(57)【要約】【課題】ケーブル径によらず、漏洩同軸ケーブルからの不要放射を抑制する技術を提供する。【解決手段】漏洩同軸ケーブルを形成する外部導体４には、漏洩同軸ケーブル１の長手方向（以下、ケーブル軸方向）に沿って、直線状（ここでは、長方形状）の複数のスロット６ａ〜６ｄが形成されている。スロット６ａ〜６ｄは、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。スロット長Ｌは、漏洩同軸ケーブルに必要とされる漏洩電磁界の強度に応じて設定される。ピッチＰ当たりの絶縁体の外周面（即ち、スロット６の形成部位を含んだ外部導体４全体）の面積をＳＰ、ピッチＰ中の全スロット６ａ〜６ｄの面積をＳＳ、両者の面積比をＳＲ（＝ＳＳ／ＳＰ）として、スロット幅Ｗは、０．０４≦ＳＲ≦０．０９を満たす大きさに設定される。【選択図】図２
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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して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一定のピッチ毎に同一パターンを繰り返す複数のスロットが形成された外部導体と、
を備え、
前記外部導体は、前記スロットの形成部位を含む前記ピッチ当たりの前記外部導体の面積に対する前記ピッチ当たりの前記スロットの面積の比ＳＲが、０．０４≦ＳＲ≦０．０９に形成されている。
漏洩同軸ケーブル。
【請求項２】
前記スロットは、前記内部導体の長手方向に対して傾斜し、かつ直線状に形成されたスロットにより構成されている
請求項１に記載の漏洩同軸ケーブル。
【請求項３】
前記ピッチ内における前記スロットのパターンは、ピッチの中心に対して線対称な形状に形成されている
請求項２に記載の漏洩同軸ケーブル。
【請求項４】
前記外部導体は、導電性の線材による編組によって形成されている
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】
前記外部導体は、難燃性の材料によって形成された外皮によって被覆されている
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の漏洩同軸ケーブル。
【請求項６】
使用周波数帯が２．４ＧＨｚ以上５．０ＧＨｚ以下である
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の漏洩同軸ケーブル。
【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、その周波数帯域は、８０ＭＨｚ〜４００ＭＨｚ程度であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
近年では、携帯電話や高速な無線ＬＡＮに対応して、例えば、２．４ＧＨｚ〜５ＧＨｚ帯でも使用可能な漏洩同軸ケーブルが要求されている。なお、同軸ケーブルには遮断周波数が存在し、この遮断周波数が使用周波数帯より大きくする必要がある。これを実現するためには、ケーブル径を細くする必要があることが知られている。
【０００５】
しかしながら、漏洩同軸ケーブルのケーブル径を細くすると、意図しない不要放射が増大して、漏洩同軸ケーブルの放射特性に乱れが生じることが実験的に見出された。この放射特性の乱れは、漏洩同軸ケーブルの周囲に形成される通信エリアを不安定なものとし、電波を受け難くい場所を発生させるため、通信が途切れ途切れになる等、通信品質を劣化させてしまうおそれがあるという問題があった。
【０００６】
本開示は、ケーブル径によらず、漏洩同軸ケーブルからの不要放射を抑制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、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、内部導体を被覆して形成されている。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一定のピッチ毎に同一パターンを繰り返す複数のスロットが形成されている。そして、外部導体は、スロットの形成部位を含むピッチ当たりの外部導体の面積に対するピッチ当たりのスロットの面積の比ＳＲが、０．０４≦ＳＲ≦０．０９に形成されている。
【０００８】
このような構成によれば、外部導体における面積の比ＳＲが０．０４≦ＳＲ≦０．０９に設定されているため、スロットからの電界の漏出、ひいては漏出した電界による不要波の発生を抑制することができる。その結果、不要波に基づく漏洩同軸ケーブルの放射特性の乱れが抑制され、漏洩同軸ケーブルの周辺に安定した通信エリアを形成すること、更には、漏洩同軸ケーブルを介して行う通信の品質を向上させることができる。
【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の斜視図である。
【図２】１ピッチ分のスロットパターンを示す外部導体の展開図である。
【図３】１ピッチ分の漏洩同軸ケーブルの放射特性を例示する説明図である。
【図４】φ＝０°方向における１ピッチ分の漏洩同軸ケーブルの放射特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図５】φ＝９０°方向における１ピッチ分の漏洩同軸ケーブルの放射特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】不要放射の原因を示す説明図である。
【図７】モデル化した１ピッチ分の必要波を示すグラフである。
【図８】モデル化した１ピッチ分の必要波を、フーリエ変換した結果を示すグラフである。
【図９】モデル化した１ピッチ分の不要波を示すグラフである。
【図１０】モデル化した１ピッチ分の不要波を、フーリエ変換した結果を示すグラフである。
【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漏洩同軸ケーブル１は、例えば、無線ＬＡＮのアンテナとして使用され、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。
【００１１】
漏洩同軸ケーブル１は、図１に示す通り、内部導体２の外周に、絶縁体３、外部導体４、シース５を順次設けることで構成されている。つまり、絶縁体３は内部導体２を被覆し、外部導体４は絶縁体３を被覆し、シース５は外部導体４を被覆する。
【００１２】
内部導体２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３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４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５としては、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２、絶縁体３、外部導体４、シース５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】
なお、同軸ケーブルは、ケーブル径、特に絶縁体３の外径（即ち、外部導体４の内径）Ｄによって遮断周波数が決まる。また、遮断周波数は、ケーブル径が細くなるほど高くなり、使用周波数帯より高くなるように設定する必要がある。例えば、２．４ＧＨｚ以上５．０ＧＨｚ以下でも使用可能とするには、６ｍｍ≦Ｄ≦１２ｍｍ、より好ましくは８ｍｍ≦Ｄ≦１０ｍｍ程度に設定される。
【００１４】
外部導体４には、内部導体２の長手方向、即ち漏洩同軸ケーブル１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６が形成されている。スロット６は、シート状に形成された外部導体４を、打ち抜き加工することで形成される。但し、スロット６の形成方法はこれに限るものではない。
【００１５】
スロット６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。具体的には、図２に示す通り、ピッチＰ当たり、四つのスロット６ａ〜６ｄを有する。なお、図２は、ピッチＰ長の漏洩同軸ケーブル１を形成する外部導体４をケーブル軸方向に沿って切り開いた状態を示す。このうち、二つスロット６ａ，６ｂは、ケーブル軸方向に対してスロット６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６ｃ，６ｄ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。つまり、スロット６のパターンは、ピッチの中心に対して線対称な形状を有する。但し、角度αは、０°＜α＜９０°に設定される。より好ましくは、５°≦α≦３０°に設定される。
【００１６】
なお、スロット６のスロット方向の長さをスロット長Ｌとして、スロット長Ｌが長いほど、漏洩同軸ケーブル１から漏洩する電磁波の強度が大きくなる。つまり、スロット長Ｌは、この特性を利用して、漏洩同軸ケーブル１に必要とされる漏洩電磁界の強度に応じて設定される。また、ピッチＰ当たりの絶縁体３の外周面（即ち、スロット６形成部位を含んだ外部導体４全体）の面積をＳＰ、ピッチＰ中の全スロット６ａ〜６ｄの面積をＳＳ、両者の面積比をＳＲ（＝ＳＳ／ＳＰ）とする。スロット６の短手方向の長さであるスロット幅Ｗは、０．０４≦ＳＲ≦０．０９を満たす大きさに設定される。
【００１７】
［２．シミュレーション］
１ピッチ分の漏洩同軸ケーブル１から漏洩する電磁波の放射特性をシミュレーションによって求めた結果を、図３〜図５のグラフに示す。図３は、漏洩同軸ケーブル１の周囲における漏洩電磁波の利得を３次元的に示したグラフである。また、漏洩同軸ケーブル１を中心とした周方向の角度φを、スロット６の中心に対する法線方向を基準（即ちφ＝０°）にして表すものとして、図４は、φ＝０°での放射特性、図５はφ＝９０°での放射特性を示す。図４、図５では、スロット幅ＷをＷ＝１〜４ｍｍの範囲で１ｍｍずつ変化させて求めた結果を示す。但し、図中において、実線がＷ＝１ｍｍの場合、破線がＷ＝２ｍｍの場合、一点鎖線がＷ＝３ｍｍの場合、二点鎖線がＷ＝４ｍｍの場合である。また、角度θは、ケーブル軸方向の給電側をθ＝０°、ケーブルの終端側をθ＝１８０°としている。
【００１８】
その他の条件は、漏洩同軸ケーブル１によって伝搬される信号の周波数が５２００ＭＨｚ、ピッチがＰ＝８０ｍｍ、漏洩同軸ケーブル１の絶縁体３の外径がＤ＝８ｍｍ、スロット長がＬ＝１２ｍｍとした。スロットの傾斜角度をα＝３０°とした。
【００１９】
この場合、ピッチ当たりの外部導体面積がＳＰ＝２０１０．４ｍｍ２であり、４個のスロットの合計面積ＳＳ、および面積比ＳＲ（＝ＳＳ／ＳＰ）を、４種類のスロット幅Ｗ＝１，２，３，４［ｍｍ］のそれぞれについて求めた結果を［表１］に示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
図４、図５におけるθ＝６０°〜７０°付近のピークが主放射であり、図４におけるθ＝１００°付近のピークが副放射である。また、図３に示す通り、主放射は、漏洩同軸ケーブル１の円周でほぼ均一、即ち無指向性であるのに対し、副放射は、方位φによって異なっており、指向性を有することがわかる。この副放射が放射特性を乱すため、副放射を可能な限り抑える必要がある。図５からは、副放射の強度が、スロット幅Ｗを狭くするほど低下することがわかる。
【００２２】
ここで、主放射は、内部導体２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。この磁流による放射波を、以下では必要波という。一方、副放射は、図６に示す通り、同軸線路内をＴＥＭモードで伝搬する電磁波の電界、即ち、内部導体２から放射方向に沿って生じる電界が、スロット６から漏洩することによって発生する。この電界による放射波を、以下では不要波という。この電界の漏洩量は、周波数が高くなるほど増大する。その漏洩した電界に基づく不要波が必要波と干渉することによって放射特性の乱れを生じさせる。
【００２３】
図７は、必要波の発生状況を、１ピッチ分についてモデル化したものである。即ち、スロットの中心位置を波源として、各スロット６ａ〜６ｄの位置には、同じ強度を有する波源が存在するが、それらの極性は、スロット方向の異なるスロット６ａ，６ｂと、スロット６ｃ，６ｄとでは反対となる。図７において、横軸はサンプル位置（ここでは、サンプル点の番号）、縦軸はサンプル位置での信号強度を示す。サンプル点数は、フーリエ変換処理を効率よく行うために二のべき乗個に設定されている。
【００２４】
図８は、モデル化された必要波を、フーリエ変換した結果である。なお、図８に示すグラフの横軸はフーリエ級数のｎ項目、即ち漏洩同軸ケーブル１からのｎ次モードの放射であることを示し、縦軸は係数、即ちｎ次モード放射の強さを示す。必要波は、１次モードの次は５次モードで放射が発生すること、換言すれば、２次モードから４次モードでの放射が抑制されることがわかる。主放射は、主として、この必要波の１次モードの放射によって形成される。
【００２５】
図９は、不要波の発生状況を、１ピッチ分についてモデル化したものである。即ち、スロットの中心位置を波源として、各スロット６ａ〜６ｄの位置には、同じ強度を有する波源が存在する。但し、必要波とは異なり、漏れ電界の漏れ出る方向は、スロットによらず同じ方向であるため、極性はすべて一致する。図９に示すグラフの横軸および縦軸は図７と同様である。
【００２６】
図１０は、モデル化された不要波を、フーリエ変換した結果である。図１０に示すグラフの横軸および縦軸は、図８と同様である。不要波は、２次モード、４次モードというように、偶数次モードで放射が発生することがわかる。副放射は、主として、この不要波の２次モードの放射によって形成される。
【００２７】
［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。
本実施形態では、ピッチ当たりの外部導体４に対するスロット６の面積比ＳＲが０．０４≦ＳＲ≦０．０９に設定されているため、スロット６から漏出した電界による不要波の発生を抑制することができる。その結果、不要波に基づく漏洩同軸ケーブル１の放射特性の乱れを抑制することができ、漏洩同軸ケーブル１の周辺に安定した通信エリアを形成することができる。なお、ＳＲを０．０４より小さくしてしまうと、スロット６を形成するのに困難を要することとなるとともに、ＳＲを０．０９より大きくしてしまうと、放射特性の乱れが増大してしまう。
【００２８】
［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。
【００２９】
（１）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６ａ〜６ｄ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６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６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の傾斜角度は、全てが必ずしも一致している必要はない。
【００３０】
（２）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】
【００３１】
１…漏洩同軸ケーブル、２…内部導体、３…絶縁体、４…外部導体、５…シース、６，６ａ〜６ｄ…スロット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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