(57)【要約】【課題】漏洩同軸ケーブルを用いて長い範囲に渡る通信エリアを容易に形成する技術を提供する。【解決手段】漏洩同軸ケーブル２は、３つの区間に分けられており、無線機２０の接続端に近いものから区間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の順に設けられている。区間Ｓ１は、シース３４を露出させた状態に形成され、区間Ｓ２，Ｓ３には、ケーブル本体３を被覆する外皮４が設けられている。外皮４は、誘電体によって形成されたテープ（以下、誘電体テープ）を、シース３４の外周に巻回することで形成されている。但し、区間Ｓ２の外皮４１より区間Ｓ３の外皮４２のほうがより高い誘電率を有した誘電体テープが用いられている。また、誘電体テープは、少なくとも、シース３４を形成する誘電体より大きな誘電率を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状に形成された内部導体と、
前記内部導体を被覆するように形成された絶縁体と、
前記絶縁体を被覆し、かつ、前記内部導体の長手方向に沿って複数のスロットが形成された外部導体と、
前記外部導体を被覆する誘電体によって形成され、一端から他端に向けて誘電率が一方向に変化するように構成された外皮部と、
を備える、漏洩同軸ケーブル。
【請求項２】
前記外皮部は、当該漏洩同軸ケーブルの一端から入力された信号に基づく漏洩電界の強度が、当該同軸ケーブルの軸方向に沿って鋸歯状に変化し且つ予め設定された電界閾値以上の大きさが維持されるよう、各部位の誘電率が段階的に変化するように設定されている
請求項１に記載の漏洩同軸ケーブル。
【請求項３】
前記絶縁体の外径をＤ、使用する信号の波長をλとして、Ｄ／λ＞０．１２を満たすように設定されている
請求項１または請求項２に記載の漏洩同軸ケーブル。
【請求項４】
前記外皮部は、前記外部導体を保護するシースの周囲に形成されている
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の漏洩同軸ケーブル。
【請求項５】
前記外皮部は、前記シースに対して着脱可能に形成されている
請求項４に記載の漏洩同軸ケーブル。
【請求項６】
前記外皮部は、前記外部導体を保護するシースである
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の漏洩同軸ケーブル。
【請求項７】
前記複数のスロットは、一定のピッチ毎に同一パターンを繰り返すように形成されている
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の漏洩同軸ケーブル。
【請求項８】
無線通信機と、
前記無線通信機のアンテナとして使用される漏洩同軸ケーブルと、
を備えた無線通信システムであって、
前記漏洩同軸ケーブルは、
長尺状に形成された内部導体と、
前記内部導体を被覆するように形成された絶縁体と、
前記絶縁体を被覆し、かつ、前記内部導体の長手方向に沿って複数のスロットが形成された外部導体と、
前記外部導体を被覆する誘電体によって形成され、前記無線通信機との接続端から離れるほど大きな誘電率を有するように形成された外皮部と、
を備えた無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微弱な電磁波を放射する漏洩同軸ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、同軸ケーブルの外部導体上に周期的に形成されたスロットによって電磁波を放射する漏洩同軸ケーブルが開示されている。この種の漏洩同軸ケーブルは、例えば、高速道路等で車両に情報を提供するＦＭ放送、道路管理用の放送、列車無線等に使用される。
【０００３】
ところで、漏洩同軸ケーブルから漏洩する電界の強度は、無線通信機に接続される接続端から離れるほど弱まる。このため、より長い範囲に渡って使用できるようにするには、放射強度の異なる複数種類の漏洩同軸ケーブルを用意して、通信に必要な最低限の大きさを下回ることがないように、無線通信機から離れるほど、徐々に放射強度の大きい漏洩同軸ケーブルを用いることが行われている。なお、漏洩同軸ケーブルの放射強度は、一般的に、スロットの大きさによって調整されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２５５１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の手法では、放射強度の異なる何種類もの漏洩同軸ケーブルを用意しなければならないという問題があった。また、漏洩同軸ケーブル同士を接続する必要があるため、敷設作業に手間を要するという問題もあった。
【０００６】
本開示は、漏洩同軸ケーブルを用いて長い範囲に渡る通信エリアを容易に形成する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様は、内部導体と、絶縁体と、外部導体と、外皮部と、を備える漏洩同軸ケーブルである。内部導体は、長尺状に形成されている。絶縁体は、内部導体を被覆するように形成されている。外部導体は、絶縁体を被覆し、かつ、内部導体の長手方向に沿って複数のスロットが形成されている。外皮部は、外部導体を被覆する誘電体によって形成され、一端から他端に向けて誘電率が一方向に変化するように構成されている。
【０００８】
このような構成によれば、スロットの大きさが同じであっても、外皮部の誘電率が大きいほど、漏洩する放射波の波長が短くなり、スロットの大きさが同じであっても、電気的にはより大きなスロットを設けたことと等価になり、漏洩電界の強度が強くなる。従って、本開示に係る漏洩同軸ケーブルによれば、スロットの大きさを変化させることなく、より長い範囲に渡って、通信に必要な最低限度以上の電界強度が維持された通信エリアを、容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の一態様に係る漏洩同軸ケーブルを用いた無線通信システムの構成、および漏洩同軸ケーブルからの漏洩電界の強度を示す説明図である。
【図２】漏洩同軸ケーブルの構成を示す斜視図である。
【図３】本開示の別の態様に係る漏洩同軸ケーブルを用いた無線通信システムの構成、および漏洩同軸ケーブルからの漏洩電界の強度を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。
［１．構成］
本開示の一態様に係る通信システム１は、図１に示すように、漏洩同軸ケーブル２と、無線機５とを備える。無線機５は、無線ＬＡＮの固定局として機能し、漏洩同軸ケーブル２をアンテナとして、予め設定された周波数帯の信号を送受信する周知のものである。
【００１１】
漏洩同軸ケーブル２は、電波の届き難い場所やスポット的な通信を可能とする場所等に敷設される。
漏洩同軸ケーブル２は、ケーブル本体３と、外皮４とを有する。
【００１２】
ケーブル本体３は、図２に示すように、内部導体３１の外周に、絶縁体３２、外部導体３３、シース３４を順次設けることで構成されている。
内部導体３１としては、例えば、銅パイプまたは銅被アルミ線等の導電性の良い金属で長尺状に形成された導体線を例示することができる。絶縁体３２としては、例えばポリエチレン樹脂、フッ素樹脂、または、これらの樹脂を発泡させた低誘電率の樹脂から形成されたもの、或いは、これらの樹脂で形成された紐を束ねたものを例示することができる。外部導体３３としては、例えば、銅やアルミ等の導電性のよい金属で形成された金属箔または金属線材による編組を例示することができる。シース３４としては、外部導体３３を保護するものであり、難燃性、耐摩耗性、低摩擦性、耐低温性、耐熱性などを有するものが好ましい。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン（ＦＥＰ）などのフッ素樹脂を好適に用いることができる。なお、内部導体３１、絶縁体３２、外部導体３３、シース３４の材質はこれらに限定されるものではなく、使用周波数帯や使用環境等に応じて適宜選択することができる。
【００１３】
外部導体３３には、ケーブル本体３の長手方向（以下、ケーブル軸方向）に沿って、複数のスロット３５が形成されている。スロット３５は、シート状に形成された外部導体３３を、打ち抜き加工することで形成される。但し、スロット３５の形成方法はこれに限るものではない。
【００１４】
スロット３５は、直線状（ここでは、長方形状）に形成され、ケーブル軸方向に沿った一定の間隔（以下、ピッチ）Ｐ毎に同一パターンを繰り返すように設計されている。本実施形態では、ピッチＰ当たり、四つのスロットＳＬ１〜ＳＬ４を有する。このうち、二つスロットＳＬ１，ＳＬ２は、ケーブル軸方向に対してスロット３５の長手方向（以下、スロット方向）が角度αで傾斜し、残りの二つのスロットＳＬ３，ＳＬ４は、ケーブル軸方向に対してスロット方向が角度−αで傾斜するように形成されている。
【００１５】
漏洩同軸ケーブル２は、絶縁体３２の外径（即ち、外部導体３３の内径）Ｄによって遮断周波数が決まり、ケーブル径が細くなるほど遮断周波数は高くなる。遮断周波数は、無線機５が送受信する信号の周波数（以下、使用周波数）より高くなるように設定する必要がある。
【００１６】
更に、本実施形態では、使用周波数における信号の波長をλとして、絶縁体３２の外径Ｄは、Ｄ／λ＞０．１２を満たすように設定されている。これは、一般的な漏洩同軸ケーブルでは、内部導体３１を流れる電流により、スロットの周辺にてスロットの長手方向に沿って誘起される磁流によって発生する放射を主として用いている。これに対し、上述の設定により、漏洩同軸ケーブル２の外部導体３３の内側をＴＭモードで伝搬する信号の電界成分がスロット３５から漏洩することによって発生する放射を増大させている。
【００１７】
図１に戻り、漏洩同軸ケーブル２は、３つの区間に分けられており、無線機５の接続端に近いものから区間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の順に設けられている。区間Ｓ１は、シース３４を露出させた状態に形成され、区間Ｓ２，Ｓ３には、外皮４が設けられている。本実施形態ではこれらシース３４および外皮４が本発明の外皮部に相当する。また、外皮４は、誘電体によって形成されたテープ（以下、誘電体テープ）を、シース３４の外周に巻回することで形成されている。但し、区間Ｓ２の外皮４１より区間Ｓ３の外皮４２のほうがより高い誘電率を有した誘電体テープが用いられている。また、誘電体テープは、少なくとも、シース３４を形成する誘電体より大きな誘電率を有している。なお、ここでは、区間の数が３つである場合を例示しているが、区間の数は２つあるいは４つ以上であってもよい。
【００１８】
［２．設計］
外皮４が設けられた区間Ｓ２，Ｓ３において、スロット３５から漏洩する電界成分によって外部に放射される信号は、外皮４の誘電率によって波長短縮が生じる。波長短縮が生じると、スロット３５の大きさが同じであっても、電気的には、より大きなスロットが設けられていることと等価となり、スロット３５からの漏洩が増大する。その結果、区間Ｓ１と比較して区間Ｓ２の周辺、また、区間Ｓ２と比較して区間Ｓ３の周辺では、より大きな電界強度が得られることになる。
【００１９】
また、各区間の周辺で観測される電界強度は、図１中のグラフに示すように、無線機５から遠ざかるに従って減少する特性を有する。但し、区間Ｓ１と区間Ｓ２の境界、および区間Ｓ２と区間Ｓ３の境界にて、電界強度が大きくなることで鋸歯状の特性が得られる。そして、各区間Ｓ１〜Ｓ３の長さおよび区間Ｓ２，Ｓ３の外皮４１，４２の誘電率は、漏洩同軸ケーブル２から予め設定された通信可能距離だけ離れた地点にて計測される電界強度が、無線機５との通信に必要な最低限の電界強度によって決まる電界閾値Ｅthを下回ることがないように設定される。
【００２０】
［３．効果］
以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）ケーブル本体３の周囲に外皮４を設けることで、漏洩同軸ケーブル２から漏洩する電界の強度を、区間Ｓ１〜Ｓ３毎に異ならせている。このため、外部導体３３に形成されるスロット３５のサイズを変化させることなく、より長い範囲に渡って、電界閾値Ｅthより大きな電界強度が得られる通信エリアを容易に形成することができる。
【００２１】
（２）外皮４は、ケーブル本体３の周囲に誘電体テープを巻回することで形成されるため、ケーブル本体３としては、スロット３５のサイズが同じ一種類のものだけを用いることができる。しかも、区間Ｓ１〜Ｓ３の範囲の長さも、使用する無線機５の機能（例えば、使用周波数帯や出力電力）等に応じて、簡単かつ任意に変更することができる。
【００２２】
［４．他の実施形態］
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
【００２３】
（１）上記実施形態では、外皮４が誘電体テープによって形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、誘電体で形成された塗料、誘電体で形成されたシート、誘電体で形成されたチューブのほか、ケーブル本体３の外側に着脱可能なケース状の部材等であってもよい。
【００２４】
（２）上記実施形態では、シース３４とは別に外皮４を設けているが、図３に示す漏洩同軸ケーブル２ａのように、外皮４を省略し、区間Ｓ１〜Ｓ３毎に、シース３４ａを形成する誘電体材料の誘電率ε１〜ε３を、ε１＜ε２＜ε３となるように形成してもよい。この場合、シース３４が本発明の外皮部に相当する。
【００２５】
（３）上記実施形態では、ピッチＰ当たりのスロットパターンを、４つのスロットＳＬ１〜ＳＬ４で構成しているが、これに限定されるものではない。スロットパターンを構成するスロット３５は、ピッチの中心に対して線対称な形状をしていればよい。例えば、ピッチ当たりのスロット３５の数は、３個以下や５個以上であってもよい。同一ピッチ中の各スロット３５の傾斜角度は、全てが必ずしも一致している必要はない。
【００２６】
（４）上記実施形態における一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
【符号の説明】
【００２７】
１…通信システム、２，２ａ…漏洩同軸ケーブル、３…ケーブル本体、４，４１，４２…外皮、５…無線機、３１…内部導体、３２…絶縁体、３３…外部導体、３４，３４ａ…シース、３５…スロット。
【図１】
2018085641.tif 000003
【図２】
2018085641.tif 000004
【図３】
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