(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブル軸心をケーブル径方向における線対称中心とした外部導体の一方側対称位置には、一定の離間ピッチを介しながらケーブル長方向に沿う一直線列状として並列形成された複数個の一定形状を有する第１スロットが設けられ、
かつ、外部導体の他方側対称位置には、第１スロットと同一の離間ピッチを介しながら第１スロットとはケーブル長方向に沿って位置ずれしたうえでの一直線列状として並列形成された複数個のほぼ同一形状を有する第２スロットが設けられているとともに、
０≦Ｌ／λｇ≦Ｄ／λ、
−１／３≦｛（Ｌ／λｇ）−（Ｄ／λ）｝≦０、
かつ、
１／３≦｛（Ｌ／λｇ）＋（Ｄ／λ）｝≦２／３、
（但し、Ｄ  ：外部導体の外直径寸法、
Ｌ  ：第１スロット列と第２スロット列との位置ずれ寸法、
λｇ：ケーブル内波長、
λ  ：自由空間波長）
の３式で表される第１の条件式を満足していることを特徴とする漏洩同軸ケーブル。
【請求項２】
ケーブル軸心をケーブル径方向における線対称中心とした外部導体の一方側対称位置には、一定の離間ピッチを介しながらケーブル長方向に沿う一直線列状として並列形成された複数個の一定形状を有する第１スロットが設けられ、
かつ、外部導体の他方側対称位置には、第１スロットと同一の離間ピッチを介しながら第１スロットとはケーブル長方向に沿って位置ずれしたうえでの一直線列状として並列形成された複数個のほぼ同一形状を有する第２スロットが設けられているとともに、
｛１−（Ｄ／λ）｝≦Ｌ／λｇ≦１、
１≦｛（Ｌ／λｇ）＋（Ｄ／λ）｝≦４／３、
かつ、
１／３≦｛（Ｌ／λｇ）−（Ｄ／λ）｝≦２／３、
（但し、Ｄ  ：外部導体の外直径寸法、
Ｌ  ：第１スロット列と第２スロット列との位置ずれ寸法、
λｇ：ケーブル内波長、
λ  ：自由空間波長）
の３式で表される第２の条件式を満足していることを特徴とする漏洩同軸ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は漏洩同軸ケーブルに係り、詳しくは、この漏洩同軸ケーブルから放射される電波における円周方向の電界強度分布に指向性をもたせる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
漏洩同軸ケーブルは移動体通信用として使用されるものであり、図６で全体構造を示し、かつ、図７及び図８で横断面形状及び上側から見た縦断面形状のそれぞれを模式化して示すような構成を有している。すなわち、この漏洩同軸ケーブル１１は、内部導体１２及び絶縁体１３とともに外部導体１４を備えており、この外部導体１４の側面上には、一定の離間ピッチＰを介しながらケーブル長方向に沿う一直線列状として並列形成されたスロット１５、つまり平面視矩形状などの一定形状を有する複数個のスロット１５が設けられている。
【０００３】
そして、この際における漏洩同軸ケーブル１１では、その内部を伝播している電磁エネルギーの一部がスロット１５それぞれを通じたうえで外部空間へと放射（漏洩）されることになっており、漏洩同軸ケーブル１１と自動車や電車などのような移動体（図示せず）との間における通信が行われることになっている。なお、図６中の符号１６は外被を示しており、この外被１６によっては外部導体１４の外周囲が全面的に被覆されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来例に係る漏洩同軸ケーブル１１から放射される電波の電界には、円周方向（φ方向）の偏波成分（Ｅφ成分）と、ケーブル長方向（ｚ方向）の偏波成分（Ｅｚ成分）とがあり、通常時においては安定に放射しやすいＥφ成分の電界が通信に用いられることになっている。そして、このＥφ成分のケーブル軸心と直交する断面での電界強度分布は、指向性をもたずに無指向性となることが知られている。
【０００５】
すなわち、図６で示すように、漏洩同軸ケーブル１１のケーブル長方向をｚ軸とし、かつ、このｚ軸と直交するケーブル径方向のそれぞれをｘ軸，ｙ軸とした場合、漏洩同軸ケーブル１１の遠方でのｘｚ面及びｙｚ面それぞれにおけるＥφ成分の電界強度分布は、スロット１５単体のｘｚ面またはｙｚ面における指向性と、複数個のスロット１５を一定周期、つまり一定の離間ピッチＰごとに並列配置した際の列係数とを乗じて決まるのに対し、ｘｙ面におけるＥφ成分の電界強度分布は、スロット１５単体のｘｙ面、つまり円周方向の指向性のみによって決まることになるため、漏洩同軸ケーブル１１の円周方向におけるＥφ成分の電界強度分布は結果として無指向性となるのである。
【０００６】
そこで、高速道路の路側に設置された金属製防音板などの遮蔽板（図示せず）に沿わせながら漏洩同軸ケーブル１１を設置しておいた場合には、漏洩同軸ケーブル１１から放射された電波における円周方向の電界強度分布が無指向性であるため、電磁的な意味での障害物を構成する遮蔽板でもって電波が反射されることになる。そのため、漏洩同軸ケーブル１１から放射された直接波と遮蔽板でもって反射された反射波とが互いに干渉しあうことが起こる結果、漏洩同軸ケーブル１１と移動体との間における通信が困難になるという不都合が生じることになっていた。
【０００７】
本発明は、このような不都合に鑑みて創案されたものであり、円周方向の電界強度分布に指向性をもたせることができ、移動体との間における良好な通信を確保することが可能な漏洩同軸ケーブルの提供を目的としている。なお、ここで、円周方向の電界強度分布が指向性をもつということは、漏洩同軸ケーブルの前方側（円周方向の角度φ＝０の方向）における放射電界強度と、その後方側（φ＝πの方向）における放射電界強度とのうち、いずれか一方と他方との比率が２：１（３ｄＢ）以上となることを意味している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る漏洩同軸ケーブルは、ケーブル軸心をケーブル径方向における線対称中心とした外部導体の一方側対称位置には、一定の離間ピッチを介しながらケーブル長方向に沿う一直線列状として並列形成された複数個の一定形状を有する第１スロットが設けられ、かつ、外部導体の他方側対称位置には、第１スロットと同一の離間ピッチを介しながら第１スロットとはケーブル長方向に沿って位置ずれしたうえでの一直線列状として並列形成された複数個のほぼ同一形状を有する第２スロットが設けられているとともに、
０≦Ｌ／λｇ≦Ｄ／λ、
−１／３≦｛（Ｌ／λｇ）−（Ｄ／λ）｝≦０、
かつ、
１／３≦｛（Ｌ／λｇ）＋（Ｄ／λ）｝≦２／３、
（但し、Ｄ  ：外部導体の外直径寸法、
Ｌ  ：第１スロット列と第２スロット列との位置ずれ寸法、
λｇ：ケーブル内波長、
λ  ：自由空間波長）
の３式で表される第１の条件式を満足していることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２に係る漏洩同軸ケーブルは、ケーブル軸心をケーブル径方向における線対称中心とした外部導体の一方側対称位置には、一定の離間ピッチを介しながらケーブル長方向に沿う一直線列状として並列形成された複数個の一定形状を有する第１スロットが設けられ、かつ、外部導体の他方側対称位置には、第１スロットと同一の離間ピッチを介しながら第１スロットとはケーブル長方向に沿って位置ずれしたうえでの一直線列状として並列形成された複数個のほぼ同一形状を有する第２スロットが設けられているとともに、
｛１−（Ｄ／λ）｝≦Ｌ／λｇ≦１、
１≦｛（Ｌ／λｇ）＋（Ｄ／λ）｝≦４／３、
かつ、
１／３≦｛（Ｌ／λｇ）−（Ｄ／λ）｝≦２／３、
（但し、Ｄ  ：外部導体の外直径寸法、
Ｌ  ：第１スロット列と第２スロット列との位置ずれ寸法、
λｇ：ケーブル内波長、
λ  ：自由空間波長）
の３式で表される第２の条件式を満足していることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本実施の形態に係る漏洩同軸ケーブルの全体構造を模式化して示す説明図、図２はその横断面形状を模式化して示す説明図、図３は漏洩同軸ケーブルを上側から見た際の縦断面形状を模式化して示す説明図であり、図１中の符号１は漏洩同軸ケーブルを示している。なお、本実施の形態を示す図１ないし図３において、従来例を示す図６ないし図８と互いに同一となる部品、部分のそれぞれには、同一符号を付している。
【００１２】
本実施の形態に係る漏洩同軸ケーブル１は、銅パイプなどからなる内部導体１２と、ポリエチレン樹脂などからなる絶縁体１３と、アルミニウムラミネートテープなどを用いて作製された外部導体１４とを備えて構成されたものであり、この外部導体１４の外周囲はポリエチレン樹脂などの外被１６でもって全面的に被覆されている。そして、この際における外部導体１４の側面上の所定位置ごと、つまり図１中のｚ軸と対応するケーブル軸心をケーブル径方向における線対称中心とした外部導体１４の一方側対称位置には、図２及び図３で模式化して示すように、一定の離間ピッチＰを介しながらケーブル長方向に沿う一直線列状として並列形成された複数個の一定形状、例えば、平面視矩形状を有する第１スロット２が設けられているとともに、この外部導体１４の他方側対称位置には、第１スロット２と同一の離間ピッチＰを介しながらケーブル長方向に沿う一直線列状として並列形成された複数個のほぼ同一形状を有する第２スロット３が設けられている。
【００１３】
すなわち、ここでの第２スロット３は、外部導体１４の側面上における前方側（円周方向の角度φ＝０の方向）となる位置に形成された第１スロット２とはケーブル軸心を原点として１８０°だけ異なる位置、つまり外部導体１４の後方側（φ＝πの方向）となる位置に形成されたものであり、複数個の第１スロット２からなる第１スロット列（以下、Ａｉ列という）に対し、複数個の第２スロット３からなる第２スロット列（以下、Ｂｉ列という）は、ケーブル長方向、つまりｚ軸方向に沿って位置ずれ寸法Ｌだけ位置ずれさせられている。
【００１４】
さらに、この漏洩同軸ケーブル１は、
０≦Ｌ／λｇ≦Ｄ／λ                                        ……（１）
−１／３≦｛（Ｌ／λｇ）−（Ｄ／λ）｝≦０                  ……（２）
かつ、
１／３≦｛（Ｌ／λｇ）＋（Ｄ／λ）｝≦２／３                ……（３）
但し、Ｄ  ：外部導体の外直径寸法
Ｌ  ：第１スロット列と第２スロット列との位置ずれ寸法
λｇ：ケーブル内波長
λ  ：自由空間波長
の３式で表される第１の条件式を満足する、あるいはまた、
｛１−（Ｄ／λ）｝≦Ｌ／λｇ≦１                            ……（４）
１≦｛（Ｌ／λｇ）＋（Ｄ／λ）｝≦４／３                    ……（５）
かつ、
１／３≦｛（Ｌ／λｇ）−（Ｄ／λ）｝≦２／３                ……（６）の３式で表される第２の条件式を満足することになっている。
【００１５】
そして、これら条件式のいずれかを満足していることにより、本実施の形態に係る漏洩同軸ケーブル１は、円周方向におけるＥφ成分の電界強度分布が指向性をもつもの、つまりその前方側（φ＝０の方向）における放射電界強度と、その後方側（φ＝πの方向）における放射電界強度とのうちのいずれか一方と他方との比率が２：１（３ｄＢ）以上となるものとなっている。
【００１６】
以下、Ｅφ成分の電界強度分布と、上記条件式との関係について説明する。
【００１７】
まず、Ａｉ列及びＢｉ列を構成する第１及び第２スロット２，３のそれぞれが無指向性点波源であると仮定し、第１スロット２及び第２スロット３の単体から放射される電波の放射電界強度の最大値が１であると仮定する。すると、この際におけるＡｉ列を構成する第１スロット２のｘｙ平面、つまり漏洩同軸ケーブル１の円周方向における電界強度分布の指向性Ｅａは、図３中に示した第１スロットＡ１を原点とした場合、
0003821177.tif 000002
でもって表されることになる。そして、このときの指向性Ｅａは円周方向の角度φと無関係な定数であるため、単体の点波源である第１スロット２の指向性が無指向性であるならば、この際における合成指向性も無指向性となる。
【００１８】
引き続き、Ｂｉ列を構成する第２スロット３のｘｙ平面における指向性Ｅｂを求めることとする。そして、図３中に示したＡ１に対する第２スロットＢ１の給電位相遅れがδ＝（２π／λｇ）・Ｌであり、かつ、Ａ１に対するＢ１のφ方向位相差がξ＝（２π／λ）・Ｄ・cosφであるから、
0003821177.tif 000003
となる。したがって、Ａｉ列及びＢｉ列それぞれにおける円周方向の合成指向性Ｅｏは、
0003821177.tif 000004
但し、α＝δ＋ξ＝（２πＬ／λｇ）＋（２πＤ／λ）・cosφ
として表される。すなわち、この際における合成指向性ＥｏはＬ／λｇ、Ｄ／λ及びφの関数となっており、その絶対値はcos（α／２）に比例し、かつ、最大値はＡｉ列だけが単独で設けられている場合における第１スロット２の最大値Ｅａの２倍となっている。
【００１９】
そこで、Ｌ／λｇ及びＤ／λをパラメータとして適宜に選択することにより、合成指向性Ｅｏを計算することが可能となる。したがって、例えば、Ｄ＝０．３×λとし、Ｌ＝ｍ・λｇと仮定したうえ、この係数ｍを０から１までの範囲内において０．１ずつ変化させながら合成指向性Ｅｏの絶対値を２Ｅａでもって除した値、つまりcos（α／２）を計算によって求めてみたところ、計算結果は図４（ａ）〜（ｋ）の各々で例示するようなパターンとして表示されることになり、合成指向性Ｅｏは連続的に変化していることが分かる。なお、この際における図４（ａ）〜（ｋ）は、ｍ＝０、０．１、０．２、……１での計算結果をそれぞれ示している。
【００２０】
そして、図４（ｃ）で示すように、Ｌ＝０．２×λｇである場合には、外部導体１４の後方側（φ＝πの方向）に対して最も効果的に偏った状態で電波が放射されることになっており、図４（ｉ）で示すように、Ｌ＝０．８×λｇの場合には、外部導体１４の前方側（φ＝０の方向）に対して最も効果的に偏った状態で電波が放射されることが分かる。なお、ここで、Ｌ＞λｇならば、図４（ａ）〜（ｋ）で示したパターンをλｇごとに繰り返すことは自明である。
【００２１】
ところで、この際における合成指向性Ｅｏが最大値２Ｅａとなる方向は、
α＝δ＋ξ＝±２ｎπ
の条件式を満たす方向、すなわち、
２π・（Ｌ／λｇ）＋２π・（Ｄ／λ）・cosφ＝±２ｎπ       ……（８）
但し、ｎ＝０，１，２，……
の条件式を満たす方向である。そして、Ｌはλｇごとの周期性をもつことになるので、ここでは、０≦Ｌ≦λｇの範囲についての検討を行えばよいことになり、一般的には０＜Ｄ＜λである、つまり通常の漏洩同軸ケーブルにおける外部導体の外直径寸法Ｄは
【００２２】
【数１】
0003821177.tif 000005
【００２３】
として設定されていることから、上記（８）式は
２π・（Ｌ／λｇ）＋２π・（Ｄ／λ）・cosφ＝０
または
２π・（Ｌ／λｇ）＋２π・（Ｄ／λ）・cosφ＝２π
となり、さらには、
φ＝cos-1｛（−λ／Ｄ）・（Ｌ／λｇ）｝
または
φ＝cos-1［（λ／Ｄ）・｛１−（Ｌ／λｇ）｝］
として表されることになる。そして、これらの式でもって表されるφの値が存在するためには、
０≦｛（λ／Ｄ）・（Ｌ／λｇ）｝≦１
または
０≦［（λ／Ｄ）・｛１−（Ｌ／λｇ）｝］≦１
の条件式を満たす必要があることになり、
０≦Ｌ／λｇ≦Ｄ／λ
または
｛１−（Ｄ／λ）｝≦Ｌ／λｇ≦１
でなければならないことになる。したがって、０≦Ｌ／λｇ≦Ｄ／λのときはπ／２≦φ≦３π／２の方向（範囲）に対して最大値２Ｅａをもつことになり、また、｛１−（Ｄ／λ）｝≦Ｌ／λｇ≦１のときは−π／２≦φ≦π／２の方向に対して最大値２Ｅａをもつことになる。
【００２４】
そして、以上説明した内容と図４とに基づけば、▲１▼０≦Ｌ／λｇ≦Ｄ／λのときはπ／２≦φ≦３π／２の方向に対して最大値２Ｅａをもち、φ＝πの方向ではＥｏ≧Ｅａ、かつ、φ＝０の方向ではＥｏ≦Ｅａになる条件と、▲２▼｛１−（Ｄ／λ）｝≦Ｌ／λｇ≦１のときは−π／２≦φ≦π／２の方向で最大値２Ｅａをもち、φ＝０の方向ではＥｏ≧Ｅａ、かつ、φ＝πの方向ではＥｏ≦Ｅａになる条件とのいずれかを満たせば、漏洩同軸ケーブル１の前方側（φ＝０の方向）における放射電界強度と、その後方側（φ＝πの方向）における放射電界強度との比率が２：１（３ｄＢ）以上となり、本実施の形態に係る漏洩同軸ケーブル１の円周方向におけるＥφ成分の電界強度分布が指向性をもつことになると分かる。
【００２５】
そこで、この際における具体的な条件を求めると、以下のようになる。
【００２６】
まず、（７）式に基づくと、φ＝０のときに、
（α／２）＝（πＬ／λｇ）＋（πＤ／λ）
となっており、また、φ＝πのときに、
（α／２）＝（πＬ／λｇ）−（πＤ／λ）
となっている。さらに、０≦Ｌ≦λｇであるとともに、
【００２７】
【数１】
0003821177.tif 000006
【００２８】
であることを考え合わせると、▲１▼の条件下では、φ＝πの方向で
−π／３≦｛（πＬ／λｇ）−（πＤ／λ）｝≦０
となり、かつ、φ＝０の方向では
π／３≦｛（πＬ／λｇ）＋（πＤ／λ）｝≦２π／３
となる一方、▲２▼の条件下では、φ＝０の方向で
π≦｛（πＬ／λｇ）＋（πＤ／λ）｝≦４π／３
となり、φ＝πの方向では
π／３≦｛（πＬ／λg ）−（πＤ／λ）｝≦２π／３
となる。そこで、漏洩同軸ケーブル１の円周方向におけるＥφ成分の電界強度分布が▲１▼の条件下で指向性をもつための具体的な条件は、
０≦Ｌ／λｇ≦Ｄ／λ                                        ……（１）
−１／３≦｛（Ｌ／λｇ）−（Ｄ／λ）｝≦０                  ……（２）
かつ、
１／３≦｛（Ｌ／λｇ）＋（Ｄ／λ）｝≦２／３                ……（３）
の３式で表されることになり、また、▲２▼の条件下でＥφ成分の電界強度分布が指向性をもつための具体的な条件は、
｛１−（Ｄ／λ）｝≦Ｌ／λｇ≦１                            ……（４）
１≦｛（Ｌ／λｇ）＋（Ｄ／λ）｝≦４／３                    ……（５）
かつ、
１／３≦｛（Ｌ／λｇ）−（Ｄ／λ）｝≦２／３                ……（６）
の３式で表されることが分かる。
【００２９】
そこで、本実施の形態に係る漏洩同軸ケーブル１にあっては、（１）〜（３）の３式で表される第１の条件式、もしくは、（４）〜（６）の３式で表される第２の条件式を満足することによって円周方向におけるＥφ成分の電界強度分布が指向性をもつことになり、移動体の通過側である漏洩同軸ケーブル１の前方側（φ＝０の方向）における放射電界強度と、その後方側（φ＝πの方向）、つまり遮蔽板側における放射電界強度とのうち、いずれか一方と他方との比率が２：１（３ｄＢ）以上となるのである。なお、ここで、通常の漏洩同軸ケーブルにおける遮断周波数以下で伝送するための条件であるところの
【００３０】
【数１】
0003821177.tif 000007
【００３１】
を満たすとともに、第１及び第２の条件式それぞれを満たす範囲を図示してみると、図５の設定条件を示す説明図における斜線を付した領域として表されることになる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る漏洩同軸ケーブルでは、その前方側（φ＝０の方向）における放射電界強度と、その後方側（φ＝πの方向）における放射電界強度とのうち、いずれか一方と他方との比率が２：１（３ｄＢ）以上となっていることから、円周方向におけるＥφ成分の電界強度分布が指向性をもつことになる。そこで、この漏洩同軸ケーブルにおいて放射電界強度が２倍強くなった一方側、すなわち、漏洩同軸ケーブルの前方側もしくは後方側いずれかの一方側を移動体の通過側に向けておくと、遮蔽板などがあっても反射する電波の強度を極めて低く押さえることが可能になり、移動体との間における良好な通信を確保することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る漏洩同軸ケーブルの全体構造を示す説明図である。
【図２】本実施の形態に係る漏洩同軸ケーブルの横断面形状を模式化して示す説明図である。
【図３】本実施の形態に係る漏洩同軸ケーブルを上側から見た際の縦断面形状を模式化して示す説明図である。
【図４】計算結果を示す説明図である。
【図５】設定条件を示す説明図である。
【図６】従来例に係る漏洩同軸ケーブルの全体構造を示す説明図である。
【図７】従来例に係る漏洩同軸ケーブルの横断面形状を模式化して示す説明図である。
【図８】従来例に係る漏洩同軸ケーブルを上側から見た際の縦断面形状を模式化して示す説明図である。
【符号の説明】
１    漏洩同軸ケーブル
２    第１スロット
３    第２スロット
１４    外部導体
Ｐ    離間ピッチ
【図１】
0003821177.tif 000008
【図２】
0003821177.tif 000009
【図３】
0003821177.tif 000010
【図４】
0003821177.tif 000011
【図５】
0003821177.tif 000012
【図６】
0003821177.tif 000013
【図７】
0003821177.tif 000014
【図８】
0003821177.tif 000015