記載のシステム。
7. 第１及び第２の導波管（２０、２２）の各々の直径は約５．０８ｃｍであり、
   第１及び第２の導波管（２０、２２）の各々の長さは約１０．１６ｃｍであり、
   アンテナ（１２）からの信号の所望の周波数は約３．５ＧＨｚ〜約４．０ＧＨｚである、請求項１乃至６のいずれかに記載のシステム。
8. 前記第１の導波管（２０）と第２の導波管（２２）は、ともに円形の導波管及び、ともに矩形の導波管のうちの一方をなしている、請求項１乃至７のいずれかに記載のシステム。
9. 前記第１の導波管（２０）と第２の導波管（２２）の各々は、フランジを備え、
   前記第１の導波管（２０）のフランジと前記第２の導波管（２２）のフランジは、絶縁性のビス又はボルトを用いて互いに添着される、請求項１乃至８のいずれかに記載のシステム。