(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延伸し、信号が伝搬する内部導体と、
前記内部導体を覆う絶縁体と、
前記絶縁体の外周表面において、前記信号の一部が外部へ漏洩する遮蔽密度で導体素線を配置した第１外部導体と、
前記第１外部導体と接触して前記軸方向に一定のピッチで配列され、前記信号を遮蔽する複数の第２外部導体
とを備え、
前記軸方向において、前記複数の第２外部導体のそれぞれの電気長が、隣接する第２外部導体間の電気長と同じであり、
前記信号の伝搬波長の自由空間波長に対する波長短縮率をνとして、前記ピッチが、前記伝搬波長の｛１／（１＋０．７６６ν）｝倍〜｛３／（１＋ν）｝倍の範囲であることを特徴とする漏洩同軸ケーブル。
【請求項２】
前記ピッチが、前記伝搬波長の０．９倍〜１．１倍の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の漏洩同軸ケーブル。
【請求項３】
前記導体素線の遮蔽密度が、７０％以下の範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載の漏洩同軸ケーブル。
【請求項４】
前記第１外部導体が、前記導体素線を用いた編組又は横巻であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の漏洩同軸ケーブル。
【請求項５】
前記第２外部導体が、金属膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の漏洩同軸ケーブル。
【請求項６】
前記第２外部導体が、絶縁性膜上に前記ピッチで周期的に配列された導体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の漏洩同軸ケーブル。
【請求項７】
前記第１及び第２外部導体を覆うシースを更に備え、
前記第２外部導体が、前記シース及び前記第１外部導体の間に配置され、
前記絶縁性膜が、前記シースに接着されることを特徴とする請求項６に記載の漏洩同軸ケーブル。
【請求項８】
前記第２外部導体が、前記絶縁体及び前記第１外部導体の間に配置され、
前記絶縁性膜が、前記絶縁体に接着されることを特徴とする請求項６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、漏洩同軸ケーブルに関する。
【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放射部として設けられたものである。内部導体に供給された電磁波信号は、外部導体により遮蔽されるが、放射部であるスロットを通して外部に漏洩する。即ち、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、鉄道や自動車などの移動体用の通信線路として広く用いられる。列車無線用途としては、鉄道の線路沿いに布設されたＬＣＸが、車両に設置したアンテナとの通信用アンテナとなる。また、近年では、無線ＬＡＮ用アンテナとしても利用されている。
【０００４】
従来のＬＣＸでは、外部導体として、打ち抜き加工で形成したスロットを有する金属テープが用いられる。（非特許文献１参照）。この場合、１枚の金属テープをＬＣＸの長手方向に縦添えするため、可撓性が劣るという問題がある。また、可撓性が劣るため、ＬＣＸを屈曲するとスロットから外部導体に亀裂が発生してしまう。
【０００５】
可撓性が優れたＬＣＸを実現するため、スパイラル状に巻きつけた編組型や横巻き型の外部導体を用いることが提案されている（特許文献１及び２参照）。隣接する外部導体間の隙間が放射部となる。提案された外部導体は、素線の編組や横巻、あるいは金属テープを用いるため、可撓性を改善することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１９８９４１号公報
【特許文献２】特開２００３−１２３５５５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】岸本俊彦、佐々木伸著「ＬＣＸ通信システム」 電子通信学会、昭和５７年８月２０日出版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、スパイラル状に巻きつけた外部導体を用いるため、放射部のピッチの設計自由度が悪くなる。現実的に編組角度や横巻き角度を１０度程度以下にすることは困難であり、放射部のピッチを長くすることには限界がある。例えば、絶縁体の外径が５ｍｍの場合、放射部のピッチは約９０ｍｍ以下が限界となる。また、従来のＬＣＸでは、ＬＣＸの軸方向に垂直な放射角度となる周波数では放射部のピッチと信号波長が一致するため、ＬＣＸ中に大きな電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が生じ実用に耐えない。
【０００９】
上記問題点を鑑み、本発明の目的は、可撓性が優れ、放射部のピッチの設計自由度の高いＬＣＸを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、軸方向に延伸し、信号が伝搬する内部導体と、内部導体を覆う絶縁体と、絶縁体の外周表面において、信号の一部が外部へ漏洩する遮蔽密度で導体素線を配置した第１外部導体と、第１外部導体と接触して軸方向に一定のピッチで配列され、信号を遮蔽する複数の第２外部導体とを備え、軸方向において、複数の第２外部導体のそれぞれの電気長が、隣接する第２外部導体間の電気長と同じであり、信号の伝搬波長の自由空間波長に対する波長短縮率をνとして、ピッチが、伝搬波長の｛１／（１＋０．７６６ν）｝倍〜｛３／（１＋ν）｝倍の範囲であるＬＣＸが提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、可撓性が優れ、放射部のピッチの設計自由度の高いＬＣＸ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漏洩同軸ケーブルの一例を示す概略図である。
【図２】図１に示した漏洩同軸ケーブルのＡ−Ａ断面を示す図である。
【図３】図１に示した漏洩同軸ケーブルのＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る漏洩同軸ケーブルの結合損失測定結果の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る漏洩同軸ケーブルの定在波比測定結果の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る漏洩同軸ケーブルの他の例を示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る漏洩同軸ケーブルの第２外部導体の形成に用いるテープの一例を示す斜視図である。
【図８】図７に示したテープを用いて作製した漏洩同軸ケーブルの一例を示す断面概略図である。
【図９】図７に示したテープを用いて作製した漏洩同軸ケーブルの他の例を示す断面概略図である。
【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ＬＣＸは、図１〜図３に示すように、内部導体１０、絶縁体１２、第１外部導体１４、複数の第２外部導体１６、及びシース１８を有する。内部導体１０は、ＬＣＸの軸方向に延伸する。絶縁体１２は、内部導体１０を覆うように設けられる。第１外部導体１４は、絶縁体１２を挟んで内部導体１０を覆うように設けられる。複数の第２外部導体１６は、それぞれ第１外部導体１４と接触し、一定のピッチＰで配列される。シース１８は、第１及び第２外部導体１４、１６の外周を覆うように設けられる。
【００１６】
遮蔽部４は、各第２外部導体１６が配置された長さＬｗの領域で、放射部２は、隣接する第２外部導体１６間の長さＬｓの領域である。即ち、図２に示すように、遮蔽部４は、第１及び第２外部導体１４、１６が２重に配置される。図３に示すように、放射部２は、第１外部導体１４だけが配置される。放射部２及び遮蔽部４の長さＬｓ、Ｌｗは実質的に等しくされる。
【００１７】
例えば、内部導体１０には、銅などの金属が用いられる。絶縁体１２には、発泡ポリエチレンなどの樹脂が用いられる。第１外部導体１４には、金属などの導体素線を用いた導電性編組や横巻が用いられる。第２外部導体１６には、金属膜や金属箔などの導体膜が用いられる。シース１８には、難燃ポリエチレンなどの樹脂が用いられる。
【００１８】
内部導体１０は、外部の信号源などから供給される高周波信号を伝搬させる。遮蔽部４では、第２外部導体１６が高周波信号を遮蔽するため、ＬＣＸの外部には高周波信号は放射されない。放射部２では、第１外部導体１４が編組であるため、高周波信号の一部が外部へと漏洩する。即ち、ピッチＰで配列された放射部２からＬＣＸの外部へ電磁波が放射される。ピッチＰは、供給される高周波信号の周波数に応じて定められる。
【００１９】
第１外部導体１４の編組あるいは横巻に用いる金属素線の絶縁体１２の外周表面に対する遮蔽密度を、７０％以下の範囲とする。遮蔽密度が７０％より大きいと、放射部２から電磁波が十分には放射されない。なお、遮蔽密度は、絶縁体１２の表面積に対して、絶縁体１２表面に配置された導体素線の面積の比である。
【００２０】
このように、実施の形態に係るＬＣＸでは、第１外部導体１４は、高周波信号が漏洩するように低遮蔽密度とし、第２外部導体１６は、導体膜を第１外部導体１４と接触させて高周波信号の漏洩がないようにしている。そのため、第１及び第２外部導体１４、１６は同電位となり、遮蔽部４では電磁波が放射されず、放射部２からはＬＣＸの外部に電磁波を放射させることができる。実施の形態では、第１外部導体１４として編組を用い、第２外部導体１６が周期的に配置されているため、可撓性が優れたＬＣＸを実現できる。また、第２外部導体１６の配列周期と幅により、放射部２のピッチを規定することができるため、設計の自由度が高くなる。なお、第１外部導体１４として横巻を用いても、同様の効果が得られる。
【００２１】
一般に、ＬＣＸからの電磁波の放射角θnは、ＬＣＸの軸方向に直角な放射角を０として、終端側に傾いた放射方向を正とすれば、以下の式で表される（非特許文献１参照）。
【００２２】
θn  ＝  sin-1（ｎλ／Ｐ＋１／ν）         （１）
ただし、ｎは放射波のモードで負の整数、λは自由空間での波長、νはＬＣＸの波長短縮率である。波長短縮率νは、内部導体と外部導体間の絶縁体及び中空部分の体積比から求めた実効比誘電率εsから、
ν  ＝  １／（εs）１／２            （２）
と表せる。
【００２３】
通常は、ｎ＝−１のいわゆる−１次モードだけが使用されることが多い。−２次モード以降の高次モードが生じる周波数では、−１次モードを含め複数の角度から放射される電磁波が互いに干渉し、定在波が発生するため、一様な強さの電磁波の放射を実現することが困難となるためである。従来では、複雑なジグザグスロット配列のＬＣＸを用いることにより、高次モードが生じないようにして、広帯域化を図っている。
【００２４】
一方、実施の形態では、放射部２及び遮蔽部４の軸方向の電気長を一致させることにより、−２次モードが生じないようにしている。ここで、電気長は、物理長と波長短縮率νとの積である。放射部２と遮蔽部４の実効比誘電率は同一ではないが、実質的にはほぼ等しい。そこで、放射部２と遮蔽部４の物理長をほぼ同じにして電気長を一致させる。このように、実施の形態に係るＬＣＸでは、簡単な構造で、−２次モードの放射が生じないようにすることができ、広帯域化が可能となる。
【００２５】
具体的には、−１次モードだけが放射される周波数帯域は、次式で表される。
【００２６】
（１＋１／ν）／２  ＜  λ／Ｐ  ＜  （１＋１／ν）             （３）
実施の形態に係るＬＣＸでは、−２次モードの放射がないため、従来の−１次モードと−２次モードが放射される周波数領域も利用可能となる。したがって、周波数帯域が次式のように拡大される。
【００２７】
（１＋１／ν）／３  ＜  λ／Ｐ  ＜  （１＋１／ν）             （４）
即ち、放射角が−９０°から、−３次モードが生じる＋３０°の範囲が使用可能となる。
【００２８】
式（４）から、ピッチＰは次式の条件を満足するように設定すればよい。
【００２９】
λg／（１＋ν）＜  Ｐ  ＜３λg／（１＋ν）               （５）
ここで、λgはＬＣＸ中での伝搬波長で、λg＝νλである。なお、経験的には、−１次モードの放射角は、−５０°が実用的な限界角度である。したがって、ピッチＰは、
λg／（１＋０．７７６ν）＜  Ｐ  ＜３λg／（１＋ν）           （６）
の範囲が望ましい。
【００３０】
また、−１次モードの放射角が０°となる周波数では、スロットピッチと波長が一致する。そのため、一般的なＬＣＸでは、ＬＣＸ中のＶＳＷＲが大きくなり、実用に耐えなくなる。これに対し、実施の形態に係るＬＣＸでは、図１に示したように、放射部２及び遮蔽部４の物理長である長さＬｓ、Ｌｗをほぼ等しくする。放射部２のインピーダンスＺ1は、遮蔽部４のインピーダンスＺ2に比べて大きい。したがって、放射部２と遮蔽部４の境界面では伝搬信号が僅かに反射される。例えば、放射部２から遮蔽部４への伝搬信号の反射電圧Ｖ1は、（Ｚ2−Ｚ1）／（Ｚ2＋Ｚ1）であり、遮蔽部４から放射部２への伝搬信号の反射電圧Ｖ2は（Ｚ1−Ｚ2）／（Ｚ2＋Ｚ1）である。反射電圧Ｖ1と反射電圧Ｖ2は互いに位相が逆となる。したがって、反射波は、ＬＣＸ減衰量や多重反射の影響を考慮すると厳密には０とはならないが、ほぼ０とすることができる。その結果、ＶＳＷＲを抑制することができ、−１次モードでの放射角が０°となる周波数でも利用可能となる。具体的には、実施の形態では、ピッチＰが、ＬＣＸ中の伝搬波長の０．９倍〜１．１倍の範囲を利用することができる。
【００３１】
図４は、実施の形態に係るＬＣＸを試作品して、結合損失を測定した結果を示す。作動周波数は、５２０ＭＨｚである。試作したＬＣＸの内部導体１０は、外径が約１．５ｍｍの軟導線である。絶縁体１２は、外径が約７．３ｍｍの発泡ポリエチレンである。第１外部導体１４は、外径が０．１４ｍｍの錫めっき軟銅線を素線として、持数が４、打数が１６、ピッチが１６ｍｍで遮蔽密度が約５６％の編組である。第２外部導体１６は、ＬＣＸの軸方向の幅が約２２５ｍｍで、ピッチＰが約４５０ｍｍの銅箔である。シース１８は、厚さが約１ｍｍ、外径が約１０ｍｍｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）である。
【００３２】
結合損失の測定方法は、国際標準ＩＥＣ６１１９６−４に準拠している。試作ＬＣＸと標準ダイポールアンテナの離隔距離は１．５ｍである。高周波信号が供電されるＬＣＸの一端の位置を０としている。試作ＬＣＸを地面に対して水平に布設して、５２０ＭＨｚにおける水平偏波の結合損失を測定している。図４に示すように、給電側から３ｍ離れた位置でも結合損失は約６０ｄＢを確保していることが確認できる。
【００３３】
図５には、試作したＬＣＸに対して、周波数に対するＶＳＷＲを測定した結果を示す。図５に示すように、−１次モードでの放射角が０°となる作動周波数の５２０ＭＨｚ近傍では、ＶＳＷＲの値は１．１程度であり、極めて小さいことが確認できる。
【００３４】
なお、図１に示したように、第１外部導体１４の上に第２外部導体１６が配置されている。しかし、図６に示すように、第２外部導体１６を絶縁体１２に接して配置し、第２外部導体１６及び絶縁体１２を覆うように第１外部導体１４を配置してもよい。
【００３５】
上述のように、第２外部導体１６はピッチＰで周期的に配列される。例えば、図７に示すように、複数の第２外部導体１６がプラスチックなどの絶縁性膜２０上に周期的に配列されたテープを準備する。このテープを用いて、第１外部導体１４に第２外部導体１６が接触する向きで縦添えすれば、図１及び図６に示した放射部２及び遮蔽部４の長さＬｓ、Ｌｗを正確に制御でき、実施の形態に係るＬＣＸの構造が容易に実現できる。
【００３６】
また、図７に示したテープとして、第２外部導体１６が配列された面の反対側の絶縁性膜２０の面に接着層を設けてもよい。例えば、第２外部導体１６が、図８に示すように、シース１８及び第１外部導体１４の間に配置される場合、絶縁性膜２０を接着層によりシース１８に接着する。また、第２外部導体１６が、図９に示すように、絶縁体１２及び第１外部導体１４の間に配置される場合、絶縁性膜２０を接着層により絶縁体１２に接着する。第２外部導体１６が、接着層によりシース１８又は絶縁体１２に強固に接着されているため、放射部２や遮蔽部４の長さＬｓ、Ｌｗ、あるいはピッチＰの変動を未然に防止することができる。その結果、電磁波の不安定な放射、ディップやヌル点などの電波の弱い空間の発生などを抑制し、ＬＣＸの所望の特性を長期にわたって安定して得ることが可能となる。
【００３７】
なお、第１外部導体１４として編組あるいは横巻を用いているが、例えば、複数の導体素線の縦添え、導体素線のメッシュ、あるいは複数の細幅の導体テープの縦添えなどを用いてもよい。また、第２外部導体１６として金属膜や金属箔などの導体膜を用いているが、例えば、ハンダめっき膜、導電性樹脂膜、あるいは、導電性塗料膜などを用いてもよい。
【００３８】
（その他の実施の形態）
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】
【００３９】
２…放射部
４…遮蔽部
１０…内部導体
１２…絶縁体
１４…第１外部導体
１６…第２外部導体
１８…シース
２０…絶縁性膜
【要約】
【課題】可撓性が優れ、放射部のピッチの設計自由度の高いＬＣＸを提供する。
【解決手段】軸方向に延伸し、信号が伝搬する内部導体１０と、内部導体１０を覆う絶縁体１２と、絶縁体１２の外周表面において、信号の一部が外部へ漏洩する遮蔽密度で導体素線を配置した第１外部導体１４と、第１外部導体１４と接触して軸方向に一定のピッチで配列され、信号を遮蔽する複数の第２外部導体１６とを備える。軸方向において、複数の第２外部導体のそれぞれの電気長が、隣接する第２外部導体間の電気長と同じであり、信号の伝搬波長の自由空間波長に対する波長短縮率をνとして、ピッチが、伝搬波長の｛１／（１＋０．７６６ν）｝倍〜｛３／（１＋ν）｝倍の範囲である。
【選択図】図１【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】
0005162713.tif 000008
【図８】
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【図９】
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