WO2015097954A1

WO2015097954A1 - 電波反射装置

Info

Publication number: WO2015097954A1
Application number: PCT/JP2014/005284
Authority: WO
Inventors: 浩介田邊
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2015-07-02
Also published as: EP3089268A1; US10637150B2; EP3089268B1; EP3089268A4; US20160315392A1; CN105849977A

Abstract

　取付部（２１０）は、電波反射装置（２００）を安定した設置場所例えばポール（２０）に固定的に取り付ける。反射板ユニット（３００）は、二枚の反射板（３５０、３６０）を傾斜角４５°で支持するとともに、二枚の反射板（３５０、３６０）を同軸かつ独立回転可能となるように支持する。継手部（２２０）は、反射板ユニット（３００）と取付部（２１０）との間を繋ぐ。継手部（２２０）は、直交関係にある二軸（ＡＺ軸、ＥＬ軸）の回転自由度を有する。これにより、離れた場所にある第１アンテナ装置と第２アンテナ装置との間の電波通信を反射によって中継する電波反射装置を提供する。

Description

電波反射装置

　本発明は、電波反射装置に関する。具体的には、反射によって無線通信用の電波を中継する電波反射装置に関する。

　モバイルバックホールの無線システムとしては、パラボラアンテナを用いたポイントツーポイントシステムが用いられる。良好な通信を行うためにはお互いのアンテナが見通せる必要があるので、見通しを確保するため、アンテナを高所へ設置することによって見通しを確保するという方策が採られることが多い。

　近年、モバイル基地局のセルは、ピコセルやフェムトセルなど、小セル化される傾向にある。これに伴って、基地局をより低い位置へ設置する必要があるが、都市部で低位置にアンテナを設置すると見通し環境が確保できず、ポイントツーポイントシステムの無線通信が難しいという問題が発生する。そこで、２つのアンテナ間の見通しがきかないという状況において、反射板による反射によって電波を中継するという方策が知られている（特許文献１－６）。

特開昭５８－７３２０５号公報特開平７－１５４３２０号公報特開２００７－２９９２３２号公報特開２００６－２４５８８６号公報実用新案登録第３１０８４５３号特開２０１２－１９９６１７号公報

　上記文献で紹介されている反射式の中継方法においては、単純に一枚の反射板で電波を反射している。たしかに、一枚の反射板でも障害物を迂回するように電波を反射させることはできる。しかしながら、一枚の反射板で電波を反射させる場合、入射角が大きいと良好な反射強度を持たせることが難しく、もし、十分な反射強度を得ようとすれば、反射板をかなり大きくする必要がある。

　また、電波を反射させて中継するというのは原理的にはもちろん可能であるが、良好な受信レベルが得られるように反射板の角度を調整して設置することは実際にはかなり難しい。特許文献４－６には角度調整できる機構を備えた一枚板の反射板が開示されており、このような角度調整機構を用いながら最大受信レベルが得られるように反射板の角度を微調整すれば良いとも考えられる。
　しかしながら、例えば、第１アンテナと第２アンテナとの間で電波を中継するように反射板を設置する場合を考えてみる。この場合、第１アンテナの向き、反射板の向き、さらには第２アンテナの向きをいろいろ変えながら第２アンテナの受信レベルが最大になるようにしなければならないであろう。第１アンテナの向き、反射板の向き、さらには第２アンテナの向き、というように少なくとも３つのパラメータがあり、しかも、これらは各々３次元空間のベクトルである。実際問題として、受信レベルを見ながらこれらを手探りで合わせるのは土台無理であろう。

　本発明の目的は、十分な反射強度で電波を中継することができる電波反射装置を提供することにある。さらに、本発明の目的は、簡便かつ正確に方向調整できる電波反射装置を提供することにある。

　本発明の電波反射装置は、
　離れた場所にある第１アンテナ装置と第２アンテナ装置との間の電波通信を反射によって中継する電波反射装置であって、
　この電波反射装置を安定した設置場所に固定的に取り付けする取付部と、
　二枚の反射板を支持する反射板ユニットと、
　前記反射板ユニットと前記取付部との間を繋ぐ継手部と、を備え、
　前記二枚の反射板は、それぞれの支持軸に対して所定角度傾斜した状態で支持され、互いの反射面が向き合い、かつ、同軸でありながら少なくとも一方が支持軸回りに回転可能であり、
　前記継手部は、直交関係にある二軸の回転自由度を有する
　ことを特徴とする。

　本発明の電波反射装置の設置方法は、
　離れた場所にある第１アンテナ装置と第２アンテナ装置との間の電波通信を反射によって中継する電波反射装置を設置する方法であって、
　前記電波反射装置は、
　この電波反射装置を安定した設置場所に固定的に取り付けする取付部と、
　二枚の反射板を傾斜角４５°で支持するとともに、前記二枚の反射板が同軸でありながらそれぞれ独立回転可能となるように支持する反射板ユニットと、
　前記反射板ユニットと前記取付部との間を繋ぐとともに、直交関係にある二軸の回転自由度を有する継手部と、を備えており、
　　前記第１アンテナ装置の方向と前記第２アンテナ装置の方向を計測し、
　　前記第１アンテナ装置、前記第２アンテナ装置および当該電波反射装置で定義される入射面を特定し、
　　前記入射面の法線と前記二枚の反射板の回転軸とが一致するように前記継手部の角度を調整し、
　　さらに、前記二枚の反射板を前記第１アンテナ装置と前記第２アンテナ装置の方向にそれぞれ向ける
　ことを特徴とする。

　本発明によれば、離れた場所にある第１アンテナ装置と第２アンテナ装置との間の電波通信を十分な反射強度で中継する電波反射装置を提供することができる。

通信システムを示す図。電波反射装置を示す図。継手部の構造を示す図。反射ユニット内における電波の経路を説明するための図。着脱式のスコープを示す図。電波反射装置の設置手順を示すフローチャート。電波反射装置の設置手順を示すフローチャート。パラメータを図示した図。支持軸に設ける角度測定器を例示した図。セオドライトを例示した図。レーザ光を用いて反射板の向きを調整する様子を示す図。

　本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
　（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態について説明する。
　図１に通信システム１００を示す。
　通信システム１００は、第１アンテナ装置１１０と第２アンテナ装置１２０とを備え、第１アンテナ装置１１０と第２アンテナ装置１２０との間で通信電波の送受信を行う。第１アンテナ装置１１０および第２アンテナ装置１２０は、パラボラアンテナなどの指向性アンテナにより電波の送受信を行う。なお、近年では通信容量の激増、広帯域化、高周波化などの要請があり、電波はミリ波レベルになってきており、ビーム幅が極めて狭くなってきている。

　ここで、第１アンテナ装置１１０と第２アンテナ装置１２０との間に障害物１０が存在し、第１アンテナ装置１１０と第２アンテナ装置１２０とを真っ直ぐに見通せないとする。障害物１０としては、例えば、家屋やビルなどの人工構造物が典型的であるが、その他山などであってもよい。そこで、通信システム１００の一部として電波反射装置２００を設置し、電波反射装置２００によって障害物１０を迂回するように電波を反射させる。これにより第１アンテナ装置１１０と第２アンテナ装置１２０との間でポイントツ－ポイント通信を実現させる。本実施形態においては、この電波反射装置２００の構造と、電波反射装置２００を適切に設置する方法と、に特徴がある。
　以下、説明する。

　図２に電波反射装置２００を示す。
　電波反射装置２００は、取付部２１０と、継手部２２０と、反射板ユニット３００と、を備える。

　電波反射装置２００は、高所に設置されることが理想であり、ポール２０やビルを利用して高いところに設置される。図２においては、ポール２０を立て、このポール２０によって電波反射装置２００を高所に支持している。取付部２１０の構造としては特段限定されるものではなく、ポール２０に電波反射装置２００を取り付け固定できるものであればよいが、例えば、図２のようにポール２０を二枚の板２１１、２１１で挟み込むような構造が一般的に考えられる。

　継手部２２０は、取付部２１０（あるいはポール２０）に対する反射板ユニットの姿勢を変えられるように、取付部２１０と反射板ユニット３００との間を連結する。継手部２２０としては、よく知られた自在継手であってもよいが、できることなら、方位角（Ａｚｉｍｕｔｈ　Ａｎｇｌｅ）と仰角（Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ　Ａｎｇｌｅ）とをそれぞれ計測できるように目盛りを付け、かつ、目盛りが読み取りやすくなっていることが好ましい。したがって、継手部２２０の構造としては、直交関係にある二軸の回転自由度があるとよい。この観点でいえば、十字軸を用いた自在継手で悪いということはないが、より好ましくは、図３のように、ＡＺ軸（鉛直軸）とＥＬ軸（水平軸）とが分離した継手構造が望ましいと言える。

　継手部２２０は、回転軸として互いに直交関係にある二軸を有する。（正確に言うと、二軸は“直交”せずに空間的ねじれの位置にある。一方の軸を他方の軸に重なるように投影したときに直交関係になる。）
　電波反射装置２００が設置されるにあたって、これら二軸のうち一方の軸が鉛直になり、他方の軸が水平になるように調整されることが望ましい。そこで、鉛直方向である軸をＡＺ軸とし、水平方向の軸をＥＬ軸とする。すなわち、ＡＺ軸回りの回転により、反射板ユニット３００の方位角（Ａｚｉｍｕｔｈ　Ａｎｇｌｅ）が変化する。ＥＬ軸回りの回転により、反射板ユニット３００の仰角（Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ　Ａｎｇｌｅ）が変化する。

　角度の呼称について付言しておく。水平面を基準として、水平面より上向きの角度を仰角といい、水平面とより下向きの角度を俯角ということが一般的であろうが、俯角や仰角といった区別をせずに、本明細書ではピッチ方向の角度を仰角と称することにする。さらには、水平面を基準とする場合のみならず、例えば、鉛直線を基準として、鉛直線との間になす角についても仰角と称することにする。

　図３において、継手部２２０は、取付部２１０に一体化された固定パーツ２３０と、ＡＺ軸を回転軸として固定パーツ２３０に支持（枢支）された回動パーツ２４０と、反射板ユニット３００の背面に一体化され、ＥＺ軸を回転軸として回動パーツ２４０に支持（枢支）された連結部２５０と、を有する。

　固定パーツ２３０は、側方視において、基面からＬ字状に折れ曲がった支持片２３１、２３１を二枚有し、二枚の支持片２３１、２３１は互いに平行であり、かつ、所定ギャップをもって対向している。ここでは、前記所定ギャップは、ＡＺ軸（鉛直軸）方向における間隔である。二枚の支持片２３１、２３１には、ＡＺ軸（鉛直軸）に沿った一の仮想線上に孔２３２（凹部や凸部でもよい）を有し、回動パーツ２４０を枢支している。図３に示すように、支持片２３１の外表面上には角度測定用の目盛り２３３が刻設されている。この角度目盛り２３３は、方位角（ＡＺ）測定用の角度目盛りとなる。支持片２３１の外縁の一部は円弧状になっており、回動パーツ２４０側に設けられた基準マーク２４２の相対角度位置を読み取りやすくしている。

　回動パーツ２４０は、基面の裏面側に二枚の連結片２４１、２４１を有し、表面側に二枚の支持片２４５、２４５を有する。ここで、回動パーツ２４０の向きの表現として、反射板ユニット３００の側をおもて側とし、取付部２１０の側を裏面側とした。連結片２４１、２４１は、側面視で基面からＬ字状に折れ曲がり、固定パーツ２３０の支持片２３１、２３１に枢支されている。連結片２４１、２４１が固定パーツ２３０の支持片２３１、２３１に枢支されることにより、回動パーツ２４０が方位角（ＡＺ）方向に回動可能となっている。連結片２４１の外表面には基準マーク２４２が設けられており、この基準マーク２４２は、方位角（ＡＺ）測定用の角度目盛り２３３に対する相対角度位置を示す。連結片２４１の外表面に基準マーク２４２を設けるにあたっては、連結片２４１の外表面に基準マーク２４２を刻設してもよいが、貼ったり剥がしたりできるシール形式であってもよい。

　支持片２４５は、正面視で基面からＬ字状に折れ曲がり、二枚の支持片２４５、２４５は互いに平行であり、かつ、所定ギャップをもって対向している。ここでは、二枚の支持片２４５、２４５はＥＬ軸（水平軸）方向に所定ギャップを持って対向している。二枚の支持片２４５，２４５は、ＥＬ軸（水平軸）に沿った一の仮想線上に孔２４６（凹部や凸部でもよい）を有し、連結部２５０を枢支している。支持片２４５の外表面上には角度測定用の目盛り２４７が刻設されている。この角度目盛り２４７は、仰角（ＥＬ）測定用の角度目盛りとなる。支持片２４５、２４５の外縁の一部は円弧状になっており、連結部２５０側に設けられた基準マーク２５１の相対角度位置を読み取りやすくしている。

　連結部２５０側に基準マーク２５１を設けるにあたっては、基準マーク２５１を刻設してもよいが、貼ったり剥がしたりできるシール形式であってもよい。

　このような継手部２２０により、反射板ユニット３００の方位角と仰角とをそれぞれ独立に変化させることができ、かつ、方位角と仰角をそれぞれ独立して読み取ることができる。

　次に、反射板ユニット３００の構造を説明する。
　反射板ユニット３００は、レドーム３１０と、支持フレーム３２０と、第１支持軸（回転支持軸）３３０と、第２支持軸（回転支持軸）３４０と、第１反射板３５０と、第２反射板３６０と、３つのスコープ（照準器）と、を備える。（なお、図２においては、レドーム３１０を鎖線で示し、レドーム３１０の内部を透視するように描いている。）

　支持フレーム３２０は、全体的に見ると、コ字状の部材である。すなわち、支持フレーム３２０は、縦向き（鉛直）に配置される柱部３２１の上下端それぞれから支持腕３２２Ａ、３２２Ｂが横向きに延びており、全体として、コ字状となっている。上側の支持腕を第１支持腕３２２Ａとし、下側の支持腕を第２支持腕３２２Ｂとする。支持腕３２２Ａ、３２２Ｂが延びる側をおもて側とし、その反対を裏側とすると、柱部３２１の裏側が前記連結部２５０となって継手部２２０の回動パーツ２４０に軸支されている。支持フレーム３２０において第１支持腕３２２Ａと第２支持腕３２２Ｂとの間に注目すると、裏側に相当する一方向には柱部３２１が存在していることになるが、その他の方向は開放されており、したがって、広角にわたって電波の受け入れまたは送出が可能になっている。

　第１支持軸３３０は、第１支持腕３２２Ａから垂下するように配設されている。さらに、第１支持軸３３０は、その軸線を回転軸として回動可能なように第１支持腕３２２Ａに軸受けされている。第２支持軸３４０は、第２支持腕３２２Ｂから立ち上がるように配設されている。さらに、第２支持軸３４０は、その軸線を回転軸として回動可能なように第２支持腕３２２Ｂに軸受けされている。ここで、第１支持軸３３０の軸線（回転軸）と第２支持軸３４０の軸線（回転軸）とは、一の仮想軸線上に乗るようになっている。（つまり、第１支持軸３３０と第２支持軸３４０とは同軸である。）この仮想軸線を反射板ユニット３００の主軸線Ｌと称することにする。

　第１反射板３５０は、所定の傾斜角度で第１支持軸３３０に固定されている。ここでは、第１反射板３５０は、傾斜角度４５°で第１支持軸３３０に固定されている。第２反射板３６０も同じく、所定の傾斜角度で第２支持軸３４０に固定されており、具体的には、第２反射板３６０は、傾斜角度４５°で第２支持軸３４０に固定されている。第１反射板３５０と第２反射板３６０とは、４５°傾斜しているので“対向”とまでは言わないが、互いの反射面はほぼ向き合っている。したがって、図４に示すように、一方のアンテナ装置（第１アンテナ装置１１０）から飛来してくる電波を第１反射板３５０で反射して第２反射板３６０に入射させ、さらに、第２反射板３６０で反射して他方のアンテナ装置（第２アンテナ装置１２０）に電波を送出することができる。ただし、このような反射経路で第１アンテナ装置１１０と第２アンテナ装置１２０とを中継するためには反射板ユニット３００の主線軸Ｌの向きを正確に調整しておく必要があるが、このことは後述する。

　３つのスコープに、メインスコープ３７０、第１スコープ３７１、第２スコープ３７２、と名前を付けることにする。メインスコープ３７０は支持フレーム３２０に固定されており、すなわち、メインスコープ３７０と支持フレーム３２０とは一体的に変位する。さらに言い換えると、メインスコープ３７０は反射板ユニット３００全体と一体的に変位する。

　メインスコープ３７０を支持フレーム３２０に設置するにあたっては、メインスコープ３７０の光軸が反射板ユニット３００の主軸線Ｌと直交するように配置する。（正確に言うと、メインスコープ３７０の光軸と反射板ユニット３００の主軸線Ｌとが“直交”せずに空間的ねじれの位置にあってもよいが、この場合でも、メインスコープ３７０の光軸が反射板ユニット３００の主軸線Ｌに重なるように投影したときに直交関係になるようにすることが好ましい。）この配置関係の意味は、後述する角度調整手順のなかでおのずと明らかになるが、一言触れておく。第１反射板３５０および第２反射板３６０を４５°傾斜で配置しているので、第１アンテナ装置１１０、第２アンテナ装置１２０および電波反射装置２００で定義される入射面と反射板ユニット３００の主軸線Ｌとが直交関係になったとき、第１アンテナ装置１１０からの電波を第２アンテナ装置１２０に中継できることになる。つまり、前記入射面に対して反射板ユニット３００の主軸線Ｌが直交するように反射板ユニット３００の姿勢を調整する必要がある。そこで、メインスコープ３７０の光軸と反射板ユニット３００の主軸線Ｌとが直交していれば、メインスコープ３７０によって反射板ユニット３００の主軸線Ｌの向きを調整しやすい。

　メインスコープの視線の先をどの向きに向けるかは特段の問題ではないが、反射板ユニット３００の全体形状から判断して、支持腕３２２Ａ、３２２Ｂが延びる方向とメインスコープ３７０の視線の向きとを合わせておくのが自然であり、ユーザにとって使いやすいであろう。

　第１スコープ３７１は、第１支持軸３３０に取り付けられ、第２スコープ３７２は第２支持軸３４０に取り付けられる。第１スコープ３７１の光軸が第１支持軸３３０に直交し、第２スコープ３７２の光軸が第２支持軸３４０に直交するようにする。

　反射板の面の向きとスコープの光軸の向きとを合わせておく必要がある。反射板の法線とスコープの光軸とが同じ仮想平面内に含まれるようにしておく。あるいは、反射板を含む仮想平面に対してスコープの光軸が４５°で交差するようにしておく、と言い換えてもよい。要は、スコープで照準を合わせた先が、電波の送信点または受信点になるようにしたい。

　なお、角度調整手順のなかで後述するが、メインスコープ、第１スコープおよび第２スコープを同時に使用しなければならないということはなく、順次使用できればよい。したがって、図５に示すように、メインスコープ３７０、第１スコープ３７１および第２スコープ３７２を着脱できる取付部３７０Ａ、３７１Ａ、３７２Ａを設けておき、１つのスコープ３７３を順番に所定位置に取り付けて使うようにしておいてもよい。

　（電波反射装置２００の設置手順）
　次に、電波反射装置２００の設置手順を説明する。
　図６、図７は、電波反射装置２００の設置手順を示すフローチャートである。
　図８には、パラメータを図示したので合わせて参照されたい。
　まず、電波反射装置２００をポール２０に取り付ける（ＳＴ１１０）。ここで、この後様々な方向を計測することになるので、わかりやすいように、継手部２２０のＡＺ軸を鉛直方向とし、ＥＬ軸を水平にしておくことが直感的に分かりやすくて好ましい。そして、基準マーク２４２、２５１が方位角目盛り２３３および仰角目盛り２４７の０°（零度）を指すようにする。この状態で、鉛直方向がｚ軸となり、水平を仰角９０°とする。すなわち、仰角の計測は鉛直方向（ｚ軸）からの角度をいうことにする。方位角０°（零度）の方向は特に問わない。差し当りの方向を方位角０°（零度）の方向とすればよく、これが方位角計測の基準となる。
　この方位角０°（零度）の方向をｘ軸とする。方位角はこのｘ軸からの角度をいうことにする。

　次に、メインスコープ３７０で第１アンテナ装置１１０に照準を合わせる（ＳＴ１２０）。このとき、継手部２２０のＡＺ軸およびＥＬ軸の回りで回動が生じることになる。したがって、方位角目盛り２３３および仰角目盛り２４７の値を読めば、これが第１アンテナ装置の方向を示すことになる（ＳＴ１３０）。電波反射装置２００の位置を原点として、第１アンテナ装置の方向を示す単位ベクトルをベクトルａとする。（本来的には、ベクトルａの“ａ”の上に矢印（→）を表示したり、もしくは“ａ”を太字で表示したりしたいところであるが、表示機能の問題でできない。読者におかれては意味を汲み取って適宜読み替えて頂きたい。）第１アンテナ装置１１０の方向（ベクトルａ）を三次元極座標（球座標）で表わす。ｚ軸からの角度θ１とし、ｘ軸からの角度φ１とする。

　ａ＝（１、θ１、φ１）

　同様にして、メインスコープ３７０で第２アンテナ装置１２０に照準を合わせる（ＳＴ１４０）。そして、第２アンテナ装置１２０の方向（ベクトルｂ）を計測する（ＳＴ１５０）。第２アンテナ装置１２０の方向（ベクトルｂ）をｚ軸からの角度θ２とｘ軸からの角度φ２とで表わす。

　ｂ＝（１、θ２、φ２）

　これで、第１アンテナ装置１１０および第２アンテナ装置１２０の方向が分かった。言い換えると、第１アンテナ装置１１０、第２アンテナ装置１２０および電波反射装置で定義される入射面が求められたことになる。次に必要なことは、反射板ユニットの主線軸Ｌをこの入射面に垂直にすることである。

　反射板ユニットの主線軸Ｌを入射面に垂直にするにあたっては他の方法もあるが、ここでは、反射板ユニットを中点方向に向けるという方法を紹介する。ここで、中点方向とは本明細書における造語であるが、第１アンテナ装置１１０と第２アンテナ装置１２０との中点Ｐの方向のことを意味する。

　第１アンテナ装置１１０の方向（ベクトルａ）と第２アンテナ装置１２０の方向（ベクトルｂ）とが求まっているので、中点方向の単位ベクトルｐ（ベクトルｐ）は次のようにして求められる（ＳＴ１６０）。

　ｐ＝（ａ＋ｂ）／｜ａ＋ｂ｜

　中点方向ｐとして、ｚ軸からの角度θ３とｘ軸からの角度φ３とが求まったとする。仰角目盛り２４７と方位角目盛り２３３とを用いて、反射板ユニット３００の方向を中点方向に合わせる（ＳＴ１７０）。こうすれば、反射板ユニットの主線軸Ｌは自ずと入射面に垂直になる。この状態で継手部２２０の角度を固定してしまう。

　そして、第１スコープ３７１で第１アンテナ装置に照準を合わせる（ＳＴ１８０）。すると、第１反射板３５０は、第１アンテナ装置１１０の方向を向く。さらに、第２スコープ３７２で第２アンテナ装置１２０に照準を合わせる（ＳＴ１９０）。すると、第２反射板３６０は、第２アンテナ装置１２０の方向を向く。この状態で第１支持軸３３０と第２支持軸３４０とを固定してしまう。

　こうすれば、電波反射装置２００による反射によって第１アンテナ装置１１０と第２アンテナ装置１２０とを中継できることはご理解頂けるであろう。
　第１アンテナ装置１１０からの電波は第１反射板３５０に入射する。
　このとき、第１反射板３５０は第１アンテナ装置１１０の方向を向いているので、第１アンテナ装置１１０からの電波が第１反射板３５０に入射するときの入射角は４５°である。
　第１反射板３５０で反射された電波は第２反射板３６０に入射する。第２反射板３６０に入射するときの入射角も４５°である。第２反射板３６０によって電波が反射される。第２反射板３６０は第２アンテナ装置１２０の方向を向いているので、第２反射板３６０で反射された電波は第２アンテナ装置１２０に入射する。（電波が第２アンテナ装置１２０から送出されて、第１アンテナ装置１１０で受信するとしても全く同様である。）

　このような第１実施形態によれば次の効果を奏する。
（１）反射板が第１反射板３５０と第２反射板３６０とからなる二枚構成であり、それぞれが独立して回転できるようになっている。
　したがって、第１反射板３５０を第１アンテナ装置１１０に向け、第２反射板３６０を第２アンテナ装置１２０に向ければ、それぞれ十分な反射強度で電波を反射することができる。本実施形態では、第１反射板３５０も第２反射板３６０も支持軸（３３０、３４０）に対して４５°の傾斜で設けられているので、電波の入射角はいずれにおいても４５°になる。このことは、仮に“電波反射装置２００”に対する電波の入射が浅い（入射角が大きい）としても、第１反射板３５０および第２反射板３６０の向きをそれぞれ調整できる本実施形態にとっては問題とならない。したがって、第１アンテナ装置１１０、第２アンテナ装置１２０および電波反射装置の配置関係に係わらず、電波反射装置は十分な反射強度で電波を中継することができる。

（２）二軸の回転自由度を持つ継手部２２０によって取付部２１０と反射板ユニット３００とを繋いでいる。これにより、電波反射装置２００をポール２０に取り付けた後で反射板ユニット３００の姿勢（向き）を調整することができる。

（３）継手部２２０に角度目盛り２３３、２４７を設けているので反射板ユニットの姿勢（角度）を計測することができる。また、メインスコープ３７０によって第１アンテナ装置１１０と第２アンテナ装置１２０とに順次照準を合わせることで、電波反射装置２００を基準としたときの第１アンテナ装置１１０および第２アンテナ装置１２０の方向を計測することができる。このように、継手部２２０に角度目盛り２３３、２４７があり、さらに、メインスコープ３７０を備えていることにより、反射板ユニット３００の主線軸Ｌを入射面に対して垂直にすることが容易になる。

（４）さらに、第１スコープ３７１と第２スコープ３７２とを有しているので、これらスコープ３７１、３７２の照準により、第１反射板３５０を第１アンテナ装置１１０に向けたり、第２反射板３６０を第２アンテナ装置１２０に向けることも容易である。

　（変形例１）
　上記第１実施形態では、ＳＴ１７０において、反射板ユニット３００の方向を中点方向に合わせる、とした。この点、必ずしも反射板ユニット３００の方向を中点方向に合わせる必要なく、肝心なことは、反射板ユニット３００の主線軸Ｌを入射面に対して垂直にすることである。したがって、入射面の法線ベクトルｎを求め、主軸線Ｌが法線ベクトルｎに一致するように反射板ユニット３００の姿勢（角度）を調整してもよい。なお、入射面の法線ベクトルｎは、ベクトルａとベクトルｂとの外積（ａ×ｂ）で算出される。

　（変形例２）
　上記第１実施形態においては、第１支持軸３３０に第１スコープを設置し、第２支持軸３４０に第２スコープを設置していた。ここで、第１スコープおよび第２スコープに代えて、角度測定器を第１支持軸３３０および第２支持軸に設置してもよい。図９に、角度測定器３４１を例示する。図９において、第２支持軸に、回転角計測用の角度測定器３４１を設けている。ここで、第２アンテナ装置１２０の方向（ベクトルｂ）はすでに計測済みであるので（ＳＴ１５０）、角度測定器３４１の目盛りを見ながら第２反射板３６０の向きを第２アンテナ装置１２０に向けることができる。（もちろん、継手部２２０の方位角が加算されるので、その分を差し引きする必要がある。）

　（変形例３）
　スコープ３７０、３７１、３７２による視認性をよくするため、第１アンテナ装置１１０および第２アンテナ装置１２０から可視光を発射するようにしてもよい。可視光は、点滅するレーザ光、いわゆるサーチライトなどでもよい。

　（第２実施形態）
　上記第１実施形態においては、継手部２２０に角度計測用の目盛り２３３、２４７を付し、継手部２２０の角度を読み取るようにしていた。ここで、第２実施形態としては、電波反射装置２００に角度の計測機能を設けるのではなく、角度計測は別の装置を用いる場合を説明する。角度計測装置としては例えば図１０に示すようなセオドライト５００が知られている。

　このセオドライト５００で第１アンテナ装置１１０および第２アンテナ装置１２０の方向を計測しておく。これにより、ベクトルａとベクトルｂとが求められる。ベクトルａとベクトルｂとから中点方向ｐを算出する。
　中点方向ｐが求まったら、電波反射装置２００から中点方向ｐを見たときに存在している目標物を特定する。メインスコープ３７０で前記目標物に照準を合わせると、反射板ユニット３００が中点方向ｐを向き、同時に、主軸線Ｌが入射面に対して垂直になる。あとは、第１スコープ３７１で第１アンテナ装置に照準を合わせ（ＳＴ１８０）、第２スコープ３７２で第２アンテナ装置１２０に照準を合わせればよい（ＳＴ１９０）。

　この構成によれば、継手部に角度目盛りを付ける必要がなくなる。したがって、継手部としては、各種自在継手など選択の幅が広がる。

　なお、上記第２実施形態においても、反射板ユニット３００を中点方向ｐに向ける必要はなく、主軸線Ｌが入射面に垂直になればよい。方位を問わず、主軸線Ｌを入射面に垂直したときにメインスコープ３７０で見えるであろう目標物を特定しておき、メインスコープ３７０の照準をその目標物に合わせればよいのである。

　（第３実施形態）
　上記実施形態においては、第１反射板を第１アンテナ装置１１０に向けるにあたって第１スコープ３７１の照準を利用した（ＳＴ１８０）。この他、例えば、第１アンテナ装置１１０から電波反射装置２００に向けてレーザ光を発射し、第１反射板３５０を回転させながらレーザ光線の反射強度が最大になる向きを探ってもよい。図１１のように、第１反射板３５０の直下に受光部６１０を配置し、計測器６２０によって受光強度を計測する。（第２反射板３６０についても同様にする。）このようにすれば、第１支持軸３３０や第２支持軸３４０にスコープを設置する必要がなくなる。

　（第４実施形態）
　上記実施形態では、継手部２２０や支持軸３３０、３４０の角度（姿勢）調整は人が手動で行うことを想定していた。
　ここで、第４実施形態としては、電波反射装置の方向調整を半自動化することについて検討する。

　メインスコープ３７０、第１スコープ３７１、第２スコープ３７２の照準合わせ（例えばＳＴ１２０、ＳＴ１４０、ＳＴ１８０、ＳＴ１９０）を自動化する。
　このためには、デジタル撮像機能（ＣＣＤやＣＭＯＳ）と画像処理機能（画像認識機能）とがあればよい。
　そして、例えば、アンテナ装置１１０、１２０から光を発射するなどすれば、第１アンテナ装置１１０の方向（ベクトルａ）と第２アンテナ装置１２０の方向（ベクトルｂ）を計測することは自動化できるであろう。

　角度（姿勢）の検出（例えばＳＴ１３０、ＳＴ１５０）を自動化する。
　このためには、支持フレーム３２０、第１支持軸３３０および第２支持軸３４０のそれぞれにセンサ（加速度センサ、ジャイロセンサ、ロータリーエンコーダ）を設けておいてもよい。あるいは、継手部２２０の各回転軸（ＡＺ軸、ＥＬ軸）にセンサ（ロータリーエンコーダ）を設けておいてもよい。

　反射板ユニット、第１反射板および第２反射板の角度（姿勢）調整を自動化する。このためには、継手部２２０の各回転軸（ＡＺ軸、ＥＬ軸）、第１支持軸３３０および第２支持軸３４０にそれぞれモータを仕込んでおけばよい。

　アルゴリズムはこれまでの説明で明らかになっているので、電波反射装置の方向調整を自動化するコンピュータプログラムを組んで、これをコンピュータに実行させることができるであろう。

　コンピュータとしては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有する通常のコンピュータでもよいし、各機能部用に各種論理素子等で構成された専用ハードウェアを搭載していてもよい。電波反射装置の方向調整プログラムを様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙｃｏｍｐｕｔｅｒｒｅａｄａｂｌｅｍｅｄｉｕｍ）に格納しておき、コンピュータに供給してもよい。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅｓｔｏｒａｇｅｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（ＥｒａｓａｂｌｅＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙｃｏｍｐｕｔｅｒｒｅａｄａｂｌｅｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

　（まとめ）
　上記に実施形態および変形例を複数記載したので、電波反射装置を設置するため必要な手順を整理しておく。
　電波反射装置を設置するにあたって調整すべきことは大きく分けて次ぎの二点である。
　（ステップ１）反射板ユニットの主線軸を入射面に垂直にする。
　（ステップ２）第１反射板および第２反射板をそれぞれ第１アンテナ装置１１０および第２アンテナ装置１２０に向ける。

　そして、上記ステップ１のためには、
　（ステップ１．１）入射面を求める。
　（ステップ１．２）主線軸が入射面の法線に一致するように角度調整する。
　が必要である。

　さらに、ステップ１．１のためには、
　（ステップ１．１．１）：第１アンテナ装置１１０の方向（ベクトルａ）と第２アンテナ装置１２０の方向（ベクトルｂ）を計測する。
　ことが必要である。
　　ステップ１．１．１を行うにあたってはバリエーションがあり、
　（ステップ１．１．１Ａ）：メインスコープ３７０でアンテナ装置１１０、１２０に照準を合わせて、そのときの角度を読み取ってもいい。
　（ステップ１．１．１Ｂ）：セオドライトなどの別の機器でアンテナ装置１１０、１２０の方向を計測してもよい。

　また、ステップ１．２を行うにあたってはバリエーションがある。
　（ステップ１．２Ａ）：ベクトルａとベクトルｂとから入射面の法線を求めて、主線軸が前記法線に一致するように継手部２２０の角度を調整する。
　（ステップ１．２Ｂ）：ベクトルａとベクトルｂとから中点方向を求めて、反射板ユニットが中点方向を向くように継手部２２０の角度を調整する。

　ステップ２を行うにあたってはバリエーションがある。
　（ステップ２Ａ）：第１スコープ３７１と第２スコープ３７２とをそれぞれ用いて第１アンテナ装置１１０と第２アンテナ装置１２０とに照準を合わせる。
　（ステップ２Ｂ）：第１支持軸３３０および第２支持軸３４０に角度測定器を設けておいて、角度調整を行う。
　（ステップ２Ｃ）：第１アンテナ装置１１０および第２アンテナ装置１２０からのレーザ光を受信して、受信強度が最大になる方向に合わせる。

　なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

　この出願は、２０１３年１２月２６日に出願された日本出願特願２０１３－２６９０２８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１０…障害物、２０…ポール、１００…通信システム、１１０…第１アンテナ装置、１２０…第２アンテナ装置、２００…電波反射装置、２１０…取付部、２２０…継手部、２３０…固定パーツ、２３１…支持片、２３２…孔、２４０…回動パーツ、２４１…連結片、２４２…基準マーク、２４５…支持片、２４６…孔、２５０…連結部、２５１…基準マーク、３００…反射板ユニット、３１０…レドーム、３２０…支持フレーム、３２１…柱部、３２２Ａ…支持腕、３２２Ｂ…支持腕、３３０…第１支持軸、３４０…第２支持軸、３４１…角度測定器、３５０…第１反射板、３６０…第２反射板、３７０…メインスコープ、３７１…第１スコープ、３７２…第２スコープ、３７３…スコープ、５００…セオドライト、６１０…受光部、６２０…計測器。

Claims

　離れた場所にある第１アンテナ装置と第２アンテナ装置との間の電波通信を反射によって中継する電波反射装置であって、
　この電波反射装置を安定した設置場所に固定的に取り付けする取付部と、
　二枚の反射板を支持する反射板ユニットと、
　前記反射板ユニットと前記取付部との間を繋ぐ継手部と、を備え、
　前記二枚の反射板は、それぞれの支持軸に対して所定角度傾斜した状態で支持され、互いの反射面が向き合い、かつ、同軸でありながら少なくとも一方が支持軸回りに回転可能であり、
　前記継手部は、直交関係にある二軸の回転自由度を有する
　ことを特徴とする電波反射装置。
　請求項１に記載の電波反射装置において、
　前記二枚の反射板は、それぞれの支持軸に対して傾斜角４５°で支持されている
　ことを特徴とする電波反射装置。
　請求項１または請求項２に記載の電波反射装置において、
　前記反射板ユニットの仰角および方位角をそれぞれ計測する角度計測手段をさらに備え、
　前記反射板ユニットには、この反射板ユニットと一体的に変位するメインスコープが取り付け可能になっている
　ことを特徴とする電波反射装置。
　請求項３に記載の電波反射装置において、
　前記角度計測手段は、前記継手部の各回転軸の回転角度を読み取るための角度目盛りである
　ことを特徴とする電波反射装置。
　請求項３に記載の電波反射装置において、
　前記角度計測手段は、前記反射板ユニットに搭載された加速度センサまたはジャイロセンサである
　ことを特徴とする電波反射装置。
　請求項１から請求項５のいずれかに記載の電波反射装置において、
　前記二枚の反射板のそれぞれの回転支持軸には、スコープがそれぞれ取り付け可能になっている
　ことを特徴とする電波反射装置。
　請求項１から請求項６のいずれかに記載の電波反射装置において、
　　前記二枚の反射板のそれぞれの回転支持軸には、回転角を読み取るための角度目盛りが付されている
　ことを特徴とする電波反射装置。
　離れた場所にある第１アンテナ装置と第２アンテナ装置との間の電波通信を反射によって中継する電波反射装置を設置する方法であって、
　前記電波反射装置は、
　この電波反射装置を安定した設置場所に固定的に取り付けする取付部と、
　二枚の反射板を傾斜角４５°で支持するとともに、前記二枚の反射板が同軸でありながらそれぞれ独立回転可能となるように支持する反射板ユニットと、
　前記反射板ユニットと前記取付部との間を繋ぐとともに、直交関係にある二軸の回転自由度を有する継手部と、を備えており、
　　前記第１アンテナ装置の方向と前記第２アンテナ装置の方向を計測し、
　　前記第１アンテナ装置、前記第２アンテナ装置および当該電波反射装置で定義される入射面を特定し、
　　前記入射面の法線と前記二枚の反射板の回転軸とが一致するように前記継手部の角度を調整し、
　　さらに、前記二枚の反射板を前記第１アンテナ装置と前記第２アンテナ装置の方向にそれぞれ向ける
　ことを特徴とする電波反射装置の設置方法。