JPS63194425A - 地下施設用双方向通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は鉱山等の地下施設において双方向通信を行うた
めに使用される例えば無線電話等の装置に関し、電波伝
搬に使用さｎるモードは特に長距離通信では鉱山の横坑
道およびたて坑に設けられた金属構造、配管、および他
の導体へ電磁波を接続することを基礎としている。

背景技術 無線電話の地下使用時の問題は上記条件下では電磁波が
大きく減衰することである。つまシ・地上では完全に機
能する無線電話も地下では特別な方策なしには十分には
ないし全く機能しないということである。その他の周囲
環境でも使用装置に他の条件を必要とすることもあシ得
る◇鉱山（鉱業所）への無線電話の接続は３種類の方法
で行なえる。

１、　２００　ＭＨｚを超える周波数により伝搬に導波
管モードを使用する。

−２，２〜２００　ＭＨｚの周波数により漏洩給電線を
使用する。

３、床岩を直接に進む伝搬を使用し、鉱山内に設置した
導体を基礎とする。０．１〜２　ＭＨｚの周波数帯が可
能である。

導波管モードは電磁波の動きがあたかも導管を進むとい
うような電磁波の伝搬モードである。

鉱山の横坑道は導波管の一種と考えられる。しかし、信
号減衰が顕著であり、横坑道に置かれた車輛等の障害物
により更に減衰が増加する。

この方法は、伝送距離が長い既存鉱山内の横坑道の複雑
な通信網に使用するのは適当でない。

漏洩給電線を使用する方法では、同一ノールド内の一対
の長いケーブルないし緩い編組同軸伝送線が無線送信機
に結合される。送信線からの電界は送信線から最大で数
１０メートルの距離まで携帯用受信機で受信される。鉱
山の横坑道にはアンテナケーブルが設置され、携帯用装
置の使用はこのアンテナの近くで可能である。

２　ＭＨｚ未満の周波数では、このような無線電話シス
テムは信号が床岩内を直接進むか、電カケープル、配管
、ないしはホイストローノ等の既存の導体が使用できる
場合に使用可能である。

床岩を介する直接の伝搬は岩の伝導率と使用周波数とに
依存する。既存の導体を使用すると、通信距離は非常に
長くなる。基地局がアンテナとしてのケーブルに直接結
合されていても同じ結果が得られる。

目　　　的 本発明の目的は地下施設での双方向通信用の無線電話等
の装置であって、０．１〜２　ＭＨｚの周波数帯で機能
し、床岩内をその一部が伝搬する信号の伝搬のために鉱
山内の既存の導体を使用する装置を提供することである
。本発明の本質的な新規な特徴は特許請求の範囲により
明らかである。

発明の開示 本発明によれば例えば会話接続等の双方向通信接続用の
送受信装置にループアンテナが有利に結合され、上記装
置はディジタル送信技術を使用して会話のディジタル符
号化をデルタ変調で行なう。信号の無線周波数への変調
時には周波数偏移変調（ＦＳＸ）が使用される。

ディジタル変調技術を用いれば、鉱山内の例えば使用電
動・機械に起因する干渉および雑音に対する装置の感度
は次の理由から本質的に減少する。即ち、ディジタル送
信では、例えば、十分に短いインターバルで得たアナロ
グ信号の標本値を送信でき、元の信号をこｎらの標本値
から再生できる。これらの標本値は有利に符号化され、
特定時点において２個の２植体号のみが送信される。送
信中に歪みを受は雑音を含むこのような信号は受信時に
は２個の２植体号のいずれかとして解決される。この場
合、歪みを受けた信号は装置内の中間増幅器ないしは中
継器により再生される。

ディジタル送信では、信号対雑音（Ｓハ）比が送信中に
変化したとしても、音声品質の基準は受信ビットが正確
に解決される限りにおいて維持される。ディジタル変調
時にＳＩＮ比がある点まで劣化すると受信ビットの誤シ
確率が急速に上昇し、元の会話信号はもはや正確に復号
できなくなる。従って本発明の方法では、ディジタル形
式への会話の符号化はデルタ変調を使用して行なわれ、
この場合送出された標本値はビット単位で復号される。

この差分符号化は信号から取シ出された連続標本値が互
いに相関性を有することに基礎を有し、同一信号から先
に取シ出された標本値によって、次の標本値を予測でき
る。従って実際の標本値と予測標本値との差が送出すべ
き標本値となる。これにより、会話は比較的少数のビッ
トで符号化できる。

本発明によシ適用されるディノタル変調技術を用いれば
干渉および雑音に対する十分な許容範囲があるので、達
成される通信距離も長くなる・干渉および雑音に対して
許容度がない変調方法の場合、伝搬路上の信号の減衰よ
りむしろこの干渉の方がはるかに接続を制限する。従っ
て、信号が無線周波数に変調される場合でさえ、本発明
の方法はＳＡ比が帯域幅に関して調節可能である角度変
調を使用し、良好な結果が得られた。

更に、ディジタル送信によれば信号の複雑な処理が可能
となり、伝搬に関する減衰および干渉を補償できる。こ
の場合、信号から取出された連続標本値の相互の相関関
係改善のためには、送信ビット数は、送信端で関心のあ
る情報に必要なビット数よりも大きくなる。受信時には
、これらの冗長ビットの一部＋ｄ必要な信号の復号の際
誤りを生ずることなく不正に解釈されることもある。更
に、ディジタル送信なので、本発明の装置は無線周波数
変調時に例えばデルタ変調回路や位相同期回路等の高集
積回路を使用できる。

本発明の装置に使用される通信方法は有利にも例えばい
わゆる半二重方式でもよい。この場合、双方向会話接続
は送信中の同時に聴取が不可能な状態で作動する。この
ような通信方法は、例えばすべての受信機が基地局ない
しは単一の無線電話機からの送信を聞き取れる場合にも
使用できる。更に、本発明の装置は会話以外の情報の送
信にも適用可能である。帯域幅の制限を考慮すると、会
話チャネル用の帯域幅は、必要に応じて、例えば測定情
報、制御情報、生産情報および静止モニタ画像を送信す
ることも可能にしている。

以下に、本発明を添付図面を参照して詳述する。第１図
は本発明の装置の望ましい実施例内の装置の概略図であ
る。第２は第１図の実施例に有利に適用されるアンテナ
回路図である。

第１図において装置の送信動作中には、マイクロホンか
らの音声信号は増幅器２で増幅され、リミタ３とフィル
タ４を通りアナログ・ディジタル変換器５に適切な振幅
の信号となる。フィルタ４において、聴取可能性に関し
て必要な周波数以外の周波数成分は音声信号から除去さ
れる。アナログ・ディジタル変換器５はこのように処理
された信号をディジタル形式、つまり信号から取出され
た標本値で表示される信号に変換する。標本化間隔はタ
イミング発生器６を使用して可変にできる。

アナログ・ディジタル変換器５はデルタ変調の原理で動
作し、会話信号値が増加中には論理値「１」を与え、信
号値の減少時には論理「０」を指定する。これらの会話
信号ビットによって周波数偏移変調のＦＳＫ変調器７が
制御される。

ピント「０」の場合、変調器７は指定の周波数を生成し
、ビット１に対しては他の指定周波数を出力する。この
ように受信された無線周波信号は電力増幅器の制御段８
と電力段９によって増幅される。得らｎた信号はアンテ
ナ整合回路１０とアンテナスイッチ１１を介してアンテ
ナ１２に送出される。

本発明の装置を信号受信に使用時、アンテナ１２で受信
された弱い信号はアンテナスイッチ１１と整合回路１３
を介して受信装置１４に送られる。この受信装置１４も
周波数同調回路１５、表示部１６、および信号強度計１
７を含む。受信装置１４で生成された中間周波信号はＦ
ＳＫ検波器１８に供給される。ＦＳＫ検波器１８は有利
にも位相同期の原理によって作動する。

検波器１８から得られた信号は別体の増幅およびフィル
タ段１９で増幅および濾波され、その結果送出ビット列
に対応するビット列が再生される。得られたビット列を
基に、ディノタル・アナログ変換器２０はアナログ信号
を生成し、この信号はフィルタ２１を通って濾波さ才り
、すンプル処理の影響が除去される。その後、増幅器２
２で増幅された信号はスピーカ２３ないしヘッドホン２
４から送出音声に対応する音声として聞くことができる
。

本発明の装置を送受信両方に機能させるためＫ、マイク
ロホン１に関して、第１図のように正接回路２５が設け
られ送受信制御が実行される。このＴ／Ｒ制御部２５が
必要であるのは、本発明の装置が送受信に共用の要素を
含み、従ってこれらの要素は各時点でどの動作モードに
あるかについての情報を必要とするからである。更に、
受信機は送信中は減衰しておかねばならないし、送信回
路の電圧は受信中はオフしておかねばならない。

本発明の装置内で送受信共通の要素にアンテナ１２があ
り、この動作を第２図によシ説明する。送信中、アンテ
ナ１２は直列共振を得るように同調され、電力段９から
最大電力がアンテナ１２に得られる。受信時にはスイッ
チ２６は第２図のように設定され、アンテナ１２から最
大電力を得るために長月共振が使用される。スイッチ２
６の動作は制御部２５で制御される。第２図のアンテナ
１２を同調させて、最大電力送信のみでなく干渉信号の
帯域制限も行なうことができる。アンテナ１２は例えば
ほぼ円形のループアンテナでもよいが、アンテナ１２の
サイズは例えばループアンテナ内にフェライト磁心を有
利に使用して小さくすることができる。

要約すると本発明は双方向通信を容易にするため地下使
用のため罠設計された装置に関する。

この装置、は周波数帯域０．１〜２　ＭＨｚ内で作動し
、地下施設内に設置された金属構体を使用して電磁波を
有利に伝搬させる。本発明によれば、送受信装置はアナ
ログ／ディジタル変換器５とディジタル／アナログ変換
器２０を各々含み、ｒイジタル形式に符号化された中間
信号を２台の装置間で送信する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の望ましい実施例における装置の
概略図、第２図は第１図の実施例に有利に適用されるア
ンテナ回路図である０１・・・マイクロホン ２・・・音声増幅器 ５・・・φ変換器 ７・・・ＦＳＫ変調器 １０・・・アンテナ整合回路（送信側）１１・・・アン
テナスイッチ １３・・・アンテナ整合回路（受信側）１８・・・ＦＳ
Ｘ検波器 ２０・・・Ｄ／Ａ変換器 ２３・・・スピーカ ２４・・・ヘッドホン 特許出願人　　オウトクンゾ　オイ 代　理　人　　　香　　取　　孝　　雄丸　　山　　隆
　　夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、周波数帯０．１〜２ＭＨｚで動作し、電磁波を有利
   に伝搬させるために金属構体を使用して地下施設内に設
   置され、送信装置と受信装置とアンテナとを有する地下
   施設用双方向通信装置において、該装置は、 前記送信装置／前記受信装置はアナログ・ ディジタル変換器およびディジタル・アナログ変換器を
   各々有し、該両装置間においてディジタル形式に符号化
   された中間信号を送信することを特徴とする地下施設用
   双方向通信装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の双方向通信装置におい
   て、送信可能アナログ信号をディジタル信号に変換する
   前記変換器はデルタ変調に基づいて動作することを特徴
   とする地下施設用双方向通信装置。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項に記載の双方向
   通信装置において、受信したディジタル信号の変換に際
   し、周波数偏移変調に基づいて動作する検出装置を前記
   受信装置内に設けて前記信号を検出することを特徴とす
   る地下施設用双方向通信装置。 ４、特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に
   記載の双方向通信装置において、送信信号および受信信
   号の制御のため、送受信制御装置を含むことを特徴とす
   る地下施設用双方向通信装置。