(57)【要約】【課題】美観を保持することができ、安定な無線通信が可能な無線通信システムを提供する。【解決手段】  建物の屋外と屋内との間で通信を行う無線通信システムである。屋外に配置され、信号が伝搬する線状の中心導体、中心導体を覆う絶縁体、絶縁体を覆い、中心導体の軸方向に沿って一定のピッチで複数のスロットが配列された外部導体、外部導体の外周を覆うシースを有する漏洩同軸ケーブル１と、屋内に配置され、複数のスロットから放射される放射波を受信するアンテナ２０とを備え、建物には、放射波が透過する窓部１２が放射波を遮断する外壁１４に囲まれて設けられ、λを前記信号の波長として、外壁から外壁の垂直方向に離間した中心導体の中心までの第１間隔がλ／６以上の範囲で、窓部の一端から窓部の反対側の方向に離間した中心導体の中心までの第２間隔が０．８λ以下の範囲である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の屋外と屋内との間で通信を行う無線通信システムであって、
前記屋外に配置され、信号が伝搬する線状の中心導体、前記中心導体を覆う絶縁体、前記絶縁体を覆い、前記中心導体の軸方向に沿って一定のピッチで複数のスロットが配列された外部導体、前記外部導体の外周を覆うシースを有する漏洩同軸ケーブルと、
前記屋内に配置され、前記複数のスロットから放射される放射波を受信するアンテナとを備え、
前記建物には、前記放射波が透過する窓部が前記放射波を遮断する外壁に囲まれて設けられ、
λを前記信号の波長として、前記外壁から前記外壁の垂直方向に離間した前記中心導体の中心までの第１間隔がλ／６以上の範囲で、前記窓部の一端から前記窓部の反対側の方向に離間した前記中心導体の中心までの第２間隔が０．８λ以下の範囲であることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記複数のスロットの長手方向が、前記軸方向に対して傾斜した角度で配列されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
隣接するスロットの前記傾斜した角度が、互いに補角をなすことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記複数のスロットの長手方向が、前記軸方向に対して垂直な角度で配列されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏洩同軸ケーブルを用いた無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ）は、通常の同軸ケーブルの外部導体に複数のスロットが設けられたものである。このようなスロットを通じて、ケーブル内部の電磁波信号を外部に放射したり、ケーブル外部の電磁波信号をケーブル内部に取り込むことができる。即ち、ＬＣＸはケーブル型アンテナであり、特殊な細長い送受信アンテナと言える。
【０００３】
ＬＣＸは、金属体が多数存在する場所におけるアンテナとして有効である。金属体が多数存在する場所では、金属体による電波の影が発生して電波の不感地帯が生じやすい。このような場所では、一般のアンテナを用いると、多数のアンテナを設置しなければならない。しかし、ＬＣＸではそれぞれのスロットがアンテナとして働くので、ＬＣＸに沿って多数のアンテナが配置されることになる。したがって、１本のＬＣＸを布設するだけで、金属体が多数存在する通信領域でも不感地帯が発生し難くなる。布設工事も、一般のアンテナを個別に取り付けて電気配線する必要がなく、ＬＣＸを延線するだけでよく非常に簡単に実施できる。
【０００４】
上述のように、通常、ＬＣＸは無線通信エリア内に布設される。しかし、最近、事務所、会議室、工場、及び住宅などの建設済みの建物では、利用者への負担、あるいは、工事に伴う美観劣化などの問題により、建物内部にＬＣＸを新たに布設する工事が困難になる場合がある。このような場合、ＬＣＸを無線通信エリアの外に布設しなければならない。
【０００５】
建物の屋外にＬＣＸを、屋内にはアンテナを配置し、壁や窓を挟んで互いに信号を送受信する無線通信システムが提案されている（特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１５２１０７号公報
【特許文献２】特開２００４−１４７２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２で提案された無線通信システムでは、建物の外壁が電波の遮蔽体である場合、ＬＣＸを外壁に面して設置すると、建物内部の無線通信エリアでの無線通信が不安定になる。したがって、ＬＣＸを電波が透過しやすい窓などに面して配置しなければならない。そのため、美観上や保安上の問題が生じてしまう。
【０００８】
上記問題点を鑑み、本発明の目的は、美観を保持することができ、安定な無線通信が可能な無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、建物の屋外と屋内との間で通信を行う無線通信システムであって、屋外に配置され、信号が伝搬する線状の中心導体、中心導体を覆う絶縁体、絶縁体を覆い、中心導体の軸方向に沿って一定のピッチで複数のスロットが配列された外部導体、外部導体の外周を覆うシースを有する漏洩同軸ケーブルと、屋内に配置され、複数のスロットから放射される放射波を受信するアンテナとを備え、建物には、放射波が透過する窓部が放射波を遮断する外壁に囲まれて設けられ、λを前記信号の波長として、外壁から外壁の垂直方向に離間した中心導体の中心までの第１間隔がλ／６以上の範囲で、窓部の一端から窓部の反対側の方向に離間した中心導体の中心までの第２間隔が０．８λ以下の範囲であるアンテナが提供される。
【００１０】
本発明の一態様において、複数のスロットの長手方向が、軸方向に対して傾斜した角度で配列されてもよく、また、隣接するスロットの前記傾斜した角度が、互いに補角をなす角度であってもよい。あるいは、複数のスロットの長手方向が、軸方向に対して垂直な角度で配列されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、美観を保持することができ、安定な無線通信が可能な無線通信システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る無線通信システムに用いるＬＣＸの一例を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る無線通信システムのＬＣＸからの放射波の測定系の一例を示す正面概略図である。
【図４】図３に示した測定系の側面概略図である。
【図５】図３及び図４に示した測定系による結合損失の測定結果（その１）を示す図である。
【図６】図３及び図４に示した測定系による結合損失の測定結果（その２）を示す図である。
【図７】図３及び図４に示した測定系による結合損失の測定結果（その３）を示す図である。
【図８】図３及び図４に示した測定系による結合損失の測定結果（その４）を示す図である。
【図９】図３及び図４に示した測定系による結合損失の測定結果（その５）を示す図である。
【図１０】図３及び図４に示した測定系による結合損失の測定結果（その６）を示す図である。
【図１１】図３及び図４に示した測定系による結合損失の測定結果（その７）を示す図である。
【図１２】図３及び図４に示した測定系による結合損失の測定結果（その８）を示す図である。
【図１３】図３及び図４に示した測定系による結合損失の測定結果（その９）を示す図である。
【図１４】図３及び図４に示した測定系による結合損失の測定結果（その１０）を示す図である。
【図１５】図３及び図４に示した測定系による結合損失の測定結果（その１１）を示す図である。
【図１６】図３及び図４に示した測定系による結合損失の測定結果（その１２）を示す図である。
【図１７】ＬＣＸの位置に対する通信状態の評価結果の一例を示す表である。
【図１８】ＬＣＸの位置に対する通信状態の評価結果の他の例を示す表である。
【図１９】本発明の実施の形態に係る無線通信システムに用いるＬＣＸの他の例を示す概略図である。
【図２０】本発明の実施の形態に係る無線通信システムに用いるＬＣＸの他の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１４】
又、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１５】
本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、図１に示すように、建物の屋外及び屋内にそれぞれ設置されたＬＣＸ１及びアンテナ２０から構成される。ＬＣＸ１が送信アンテナで、アンテナ２０が受信アンテナである。ＬＣＸ１には、汎用同軸ケーブルなどのアプローチケーブル１８を介して、外部の給電部１６が接続される。アンテナ２０には、汎用同軸ケーブルなどのアプローチケーブル２４を介して、受信部２２が接続される。
【００１６】
実施の形態の説明で対象となる建物においては、窓部１２が外壁１４に囲まれて設けられている。建物の外壁１４は、電磁波を遮断する建材で構成される。例えば、外壁１４として、金属板、金属メッシュ、鉄筋、鉄骨などの導電性の建材が用いられる。また、外壁１４として、導電性のプラスチックを含む建材を使用してもよい。窓部１２には、ガラスなどの電磁波が透過可能な材料が用いられる。
【００１７】
ＬＣＸ１は、窓部１２の一端から窓部１２の反対側の方向に離間し、且つ外壁１４から外壁１４の垂直方向に離間して配置される。外壁からＬＣＸ１の中心までの間隔を第１間隔ｓ、及び窓部１２の一端からＬＣＸ１の中心までの間隔を第２間隔ｄとする。なお、ＬＣＸ１の終端部に、反射防止のためにＬＣＸ１の特性インピーダンスに等しい、例えば５０Ωの終端器（図示省略）を接続してもよい。
【００１８】
ＬＣＸ１は、図２に示すように、中心導体３、絶縁体５、外部導体７、及びシース９を有する。中心導体３は、高周波信号が供給される給電側から終端側に向かう軸方向（ｚ軸方向）に延伸する。絶縁体５は、中心導体３を覆うように設けられる。外部導体７は、絶縁体５を覆うように設けられる。シース９は、外部導体７の外周を覆うように設けられる。外部導体７には、ＬＣＸのｚ軸方向に沿って複数のスロット１０ａ、１０ｂが一定のピッチＰでジグザグ状に設けられる。スロット１０ａは、長手方向がｚ軸方向に対して鋭角の角度αで傾けて配置される。スロット１０ａに隣接するスロット１０ｂは、長手方向がｚ軸方向に対して鈍角の角度βで傾けて設けられる。角度α、βは互いに補角をなす。
【００１９】
例えば、ＬＣＸ１には、直径２ｍｍの銅線製の中心導体３、比誘電率εrが１．５で外径５ｍｍの発泡ポリエチレン製の絶縁体５、厚さ０．０１ｍｍの銅箔製の外部導体７、及び外径７ｍｍのシース９が用いられる。ＬＣＸ１の特性インピーダンスは、例えば５０Ωである。スロット１０ａ、１０ｂは、長さ１２ｍｍ、幅２ｍｍ、ピッチＰは８０ｍｍで、ｚ軸方向に対する角度α及びβは、それぞれ３０度及び１５０度である。
【００２０】
実施の形態に係る無線通信システムについて、図３及び図４に示す測定系を用いて評価を行った。外壁１４として、幅Ｗｂが４ｍで高さＨｂが３ｍの銅製の導体板を設置し、導体板の中央部に、幅Ｗａが２ｍで高さＨａが１ｍの窓部１２を設けた。長さが３ｍのＬＣＸ１を、窓部１２の上部の窓枠に平行に配置した。ＬＣＸ１が配置されて空間を「屋外」とし、受信用アンテナ２０が配置された空間を「屋内」とする。また、測定系の座標として、窓部１２の上部の窓枠の中心点を原点とし、外壁１４に垂直な方向にｘ軸、窓枠に垂直で外壁１４の上方向にｙ軸、及び窓枠に平行な方向にｚ軸を設定する。ＬＣＸ１の中心位置のｘ及びｙ座標が、それぞれ第１及び第２間隔ｓ、ｄである。屋内の座標ｘ＝０ｍｍ〜−１５００ｍｍ、座標ｙ＝−１０００ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲において結合損失を測定した。
【００２１】
給電部１６からＬＣＸ１の給電端にアプローチケーブル１８を介して、入力電力Ｐin、周波数が２．４ＧＨｚの信号が供給される。供給された信号は、ＬＣＸ１から放射される。屋外に配置されたＬＣＸ１からの放射波は窓部１２を介して、屋内に配置された半波長標準ダイポールアンテナなどのアンテナ２０で受信される。アンテナ２０は、汎用同軸ケーブルなどのアプローチケーブル２４を介して、放射波の受信電力Ｐoutを検出する受信部２２に接続される。アンテナ２０の位置（ｘ、ｙ）でＬＣＸ１からの放射波を受信する際に、アンテナ２０をｚ軸方向に−１５００ｍｍ〜１５００ｍｍの範囲で移動させている。そのときの受信した電力の平均値を、位置（ｘ、ｙ）での受信電力Ｐoutとする。放射波の強度を表す結合損失Ｌｃは、次式で計算される。結合損失Ｌcが小さいほど放射波の強度は強くなる。
Ｌｃ  ＝  −１０ｌｏｇ（Ｐout／Ｐin）  （ｄＢ）  ・・・（１）
第１間隔ｓ＝５ｍｍ、２０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍにおいて、それぞれ、第２間隔ｄ＝０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍの位置に配置したＬＣＸ１について、結合損失Ｌcの測定結果を図５〜図１６に示す。測定に用いた偏波は、ＬＣＸ１の主放射波であるＥφ偏波である。図５〜図７は第１間隔ｓが５ｍｍ、図８〜図１０は第１間隔ｓが２０ｍｍ、図１１〜図１３は第１間隔ｓが５０ｍｍ、図１４〜図１６は第１間隔ｓが１００ｍｍである。また、図５、図８、図１１及び図１４は第２間隔ｄが０ｍｍ、図６、図９、図１２及び図１５は第２間隔ｄが５０ｍｍ、図７、図１０、図１３及び図１６は第２間隔ｄが１００ｍｍである。なお、図５〜図１６において、実線で表した結合損失分布はｚ方向における変動が５ｄＢ以内と安定していたことを示し、破線で表した結合損失分布はｚ方向の変動が５ｄＢを超えて不安定であったことを示している。
【００２２】
図５〜図１６に示すように、ＬＣＸ１が外壁１４に近接して配置された場合や、窓部１２の窓枠から上方に離間して配置された場合では、屋内側への放射波は弱くなり、変動も激しくなる。
【００２３】
図１７は、図５〜図１６に示した測定結果に基づき、ＬＣＸ１の位置に対する通信状態についてまとめた表である。図１７の表に示す記号は通信状態を表し、◎は放射波強度が強くて安定している、○は安定している、△は屋内の奥側では安定しているが窓枠付近から内壁に沿った空間で不安定である、×は放射波強度が弱く非常に不安定であることを示している。図１７の表に示すように、ＬＣＸ１を屋外において第１間隔ｓが２０ｍｍ以上で、第２間隔ｄが１００ｍｍ以下の範囲の位置に配置することで、屋内で快適な通信を行うことができる。
【００２４】
次に、周波数が５ＧＨｚ帯域用のＬＣＸ１を用いて、信号の周波数を５．２ＧＨｚとして、図３及び図４に示した測定系を用いて同様の測定を行った。図１８は、ＬＣＸ１の位置に対する通信状態についてまとめた表である。図１８の表に示す記号は、図１７と同様である。図１８の表に示すように、周波数が５．２ＧＨｚにおいては、ＬＣＸ１を屋外において第１間隔ｓが１０ｍｍ以上で、第２間隔ｄが５０ｍｍ以下の範囲の位置に配置することで、屋内で快適な通信を行うことができる。
【００２５】
ここで、周波数２．４ＧＨｚ及び５．２ＧＨｚの電磁波の波長は、それぞれ約１２５ｍｍ及び約５８ｍｍである。したがって、ＬＣＸ１に供給する信号の波長をλとすると、図１７及び図１８の表に示した安定な通信状態の範囲は、第１間隔ｓがλ／６以上で、第２間隔ｄが０．８λ以下の範囲となる。
【００２６】
電磁波には回折効果があり、金属などの導体板に電磁波が当たると、導体板のエッジでは板の内側に曲がって進行する性質がある。したがって、上述のように、ＬＣＸ１の布設位置、即ち第１及び第２間隔ｓ、ｄを最適に選択すれば、回折効果によって屋外のＬＣＸ１からの放射波を屋内に侵入させることができる。その結果、屋内でのＬＣＸ１の布設工事の必要はなくなり、工事中に利用者が移動するなどの負担はなくなり、屋内の美観も現状維持ができる。また、屋内からはＬＣＸ１が見えないので更に美観上も好ましい。
【００２７】
このように、実施の形態では、屋外においてＬＣＸ１を窓部１２の窓枠の上方で外壁１４から離間して布設する。そのため、建物の美観を保持することができ、安定な通信状態で快適な無線通信を実現することができる。
【００２８】
なお、実施の形態に係る無線通信システムに用いるＬＣＸ１には、図１に示したように、ｚ軸方向に沿ってジグザグ上に設けられたスロット１０ａ、１０ｂが設けられている。しかし、ジグザグ上のスロットに限定されず、例えば、図１９に示すように、ＬＣＸ１に、ｚ軸方向に対する角度γが９０度で配列した複数のスロット１０を設けてもよい。あるいは、図２０に示すように、ｚ軸方向に対して同じ角度γで傾斜して配列された複数のスロット１０を設けてもよい。
【００２９】
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００３０】
１…漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ）
３…中心導体
５…絶縁体
７…外部導体
９…シース
１０、１０ａ、１０ｂ…スロット
１２…窓部
１４…外壁
１６…給電部
２０…アンテナ
２２…受信部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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