(57)【要約】【課題】漏洩同軸ケーブルの電波伝搬解析が可能な電波伝搬解析方法を提供する。【解決手段】電波を漏洩するための構造が長手方向に沿って周期的に形成された漏洩同軸ケーブルの電波伝搬解析を行う方法であって、電波を漏洩するための構造の１周期または複数周期を１つの点波源と仮定し、その仮定した点波源の指向性を求める第１のステップＳ１と、仮定した点波源のそれぞれを送信点とし、第１のステップＳ１で求めた点波源の指向性を用いて、レイトレース法により受信点での電波強度を求める第２のステップＳ２と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を漏洩するための構造が長手方向に沿って周期的に形成された漏洩同軸ケーブルの電波伝搬解析を行う方法であって、
前記電波を漏洩するための構造の１周期または複数周期を１つの点波源と仮定し、その仮定した点波源の指向性を求める第１のステップと、
前記仮定した点波源のそれぞれを送信点とし、前記第１のステップで求めた点波源の指向性を用いて、レイトレース法により受信点での電波強度を求める第２のステップと、
を備えたことを特徴とする電波伝搬解析方法。
【請求項２】
前記第２のステップでは、使用する周波数と、前記漏洩同軸ケーブルの端部に設けられた給電点から前記各点波源までの距離とから、前記各点波源の前記給電点からの位相差を求めておき、当該給電点からの位相差と、前記第１のステップで求めた点波源の指向性を用いて、レイトレース法により受信点での電波強度を求める
請求項１記載の電波伝搬解析方法。
【請求項３】
前記第１のステップでは、前記点波源の指向性を解析により求める
請求項１または２記載の電波伝搬解析方法。
【請求項４】
前記第１のステップでは、前記点波源の指向性を実測により求める
請求項１または２記載の電波伝搬解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レイトレース法を用いた電波伝搬解析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レイトレース法を用いた電波伝搬解析方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。レイトレース法は、波長に比べて十分に広い領域を評価対象とし、電波伝搬特性を求める手法である。
【０００３】
近年では、レイトレース法を用いた電波伝搬解析方法を行うソフトウェアも開発されており、アンテナの設置・調整工数の低減や敷設コストの削減、開発期間の短縮、不具合発生時の現象解析等に大きく寄与している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２９８９５３号公報
【特許文献２】特開平９−１１９９５５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、上述のレイトレース法では、電波を送信する送信点として、点波源を用いることを前提としている。そのため、線波源として挙動する漏洩同軸ケーブル（Leaky Coaxial Cable、ＬＣＸ）については、レイトレース法を用いた電波伝搬解析を行うことが困難であった。
【０００６】
プラント内やデータセンタ内など、広い空間で多くの金属体が存在する空間では、点波源として挙動する通常のアンテナを用いた場合、通信遮断により高い信頼性を得ることが困難であるが、線波源として挙動する漏洩同軸ケーブルを用いることにより、高い信頼性（受信電波強度の安定性）を実現することが可能になる。このような漏洩同軸ケーブルの設置・調整工数の低減や敷設コストの削減、開発期間の短縮、不具合発生時の現象解析等を可能とするため、漏洩同軸ケーブルの電波伝搬解析を可能とすることが望まれる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、漏洩同軸ケーブルの電波伝搬解析が可能な電波伝搬解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、電波を漏洩するための構造が長手方向に沿って周期的に形成された漏洩同軸ケーブルの電波伝搬解析を行う方法であって、前記電波を漏洩するための構造の１周期または複数周期を１つの点波源と仮定し、その仮定した点波源の指向性を求める第１のステップと、前記仮定した点波源のそれぞれを送信点とし、前記第１のステップで求めた点波源の指向性を用いて、レイトレース法により受信点での電波強度を求める第２のステップと、を備えた電波伝搬解析方法である。
【０００９】
前記第２のステップでは、使用する周波数と、前記漏洩同軸ケーブルの端部に設けられた給電点から前記各点波源までの距離とから、前記各点波源の前記給電点からの位相差を求めておき、当該給電点からの位相差と、前記第１のステップで求めた点波源の指向性を用いて、レイトレース法により受信点での電波強度を求めてもよい。
【００１０】
前記第１のステップでは、前記点波源の指向性を解析により求めてもよい。
【００１１】
前記第１のステップでは、前記点波源の指向性を実測により求めてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、漏洩同軸ケーブルの電波伝搬解析が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電波伝搬解析方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】本実施の形態で解析対象とする漏洩同軸ケーブルの概略構成図である。
【図３】図２の漏洩同軸ケーブルを点波源の集合として表示した図である。
【図４】本発明において、点波源の指向性の求め方を説明する図である。
【図５】本発明において、点波源の指向性の一例を示す図であり、（ａ）は解析により求めた点波源の指向性、（ｂ）は実測により求めた点波源の指向性を示す図である。
【図６】本発明において、レイトレース法を説明する図である。
【図７】本発明において、漏洩同軸ケーブルからの距離を変化させて漏洩同軸ケーブルの長さ方向に沿った電波強度分布の解析を行うことを説明する図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、図７の解析結果および理論値を示すグラフ図である。
【図９】本発明で解析に用いた建家のモデルを示す図である。
【図１０】電波強度を実測する際に用いたシステムのシステム構成を示す図である。
【図１１】図９のモデルを用いた解析結果および図１０のシステムを用いた実測結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態に係る電波伝搬解析方法の手順を示すフローチャートであり、図２は、本実施の形態で解析対象とする漏洩同軸ケーブルの概略構成図である。
【００１６】
本実施の形態に係る電波伝搬解析方法は、漏洩同軸ケーブルの電波伝搬解析（すなわち、電波の伝搬経路を考慮した任意の受信点での電波強度の解析）を行う方法である。ここでは、一例として、図２に示すように、長手方向に沿ってスロット２２が周期的に形成されたスロット型の漏洩同軸ケーブル２１の電波伝搬解析を行う場合を説明する。
【００１７】
図２の漏洩同軸ケーブル２１では、図示右上から左下にかけて斜めに形成されたスロット２２ａと、図示左上から右下にかけて斜めに形成されたスロット２２ｂの２種類のスロット２２を形成しており、ケーブル長手方向に沿って４つのスロット２２ａと４つのスロット２２ｂを交互に形成し、８つのスロット２２を１周期として周期的にスロット２２を形成している。本実施の形態では、８つのスロット２２からなる１周期分の長さ（１ピッチ）ｐが０．３８６ｍであり、これを１３周期形成した長さＬ＝５．０１８ｍの漏洩同軸ケーブル２１を用いた。なお、漏洩同軸ケーブルの構造は図２のものに限定されず、電波を漏洩するための構造が長手方向に沿って周期的に形成されたものであれば、本発明は適用可能である。
【００１８】
さて、図１に示すように、本実施の形態に係る電波伝搬解析方法は、波源の設定を行う第１のステップＳ１と、電波強度の解析を行う第２のステップＳ２と、を主に備えている。以下、各ステップについて詳細に説明する。
【００１９】
第１のステップＳ１では、まず、ステップＳ１１にて、漏洩同軸ケーブル２１における電波を漏洩するための構造（ここではスロット２２）の１周期または複数周期を１つの点波源と仮定する。本実施の形態では、８つのスロット２２で１周期となっているので、この１周期分、つまり８つのスロット２２を１つの点波源と仮定する場合を説明する。なお、複数周期分、つまり８×ｎ個のスロット２２を点波源と仮定することも当然に可能である。
【００２０】
これにより、図３に示すように、線波源である漏洩同軸ケーブル２１を、複数の点波源２３の集合として表すことが可能になる。各点波源２３間の距離は、１周期分の長さｐと等しくなる。また、各点波源２３は同じ構造であるから、全ての点波源２３で指向性は同じになる。
【００２１】
その後、ステップＳ１２にて、点波源２３の指向性を求める。点波源２３の指向性は、解析により求めてもよいし、実測により求めてもよい。コストの観点からは、解析により求めることが望ましく、より正確な指向性を求めるという観点からは、実測により求めることが望ましい。どちらの方法を用いるかは、求められる正確性やコスト等に応じ適宜決定すればよい。なお、スロット形状が複雑である場合など解析が困難な場合には、実測により求めるとよい。
【００２２】
点波源２３の指向性を解析により求める場合、図４に示すように、８つのスロット２２からなる１周期分の漏洩同軸ケーブル２１の端部に給電部４１を形成した解析モデルを作成し、［数１］に示す式（１）を用いて、角度θごとの指向性Ｄ（θ）を演算するとよい。なお、ｎは給電部４１側から数えたスロット２２の番号であり、ａnはｎ番目のスロット２２での電界の振幅、ｘnはｎ番目のスロット２２の給電部４１からの距離を表している。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
一例として、解析により求めた点波源２３の指向性を図５（ａ）に、実測により求めた点波源２３の指向性を図５（ｂ）に示す。図５（ａ），（ｂ）から分かるように、実測により求めた指向性は、解析により求めた指向性と比較してバックファイアが大きい。よって、正確性が要求される場合には実測により求めた指向性を用いることが望ましい。ステップＳ１２にて点波源２３の指向性を求めた後、ステップＳ２に進む。
【００２５】
ステップＳ２では、まず、ステップＳ２１にて、使用する周波数と、漏洩同軸ケーブル２１の端部に設けられた給電点から各点波源２３までの距離とから、各点波源２３の給電点からの位相差を求める。使用する周波数の波長をλとすると、ｎ番目の点波源２３の位相差Δθは、下式（２）
Δθ＝（２π／λ）×（１／ν）×ｐ×ｎ    ・・・（２）
により求めることができる。なお、式（２）におけるνは漏洩同軸ケーブル２１の絶縁体による波長短縮率であり、漏洩同軸ケーブル２１の絶縁体の誘電率をεrとすると、下式（３）
ν＝１／（εr）1/2    ・・・（３）
で表される。
【００２６】
その後、ステップＳ２２にて、ステップＳ１１で仮定した点波源２３のそれぞれを送信点とし、ステップＳ２１で求めた給電点からの位相差Δθと、ステップＳ１２で求めた点波源２３の指向性を用いて、レイトレース法により任意の受信点での電波強度を求める。
【００２７】
ここで、レイトレース法について簡単に説明しておく。
【００２８】
レイトレース法は、波長に比べて十分に広い領域を評価対象とし、電波伝搬特性を求める手法である。レイトレース法における伝搬経路の計算方法であるレイラウンチ法では、図６に示すように、送信点６１から全方向（所定の角度ごと）に多数のレイ６２を放射し、各レイ６２が構造物等で反射される経路を追跡し、指定された受信点６３の近く（受信エリア６４）を通過する経路を求め、構造物等で反射する際の反射率（透過率）等を考慮して受信点６３での伝送損失（つまり受信点６３での電波強度、受信レベル）を演算する。このとき、指向性に合わせて、各方向に放射される送信電波強度に強弱がつけられることになる。
【００２９】
レイトレース法による電波伝搬解析については、解析用のソフトウェアが市販されているので、当該ソフトウェアを用いて解析を行うとよい。
【００３０】
一例として、図７に示すように、漏洩同軸ケーブル２１からの距離（高さ）Ｚを１ｍ，２ｍ，３ｍ，５ｍと変化させたときの漏洩同軸ケーブル２１の長さ方向（図示ｘ方向）に沿った電波強度分布の解析を行った。評価対象とする偏波は漏洩同軸ケーブル２１の周方向の偏波、使用する周波数は１．５７５ＧＨｚとし、観測位置（受信点）では観測用のダイポールアンテナ７１を用いることとした。また、点波源２３の指向性としては、解析により求めた指向性（図５（ａ）参照）を用いた。解析結果を図８（ａ）〜（ｄ）に示す。なお、図８の横軸の観測位置は、最も給電側の点波源２３の位置、つまり漏洩同軸ケーブル２１の端部からｐ／２の位置（図３および図７参照）を０として示している。
【００３１】
また、解析結果との比較のため、［数２］に示す式（４）で表される理論式を用いた理論値の演算結果も合わせて図８（ａ）〜（ｄ）に示す。なお、ここでは簡略化のため構造物等での反射を考慮しない場合を示しており、理論式を用いた理論値を判断基準として採用しているが、実際に構造物等での反射を考慮すると、理論式での演算は困難になる。
【００３２】
【数２】
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【００３３】
図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、本発明による解析結果は、理論値と比較して、電波強度の変動が大きいものの概ね一致している。また、漏洩同軸ケーブル２１からの距離Ｚが大きくなるほど、最大電波強度の変動が小さくなっていることが分かる。この結果から、本発明の電波伝搬解析方法は妥当であるといえる。
【００３４】
次に、図９に示すように、実際に存在する建家をモデル化し、当該建家内に漏洩同軸ケーブル２１を配置したときの観測線９１に沿った電波強度分布の解析を行った。漏洩同軸ケーブル２１は、図示ｘ軸方向に沿って配置するようにし、建家の紙面方向手前側をｘ＝０ｍとしたときにｘ＝２０〜２４．６３２の位置となるように配置した。漏洩同軸ケーブル２１と観測線９１の距離は、Ｙ軸方向に２ｍとした。評価対象とする偏波は漏洩同軸ケーブル２１の周方向の偏波、使用する周波数は２．４５ＧＨｚとし、観測線９１上の観測位置（受信点）では鉛直方向（Ｚ軸方向）に延びる観測用のダイポールアンテナ（図示せず）を用いることとした。また、点波源２３の指向性としては、実測により求めた指向性（図５（ｂ）参照）を用いた。
【００３５】
さらに、解析結果との比較のため、図９のモデルの基となった建家で実際に漏洩同軸ケーブル２１を設置し、観測線９１に沿った電波強度分布を実測した。この際、図１０に示すように、波源である漏洩同軸ケーブル２１と観測用のダイポールアンテナ１０１をネットワークアナライザ１０２に接続し、このネットワークアナライザ１０２でＳパラメータのＳ２１を測定し評価を行った。ここでＳ２１とは、電波送信波源の漏洩同軸ケーブル２１を基準とした観測用のダイポールアンテナ１０１での相対電波強度［ｄＢ］である。解析結果および実測結果を併せて図１１に示す。
【００３６】
図１１に示すように、解析結果と実測値の差は全体的に１０ｄＢ以内であり、解析結果は実測値と非常によく一致していることが分かる。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態に係る電波伝搬解析方法では、漏洩同軸ケーブル２１における電波を漏洩するための構造（ここではスロット２２）の１周期または複数周期を１つの点波源２３と仮定し、その仮定した点波源２３の指向性を求める第１のステップＳ１と、仮定した点波源２３のそれぞれを送信点とし、第１のステップＳ１で求めた点波源２３の指向性を用いて、レイトレース法により受信点での電波強度を求める第２のステップＳ２と、を備えている。
【００３８】
これにより、従来困難であった漏洩同軸ケーブルの電波伝搬解析が可能となり、レイトレース法による電波伝搬解析を適用したＬＣＸ置局設計、漏洩同軸ケーブルの設置・調整工数の低減や敷設コストの削減、開発期間の短縮、不具合発生時の現象解析等が可能となる。
【００３９】
なお、スロットの１つ１つを点波源とすることも考えられるが、この場合、漏洩同軸ケーブルの長尺化に伴い点波源数が増加し、解析時間が長くなってしまう。本実施の形態のように、１周期分（例えば８つのスロット）を１つの点波源として扱うことで、解析時間を短縮して容易に解析を行うことが可能になる。
【００４０】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４１】
２１  漏洩同軸ケーブル
２２  スロット
２３  点波源
【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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