JPH0311693B2 - - Google Patents
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- JPH0311693B2 JPH0311693B2 JP59048882A JP4888284A JPH0311693B2 JP H0311693 B2 JPH0311693 B2 JP H0311693B2 JP 59048882 A JP59048882 A JP 59048882A JP 4888284 A JP4888284 A JP 4888284A JP H0311693 B2 JPH0311693 B2 JP H0311693B2
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- H—ELECTRICITY
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- H04B—TRANSMISSION
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- H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
- H04B5/28—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium using the near field of leaky cables, e.g. of leaky coaxial cables
-
- H—ELECTRICITY
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Description
〔発明の技術分野〕
本発明は、移動体通信あるいは移動本位置検知
等において使用される誘導無線用線路に関するも
のである。 〔発明の背景〕 鉄道車両、各種新交通機関、あるいは産業用の
各種搬送機関（クレーン、搬送台車等）等の自動
運転において、地上基地局と移動体との情報伝
送、あるいは移動体の位置検知に誘導無線方式が
極めて重要な役割を果しつつある。 第１図は、誘導無線方式の最も基本的な形態を
示すものであり、１ａおよび１ｂは往復線路を構
成する直線状導体、２は移動体（車体）に固定さ
れたアンテナ（枠型ループコイル）、３は線路端
末に置かれた受信機である。 移動体に搭載された送信機（図示せず）でもつ
てアンテナ２に高周波電流Ｉ（50〜200KHz）を通
電し、線路導体１ａ，１ｂを励振すると、受信機
３へ入力電圧Vrは、 Vr＝kIe-rz と表すことができる。 ここで、ｋは励振電流の周波数、アンテナの寸
法、線路の寸法、アンテナと線路の離隔距離等に
より定まる定数、ｚは線路起点からの距離、γは
線路の伝播定数である。 γ＝α＋jβ （α：減衰定数、β：位相定数） と書くことができるので、 Vr＝kIe-〓z-j〓z となる。 すなわち、線路の減衰αzを除けば、受信機３
には常に一定振幅の電圧が入力し、送信信号に適
当な変調を施すことにより移動体一地上基地局間
の情報伝送が可能となる。 第２図は交差型２導体を用いた誘導無線通信方
式を示すものである。線路導体１ａおよび１ｂは
周期Ｐでもつて梯形波状に折り曲げられ、相互に
Ｐ／３のズレを持たせて配置されている。 ２ａ，２ｂは移動体上にｐ／４の間隔でもつて
取付けられた同一形状、寸法のアンテナである。
アンテナ２ａおよび２ｂをそれぞる高周波電流Ｉ
およびIe-j〓/2により励振すると、線路導体１ａと
１ｂ間に起電力が誘起されることになるが、アン
テナの形状、寸法およびアンテナと線路導体の離
隔距離を適当に選択することにより、この起電力
をＺについて周期Ｐの正弦波状とすることができ
る。 すなわち、受信機３への入力電圧Vrは、 Vr＝kICOS（2π／Ｐ）Ze-〓z ＋kICOS（2π／Ｐ）（ｚ＋Ｐ／４）-rz-j〓/2 ＝kIe-〓z-j〓z+j2〓z/P と表わすことができる。 この式においても、線路の減衰αzの影響を除
けば受信電圧Vrの振幅は車体位置Ｚに無関係と
なる。この方式では線路導体１ａ及び１ｂが一定
周期で交差しているため、周囲から作用する雑音
磁界の影響が相殺され、第１図の方式と比較すれ
ばSN比は顕著に改善される。 第３図は３相３導体線路を用いた移動本位置検
知方式を示すものである。線路導体１ａ，１ｂ，
１ｃは周囲Ｐでもつて梯形波状に折り曲げられ、
相互にＰ／３のズレを持たせて配置されている。 ４は寸路端末に置かれた信号処理回路、５は位
相計である。アンテナ２を高周波電流Ｉにより励
振したとき、線路端末における導体１ａと１ｂ，
１ｂと１ｃ，１ｃと１ａ間の電圧Vab(z)，Vbc
(z)，Vca(z)はそれぞれ次のようになる。 Vab(z)＝kICOS（2π／Ｐ）ze-〓z Vbc(z)＝kICOS（2π／Ｐ）（ｚ＋Ｐ／３）e-〓z Vca(z)＝kICOS（2π／Ｐ）（ｚ＋2P／３）e-〓z これらの３電圧についての正相電圧Vpおよび
逆相電圧Vnを次式により定義する。 Vp＝Vab(z)＋e-j2〓/3Vbc(z) ＋e-j2〓/3Vca(z) Vn＝Vab(z)＋e-j2〓/3Vbc(z) ＋e-j2〓/3Vca(z) 上式の演算を信号処理回路４（±120℃位相回
路および加算器を含む）にて行うことにより Vp＝（３／２）kIe-〓z+j〓z+j2〓z/P Vn＝（３／２）kIe-〓z+j〓z-j2〓z/P が得られる。 VpおよびVnをそれぞれ位相計５に導くことに
より位相差φが指示される。 位相差φは φ＝∠Vp−∠Vn＝（4π／Ｐ）Ｚ で示され、第４回に示すようにＺがＰ／２増加す
るごとにφは2πの増加を示すことになる。 すなわち、位相計５の指示を通じて移動本位置
ｚをＰ／２の周期で検知できる。 この方式は、リニアモーターの位置をモーター
極間距離の範囲内で周期的且つ連続的に測定し、
この値に基いて推進コイルの電流の振幅、位相を
制御する場合に応用されるものである。 第５図は、以上説明した誘導無線線路の具体的
構成例の説明図で、２導体の場合を例示してい
る。 ６はFRP板等よりなる板状絶縁体で、その両
縁に沿つて設けられた切欠部７を利用して導体１
ａ，１ｂが所定形状に配線される。 ８は白色ポリエチレン等の内部ジヤケツト、９
は黒色ポリエチレン等の耐候性の外部ジヤケツ
ト、１０は鋼線等のメツセンジヤーワイヤーであ
る。 この誘導無線線路は、移動体の軌道に沿つて架
空状態で布設されることが多いが、静電的に何等
の遮蔽もなされてないため、線路に雨水や氷雪が
附着した場合伝送特性が変動することは避けられ
ない。また、線路の布設空間を節約するため、地
下またはコンクリート内に埋設する要請もあり、
このような場合にも伝送特性の変動が考えられ
る。 誘導無線用線路を電磁的には遮蔽せず、静電的
にのみ遮蔽する方法については第６図に示すよう
な線路構造が知られている。 線路導体１ａ，１ｂの外周に円筒状導体１１
ａ，１１ｂを設け、円筒状導体１１ａ，１１ｂを
2l（ｌは伝送信号の線路上の波長に比して充分に
小さい長さ）長さに分断し、その中点を接地導体
１２に接続し、接地導体１２は線路始点で一点接
地されている。 導体１ａおよび１ｂは静電的に外部空間と遮断
されるため、遮蔽導体１１ａおよび１１ｂの外部
空間に氷雪、コンクリート、土等が介在しても線
路の静電的特性には何等の影響も現れない。 また遮蔽導体１１ａ，１１ｂは一定間隔（2l）
毎に分断されているため、縦電流（導体１ａ，１
ｂを流れる電流の磁界を減殺する）は流れること
ができず、また守法ｌは波長に比較すれば極めて
短いので遮蔽導体１１ａ，１１ｂ上に定在波電流
が現われることもない。更に、50〜200KHz程度
の周波数帯では氷雪、コンクリート、土等の中に
生ずる渦電流の影響も極めて小さい。従つて、線
路近傍の磁界分布および線路の伝送特性に及ぼす
氷雪等の影響は無視することができる。 しかし、この構造を第５図に示す交差型の誘導
無線用線路に適用するためには、板状絶縁体６に
同軸コード（１ａと１１ａ，１ｂと１１ｂよりな
る）を巻き付ける構造となるため、線路の厚さが
著しく増大して製造が困難になると共にジヤケツ
トに使用する樹脂量が増加して高価となる。ま
た、線路の可撓性も低下して布設工事における取
扱い等に不便を生ずることになる。 誘導無線線路を遮蔽する別の手段として、第５
図における外部ジヤケツト９を導電性ビニル、導
電性ゴム等の半導電性物質で構成する方法があ
る。 半導電性物質による電線・ケーブルの遮蔽は、
いわゆる簡易遮蔽として知られている。 第７図はその代表的な例を示すもので、１３は
ケーブルコア、１４は押え巻、１５は半導電性ジ
ヤケツト、１６はドレインワイヤである。ドレイ
ンワイヤ１６は半導電性ジヤケツト１５内に螺旋
状に巻回されて埋設され、線路端末で接地されて
いることから、半導電性ジヤケツト１５の電気抵
抗は極めて小く、優れた遮蔽効果を発揮すること
になる。 第８図は、第７図におけるドレインワイヤ１６
の他の接地方法を示したものである。ドレインワ
イヤ１６は2lの長さに分断し、分断した各区間の
中点で接地導体１７に接続したものである。 この方法は線路が長い場合にドレインワイヤ１
６のインダクタンスが増加して遮蔽効果が低下す
るのを防止できる効果を有し、特に高周波領域で
有効である。 第９図は、第７図および第８図で説明した遮蔽
構造を誘導無線用線路に適用した例を示したもの
である。１ａおよび１ｂは線路導体、６は板状絶
縁体、８は内部ジヤケツトである。内部ジヤケツ
ト８の外周にはドレインワイヤ１８が螺旋状に巻
回され、更に外周に半導電性の外部ジヤケツト２
０が設けられている。なお、１９は線路長手方向
に連続して添装された直線状の接地導体であり、
ドレインワイヤ１８は第８図の場合と同様にして
2lの長さで分断され、それぞれの中点で接地導体
１９と接続されている。 かかる構成の誘導無線線路において、導体１ａ
と１ｂで構成される回線の減衰量について以下に
説明する。 減衰定数αを抵抗減衰量とαγと漏洩減衰量αg
とに分離して、すなわち α＝αγ＋αg として考える。 第１０図は、第９図に示す線路のドレインワイ
ヤ１８の一巻分を矩形状のループ導体１８に置き
換えた断面図であり、このループ導体１８は第１
１図に示すように二つのループ１８ａおよび１８
ｂの集合と考えることができ、しかもその構成は
左右対称であることから、第１２図に示すように
２箇の線路に分割し、分割後の線路についての伝
送特性を解明すれば原線路の特性は直ちに明らか
となる。 第１３図は、分割された線路線路を長手方向に
示した概略図であり、この線路構造は第１４図の
回路の縦続接続と考えることができ、また、この
回路は対称回路であるから２等分定理により、第
１５図の回路についての映像パラメータを明らか
にすれば第１３図の線路の伝送特性が解明され、
ひいては原線路（第９図）の特性を求めることが
できる。 原線路を均一線路とみなし、その等価的な一次
定数（分布定数）をRe〔Ω／ｍ〕、Le〔Ｈ／ｍ〕、
Ce〔Ｆ／ｍ〕、Ge〔／ｍ〕、伝播定数をγe、特性
インピーダンスをZoeとすれば、 γe＝√（＋）（＋） Zoe＝√（＋）（＋） と書くことができる。 γeを実数部と虚数部に分離して、 γe＝αe＋jβe と記し、更にαeを抵抗減衰量及び漏洩減衰量
（それぞれαerおよびαeg）に分離して、 αe＝αer＋αeg と記すと、誘導無線の周波数帯では、 αer＝（Re／２）√ 〔Np／ｍ〕 αeg＝（Ge／２）√ 〔Np／ｍ〕 と表わすことができる。 第１５図におけるドレインワイヤ１８ａおよび
半導電性ジヤケツト２０を一纏めにし、第１６図
および第１７図に示すように遮蔽層２１として考
える。この場合、回路の左端より右側見た終端短
絡インピーダンスをZs、終端開放アドミツタン
スをYfとすれば、 Re＋jwLe＝2Zs／ｌ 〔Ω／ｍ〕 Ge＋jwCe＝（1/2）Yf／ｌ 〔／ｍ〕 と表わすことができる。 当面の問題である原線路の漏洩減衰量の増加を
防止するには、上式のGeの増加を防止すればよ
いので、Geの挙動について理論的検討を加える。 第１７図において、導体１ａを往路、導体２１
を帰路とする線路（同軸線路）について考え、こ
の場合、伝播定数をγ1、特性インピーダンスを
Zo1とし、その一次定数をR1、L1、C1（漏洩コン
ダクタンスは無視する）とすれば、 γ1＝√（1＋1）1 Zo1＝√（1＋1）1 と表わすことができる。 第１７図の線路における終端開放アドミツタン
スY1fは周知の公式より Y1f＝（１／Zo1）tan hγ1l となる。 ｌは波長に比して極めて小さいことから、γ1
≪１、従つて、 tan hγ1lγ1l−（1/3）（γ1l）3 ＋（2/15）（γ1l）5−…… となる。 以上の関係から、 Ge＝（1/2）ω2C1｛（1/3）C1R1l2 ＋（4/15）ω2L1C1 2R1l4｝ Ce＝（1/2）C1｛１＋（1/3）ω2L1C1l ＋（2/15）ω2C1 2（ω2L1 2−R1 2）l4｝ 従つて、原線路の漏洩減量量αegは、 αeg＝（1/12）ω2C1 2R1l21 ＋（4/5）ω2L1C1l2・√ となる。 上左から明らかな通り、漏洩減衰量αegは低周
波領域では全く問題とならないが、周波数の増加
と共に概ねω2に比例して増大し、更に高周波に
なると式の括弧内の第２項の存在により増大は一
度顕著となる。 以上の解析結果から明らかな通り、漏洩減衰量
αegの増加を防ぐためにはR1およびL1の値を小さ
く保つことが特に重要である。 いま、 R1＝Ra＋Rd 〔Ω／ｍ〕 L1＝La＋Ld 〔Ω／ｍ〕 とおく。ここで、Ra：導体１ａの抵抗、Rd：遮
蔽層２１の抵抗、Ｌ：導体１ａの内部および導体
１ａと遮蔽層２１間の空間内の磁束によりインダ
クタンス、Ld：遮蔽層２１内の磁束によるイン
ダクタンスである。遮蔽層２１にドレインワイヤ
がない場合、Rdが極めて大きく、R1もこれに応
じて大きくなり、漏洩減衰量αegが大きくなつて
高周波帯では使用に共し得ない。ドレインワイヤ
を有すればR1の値は小さくなる。しかし、ドレ
インワイヤを第７図および第９図のように螺旋状
に巻回すると、Ldが増大してL1が増大する。ま
た、ドレンインワイヤと半導電性ジヤケツトとの
接触面積を増加させるためにはドレインワイヤの
捲き方を密にする必要があり、Ld（この場合はド
レインワイヤのインダクタンス）は単位長当りの
巻数の自乗に比例して増大するため、これが更に
漏洩減衰量αeg増大の原因となる。 これを回避するには、ｌ（2lがドレインワイヤ
の接地間隔）を小さく選ぶことになるが、ドレイ
ンワイヤの分断区間および接地の数が増加し、線
路構造が複雑化し、線路コストの上昇を招くこと
になる。 なお、これまでの記述において、Re、Leの値
および抵抗減衰量αerの挙動については言及しな
かつたが、ｌが波長に比して充分に小さいときは
線路伝送特性へ及ぼす影響は比較的小さい。 〔発明の目的〕 本発明は、ドレインワイヤのインダクタンスの
増加を回避しながらドレインワイヤと半導電性遮
蔽層の接触面積を増大させ、線路の漏洩減衰量の
増加を回避しながら静電遮蔽を達成できる誘導無
線用線路の提供を目的とするものである。 〔発明の概要〕 本発明における誘導無線用線路は、 (1) ２本のドレインワイヤがほぼ同じ巻回ピツチ
でもつて相互に逆方向に螺線状に巻回されてお
り、各ドレインワイヤはその交差箇所で互いに
絶縁されている構成（第１発明）、 (2) ２本のドレインワイヤがほぼ同じ巻回ピツチ
でもつて相互に逆方向に螺旋状に巻回されてお
り、各ドレインワイヤはその交差箇所での間隔
が双方のドレインワイヤに誇るループ電流を無
視できる程度に離隔されている構成（第２発
明）、 (3) ドレインワイヤは誘導無線用導体外周を１回
巻回する範囲内で折り曲げ部を有するジグザグ
形状をしている構成（第３発明）、 (4) 複数本のドレインワイヤが線路長手方向に平
行に設けられ、線路の一端において各ドレイン
ワイヤが一括接続されている構成（第４発明）、 をそれぞれ特徴とするものである。 〔発明の実施例〕 第１８図は第１発明の一実施例を示すものであ
る。 １ａ，１ｂは線路導体、６は板状絶縁体、８は
内部ジヤケツトであり、線路導体１ａおよび１ｂ
は第５図と同様に板状絶縁体６を利用して布線さ
れる。 内部ジヤケツト８の外周には、２本のドレイン
ワイヤ１８ａと１８ｂが螺旋状に巻回されてい
る。ドレインワイヤ１８ａと１８ｂの巻回方向は
逆方向であり、かつその交差箇所では互いに電気
的に絶縁されるように、絶縁テープ２２ａと２２
ｂが縦添えされている。 ２０は半導電性の外部ジヤケツト、１９は必要
に応じ設けられる接地線である。かかる構成にお
いて、２本のドレインワイヤ１８ａ，１８ｂを流
れる電流により生ずる磁界のうち、線路長手方向
の成分（Ｚ成分）は、これらのドレインワイヤが
逆方向に巻回されていることから相殺され、縦方
向の成分（Ｘ成分）のみが残る。このため、磁界
のＺ成分が累積される第９図の線路と比較すると
ドレインワイヤのインダクタンスLdの値は著し
く減少し、線路の漏洩コンダクタンスαegが異常
に増大することはなくなる。 絶縁テープ２２ａ，２２ｂはドレインワイヤ１
８ａと１８ｂが直接に接触して導体ループが発生
するのを防止するものである。これら絶縁テープ
２２ａ，２２ｂがなく両導体により導体ループが
構成されるとすると、導体１ａ，１ｂを流れる伝
送電流の作る磁界により該ループ内に循環電流が
発生し、これが上記の一次磁界を打消すためアン
テナとの結合度が低下し、またループ電流により
熱損失が発生するため線路の伝送損失も増大す
る。 第１９図は第２発明の一実施例を示すものであ
る。第１８図の構成と異なる点はドレインワイヤ
１８ａと１８ｂの交差箇所には絶縁テープを使用
せず、ドレインワイヤ１８ａと１８ｂの間隔を双
方のドレインワイヤに誇るループ電流を無視でき
る程度に離隔したことにある。すなわち、ドレイ
ンワイヤ１８ａと１８ｂは立体的に交差し、両者
間には半導電性物質を介在させるようにしたもの
である。ドレインワイヤを離隔する方法として
は、例えば予め外部ジヤケツト２０を構成する物
質（半導電性材料）を被覆したドレインワイヤを
使用し、これらを内部ジヤケツト８の外周に互い
に逆方向に巻回することにより実現できる。 かかる構成においてドレインワイヤの交差箇所
では半導電性物質の抵抗が直列に挿入されたこと
になり、導体ループのインピーダンスは増加し、
これを流れる循環電流は抑制されるので特性の劣
化を回避できる。なお、交差箇所でのドレインワ
イヤの離隔距離は、この間の半導電性物質の電気
抵抗が導体ループのインピーダンスよりも十分大
きくなるように定める必要がある。 第２０図は第３発明の一実施例を示すものであ
る。ドレインワイヤ１８ａ，１８ｂは、第１８図
および第１９図の場合のように螺旋状に巻回され
るのではなく、内部ジヤケツト８の外周を１回周
する迄に折し返されてジグザグ状となつている。
なお、本実施例においては、一方面にドレインワ
イヤ１８ａが、他方面にドレインワイヤ１８ｂが
それぞれジグザグ状に布線されている。かかる構
成において、ドレインワイヤ１８ａ（または１８
ｂ）を流れる電流によつて生ずる磁界のＺ成分
（Hz）は、第２１図に示すように隣接する辺毎に
逆方向を向くため、全体として相殺されることに
なる。 第２２図は第４発明の一実施例を示すものであ
る。ドレインワイヤ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１
８ｄ，……は線路全長にわたつて相互に接触する
ことなく平行に配置され、線路の一端で一括して
接地される。かかる構成において、各ドレインワ
イヤ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，……を流
れる電流は何れも線路の長手方向であるので、こ
の方向についての磁界成分は発生しない。従つ
て、ドレインワイヤのインダクタンスとしては直
角成分（Hx）のみであり、インダクタンスLdの
著しい増加はない。 また、ドレインワイヤが複数本平行して直線状
に設けられるため、そのインダクタンスおよび抵
抗に単線のものに比して著しく低下する。 更に、ドレイワイヤと半導電性物質との接触面
積は十分に確保され、漏洩コンダクタンスαegの
異常な増加を回避できる。 第１８図、第１９図、第２０図および第２２図
の各実施例では、ドレインワイヤ１８ａ，１８ｂ
と地線１９との接続については特に言及しなかつ
たが、第２３図に示すように一定間隔（l1＋l2）
でドレインワイヤ１８ａ，１８ｂを分断し、各区
間内の一点で接地線１９に接続することになる。 l1とl2は必ずしも相等しくする必要はなく、ま
たこの長さは定在波が発生するのを防止するため
伝送信号の波長に比較して充分に小さく（λ／16
以下）選ぶ必要がある。 〔発明の効果〕 以上説明してきた通り、本発明によればドレイ
ンワイヤ中に伝送電流の磁界によりループ電流が
流れることがなくなぜ、またドレインワイヤと半
導電性遮蔽層との接触面積は充分に確保され、更
にドレインワイヤを流れる電流による線路長手方
向の磁界成分は発生しないことになる。 このため、線路に雨水、氷雪通が附着した場
合、あるいは線路を地下若しくはコンクリート中
に埋設した場合であつても、線路とアンテナ間の
結合損失の増加、あるいは線路の漏洩コンダクタ
ンスの異常な増加を回避できることになる。
等において使用される誘導無線用線路に関するも
のである。 〔発明の背景〕 鉄道車両、各種新交通機関、あるいは産業用の
各種搬送機関（クレーン、搬送台車等）等の自動
運転において、地上基地局と移動体との情報伝
送、あるいは移動体の位置検知に誘導無線方式が
極めて重要な役割を果しつつある。 第１図は、誘導無線方式の最も基本的な形態を
示すものであり、１ａおよび１ｂは往復線路を構
成する直線状導体、２は移動体（車体）に固定さ
れたアンテナ（枠型ループコイル）、３は線路端
末に置かれた受信機である。 移動体に搭載された送信機（図示せず）でもつ
てアンテナ２に高周波電流Ｉ（50〜200KHz）を通
電し、線路導体１ａ，１ｂを励振すると、受信機
３へ入力電圧Vrは、 Vr＝kIe-rz と表すことができる。 ここで、ｋは励振電流の周波数、アンテナの寸
法、線路の寸法、アンテナと線路の離隔距離等に
より定まる定数、ｚは線路起点からの距離、γは
線路の伝播定数である。 γ＝α＋jβ （α：減衰定数、β：位相定数） と書くことができるので、 Vr＝kIe-〓z-j〓z となる。 すなわち、線路の減衰αzを除けば、受信機３
には常に一定振幅の電圧が入力し、送信信号に適
当な変調を施すことにより移動体一地上基地局間
の情報伝送が可能となる。 第２図は交差型２導体を用いた誘導無線通信方
式を示すものである。線路導体１ａおよび１ｂは
周期Ｐでもつて梯形波状に折り曲げられ、相互に
Ｐ／３のズレを持たせて配置されている。 ２ａ，２ｂは移動体上にｐ／４の間隔でもつて
取付けられた同一形状、寸法のアンテナである。
アンテナ２ａおよび２ｂをそれぞる高周波電流Ｉ
およびIe-j〓/2により励振すると、線路導体１ａと
１ｂ間に起電力が誘起されることになるが、アン
テナの形状、寸法およびアンテナと線路導体の離
隔距離を適当に選択することにより、この起電力
をＺについて周期Ｐの正弦波状とすることができ
る。 すなわち、受信機３への入力電圧Vrは、 Vr＝kICOS（2π／Ｐ）Ze-〓z ＋kICOS（2π／Ｐ）（ｚ＋Ｐ／４）-rz-j〓/2 ＝kIe-〓z-j〓z+j2〓z/P と表わすことができる。 この式においても、線路の減衰αzの影響を除
けば受信電圧Vrの振幅は車体位置Ｚに無関係と
なる。この方式では線路導体１ａ及び１ｂが一定
周期で交差しているため、周囲から作用する雑音
磁界の影響が相殺され、第１図の方式と比較すれ
ばSN比は顕著に改善される。 第３図は３相３導体線路を用いた移動本位置検
知方式を示すものである。線路導体１ａ，１ｂ，
１ｃは周囲Ｐでもつて梯形波状に折り曲げられ、
相互にＰ／３のズレを持たせて配置されている。 ４は寸路端末に置かれた信号処理回路、５は位
相計である。アンテナ２を高周波電流Ｉにより励
振したとき、線路端末における導体１ａと１ｂ，
１ｂと１ｃ，１ｃと１ａ間の電圧Vab(z)，Vbc
(z)，Vca(z)はそれぞれ次のようになる。 Vab(z)＝kICOS（2π／Ｐ）ze-〓z Vbc(z)＝kICOS（2π／Ｐ）（ｚ＋Ｐ／３）e-〓z Vca(z)＝kICOS（2π／Ｐ）（ｚ＋2P／３）e-〓z これらの３電圧についての正相電圧Vpおよび
逆相電圧Vnを次式により定義する。 Vp＝Vab(z)＋e-j2〓/3Vbc(z) ＋e-j2〓/3Vca(z) Vn＝Vab(z)＋e-j2〓/3Vbc(z) ＋e-j2〓/3Vca(z) 上式の演算を信号処理回路４（±120℃位相回
路および加算器を含む）にて行うことにより Vp＝（３／２）kIe-〓z+j〓z+j2〓z/P Vn＝（３／２）kIe-〓z+j〓z-j2〓z/P が得られる。 VpおよびVnをそれぞれ位相計５に導くことに
より位相差φが指示される。 位相差φは φ＝∠Vp−∠Vn＝（4π／Ｐ）Ｚ で示され、第４回に示すようにＺがＰ／２増加す
るごとにφは2πの増加を示すことになる。 すなわち、位相計５の指示を通じて移動本位置
ｚをＰ／２の周期で検知できる。 この方式は、リニアモーターの位置をモーター
極間距離の範囲内で周期的且つ連続的に測定し、
この値に基いて推進コイルの電流の振幅、位相を
制御する場合に応用されるものである。 第５図は、以上説明した誘導無線線路の具体的
構成例の説明図で、２導体の場合を例示してい
る。 ６はFRP板等よりなる板状絶縁体で、その両
縁に沿つて設けられた切欠部７を利用して導体１
ａ，１ｂが所定形状に配線される。 ８は白色ポリエチレン等の内部ジヤケツト、９
は黒色ポリエチレン等の耐候性の外部ジヤケツ
ト、１０は鋼線等のメツセンジヤーワイヤーであ
る。 この誘導無線線路は、移動体の軌道に沿つて架
空状態で布設されることが多いが、静電的に何等
の遮蔽もなされてないため、線路に雨水や氷雪が
附着した場合伝送特性が変動することは避けられ
ない。また、線路の布設空間を節約するため、地
下またはコンクリート内に埋設する要請もあり、
このような場合にも伝送特性の変動が考えられ
る。 誘導無線用線路を電磁的には遮蔽せず、静電的
にのみ遮蔽する方法については第６図に示すよう
な線路構造が知られている。 線路導体１ａ，１ｂの外周に円筒状導体１１
ａ，１１ｂを設け、円筒状導体１１ａ，１１ｂを
2l（ｌは伝送信号の線路上の波長に比して充分に
小さい長さ）長さに分断し、その中点を接地導体
１２に接続し、接地導体１２は線路始点で一点接
地されている。 導体１ａおよび１ｂは静電的に外部空間と遮断
されるため、遮蔽導体１１ａおよび１１ｂの外部
空間に氷雪、コンクリート、土等が介在しても線
路の静電的特性には何等の影響も現れない。 また遮蔽導体１１ａ，１１ｂは一定間隔（2l）
毎に分断されているため、縦電流（導体１ａ，１
ｂを流れる電流の磁界を減殺する）は流れること
ができず、また守法ｌは波長に比較すれば極めて
短いので遮蔽導体１１ａ，１１ｂ上に定在波電流
が現われることもない。更に、50〜200KHz程度
の周波数帯では氷雪、コンクリート、土等の中に
生ずる渦電流の影響も極めて小さい。従つて、線
路近傍の磁界分布および線路の伝送特性に及ぼす
氷雪等の影響は無視することができる。 しかし、この構造を第５図に示す交差型の誘導
無線用線路に適用するためには、板状絶縁体６に
同軸コード（１ａと１１ａ，１ｂと１１ｂよりな
る）を巻き付ける構造となるため、線路の厚さが
著しく増大して製造が困難になると共にジヤケツ
トに使用する樹脂量が増加して高価となる。ま
た、線路の可撓性も低下して布設工事における取
扱い等に不便を生ずることになる。 誘導無線線路を遮蔽する別の手段として、第５
図における外部ジヤケツト９を導電性ビニル、導
電性ゴム等の半導電性物質で構成する方法があ
る。 半導電性物質による電線・ケーブルの遮蔽は、
いわゆる簡易遮蔽として知られている。 第７図はその代表的な例を示すもので、１３は
ケーブルコア、１４は押え巻、１５は半導電性ジ
ヤケツト、１６はドレインワイヤである。ドレイ
ンワイヤ１６は半導電性ジヤケツト１５内に螺旋
状に巻回されて埋設され、線路端末で接地されて
いることから、半導電性ジヤケツト１５の電気抵
抗は極めて小く、優れた遮蔽効果を発揮すること
になる。 第８図は、第７図におけるドレインワイヤ１６
の他の接地方法を示したものである。ドレインワ
イヤ１６は2lの長さに分断し、分断した各区間の
中点で接地導体１７に接続したものである。 この方法は線路が長い場合にドレインワイヤ１
６のインダクタンスが増加して遮蔽効果が低下す
るのを防止できる効果を有し、特に高周波領域で
有効である。 第９図は、第７図および第８図で説明した遮蔽
構造を誘導無線用線路に適用した例を示したもの
である。１ａおよび１ｂは線路導体、６は板状絶
縁体、８は内部ジヤケツトである。内部ジヤケツ
ト８の外周にはドレインワイヤ１８が螺旋状に巻
回され、更に外周に半導電性の外部ジヤケツト２
０が設けられている。なお、１９は線路長手方向
に連続して添装された直線状の接地導体であり、
ドレインワイヤ１８は第８図の場合と同様にして
2lの長さで分断され、それぞれの中点で接地導体
１９と接続されている。 かかる構成の誘導無線線路において、導体１ａ
と１ｂで構成される回線の減衰量について以下に
説明する。 減衰定数αを抵抗減衰量とαγと漏洩減衰量αg
とに分離して、すなわち α＝αγ＋αg として考える。 第１０図は、第９図に示す線路のドレインワイ
ヤ１８の一巻分を矩形状のループ導体１８に置き
換えた断面図であり、このループ導体１８は第１
１図に示すように二つのループ１８ａおよび１８
ｂの集合と考えることができ、しかもその構成は
左右対称であることから、第１２図に示すように
２箇の線路に分割し、分割後の線路についての伝
送特性を解明すれば原線路の特性は直ちに明らか
となる。 第１３図は、分割された線路線路を長手方向に
示した概略図であり、この線路構造は第１４図の
回路の縦続接続と考えることができ、また、この
回路は対称回路であるから２等分定理により、第
１５図の回路についての映像パラメータを明らか
にすれば第１３図の線路の伝送特性が解明され、
ひいては原線路（第９図）の特性を求めることが
できる。 原線路を均一線路とみなし、その等価的な一次
定数（分布定数）をRe〔Ω／ｍ〕、Le〔Ｈ／ｍ〕、
Ce〔Ｆ／ｍ〕、Ge〔／ｍ〕、伝播定数をγe、特性
インピーダンスをZoeとすれば、 γe＝√（＋）（＋） Zoe＝√（＋）（＋） と書くことができる。 γeを実数部と虚数部に分離して、 γe＝αe＋jβe と記し、更にαeを抵抗減衰量及び漏洩減衰量
（それぞれαerおよびαeg）に分離して、 αe＝αer＋αeg と記すと、誘導無線の周波数帯では、 αer＝（Re／２）√ 〔Np／ｍ〕 αeg＝（Ge／２）√ 〔Np／ｍ〕 と表わすことができる。 第１５図におけるドレインワイヤ１８ａおよび
半導電性ジヤケツト２０を一纏めにし、第１６図
および第１７図に示すように遮蔽層２１として考
える。この場合、回路の左端より右側見た終端短
絡インピーダンスをZs、終端開放アドミツタン
スをYfとすれば、 Re＋jwLe＝2Zs／ｌ 〔Ω／ｍ〕 Ge＋jwCe＝（1/2）Yf／ｌ 〔／ｍ〕 と表わすことができる。 当面の問題である原線路の漏洩減衰量の増加を
防止するには、上式のGeの増加を防止すればよ
いので、Geの挙動について理論的検討を加える。 第１７図において、導体１ａを往路、導体２１
を帰路とする線路（同軸線路）について考え、こ
の場合、伝播定数をγ1、特性インピーダンスを
Zo1とし、その一次定数をR1、L1、C1（漏洩コン
ダクタンスは無視する）とすれば、 γ1＝√（1＋1）1 Zo1＝√（1＋1）1 と表わすことができる。 第１７図の線路における終端開放アドミツタン
スY1fは周知の公式より Y1f＝（１／Zo1）tan hγ1l となる。 ｌは波長に比して極めて小さいことから、γ1
≪１、従つて、 tan hγ1lγ1l−（1/3）（γ1l）3 ＋（2/15）（γ1l）5−…… となる。 以上の関係から、 Ge＝（1/2）ω2C1｛（1/3）C1R1l2 ＋（4/15）ω2L1C1 2R1l4｝ Ce＝（1/2）C1｛１＋（1/3）ω2L1C1l ＋（2/15）ω2C1 2（ω2L1 2−R1 2）l4｝ 従つて、原線路の漏洩減量量αegは、 αeg＝（1/12）ω2C1 2R1l21 ＋（4/5）ω2L1C1l2・√ となる。 上左から明らかな通り、漏洩減衰量αegは低周
波領域では全く問題とならないが、周波数の増加
と共に概ねω2に比例して増大し、更に高周波に
なると式の括弧内の第２項の存在により増大は一
度顕著となる。 以上の解析結果から明らかな通り、漏洩減衰量
αegの増加を防ぐためにはR1およびL1の値を小さ
く保つことが特に重要である。 いま、 R1＝Ra＋Rd 〔Ω／ｍ〕 L1＝La＋Ld 〔Ω／ｍ〕 とおく。ここで、Ra：導体１ａの抵抗、Rd：遮
蔽層２１の抵抗、Ｌ：導体１ａの内部および導体
１ａと遮蔽層２１間の空間内の磁束によりインダ
クタンス、Ld：遮蔽層２１内の磁束によるイン
ダクタンスである。遮蔽層２１にドレインワイヤ
がない場合、Rdが極めて大きく、R1もこれに応
じて大きくなり、漏洩減衰量αegが大きくなつて
高周波帯では使用に共し得ない。ドレインワイヤ
を有すればR1の値は小さくなる。しかし、ドレ
インワイヤを第７図および第９図のように螺旋状
に巻回すると、Ldが増大してL1が増大する。ま
た、ドレンインワイヤと半導電性ジヤケツトとの
接触面積を増加させるためにはドレインワイヤの
捲き方を密にする必要があり、Ld（この場合はド
レインワイヤのインダクタンス）は単位長当りの
巻数の自乗に比例して増大するため、これが更に
漏洩減衰量αeg増大の原因となる。 これを回避するには、ｌ（2lがドレインワイヤ
の接地間隔）を小さく選ぶことになるが、ドレイ
ンワイヤの分断区間および接地の数が増加し、線
路構造が複雑化し、線路コストの上昇を招くこと
になる。 なお、これまでの記述において、Re、Leの値
および抵抗減衰量αerの挙動については言及しな
かつたが、ｌが波長に比して充分に小さいときは
線路伝送特性へ及ぼす影響は比較的小さい。 〔発明の目的〕 本発明は、ドレインワイヤのインダクタンスの
増加を回避しながらドレインワイヤと半導電性遮
蔽層の接触面積を増大させ、線路の漏洩減衰量の
増加を回避しながら静電遮蔽を達成できる誘導無
線用線路の提供を目的とするものである。 〔発明の概要〕 本発明における誘導無線用線路は、 (1) ２本のドレインワイヤがほぼ同じ巻回ピツチ
でもつて相互に逆方向に螺線状に巻回されてお
り、各ドレインワイヤはその交差箇所で互いに
絶縁されている構成（第１発明）、 (2) ２本のドレインワイヤがほぼ同じ巻回ピツチ
でもつて相互に逆方向に螺旋状に巻回されてお
り、各ドレインワイヤはその交差箇所での間隔
が双方のドレインワイヤに誇るループ電流を無
視できる程度に離隔されている構成（第２発
明）、 (3) ドレインワイヤは誘導無線用導体外周を１回
巻回する範囲内で折り曲げ部を有するジグザグ
形状をしている構成（第３発明）、 (4) 複数本のドレインワイヤが線路長手方向に平
行に設けられ、線路の一端において各ドレイン
ワイヤが一括接続されている構成（第４発明）、 をそれぞれ特徴とするものである。 〔発明の実施例〕 第１８図は第１発明の一実施例を示すものであ
る。 １ａ，１ｂは線路導体、６は板状絶縁体、８は
内部ジヤケツトであり、線路導体１ａおよび１ｂ
は第５図と同様に板状絶縁体６を利用して布線さ
れる。 内部ジヤケツト８の外周には、２本のドレイン
ワイヤ１８ａと１８ｂが螺旋状に巻回されてい
る。ドレインワイヤ１８ａと１８ｂの巻回方向は
逆方向であり、かつその交差箇所では互いに電気
的に絶縁されるように、絶縁テープ２２ａと２２
ｂが縦添えされている。 ２０は半導電性の外部ジヤケツト、１９は必要
に応じ設けられる接地線である。かかる構成にお
いて、２本のドレインワイヤ１８ａ，１８ｂを流
れる電流により生ずる磁界のうち、線路長手方向
の成分（Ｚ成分）は、これらのドレインワイヤが
逆方向に巻回されていることから相殺され、縦方
向の成分（Ｘ成分）のみが残る。このため、磁界
のＺ成分が累積される第９図の線路と比較すると
ドレインワイヤのインダクタンスLdの値は著し
く減少し、線路の漏洩コンダクタンスαegが異常
に増大することはなくなる。 絶縁テープ２２ａ，２２ｂはドレインワイヤ１
８ａと１８ｂが直接に接触して導体ループが発生
するのを防止するものである。これら絶縁テープ
２２ａ，２２ｂがなく両導体により導体ループが
構成されるとすると、導体１ａ，１ｂを流れる伝
送電流の作る磁界により該ループ内に循環電流が
発生し、これが上記の一次磁界を打消すためアン
テナとの結合度が低下し、またループ電流により
熱損失が発生するため線路の伝送損失も増大す
る。 第１９図は第２発明の一実施例を示すものであ
る。第１８図の構成と異なる点はドレインワイヤ
１８ａと１８ｂの交差箇所には絶縁テープを使用
せず、ドレインワイヤ１８ａと１８ｂの間隔を双
方のドレインワイヤに誇るループ電流を無視でき
る程度に離隔したことにある。すなわち、ドレイ
ンワイヤ１８ａと１８ｂは立体的に交差し、両者
間には半導電性物質を介在させるようにしたもの
である。ドレインワイヤを離隔する方法として
は、例えば予め外部ジヤケツト２０を構成する物
質（半導電性材料）を被覆したドレインワイヤを
使用し、これらを内部ジヤケツト８の外周に互い
に逆方向に巻回することにより実現できる。 かかる構成においてドレインワイヤの交差箇所
では半導電性物質の抵抗が直列に挿入されたこと
になり、導体ループのインピーダンスは増加し、
これを流れる循環電流は抑制されるので特性の劣
化を回避できる。なお、交差箇所でのドレインワ
イヤの離隔距離は、この間の半導電性物質の電気
抵抗が導体ループのインピーダンスよりも十分大
きくなるように定める必要がある。 第２０図は第３発明の一実施例を示すものであ
る。ドレインワイヤ１８ａ，１８ｂは、第１８図
および第１９図の場合のように螺旋状に巻回され
るのではなく、内部ジヤケツト８の外周を１回周
する迄に折し返されてジグザグ状となつている。
なお、本実施例においては、一方面にドレインワ
イヤ１８ａが、他方面にドレインワイヤ１８ｂが
それぞれジグザグ状に布線されている。かかる構
成において、ドレインワイヤ１８ａ（または１８
ｂ）を流れる電流によつて生ずる磁界のＺ成分
（Hz）は、第２１図に示すように隣接する辺毎に
逆方向を向くため、全体として相殺されることに
なる。 第２２図は第４発明の一実施例を示すものであ
る。ドレインワイヤ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１
８ｄ，……は線路全長にわたつて相互に接触する
ことなく平行に配置され、線路の一端で一括して
接地される。かかる構成において、各ドレインワ
イヤ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，……を流
れる電流は何れも線路の長手方向であるので、こ
の方向についての磁界成分は発生しない。従つ
て、ドレインワイヤのインダクタンスとしては直
角成分（Hx）のみであり、インダクタンスLdの
著しい増加はない。 また、ドレインワイヤが複数本平行して直線状
に設けられるため、そのインダクタンスおよび抵
抗に単線のものに比して著しく低下する。 更に、ドレイワイヤと半導電性物質との接触面
積は十分に確保され、漏洩コンダクタンスαegの
異常な増加を回避できる。 第１８図、第１９図、第２０図および第２２図
の各実施例では、ドレインワイヤ１８ａ，１８ｂ
と地線１９との接続については特に言及しなかつ
たが、第２３図に示すように一定間隔（l1＋l2）
でドレインワイヤ１８ａ，１８ｂを分断し、各区
間内の一点で接地線１９に接続することになる。 l1とl2は必ずしも相等しくする必要はなく、ま
たこの長さは定在波が発生するのを防止するため
伝送信号の波長に比較して充分に小さく（λ／16
以下）選ぶ必要がある。 〔発明の効果〕 以上説明してきた通り、本発明によればドレイ
ンワイヤ中に伝送電流の磁界によりループ電流が
流れることがなくなぜ、またドレインワイヤと半
導電性遮蔽層との接触面積は充分に確保され、更
にドレインワイヤを流れる電流による線路長手方
向の磁界成分は発生しないことになる。 このため、線路に雨水、氷雪通が附着した場
合、あるいは線路を地下若しくはコンクリート中
に埋設した場合であつても、線路とアンテナ間の
結合損失の増加、あるいは線路の漏洩コンダクタ
ンスの異常な増加を回避できることになる。
【図面の簡単な説明】
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 誘導無線用導体の外周に半導電性遮蔽層を有
し、該半導電性遮蔽層に接触あるいは埋設されて
ドレインワイヤが設けられてなる静電的に遮蔽さ
れた誘導無線用線路において、２本のドレインワ
イヤがほぼ同じ巻回ピツチでもつて相互に逆方向
に螺施状に巻回されており、各ドレインワイヤは
その交差箇所で互いに絶縁されていることを特徴
とする誘導無線用線路。 ２ 各ドレインワイヤの交差箇所は絶縁テープの
介在により互いに絶縁されている特許請求の範囲
第１項記載の誘導無線用線路。 ３ 誘導無線用導体の外周に半導電性遮蔽層を有
し、該半導電性遮蔽層に接触あるいは埋設されて
ドレインワイヤが設けられてなる静電的に遮蔽さ
れた誘導無線用線路において、２本のドレインワ
イヤがほぼ同じ巻回ピツチでもつて相互に逆方向
に螺施状に巻回されており、各ドレインワイヤは
その交差箇所での間隔が双方のドレインワイヤに
誇るループ電流を無視できる程度に離隔されてい
ることを特徴とする誘導無線用線路。 ４ 誘導無線用導体の外周に半導電性遮蔽層を有
し、該半導電性遮蔽層に接触あるいは埋設されて
ドレインワイヤが設けられてなる静電的に遮蔽さ
れた誘導無線用線路において、ドレインワイヤは
誘導無線用導体外周を１回巻回する範囲内で折り
曲げ部を有するジグザグ形状に設けられているこ
とを特徴とする誘導無線用線路。 ５ 誘導無線用導体の外周に半導電性遮蔽層を有
し、該半導電性遮蔽層に接触あるいは埋設されて
ドレインワイヤが設けられてなる静電的に遮蔽さ
れた誘導無線用線路において、複数本のドレイン
ワイヤが線路長手方向に平行に設けられ、線路の
一端において各ドレインワイヤが一括接続されて
いることを特徴とする誘導無線用線路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59048882A JPS60192429A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | 誘導無線用線路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59048882A JPS60192429A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | 誘導無線用線路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60192429A JPS60192429A (ja) | 1985-09-30 |
| JPH0311693B2 true JPH0311693B2 (ja) | 1991-02-18 |
Family
ID=12815652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59048882A Granted JPS60192429A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | 誘導無線用線路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60192429A (ja) |
Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
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- 1984-03-13 JP JP59048882A patent/JPS60192429A/ja active Granted
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