JP7549476B2

JP7549476B2 - Leaky Coaxial Cable

Info

Publication number: JP7549476B2
Application number: JP2020123971A
Authority: JP
Inventors: 邦明公賀; 一平田中
Original assignee: Fujikura Dia Cable Ltd
Current assignee: Fujikura Dia Cable Ltd
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2024-09-11
Anticipated expiration: 2040-07-20
Also published as: JP2022020462A; WO2022019190A1

Description

本発明は、漏洩同軸ケーブルに関する。 The present invention relates to a leaky coaxial cable.

特許文献１には、内部導体と、絶縁体と、スロットが形成された外部導体と、を備えた漏洩同軸ケーブルが開示されている。漏洩同軸ケーブルは、無線通信を行うための送受信アンテナとして用いられる。 Patent document 1 discloses a leaky coaxial cable that includes an inner conductor, an insulator, and an outer conductor with a slot formed therein. The leaky coaxial cable is used as a transmitting/receiving antenna for wireless communication.

特許第５１６２７１３号公報Patent No. 5162713

例えばパッシブ型ＲＦＩＤタグとの間で通信を効果的に行うには、漏洩同軸ケーブルの結合損失を十分に小さくすることが求められる。 For example, to effectively communicate with passive RFID tags, it is necessary to make the coupling loss of the leaky coaxial cable sufficiently small.

本発明はこのような事情を考慮してなされ、結合損失を抑制した漏洩同軸ケーブルを提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a leaky coaxial cable that suppresses coupling loss.

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る漏洩同軸ケーブルは、内部導体と、前記内部導体を覆う絶縁体と、前記絶縁体を覆い、少なくとも１つのスロットが形成された外部導体と、を備え、長手方向における全長が１０ｍ以下であり、前記スロットの長手寸法は１０ｍｍ以上であり、前記スロットの周寸法は、前記外部導体の全周に対して３５～９５％の範囲内であり、前記絶縁体の外径が５ｍｍ以上である。 In order to solve the above problems, a leaky coaxial cable according to one embodiment of the present invention comprises an inner conductor, an insulator covering the inner conductor, and an outer conductor covering the insulator and having at least one slot formed therein, the total length in the longitudinal direction is 10 m or less, the longitudinal dimension of the slot is 10 mm or more, the circumferential dimension of the slot is within a range of 35 to 95% of the total circumference of the outer conductor, and the outer diameter of the insulator is 5 mm or more.

上記態様によれば、長手方向における少なくとも一部において結合損失を４０ｄＢ以内とし、パッシブ型ＲＦＩＤタグとの間でＵＨＦ帯の無線通信を行うアンテナとして利用可能な漏洩同軸ケーブルを提供することが可能となる。 According to the above aspect, it is possible to provide a leaky coaxial cable that has a coupling loss of 40 dB or less in at least a portion of the longitudinal direction and can be used as an antenna for wireless communication in the UHF band with a passive RFID tag.

ここで、前記外部導体には、前記スロットを含む複数のスロットが、前記長手方向に間隔を空けて形成され、前記複数のスロットのそれぞれの周寸法は、信号の伝搬方向の終端側に向かうに従って大きくなっていてもよい。 Here, the outer conductor may have a plurality of slots, including the slot, spaced apart in the longitudinal direction, and the circumferential dimension of each of the plurality of slots may increase toward the terminal end in the signal propagation direction.

この場合、結合損失を長手方向においてより均等にすることができる。 In this case, the coupling loss can be made more uniform in the longitudinal direction.

また、前記外部導体には、前記スロットを含む複数のスロットが、前記長手方向に間隔を空けて形成され、前記複数のスロットの前記長手方向における配置の繰り返し寸法をＰとし、前記複数のスロットの長手寸法をＷ１とし、伝送する信号の波長をλとし、波長短縮率をνとするとき、０．９７×λν≦Ｐ≦１．０３×λνおよび０．９７×Ｐ／２≦Ｗ１≦１．０３×Ｐ／２を満たしてもよい。 The outer conductor may also have a plurality of slots including the slot formed at intervals in the longitudinal direction, and may satisfy 0.97×λν≦P≦1.03×λν and 0.97×P/2≦W1≦1.03×P/2, where P is the repeat dimension of the arrangement of the plurality of slots in the longitudinal direction, W1 is the longitudinal dimension of the plurality of slots, λ is the wavelength of the signal to be transmitted, and ν is the wavelength shortening rate.

この場合、漏洩同軸ケーブルからの－１次の輻射を長手方向に対して垂直にすることができ、長手方向に変動の少ない電界を得ることができる。 In this case, the -1st order radiation from the leaky coaxial cable can be made perpendicular to the longitudinal direction, resulting in an electric field with little fluctuation in the longitudinal direction.

本発明の上記態様によれば、結合損失を抑制した漏洩同軸ケーブルを提供することができる。 According to the above aspect of the present invention, it is possible to provide a leaky coaxial cable with reduced coupling loss.

本実施形態に係る漏洩同軸ケーブルの斜視図である。1 is a perspective view of a leaky coaxial cable according to an embodiment of the present invention; 本実施形態の変形例に係る漏洩同軸ケーブルの斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a leaky coaxial cable according to a modified example of the present embodiment. 本実施形態の他の変形例に係る漏洩同軸ケーブルの斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a leaky coaxial cable according to another modified example of the present embodiment. 試験例１－１、１－２の結果を示すグラフである。1 is a graph showing the results of Test Examples 1-1 and 1-2. 試験例２の結果を示すグラフである。1 is a graph showing the results of Test Example 2. 試験例３－１、３－２、３－３の結果を示すグラフである。1 is a graph showing the results of Test Examples 3-1, 3-2, and 3-3. 試験例４－１、４－２の結果を示すグラフである。1 is a graph showing the results of Test Examples 4-1 and 4-2.

（第１実施形態）
以下、第１実施形態の漏洩同軸ケーブルについて図面に基づいて説明する。
図１に示すように、漏洩同軸ケーブル１は、内部導体２と、絶縁体３と、外部導体４と、を備える。絶縁体３は内部導体２を覆っており、外部導体４は絶縁体３を覆っている。外部導体４には、複数のスロット４ａが形成されている。なお、外部導体４に形成されるスロット４ａの数は１つでもよい。外部導体４等を保護するため、漏洩同軸ケーブル１は、外部導体４を被覆する不図示のシース（ゴム、樹脂など）を備えてもよい。 First Embodiment
Hereinafter, the leaky coaxial cable of the first embodiment will be described with reference to the drawings.
1, the leaky coaxial cable 1 includes an inner conductor 2, an insulator 3, and an outer conductor 4. The insulator 3 covers the inner conductor 2, and the outer conductor 4 covers the insulator 3. The outer conductor 4 has a plurality of slots 4a formed therein. The number of slots 4a formed in the outer conductor 4 may be one. In order to protect the outer conductor 4 and the like, the leaky coaxial cable 1 may include a sheath (rubber, resin, etc.) (not shown) that covers the outer conductor 4.

（方向定義）
本実施形態では、内部導体２の中心軸線Ｏに沿う方向を長手方向といい、Ｚ軸によって表す。長手方向から見て、中心軸線Ｏに交差する方向を径方向といい、中心軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向という。長手方向は、漏洩同軸ケーブル１に信号が伝搬する方向でもある。信号が伝搬する方向における終端側を＋Ｚ側とし、信号源側を－Ｚ側とする。すなわち、信号は＋Ｚ側に向けて伝搬する。 (Direction definition)
In this embodiment, the direction along the central axis O of the inner conductor 2 is called the longitudinal direction and is represented by the Z-axis. When viewed from the longitudinal direction, the direction intersecting the central axis O is called the radial direction, and the direction going around the central axis O is called the circumferential direction. The longitudinal direction is also the direction in which a signal propagates in the leaky coaxial cable 1. The termination side in the signal propagation direction is the +Z side, and the signal source side is the -Z side. That is, the signal propagates toward the +Z side.

内部導体２は、銅などの金属により形成されており、長手方向に沿って延びている。内部導体２は、複数の導体の細線を撚り合わせることで形成された撚線であってもよい。
絶縁体３は、内部導体２を径方向外側から覆っている。絶縁体３としては、発泡ポリエチレンなどの絶縁性を有する樹脂が用いられる。 The inner conductor 2 is made of a metal such as copper and extends in the longitudinal direction. The inner conductor 2 may be a stranded wire formed by twisting together a plurality of thin conductor wires.
The insulator 3 covers the inner conductor 2 from the radially outer side. The insulator 3 is made of an insulating resin such as foamed polyethylene.

内部導体２は、外部の信号源に電気的に接続され、信号源から供給される高周波信号を伝搬させる。高周波信号の伝搬に伴い、外部導体４に形成されたスロット４ａを通して電磁波が漏洩同軸ケーブル１の外部に漏洩する。 The inner conductor 2 is electrically connected to an external signal source and propagates a high-frequency signal supplied from the signal source. As the high-frequency signal propagates, electromagnetic waves leak out of the leaky coaxial cable 1 through the slot 4a formed in the outer conductor 4.

外部導体４は、絶縁体３を径方向外側から覆っている。外部導体４は、例えば、金属（銅等）のテープを絶縁体３に巻き付けることで形成される。このため、外部導体４の内径は、絶縁体３の外径と略同じ、あるいは、絶縁体３の外径よりわずかに大きくなる。絶縁体３と外部導体４との間に、空気の層があってもよい。スロット４ａとなる貫通孔を、外部導体４となるテープに予め形成しておくことで、任意の配置および形状のスロット４ａを容易に形成できる。外部導体４の厚さは、例えば０．０１～０．０２ｍｍである。 The outer conductor 4 covers the insulator 3 from the radial outside. The outer conductor 4 is formed, for example, by wrapping a metal (copper, etc.) tape around the insulator 3. Therefore, the inner diameter of the outer conductor 4 is approximately the same as the outer diameter of the insulator 3 or is slightly larger than the outer diameter of the insulator 3. There may be an air layer between the insulator 3 and the outer conductor 4. By forming through holes that will become the slots 4a in advance in the tape that will become the outer conductor 4, it is easy to form slots 4a in any arrangement and shape. The thickness of the outer conductor 4 is, for example, 0.01 to 0.02 mm.

外部導体４の内周面には、絶縁性基材と、絶縁性基材を外部導体４に接着させる接着層と、が設けられてもよい。絶縁性基材としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂、あるいは、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン樹脂を採用できる。接着層としては、例えばエチレン系アイオノマー樹脂を採用できる。絶縁性基材および接着層には、スロット４ａに対応した開口が形成されていなくてもよい。 An insulating base material and an adhesive layer for adhering the insulating base material to the external conductor 4 may be provided on the inner peripheral surface of the external conductor 4. The insulating base material may be, for example, a polyester resin such as polyethylene terephthalate (PET) or a polyolefin resin such as polypropylene or polyethylene. The adhesive layer may be, for example, an ethylene-based ionomer resin. The insulating base material and adhesive layer may not have openings corresponding to the slots 4a.

複数のスロット４ａは、長手方向に間隔を空けて形成されている。各スロット４ａは、長手方向および周方向に沿って延びており、径方向外側から見ると矩形状となっている。または、スロット４ａは長円形状、平行四辺形状であってもよい。また、外部導体４となるテープを絶縁体３に巻き付ける前の、テープが平らな状態においても、各スロット４ａは矩形状となっている。図１に示すように、本明細書では、長手方向におけるスロット４ａの寸法を長手寸法Ｗ１といい、周方向におけるスロット４ａの寸法を周寸法Ｗ２という。 The multiple slots 4a are formed at intervals in the longitudinal direction. Each slot 4a extends along the longitudinal direction and the circumferential direction, and is rectangular when viewed from the radially outward side. Alternatively, the slots 4a may be oval or parallelogram shaped. Also, each slot 4a is rectangular even when the tape that becomes the outer conductor 4 is in a flat state before being wound around the insulator 3. As shown in FIG. 1, in this specification, the dimension of the slot 4a in the longitudinal direction is referred to as the longitudinal dimension W1, and the dimension of the slot 4a in the circumferential direction is referred to as the circumferential dimension W2.

本実施形態では、終端側（＋Ｚ側）に位置するスロット４ａほど、周寸法Ｗ２が大きくなっている。詳細は後述するが、このように複数のスロット４ａを形成することで、長手方向において結合損失をより均一にすることができる。終端側に位置するスロット４ａほど周寸法Ｗ２が大きくなる構成としては、図２のような構成も採用できる。図２の漏洩同軸ケーブル１では、周寸法Ｗ２が同様の２つのスロット４ａが長手方向に隣接して形成され、その終端側に、周寸法Ｗ２がより大きい２つのスロット４ａが配置されている。 In this embodiment, the circumferential dimension W2 of the slot 4a increases as it approaches the terminal end (+Z side). Although details will be described later, by forming multiple slots 4a in this manner, it is possible to make the coupling loss more uniform in the longitudinal direction. As a configuration in which the circumferential dimension W2 of the slot 4a increases as it approaches the terminal end, the configuration shown in FIG. 2 can also be used. In the leaky coaxial cable 1 of FIG. 2, two slots 4a with similar circumferential dimension W2 are formed adjacent to each other in the longitudinal direction, and two slots 4a with larger circumferential dimension W2 are arranged on the terminal end side.

なお、上記のように各スロット４ａの周寸法Ｗ２を異ならせることは必須ではない。つまり、図３に示すように、外部導体４に形成されるスロット４ａのそれぞれの周寸法Ｗ２は互いに同じであってもよい。また、各スロット４ａの長手寸法Ｗ１は互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。 It is not essential that the circumferential dimension W2 of each slot 4a be different as described above. In other words, as shown in FIG. 3, the circumferential dimension W2 of each slot 4a formed in the external conductor 4 may be the same as each other. Also, the longitudinal dimension W1 of each slot 4a may be the same as each other or may be different from each other.

ここで、本実施形態の漏洩同軸ケーブル１は、例えばパッシブ型ＲＦＩＤタグとの間で通信を行うためのアンテナとして使用される。パッシブ型ＲＦＩＤタグでは、一般的に、ＵＨＦ帯（例えば９２０ＭＨｚ程度）の高周波信号が用いられる。このような高周波信号を用いて、漏洩同軸ケーブル１とパッシブ型ＲＦＩＤタグとの間の間隔を例えば１ｍ程度空けた状態で良好な通信状態を保つには、結合損失を４０ｄＢ以内とすることが求められる。結合損失を小さくするには、漏洩同軸ケーブル１から放出される電磁波のエネルギーを高めることが求められる。また、上記のように、本実施形態の漏洩同軸ケーブル１は放出される電磁波のエネルギーを高めて用いるため、例えば１００ｍを超えるような長距離の伝送には適さない。パッシブ型ＲＦＩＤタグとの間で通信を行うという用途を考慮すると、漏洩同軸ケーブル１の全長は、例えば１０ｍ以下であってもよい。 Here, the leaky coaxial cable 1 of this embodiment is used as an antenna for communicating with, for example, a passive RFID tag. In passive RFID tags, high-frequency signals in the UHF band (for example, about 920 MHz) are generally used. In order to maintain good communication conditions using such high-frequency signals with a distance of, for example, about 1 m between the leaky coaxial cable 1 and the passive RFID tag, it is required that the coupling loss be within 40 dB. In order to reduce the coupling loss, it is required to increase the energy of the electromagnetic waves emitted from the leaky coaxial cable 1. Also, as described above, the leaky coaxial cable 1 of this embodiment is used with increased energy of the emitted electromagnetic waves, so it is not suitable for long-distance transmission, for example, exceeding 100 m. Considering the use of communicating with passive RFID tags, the total length of the leaky coaxial cable 1 may be, for example, 10 m or less.

漏洩同軸ケーブル１は、ＴＥＭモードと呼ばれる電界により、エネルギーを伝搬する。外部導体４には長手方向に電流が流れる。周方向および長手方向に延びるスロット４ａを外部導体４に形成することで、外部導体４に流れる電流が部分的に切られてスロット４ａの信号源側と終端側との間で電位差が生じ、電界となって漏洩同軸ケーブル１の外部にエネルギーが放出される。このエネルギーを大きくすることは、スロット４ａの長手寸法Ｗ１および周寸法Ｗ２を大きくすることで実現できる。本願発明者らが鋭意検討した結果によれば、長手寸法Ｗ１を１０ｍｍ以上とし、周寸法Ｗ２を外部導体４の全周の３５％以上とすることが好ましい。以下、より詳しく説明する。 The leaky coaxial cable 1 propagates energy by an electric field called the TEM mode. A current flows in the longitudinal direction in the outer conductor 4. By forming a slot 4a extending in the circumferential and longitudinal directions in the outer conductor 4, the current flowing in the outer conductor 4 is partially cut off, and a potential difference occurs between the signal source side and the terminal side of the slot 4a, which becomes an electric field and releases energy to the outside of the leaky coaxial cable 1. This energy can be increased by increasing the longitudinal dimension W1 and circumferential dimension W2 of the slot 4a. According to the results of intensive studies by the inventors of the present application, it is preferable to set the longitudinal dimension W1 to 10 mm or more and the circumferential dimension W2 to 35% or more of the entire circumference of the outer conductor 4. A more detailed explanation will be given below.

図４に、長手寸法Ｗ１と結合損失との関係を示す。試験例１－１、１－２の条件は下記表１に示す通りである。表１における「外部導体の周長」は、外部導体４のスロット４ａが形成されていない部分の周方向の全長を示している。「周開口率Ｒ」は、周寸法Ｗ２の外部導体の周長に対する率である。 Figure 4 shows the relationship between the longitudinal dimension W1 and the coupling loss. The conditions for test examples 1-1 and 1-2 are as shown in Table 1 below. In Table 1, "perimeter of outer conductor" refers to the total circumferential length of the portion of the outer conductor 4 where the slots 4a are not formed. "Circumferential opening ratio R" is the ratio of the circumferential dimension W2 to the circumferential length of the outer conductor.

図４に示すように、試験例１－１、１－２ともに、スロット４ａの長手寸法Ｗ１を異ならせて、結合損失を測定した。試験例１－１、１－２ともに、長手寸法Ｗ１が５０ｍｍ以下の領域では、長手寸法Ｗ１が大きいほど結合損失が小さくなる。これは、長手寸法Ｗ１が大きいほどスロット４ａから漏洩する電磁波の量が大きくなるためである。また、試験例１－１のほうが、試験例１－２よりも、結合損失が小さい傾向となった。これは、試験例１－１のほうが試験例１－２よりも周寸法Ｗ２および周開口率Ｒが大きいためである。 As shown in Figure 4, in both test examples 1-1 and 1-2, the coupling loss was measured with different longitudinal dimensions W1 of the slot 4a. In both test examples 1-1 and 1-2, in the region where the longitudinal dimension W1 is 50 mm or less, the larger the longitudinal dimension W1, the smaller the coupling loss. This is because the larger the longitudinal dimension W1, the greater the amount of electromagnetic waves leaking from the slot 4a. Also, test example 1-1 tended to have smaller coupling loss than test example 1-2. This is because test example 1-1 has a larger circumferential dimension W2 and circumferential opening ratio R than test example 1-2.

試験例１－１の条件（Ｒ＝８３％）では、長手寸法Ｗ１を１０ｍｍ以上とすることで、結合損失を４０ｄＢ以内とすることができた。試験例１－２の条件（Ｒ＝７０％）では、長手寸法Ｗ１を３０ｍｍ以上とすることで、結合損失を４０ｄＢ以内とすることができた。なお、長手寸法Ｗ１の上限値については任意であるが、例えば複数のスロット４ａを形成する場合に、スロット４ａ同士が長手方向に間隔を空けて形成されるように設定するとよい。 Under the conditions of Test Example 1-1 (R = 83%), by setting the longitudinal dimension W1 to 10 mm or more, the coupling loss could be kept within 40 dB. Under the conditions of Test Example 1-2 (R = 70%), by setting the longitudinal dimension W1 to 30 mm or more, the coupling loss could be kept within 40 dB. Note that the upper limit of the longitudinal dimension W1 is arbitrary, but for example, when forming multiple slots 4a, it is advisable to set it so that the slots 4a are spaced apart in the longitudinal direction.

図５に、周開口率Ｒと結合損失との関係を示す。試験例２では、外部導体４の外径を１０ｍｍとし、スロットの数を１つとし、長手寸法Ｗ１を１００ｍｍとした。そして、周寸法Ｗ２（周開口率Ｒ）を異ならせて、結合損失を測定した。図５に示すように、周開口率Ｒが大きいほど、結合損失が小さくなる。試験例２の条件では、周開口率Ｒを３５％以上とすることで、結合損失を４０ｄＢ以内とすることができた。 Figure 5 shows the relationship between the circumferential aperture ratio R and the coupling loss. In test example 2, the outer diameter of the outer conductor 4 was 10 mm, the number of slots was one, and the longitudinal dimension W1 was 100 mm. The coupling loss was measured with different circumferential dimensions W2 (circumferential aperture ratio R). As shown in Figure 5, the larger the circumferential aperture ratio R, the smaller the coupling loss. Under the conditions of test example 2, by setting the circumferential aperture ratio R to 35% or more, the coupling loss could be kept within 40 dB.

スロット４ａの数が１つのみの漏洩同軸ケーブルにおいて結合損失を低下させるという観点では周開口率Ｒが大きいほど好ましい。一方、スロット４ａ数が複数である漏洩同軸ケーブルにおいては、スロット４ａの周開口率Ｒが大きすぎると、スロット４ａが形成された部分における伝送損失が大きくなり、終端側のスロット４ａに供給される信号エネルギーが極端に少なくなる。目安として、周開口率Ｒは９５％以下とすることが好ましい。周開口率Ｒが９５％以下であれば、終端側のスロット４ａにも適度な信号エネルギーが供給され、漏洩同軸ケーブル全体として結合損失を低くできる。 In terms of reducing coupling loss in a leaky coaxial cable with only one slot 4a, the larger the circumferential opening ratio R, the more preferable. On the other hand, in a leaky coaxial cable with multiple slots 4a, if the circumferential opening ratio R of the slot 4a is too large, the transmission loss in the portion where the slot 4a is formed increases, and the signal energy supplied to the slot 4a on the terminal side becomes extremely small. As a guideline, it is preferable for the circumferential opening ratio R to be 95% or less. If the circumferential opening ratio R is 95% or less, an appropriate amount of signal energy is also supplied to the slot 4a on the terminal side, and the coupling loss of the entire leaky coaxial cable can be reduced.

図６に、外部導体４の内径（絶縁体３の外径）と結合損失との関係を示す。試験例３－１～３－３は、それぞれ、内部導体２の外径を０．６ｍｍ、１ｍｍ、および２ｍｍとしている。また、絶縁体３の外径（Ｄ）を１．５ｍｍ、２．５ｍｍ、および５ｍｍとしている。なお、外部導体４の外径は、絶縁体３の外径に、外部導体４の厚さの２倍を足した値とほぼ同じになる。試験例３－１～３－３の以下の条件は共通とした。
漏洩同軸ケーブル１の全長：５ｍ
絶縁体３の材質：発泡ポリエチレン（波長短縮率０．８）
長手寸法Ｗ１：１１０ｍｍ
周開口率Ｒ：８０％
側方からみたスロット４ａの形状：矩形状
スロット４ａの数：２１
長手方向におけるスロット４ａ同士の間の間隔：１２８ｍｍ
周波数：９２０ＭＨｚ Fig. 6 shows the relationship between the inner diameter of the outer conductor 4 (outer diameter of the insulator 3) and the coupling loss. In test examples 3-1 to 3-3, the outer diameter of the inner conductor 2 is 0.6 mm, 1 mm, and 2 mm, respectively. The outer diameter (D) of the insulator 3 is 1.5 mm, 2.5 mm, and 5 mm. The outer diameter of the outer conductor 4 is approximately equal to the outer diameter of the insulator 3 plus twice the thickness of the outer conductor 4. The following conditions were common to test examples 3-1 to 3-3.
Total length of leaky coaxial cable 1: 5m
Material of insulator 3: foamed polyethylene (wavelength shortening rate 0.8)
Longitudinal dimension W1: 110mm
Peripheral opening ratio R: 80%
Shape of slot 4a when viewed from the side: Rectangular Number of slots 4a: 21
Spacing between slots 4a in the longitudinal direction: 128 mm
Frequency: 920MHz

なお、結合損失の測定は、測定器（ダイポールアンテナ）を各漏洩同軸ケーブル１から１．５ｍ離して配置し、測定器を漏洩同軸ケーブル１に対して長手方向に移動させることで行った。図６において、横軸（測定位置）は漏洩同軸ケーブル１の長手方向における位置を示している。具体的に、横軸が０ｍのポイントが漏洩同軸ケーブル１の信号源側の端部に対応し、横軸が５ｍのポイントが漏洩同軸ケーブル１の終端側の端部に対応している。 The coupling loss was measured by placing a measuring device (dipole antenna) 1.5 m away from each leaky coaxial cable 1 and moving the measuring device longitudinally relative to the leaky coaxial cable 1. In Figure 6, the horizontal axis (measurement position) indicates the position in the longitudinal direction of the leaky coaxial cable 1. Specifically, the point at 0 m on the horizontal axis corresponds to the end of the leaky coaxial cable 1 on the signal source side, and the point at 5 m on the horizontal axis corresponds to the end of the leaky coaxial cable 1 on the termination side.

図６に示すように、絶縁体３の外径Ｄが大きいほど、結合損失が小さくなる結果となった。特に、絶縁体３の外径Ｄが５ｍｍである試験例３－３では、長手方向におけるほとんどの領域で、結合損失が４０ｄＢ以内となった。なお、試験例３－３のように、長手方向における一部の領域で結合損失が４０ｄＢを超えても、パッシブ型ＲＦＩＤタグとの間で通信を行うことは可能である。例えば、漏洩同軸ケーブル１のうち結合損失が４０ｄＢ以内の領域（試験例３－３では横軸が０～４．７ｍの領域）だけを通信用アンテナとして使用すれば足りるためである。あるいは、漏洩同軸ケーブル１とパッシブ型ＲＦＩＤタグとの間の間隔を、１．５ｍよりも小さくすれば、漏洩同軸ケーブル１の長手方向の全長にわたって結合損失が４０ｄＢ以内に調整できるためである。 As shown in FIG. 6, the larger the outer diameter D of the insulator 3, the smaller the coupling loss. In particular, in test example 3-3, in which the outer diameter D of the insulator 3 is 5 mm, the coupling loss was within 40 dB in most areas in the longitudinal direction. Note that even if the coupling loss exceeds 40 dB in some areas in the longitudinal direction, as in test example 3-3, communication with the passive RFID tag is possible. For example, this is because it is sufficient to use only the area of the leaky coaxial cable 1 where the coupling loss is within 40 dB (the area from 0 to 4.7 m on the horizontal axis in test example 3-3) as a communication antenna. Alternatively, if the distance between the leaky coaxial cable 1 and the passive RFID tag is made smaller than 1.5 m, the coupling loss can be adjusted to within 40 dB over the entire longitudinal length of the leaky coaxial cable 1.

ここで、一般的な理屈でいえば、長手寸法Ｗ１が同じ場合、絶縁体３の外径Ｄとスロット４ａのうち周方向に延びるエッジの長さの比率で結合損失が決まるため、結合損失は外径Ｄに依存しないと考えられる。しかし、試験例３－１～３－３ではそのような結果とならず、絶縁体３の外径Ｄが大きいほど結合損失が小さくなった。その理由として、前記エッジが、外部導体４の他の部分と結合して、インピーダンスが上がらないことが考えられる。例えば、試験例３－１～３－３におけるスロット４ａは矩形状であるため、角部が略直角に曲がっているが、容量結合して電流が外部導体４を通らず絶縁体３中を進むことが考えられる。あるいは、前記エッジの中間部分は内部導体２と結合することが考えられる。このような現象が生じると、外径Ｄが大きくても実効的なエッジ部長が短くなり、結合損失が下がらないと考えられる。 In general terms, when the longitudinal dimension W1 is the same, the coupling loss is determined by the ratio of the outer diameter D of the insulator 3 to the length of the edge of the slot 4a that extends in the circumferential direction, so the coupling loss is considered to be independent of the outer diameter D. However, in test examples 3-1 to 3-3, this was not the case, and the larger the outer diameter D of the insulator 3, the smaller the coupling loss. The reason for this is thought to be that the edge is coupled to other parts of the outer conductor 4 and the impedance does not increase. For example, since the slot 4a in test examples 3-1 to 3-3 is rectangular, the corners are bent at approximately right angles, but it is thought that the current flows through the insulator 3 without passing through the outer conductor 4 due to capacitive coupling. Alternatively, it is thought that the middle part of the edge is coupled to the inner conductor 2. If such a phenomenon occurs, it is thought that even if the outer diameter D is large, the effective edge length becomes shorter and the coupling loss does not decrease.

図４～図６の結果を総合すると、結合損失を４０ｄＢ以内に抑制するためには、以下の条件Ａまたは条件Ｂを満たすことが好ましい。
条件Ａ：長手寸法Ｗ１を１０ｍｍ以上とし、周開口率Ｒを３５～９５％の範囲内とし、絶縁体３の外径Ｄを５ｍｍ以上とする。
条件Ｂ：長手寸法Ｗ１を３０ｍｍ以上とし、周開口率Ｒを７０～９５％の範囲内とし、絶縁体３の外径Ｄを５ｍｍ以上とする。 Considering the results of FIGS. 4 to 6 , in order to suppress the coupling loss to within 40 dB, it is preferable to satisfy the following condition A or condition B.
Condition A: The longitudinal dimension W1 is 10 mm or more, the peripheral opening ratio R is within a range of 35 to 95%, and the outer diameter D of the insulator 3 is 5 mm or more.
Condition B: The longitudinal dimension W1 is 30 mm or more, the peripheral opening ratio R is within a range of 70 to 95%, and the outer diameter D of the insulator 3 is 5 mm or more.

次に、図７を用いて、終端側（＋Ｚ側）に位置するスロット４ａほど周寸法Ｗ２を大きくすることの効果について説明する。図７に示す試験例４－１、４－２は、以下の条件については共通である。なお、試験例４－１、４－２では、絶縁体３の材質である発泡ポリエチレンの発泡率が試験例３－１等とは異なっているため、波長短縮率も異なっている。
漏洩同軸ケーブル１の長さ：１ｍ
内部導体２の外径：４．３ｍｍ
絶縁体３の外径Ｄ：１０ｍｍ
絶縁体３の材質：発泡ポリエチレン（波長短縮率０．８７）
長手寸法Ｗ１：１００ｍｍ
側方からみたスロット４ａの形状：矩形状
スロット４ａの数：５
長手方向におけるスロット４ａ同士の間の間隔：１２８ｍｍ
周波数：９２０ＭＨｚ Next, the effect of increasing the circumferential dimension W2 of the slots 4a located closer to the terminal end (+Z side) will be described with reference to Fig. 7. Test Examples 4-1 and 4-2 shown in Fig. 7 have the following conditions in common. Note that in Test Examples 4-1 and 4-2, the foaming rate of the foamed polyethylene, which is the material of the insulator 3, is different from that of Test Example 3-1, etc., and therefore the wavelength shortening rate is also different.
Length of leaky coaxial cable 1: 1m
Outer diameter of inner conductor 2: 4.3 mm
Outer diameter D of insulator 3: 10 mm
Material of insulator 3: foamed polyethylene (wavelength shortening rate 0.87)
Longitudinal dimension W1: 100mm
Shape of slot 4a as viewed from the side: rectangular Number of slots 4a: 5
Spacing between slots 4a in the longitudinal direction: 128 mm
Frequency: 920MHz

一方、試験例４－１と試験例４－２とでは、表２に示すように、周寸法Ｗ２が異なっている。試験例４－１は、５つのスロット４ａの全ての周寸法Ｗ２が共通（２８ｍｍ）である。試験例４－２は、図２に示すように、終端側に位置するスロット４ａほど周寸法Ｗ２が大きくなっている。より詳しくは、信号源側から１番目および２番目のスロット４ａの周寸法Ｗ２が１７ｍｍであり、信号源側から３番目および４番目のスロット４ａの周寸法Ｗ２が２０ｍｍであり、信号源側から５番目（最も終端側）のスロット４ａの周寸法Ｗ２が２８ｍｍである。 On the other hand, the circumferential dimension W2 is different between test example 4-1 and test example 4-2, as shown in Table 2. In test example 4-1, the circumferential dimension W2 of all five slots 4a is the same (28 mm). In test example 4-2, as shown in FIG. 2, the circumferential dimension W2 of the slot 4a located closer to the end becomes larger. More specifically, the circumferential dimension W2 of the first and second slots 4a from the signal source side is 17 mm, the circumferential dimension W2 of the third and fourth slots 4a from the signal source side is 20 mm, and the circumferential dimension W2 of the fifth slot 4a from the signal source side (the slot closest to the end) is 28 mm.

図７に示した試験例４－１、４－２に係る結合損失は、シミュレーションに基づいている。図７の横軸は長手方向における位置である。図７に示すように、試験例４－１、４－２ともに、結合損失を４０ｄＢ以内とすることができた。ただし、試験例４－１については、終端側（＋Ｚ側）に向かうに従い、結合損失が低下している。これは、終端側に向かうに従って電磁波が漏洩し、外部導体４内を流れる信号の強度が減衰するためである。一方、試験例４－２については、長手方向において結合損失をより均等にすることができた。これは、終端側に位置するスロット４ａほど周寸法Ｗ２を大きくして電磁波を漏洩させやすくすることで、外部導体４を流れる信号の強度が終端側に向かうに従って減衰することを打ち消したためである。このように、終端側に位置するスロット４ａほど周寸法Ｗ２を大きくすることで、長手方向において結合損失をより均等にすることができる。 The coupling loss for test examples 4-1 and 4-2 shown in FIG. 7 is based on a simulation. The horizontal axis in FIG. 7 is the position in the longitudinal direction. As shown in FIG. 7, the coupling loss for both test examples 4-1 and 4-2 was within 40 dB. However, for test example 4-1, the coupling loss decreases toward the terminal side (+Z side). This is because electromagnetic waves leak toward the terminal side, and the strength of the signal flowing through the external conductor 4 attenuates. On the other hand, for test example 4-2, the coupling loss was made more uniform in the longitudinal direction. This is because the circumferential dimension W2 is made larger toward the slots 4a located toward the terminal side to facilitate leakage of electromagnetic waves, thereby counteracting the attenuation of the strength of the signal flowing through the external conductor 4 toward the terminal side. In this way, by making the circumferential dimension W2 larger toward the slots 4a located toward the terminal side, the coupling loss can be made more uniform in the longitudinal direction.

次に、外部導体４に複数のスロット４ａを設ける場合における、好ましいスロットピッチＰの範囲について説明する。本明細書において「スロットピッチＰ」とは、長手方向におけるスロット４ａの配置の繰り返し寸法である。より詳しくは、スロットピッチＰは、長手寸法Ｗ１およびスロット４ａ同士の間の間隔の和である。例えば先述の試験例４－１では、長手寸法Ｗ１が１００ｍｍでスロット４ａ間の間隔が１２８ｍｍのため、Ｐ＝１００＋１２８＝２２８ｍｍである。 Next, we will explain the preferred range of slot pitch P when multiple slots 4a are provided in the outer conductor 4. In this specification, "slot pitch P" refers to the repeat dimension of the arrangement of slots 4a in the longitudinal direction. More specifically, slot pitch P is the sum of longitudinal dimension W1 and the distance between slots 4a. For example, in the aforementioned test example 4-1, longitudinal dimension W1 is 100 mm and the distance between slots 4a is 128 mm, so P = 100 + 128 = 228 mm.

一般に、漏洩同軸ケーブル１からの電磁波の方射角θｎは、中心軸線Ｏに直角な方射角を０として、終端側に傾いた放射方向を正とすれば、以下の式（１）で表される。
θｎ＝ｓｉｎ^－１（ｎλ／Ｐ＋１／ν） …（１）
ただし、ｎは放射モード（負の整数）、λは自由空間での波長、νは漏洩同軸ケーブル１の波長短縮率である。波長短縮率νは、内部導体２と外部導体４との間の絶縁体３および中空部分の体積比から求めた実効比誘電率εｓに基づき、以下の式（２）で表される。
ν＝１／（εｓ）^１／２ …（２） In general, the directional angle θn of the electromagnetic wave from the leaky coaxial cable 1 is expressed by the following equation (1), where the directional angle perpendicular to the central axis O is 0 and the radiation direction inclined toward the terminal end is positive.
θn=sin ^-1 (nλ/P+1/ν)...(1)
where n is the radiation mode (a negative integer), λ is the wavelength in free space, and ν is the wavelength shortening rate of the leaky coaxial cable 1. The wavelength shortening rate ν is expressed by the following formula (2) based on the effective relative dielectric constant εs calculated from the volume ratio of the insulator 3 and the hollow portion between the inner conductor 2 and the outer conductor 4.
ν=1/(εs) ^1/2 ...(2)

通常は、ｎ＝－１のいわゆる－１次モードだけが使用されることが多い。経験的に、－１次モードの方射角は、－５０°～＋３０°が実用的な限界角度である。したがって、スロットピッチＰは、以下の式（３）の範囲が好ましい。
λｇ／（１＋０．７７６ν）＜Ｐ＜３λｇ／（１＋ν） …（３）
ここで、λｇは漏洩同軸ケーブル１内での伝搬波長であり、λｇ＝νλである。
例えば、信号の周波数が９２０ＭＨｚ（λ≒３２５．９ｍｍ）、波長短縮率νが０．８においては、スロットピッチＰの範囲は、１６１ｍｍ～４３４ｍｍの範囲が好ましい。 Usually, only the so-called -1st mode where n=-1 is used. Empirically, the practical limit of the azimuth angle of the -1st mode is -50° to +30°. Therefore, it is preferable that the slot pitch P is in the range of the following formula (3).
λg/(1+0.776ν)<P<3λg/(1+ν)…(3)
Here, λg is the propagation wavelength in the leaky coaxial cable 1, and λg=νλ.
For example, when the signal frequency is 920 MHz (λ≈325.9 mm) and the wavelength shortening rate ν is 0.8, the range of the slot pitch P is preferably from 161 mm to 434 mm.

以上説明したように、漏洩同軸ケーブル１は、内部導体２と、内部導体２を覆う絶縁体３と、絶縁体３を覆い、少なくとも１つのスロット４ａが形成された外部導体４と、を備える。そして、長手方向における漏洩同軸ケーブル１の全長を１０ｍ以下とし、スロット４ａの長手寸法Ｗ１を１０ｍｍ以上とし、スロット４ａの周寸法Ｗ２を外部導体４の全周に対して３５～９５％の範囲内とし、絶縁体３の外径Ｄを５ｍｍ以上とすることで、結合損失を４０ｄＢ以内とすることができる。これにより、ＵＨＦ帯のＲＦＩＤ通信を行うアンテナとして利用可能な漏洩同軸ケーブル１を提供することが可能となる。 As described above, the leaky coaxial cable 1 comprises an inner conductor 2, an insulator 3 covering the inner conductor 2, and an outer conductor 4 covering the insulator 3 and having at least one slot 4a formed therein. The total length of the leaky coaxial cable 1 in the longitudinal direction is set to 10 m or less, the longitudinal dimension W1 of the slot 4a is set to 10 mm or more, the circumferential dimension W2 of the slot 4a is set to within a range of 35-95% of the total circumference of the outer conductor 4, and the outer diameter D of the insulator 3 is set to 5 mm or more, thereby making it possible to keep the coupling loss within 40 dB. This makes it possible to provide a leaky coaxial cable 1 that can be used as an antenna for RFID communication in the UHF band.

また、外部導体４には、複数のスロット４ａが長手方向に間隔を空けて形成されていてもよい。この場合、長手方向においてより広い範囲でＲＦＩＤ通信を行うことが可能な漏洩同軸ケーブル１を提供することができる。 The outer conductor 4 may also have multiple slots 4a spaced apart in the longitudinal direction. In this case, it is possible to provide a leaky coaxial cable 1 capable of RFID communication over a wider range in the longitudinal direction.

また、複数のスロット４ａのそれぞれの周寸法は、信号の伝搬方向の終端側に向かうに従って大きくなっていてもよい。この場合、結合損失を長手方向においてより均等にすることができる。 The circumferential dimension of each of the multiple slots 4a may increase toward the terminal end in the signal propagation direction. In this case, the coupling loss can be made more uniform in the longitudinal direction.

また、外部導体４には複数のスロット４ａが形成され、スロット４ａの長手方向における配置の繰り返し寸法（スロットピッチ）をＰとし、スロット４ａの長手寸法をＷ１とし、伝送する信号の波長をλとし、波長短縮率をνとするとき、０．９７×λν≦Ｐ≦１．０３×λνおよび０．９７×Ｐ／２≦Ｗ１≦１．０３×Ｐ／２を満たしてもよい。この場合、漏洩同軸ケーブルからの－１次の輻射を長手方向に対して垂直にすることができ、長手方向に変動の少ない電界を得ることができる。 In addition, multiple slots 4a may be formed in the outer conductor 4, and when the repeat dimension (slot pitch) of the arrangement of the slots 4a in the longitudinal direction is P, the longitudinal dimension of the slots 4a is W1, the wavelength of the signal to be transmitted is λ, and the wavelength shortening rate is ν, the following may be satisfied: 0.97×λν≦P≦1.03×λν and 0.97×P/2≦W1≦1.03×P/2. In this case, the -1st order radiation from the leaky coaxial cable can be made perpendicular to the longitudinal direction, and an electric field with little fluctuation in the longitudinal direction can be obtained.

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、前記実施形態では、漏洩同軸ケーブル１がパッシブ型ＲＦＩＤタグとの通信を行うアンテナとして利用されると説明した。しかしながら、このような用途に限らず、通信対象物との間である程度（例えば０．５ｍ以上）の距離を空けた状態で結合損失を４０ｄＢ以内とすることが求められる用途に、本実施形態の漏洩同軸ケーブル１を好適に利用できる。漏洩同軸ケーブル１の用途に合わせて、内部導体２、絶縁体３、外部導体４、およびシース以外の構成を漏洩同軸ケーブル１が備えてもよい。 For example, in the above embodiment, it has been described that the leaky coaxial cable 1 is used as an antenna for communicating with a passive RFID tag. However, the use is not limited to this, and the leaky coaxial cable 1 of this embodiment can be suitably used in applications where a coupling loss of 40 dB or less is required with a certain distance (e.g., 0.5 m or more) between the communication target and the cable. Depending on the use of the leaky coaxial cable 1, the leaky coaxial cable 1 may be provided with components other than the inner conductor 2, insulator 3, outer conductor 4, and sheath.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, the components in the above-described embodiments may be replaced with well-known components as appropriate without departing from the spirit of the present invention, and the above-described embodiments and variations may be combined as appropriate.

１…漏洩同軸ケーブル２…内部導体３…絶縁体４…外部導体４ａ…スロットＤ…絶縁体の外径Ｗ１…長手寸法Ｗ２…周寸法 1...Leaky coaxial cable 2...Inner conductor 3...Insulator 4...Outer conductor 4a...Slot D...Outer diameter of insulator W1...Longitude W2...Circumference

Claims

An inner conductor;
an insulator covering the inner conductor;
an outer conductor covering the insulator and having at least one slot formed therein;
The total length in the longitudinal direction is 10 m or less,
The longitudinal dimension of the slot is 10 mm or more;
The circumferential dimension of the slot is within a range of 35 to 95% of the entire circumference of the outer conductor,
A leaky coaxial cable, wherein the outer diameter of the insulator is 5 mm or more.

The outer conductor has a plurality of slots including the slot formed therein at intervals in the longitudinal direction,
2. The leaky coaxial cable according to claim 1, wherein a circumferential dimension of each of said plurality of slots increases toward a terminal end in a signal propagation direction.

The outer conductor has a plurality of slots including the slot formed therein at intervals in the longitudinal direction,
3. The leaky coaxial cable according to claim 1, wherein, when a repeat dimension of the arrangement of the plurality of slots in the longitudinal direction is P, a longitudinal dimension of the plurality of slots is W1, a wavelength of a signal to be transmitted is λ, and a wavelength shortening rate is ν, 0.97×λν≦P≦1.03×λν and 0.97×P/2≦W1≦1.03×P/2 are satisfied.