JPS6324566B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ａ 産業上の利用分野 本発明は、ラジオ放送用送信鉄柱に取付けられ
たパラボラ空中線のSHF帯給電導波管系に挿入
し、高周波誘導電力を遮断するラジオ放送用空中
線柱共用器に関するものである。

周波数の有効利用のための周波数再割当によ
り、ラジオ放送用STL回線はUHF帯からSHF帯
に移行されることになつた。しかし都市内の演奏
所と効外の放送所とを結ぶSHF帯のSTL回線の
送受信の空中線は、通信区間内の高層ビルその他
の構築物等の影響を避けるため、また重要回線の
指定を受けるので、地上高45m以上が要求され
る。また放送所内にSTL回線用空中線取付け鉄
塔を設置することは、ラジオ放送用空中線の送信
指向性に影響を与えサービスエリヤに障害をもた
らすばかりでなく、建設のための用地確保等も考
慮すると経済性が失なわれる。

以上の理由により、STL回線用パラボラ空中
線をラジオ放送用空中線柱に取付けることが考え
られる。しかしラジオ放送用空中線柱は基部絶縁
型支線式鉄柱であるので、そのままでは給電導波
管にラジオ送信波および落雷等の高周波電力が誘
導され、導波管に直結されている局舎内のSTL
回線用機器を焼損することになる。

UHF帯アンテナの給電線には同軸ケーブルが
使用されていたので、これらの対策としての空中
線柱共用器には種々のものが考えられている。し
かし現在SHF帯の給電線である導波管に対する
ものではない。

ｂ 従来の技術 SHF帯でこの種の対策として次のものがある。

(1) 反射板による無給電中継方式： この場合反射板の正規反射方向は、スネルの法
則により板面の偏位量の２倍となる。したがつて
鉄柱の歪に対する規定は、自ら電波を放射する同
一開口面積のパラボラ空中線の1/2の厳格さが要
求される。しかしながら、一般にラジオ放送用空
中線柱の基部は碍子で大地に対し絶縁され、これ
らの破壊保護のため球対隅機構で基礎に繁合され
ている。つまり空中線柱の基部は回転自在であ
る。この結果捩れ・撓み等の歪は支線の張力に依
存する。すなわちラジオ放送用空中線柱は、
SHF帯空中線鉄塔に必要とされるようには厳格
に規定されていない。したがつて反射板による無
給電中継方式は実用に供し難い。

(2) パラボラ空中線２個は導波管で直結する直接
中継方式： これもやはり同じ無給電中継方式である。この
場合STL回線の到来波に対する結合・干渉波を
考慮して、演奏所からの送信波を受信するパラボ
ラ空中線をラジオ放送用空中線柱の頂部に取付
け、放送所局舎側空中線向けの送信パラボラ空中
線を上記到来波に対してシヤドウとなるよう空中
線柱の基部近くに取付ける必要がある。またこの
直線中継方式は能率が低く、両空中線を直結する
間隔が大きくなると伝送損失が大となる。さらに
上述するごとくラジオ放送用空中線柱の基部は回
転自在故、２基のパラボラ反射鏡の受風圧による
鉄柱の捩れが大となり、回線の確保が困難とな
る。

(3) UHF帯のSTL回線で広く実用されているよ
うに、同軸ケーブルをソレノイド状に捲回しチ
ヨークコイルとして誘導電流を阻止する方式： 導波管でチヨークコイルを形成することは経済
的に不利であるばかりでなく、給電線長が大とな
り伝送損失を増加させることとなる。

(4) 小形電磁ホーン対向方式： 直線導波管の一部を切除し相対向する切口に小
形電磁ホーンを装着して伝送する方式である。一
般に至近距離での小形電磁ホーン対向による伝送
系は、ホーンの指向性がブロードであるのでこの
方式は伝送効率が低く、また伝送波の一部が受信
ホーンで反射されこの反射波の一部が再び送信ホ
ーンで反射される等、相対向するホーン間で多重
反対が起り、その結果エコー歪が発生し通信の品
位が劣化する。

なお、このとき、電磁ホーンへの近傍反射波の
影響あるいは到来波との干渉防止および降雨雪対
策として片端が電気的に絶縁された遮蔽用金属円
筒管で対向ホーン部を覆う必要がある。この結
果、送信ホーンより拡散された伝送波は遮蔽用金
属円筒管内面で反射され受信ホーンに到来する
が、筒径によつて内面反射波に共振現象が発生し
特性が著しく劣化することがある。この影響を低
減するためには筒径を大きくする必要があるが、
その場合は鉄柱への風圧荷重が増加する。

ｃ 発明が解決しようとする問題点 本発明は小形電磁ホーン方式の上記欠点を改善
するものであつて、伝送効率が高く、しかも小形
でラジオ放送用空中線柱へ与える風圧荷重が小さ
く、経済的なラジオ放送用空中線柱共用器を提供
するものである。

ｄ 問題点を解決するための手段 上記問題点は、次の構造のラジオ放送用空中線
柱共用器によつて解決された：ラジオ放送用空中
線柱に搭載するSFH帯のパラボラ空中線の給電
導波管に付設するラジオ放送用空中線柱共用器で
あつて、直線導波管の相対向する切口にそれぞれ
直線導波管と同軸に装着された小形電磁ホーンを
備える共用器において、両端に位置し錐体形状を
有する錐体部と、上記両小形電磁ホーンの中央部
にそれぞれ内接する形状を有し、上記錐体部に隣
接する内接部と、上記両内接部に隣接し内接部か
ら中央部に向つてテーパ状に細くなつているテー
パ部と、両テーパ部を連結する中央部から成り、
これらが棒状に一体に形成されている誘導体棒に
よつて上記両小形電磁ホーンの中央部が連結さ
れ、誘電体棒が内接している部分の寸法がその部
分の位相速度が導波管内の位相速度に等しくなる
値であることを特徴とするラジオ放送用空中線柱
共用器。

ｅ 作用 本発明のラジオ放送用共用器は上記の構造を有
しているので、SHF帯のSTL回線用パラボラ空
中線をラジオ放送用鉄柱上部に取付けたときに、
放送波・落雷等による導波管への高周波誘導電力
を２つの小形電磁ホーンにより遮断して機器の焼
損を防止するとともに、誘電体棒に伝送波が集束
されるのでSTL回線の信号の伝送効率が高く、
高品位の通信が可能になる。

ｆ 実施例 以下、図面を参照しながら本発明を説明する。

第１図は、本発明のラジオ放送用空中線柱共用
器の実施例の磁界面内断面図、第２図はその電界
面内の断面図である。

第１，２図において図の向つて左側がパラボラ
空中線側、右側が機器側であり、形状は誘電体線
路の中心Ｃ―Ｃに関して対称形となつている。な
お機器側の方形導波管１′側は接地され、電位は
零である。

給電導波管が方形導波である場合、上記共用器
の入出力端は方形導波管１，１′である。しかし
構造物を高周波電力で励振すると角部に電圧が集
中するため、小形電磁ホーンは角錐形より電場が
ホーン開口周縁に均等に分布する円錐形が好まし
い。

第１，２図は小形電磁ホーンが円錐形に形成さ
れている場合の実施例である。円錐形ホーン２，
２′を使用する場合円錐形ホーンは円形導波管３，
３′に取付けられ、さらに方形導波管１，１′と上
記円形導波管との間に方形円形変換導波管４，
４′が必要となる。上記方形円形変換導波管４，
４′の内面形状は、例えば片端が方形導波管１，
１′の口径に等しい長方形であり、他端が円形導
波管３，３′の内径の円に外接する正方形である
切頭角錐と、片端が方形導波管１，１′の口径の
対角線の長さを直径とする円であり、他端が円形
導波管３，３′の内径に等しい円である切頭円錐
との共軸双貫体構造である。

この構造のとき、管軸長がλ_g〜2λ_g（λ_g：方形導
波管、円形導波管の両管内波長の平均）であれ
ば、両端の導波管に対して十分整合をとることが
できる。なお円形導波管３，３′は、誘電体棒５
を挿入することにより相対向する小形電磁ホーン
の軸ずれ防止のための位置決めとしての機能をも
有している。

λ₀を使用波長とすると円形導波管の半径Ｒは、
次のように求められる。

導波管内の伝送波の位相速度をυ_pとすれば、 で表わされる。こゝに、Ｃは光速、ε_rは導波管内
媒質の誘電率、λ_cは導波管の遮断波長である。い
ま、中空方形導波管１，１′の長辺の長さをａ、
伝送姿態を基本波のTE₁₀波とすれば、その遮断
波長はλ_c1＝2aである。また円形導波管３，３′の
半径をＲ、伝送姿態を基本波のTE₁₁波とすれば、
その遮断波長はλ_c2＝3.412Rである。円形導波管
３，３′内に誘電率ε_rの誘電体棒が充填されてい
る場合、伝送波を滑らかに伝送するためには、両
導波管内の伝送波の位相速度を相等しくすればよ
い。以上の条件を(1)式に代入して円形導波管３，
３′の半径Ｒを求めると、 が得られる。

円錐形小形電磁ホーン２，２′のフレヤー角は
β＝20゜〜40゜であり、軸長は1.5λ₀〜2.0λ₀である。
また小形電磁ホーン２，２′の開口周縁外側には、
高周波コロナ放電防止用のコロナリング６，６′
が装荷され、耐電圧を向上している。なおホーン
間隔Ｌは、ラジオ放送波の送信出力により定めら
れる。

第３図は誘電体棒の外観の斜視図である。

誘電体棒５の両端は円錐形状を有する錐体部と
なつており、小形電磁ホーンの中に嵌入される。
錐体部に隣接する内接部は小形電磁ホーンに内接
する。小形電磁ホーンに内接する部分の寸法は、
小形電磁ホーンの中に当該誘電体棒を内接させた
時の位相速度が導波管内の位相速度に等しくなる
値に選定される。このとき、誘電体棒によつて電
磁波が反射されることなく、誘電体棒の中に電磁
波が伝播する。内接部から中央部に向つてテーパ
状に細くなつているテーパ部で誘電体棒の中の電
磁波が集束され、テーパ部を連結する中央部を通
つて電磁波が一方から他方へ伝播する。

誘電体棒５の両端は、方形円形変換導波管３，
３′の管軸長と合せられ、軸長λ₀〜2λ₀の円錐形テ
ーパーとなつており、両導波管に対して整合され
ている。さらに小形電磁ホーンの喉元部相当位置
に断面形状が三角形のリング状小突起７，７′を
設ければ、相対向する小形電磁ホーン２，２′の
間隔の位置決めとすることができる。誘電体棒５
は小突起部７，７′よりテーパー状に細くなり、
軸対称形の棒形になる。このテーパ角度がα＜
30゜ならば特性に大きな変化はない。すなわち誘
電体線路５は十分励振され、ホーン２，２′から
の放射波は誘電体線路５に集束される。

誘電体棒５の直径がD₁であるとき、誘電体線
路として基本波のHE₁₁波のみを伝送する条件は D₁0.7655λ₀／√_r―１ ……(3) である。ε_r＝２〜５の誘電体棒５について(2)，(3)
式を計算すると2R＜D₁となるので、誘電体充填
円形導波管３，３′において高次姿態波の発生は
ない。

また誘電体棒５を理想的誘電体線路とするため
の誘電体棒中央の誘電体線路の直径ｄの条件は次
の通りである。

さらに上記電磁ホーンと誘電体棒を取り囲むよ
うに遮蔽用有蓋金属円筒管８が配設された蓋側の
中心部でパラボラ空中線側方形導波管１に溶接繋
合されている。これは相対向する小形電磁ホーン
２，２′への近傍反射波、到来波との結合・干渉
を防止するとともに、降雨雪に対して誘電体線路
を保護するものである。したがつて局舎内で使用
する場合は、遮蔽用有蓋金属円筒管８が不要とな
ることもある。なお上記を遮蔽用有蓋金属円筒管
８の開口周縁外側にもコロナリング９，９′が付
設されることが好ましい。

上記遮蔽用有蓋金属円筒８は、開口より少し入
つた内側位置で中心が機器側方形導波管１′に固
定された誘電体円板１０で密封されて位置決めさ
れると同時に、方形導波管が電気的に絶縁されて
いる。

遮蔽用有蓋金属円筒の直径D₃は、小形電磁ホ
ーン２，２′の開口直径をD₂とすれば、 D₃D₂＋2L ……(5) であることが好ましい。

なお伝送波のエネルギーは誘電体線路５に集束
されるので、遮蔽用金属円管８の内面での反射の
影響は少ない。少しでも影響がある場合は、内面
にλ₀用の電波吸収体を貼付することが考えられ
る。

遮蔽用有蓋金属円筒管８内の方形導波管１，
１′の長辺の中央には、小孔１１，１１′が設けら
れている。導波管系１，１′内に充填された乾燥
空気はこの小孔を介して円筒管８内に充填される
と同時に、パラボラ空中線の一次ホーンまで通じ
空中線・給電系内への湿気の浸入を防止しその性
能を維持する。

ｇ 発明の効果 本発明によるラジオ放送用共用器は上記したよ
うに、SHF帯のSTL回線用パラボラ空中線をラ
ジオ放送用鉄柱上部に取付け鉄柱に沿つて下降す
る給電導波管系の下部等に挿入して、放送波・落
雷等による導波管系への高周波誘導電力を遮断し
て機器の焼損を防止することを可能とする、高耐
電力で経済的なラジオ放送用空中線柱共用器であ
る。さらにこれを用いた場合、STL回線の信号
の伝送効率が高く、高品位の通信が可能であり、
また小形であるので鉄柱への風圧荷重が少ないと
いう特長を持つている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のラジオ放送用空中線柱共用
器の伝送波磁界面内の縦断面図、第２図は同じく
電界面内の縦断面図、第３図は、本発明の誘電体
線路の外観を示す斜視図である。 １，１′……方形導波管、２，２′……円錐形ホ
ーン、３，３′……円形導波管、４，４′……方形
円形変換導波管、５……誘電体棒、６，６′……
コロナリング、７，７′……リング状小突起、８，
８′……遮蔽用有蓋金属円筒、９，９′……コロナ
リング、１０……誘電体板、１１……小孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ラジオ放送用空中線柱に搭載するSFH帯の
   パラボラ空中線の給電導波管に付設するラジオ放
   送用空中線柱共用器であつて、直線導波管の相対
   向する切口にそれぞれ直線導波管と同軸に装着さ
   れた小形電磁ホーンを備える共用器において、両
   端に位置し錐体形状を有する錐体部と、上記両小
   形電磁ホーンの中心部にそれぞれ内接する形状を
   有し上記錐体部に隣接する内接部と、上記両内接
   部に隣接し内接部から中央部に向つてテーパ状に
   細くなつているテーパ部と、両テーパ部を連結す
   る中央部から成り、これらが棒状に一体に形成さ
   れている誘導体棒によつて上記両小形電磁ホーン
   中心部が連結され、誘電体棒が内接している部分
   の寸法がその部分の位相速度が導波管内の位相速
   度に等しくなる値であることを特徴とするラジオ
   放送用空中線柱共用器。 ２ 上記誘電体棒が軸対称形に、かつ上記電磁ホ
   ーンが円錐形に形成されており、上記給電導波管
   に接続する部分が中空方形導波管であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のラジオ放送
   用空中線柱起共用器。 ３ 上記円錐形電磁ホーンと上記中空方形導波管
   が円形方形変換導波管で結合されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載のラジオ放送
   用空中線柱共用器。 ４ 上記電磁ホ−ンがその開口部にコロナリング
   を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のラジオ放送用空中線柱共用器。 ５ 上記導波管の一方が上記電磁ホーンと誘電体
   棒を取り囲むように配設されている遮蔽用有蓋金
   属円筒管を備えることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のラジオ放送用空中線柱共用器。