JP4809852B2 - 漏洩同軸ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、長手方向に所定の周期で配列したスロットを有する外部導体層を備えた漏洩同軸ケーブルに関するものである。

漏洩同軸ケーブルは、ケーブル内部を伝送する電気信号の一部を外部に漏洩させながら電気信号を伝送する同軸ケーブルであり、たとえば、列車や自動車などの移動体との無線通信などに使用される。漏洩同軸ケーブルには、外部導体に螺旋型のスリットを有するものや（特許文献１参照）、外部導体に長手方向にわたって所定の周期で配列したスロット（孔）を有するもの（特許文献２参照）などがある。特に、動作周波数帯をＶＨＦ帯やＵＨＦ帯とする場合には、設計の自由度が高く、漏洩させる電磁界の安定度を高くすることが可能なスロット型の漏洩同軸ケーブルが主に用いられる。

また、屋外に布設する漏洩同軸ケーブルとしては、風などによって掛かる張力に耐えうるように、特許文献１に記載されるような、長手方向にわたって支持線を備えた自己支持型のものが主に用いられていた。一方、屋内などの比較的短距離間に布設するための漏洩同軸ケーブルとしては、上記の支持線を備えない、非自己支持型の漏洩同軸ケーブルなども用いられていた。

特開２００２−３１４３２８号公報 特開２００３−２７３６４１号公報

しかしながら、従来の非自己支持型の漏洩同軸ケーブルは、支持線を備えないため、捻れが生じやすくなり、布設後に残留応力が生じやすくなる。その結果、漏洩同軸ケーブルの破断確率が高まって信頼性が低下するおそれがあった。

この捻れを防止するために、漏洩同軸ケーブルの被覆層内に支持線を内蔵することも考えられるが、スロット型の漏洩同軸ケーブルの場合、金属体がスロット近傍もしくはスロット上にあると、漏洩する電磁界強度に乱れが生じる場合があるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、信頼性が高く、長手方向にわたって安定した強度の電磁界を漏洩できる漏洩同軸ケーブルを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、内部導体と、前記内部導体の外周に形成された絶縁体層と、前記絶縁体層の外周に形成され、長手方向に所定の周期で配列したスロットを有する外部導体層と、前記外部導体層の外周に形成された外部被覆層と、前記外部被覆層内に長手方向にわたって配設された該外部被覆層よりも高いヤング率を有する非金属の剛性線材と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、上記の発明において、前記外部導体層が有するスロットは、該外部導体層の外周方向の１８０度以上の角度にわたって形成されることを特徴とする。

また、本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、上記の発明において、前記剛性線材は、絶縁体からなることを特徴とする。

また、本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、上記の発明において、前記剛性線材は、繊維強化樹脂からなることを特徴とする。

また、本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、上記の発明において、前記剛性線材は、前記内部導体を挟んで対向する位置に２本配設されることを特徴とする。

また、本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、上記の発明において、支持線芯線と該支持線芯線の外周に形成された支持線被覆層とを有し前記外部被覆層の外側に長手方向にわたって配設された支持線と、前記支持線と前記外部被覆層とを接続する首部とをさらに備えることを特徴とする。

本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、外部被覆層内に長手方向にわたって配設された該外部被覆層よりも高いヤング率を有する非金属の剛性線材を備えるので、捻れと漏洩電磁界の乱れが同時に抑制されるため、信頼性が高く、長手方向にわたって安定した強度の電磁界を漏洩できるという効果を奏する。

以下に、図面を参照して本発明に係る漏洩同軸ケーブルの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る漏洩同軸ケーブルを模式的に表した断面概略図である。また、図２は、図１に示す漏洩同軸ケーブルの側面概略図である。図１、２に示すように、本実施の形態１に係る漏洩同軸ケーブル１０は、内部導体１と、内部導体１の外周に形成された絶縁体層２と、絶縁体層２の外周に形成された外部導体層３と、外部導体層３の外周に形成された外部被覆層４と、外部被覆層４内に長手方向にわたって配設された剛性線材５とを備え、さらに、外部被覆層４の表面に長手方向にわたって白色のストライプ６が形成されている。以下、具体的に説明する。

内部導体１は、導体抵抗が小さく、伝送損失特性が良好な銅からなる中空のパイプであり、外径は約８ｍｍである。絶縁体層２は、絶縁性が良好な中空のポリエチレンパイプとこのポリエチレンパイプを内周側から支持するポリエチレン紐とで構成され、外径は約２０ｍｍである。

外部導体層３は、ラミネート加工したひだ付きのアルミニウムのテープを絶縁体層２の外円周に沿って縦巻きにしたものである。図３は、図１に示す漏洩同軸ケーブル１０から外部被覆層４を除去し、外部導体層３を露出させた状態を示す断面斜視概略図である。図３に示すように、外部導体層３は、長手方向に所定の周期で配列した矩形のスロット３ａを有する。すなわち、この漏洩同軸ケーブル１０はスロット型の漏洩同軸ケーブルである。矩形のスロット３ａの長さ、幅、周期および長手方向に対する傾斜角は、伝送信号のうちの漏洩させる搬送波周波数および漏洩させる電磁界強度などに応じて適宜設計されている。また、スロット３ａは、外部導体層３の外周方向の１８０度以上、例えば、２００度前後の角度θにわたって形成されているので、この漏洩同軸ケーブル１０は、比較的に高い強度の電磁界を漏洩させることが可能である。

また、外部被覆層４は、カーボンを含有した黒色ポリエチレンからなり、屋外での使用に耐えうる耐水性と耐候性とを実現している。なお、外部被覆層４の外径は約３０ｍｍである。

そして、剛性線材５は、外部被覆層４の厚さ方向の中央に、長手方向にわたって配設されている。この剛性線材５は、外部被覆層４よりも高いヤング率を有する非金属の材料からなるので、漏洩同軸ケーブル１０の捻り剛性を高めて捻れが発生するのを抑制し、漏洩同軸ケーブル１０の信頼性を高いものとする。特に、図１に示すように、剛性線材５は、内部導体１を挟んで対向する位置に２本配設されているので、捻り剛性を高めつつ、漏洩同軸ケーブル１０を、２つの剛性線材５を含む面と直角の方向に曲げる際には、過度の力を掛けなくても容易に曲げることができる。

また、この剛性線材５は、非金属の材料からなるので、金属の材料からなる場合に比較して極めて電気伝導度が低い。そのため、漏洩同軸ケーブルから漏洩される電磁界の強度を乱す恐れは極めて少ない。図４は、漏洩同軸ケーブル１０を垂直方向から見た、スロット３ａの周方向投影角度を示す断面概略図である。図４に示すように、漏洩同軸ケーブル１０において、スロット３ａの周方向投影角度は、１８０度以上である角度θにわたるので、外部被覆層４内であって内部導体１を挟んで対向する位置に剛性線材５を２本配設する場合、どの方向に配設してもスロット３ａの表面上に位置する。このとき、剛性線材５が金属材料である場合には、スロット３ａと剛性線材５とが相互作用を起こして漏洩同軸ケーブルから漏洩される電磁界の強度に乱れが生じる場合がある。しかし、剛性線材５は非金属の材料であり、金属材料に比較して電気伝導度が極めて低いので、スロット３ａと剛性線材５とが相互作用を起こして漏洩同軸ケーブル１０から漏洩される電磁界の強度に乱れが生じる恐れは極めて少ない。

なお、この剛性線材５は、絶縁体からなるものであれば、漏洩される電磁界の強度の乱れが確実に防止されるので好ましく、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）からなるものであれば、絶縁性が十分であり、ヤング率も十分に高いので好ましく、繊維強化熱可塑性樹脂（ＦＲＴＰ）であれば、さらに成型が容易であるので好ましい。ＦＲＰまたはＦＲＴＰとしては、たとえば、強化繊維としてガラス繊維、炭素繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリアミド繊維などを適宜用い、マトリックスとしてエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂などを適宜用いたものが使用される。

なお、図１、２に示すように、ストライプ６は、２つの剛性線材５を含む面と直角の方向、すなわち漏洩同軸ケーブル１０を曲げやすい方向に形成されている。その結果、作業者は、漏洩同軸ケーブル１０を曲げたりドラムに巻きつけたりする際の曲げ方向を、外部から目視によって容易に確認できるので、作業性が向上する。

以上説明したように、本実施の形態１に係る漏洩同軸ケーブル１０は、外部被覆層４内に長手方向にわたって配設された、外部被覆層４よりも高いヤング率を有する非金属の剛性線材５を備えるので、捻れと漏洩電磁界の強度の乱れが同時に抑制されるため、信頼性が高く、長手方向にわたって安定した強度の電磁界を漏洩できる。また、この漏洩同軸ケーブル１０は、外径が約３０ｍｍと細径であるとともに、重量は約１ｋｇ／ｍと軽量であり、取り回しが容易で布設しやすいものである。

以下、本発明の実施例と比較例によって本発明をさらに詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

本発明の実施例１として、図１〜３に示す構造を有し、ＦＲＰからなる直径２ｍｍの断面円形の剛性線材を備える漏洩同軸ケーブルを作製した。なお、この剛性線材は、ガラス繊維と不飽和ポリエステル樹脂とを含み、ヤング率は２５Ｎ／ｍｍ²であった。一方、比較例として、図１〜３に示す構造を有し、亜鉛メッキ鋼線からなる直径２ｍｍ断面円形の線材を備える漏洩同軸ケーブルを作製した。さらに、参考例として、剛性線材を備えないが、その他については図１〜３に示すものと同様の構造を有する漏洩同軸ケーブルを作製した。そして、実施例１、比較例、参考例の漏洩同軸ケーブルをコンクリート上に展延し、周波数が４００ＭＨｚのＣＷ信号波を伝送しながら、各漏洩同軸ケーブルの直上１．５ｍの位置に設置した半波長ダイポールアンテナによって、各漏洩同軸ケーブルから漏洩される電磁界強度の受信レベルを測定した。

図５〜７は、それぞれ参考例、実施例１、および比較例の漏洩同軸ケーブルから漏洩された電磁界強度の受信レベルを示す図であり、横軸は半波長ダイポールアンテナの漏洩同軸ケーブルの長手方向に対する位置をそれぞれ示し、縦軸はその位置での受信レベルをそれぞれ示す。なお、半波長ダイポールアンテナの受信偏波の方向は、漏洩同軸ケーブルの周方向電界偏波成分の受信とした。

図５に示すように、参考例の漏洩同軸ケーブルは、線材が何ら配設されていないので、長手方向にわたって安定した受信レベルが得られた。一方、図６に示すように、実施例１の漏洩同軸ケーブルは、ＦＲＰからなる剛性線材を備えるので、参考例と同様に、長手方向にわたって安定した受信レベルが得られた。しかしながら、図７に示すように、比較例の漏洩同軸ケーブルは、亜鉛メッキ鋼線からなる剛性線材を備えるので、得られた受信レベルは長手方向において変動するものとなった。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２に係る漏洩同軸ケーブルは、長手方向にわたって支持線を備えた自己支持型構造を有する。

図８は、本発明の実施の形態２に係る漏洩同軸ケーブルを模式的に表した断面概略図である。図８において、図１と同一又は対応する構成要素については、図１と同じ符号を付している。図８に示すように、本実施の形態２に係る漏洩同軸ケーブル２０は、漏洩同軸ケーブル１０と同様の内部導体１と、絶縁体層２と、スロット３ａを有する外部導体層３と、外部被覆層４と、剛性線材５とを備えている。なお、図８では、説明上、図４と同様にスロット３ａの周方向投影角度を示している。スロット３ａの周方向投影角度は、１８０度以上である角度θである。

漏洩同軸ケーブル２０は、さらに、外部被覆層４の外側近傍に長手方向にわたって配設された支持線７と、支持線７と外部被覆層４とを接続する首部８とを備えている。支持線７は、支持線芯線７ａと、支持線芯線７ａの外周に形成された支持線被覆層７ｂとを有する。また、図９は、漏洩同軸ケーブル２０の斜視概略図である。図９に示すように、首部８は、漏洩同軸ケーブル２０の長手方向にわたって離隔して複数個設けられている。したがって、漏洩同軸ケーブル２０は、いわゆるＳＳＷ型の自己支持型構造を有している。なお、首部８間の隙間は窓部と呼ばれる。

支持線芯線７ａは、７／１．４の鋼撚り線からなり、その外径は４．２ｍｍである。なお、支持線芯線７ａとして、たとえばＦＲＰ、ＦＲＴＰなどの非金属材や、鋼線、鋼撚り線などの金属材からなるものを用いてもよい。また、支持線被覆層７ｂおよび首部８は、外部被覆層４と同様に、カーボンを含有した黒色ポリエチレンからなり、耐水性と耐候性とを有する。なお、支持線７の外径は約９ｍｍである。また、首部８の幅は約３ｍｍ、高さは約３ｍｍである。

この漏洩同軸ケーブル２０は、漏洩同軸ケーブル１０と同様に、剛性線材５を備えるので、捻れと漏洩電磁界の乱れが同時に抑制されるため、信頼性が高く、長手方向にわたって安定した強度の電磁界を漏洩できる。さらに、この漏洩同軸ケーブル２０は、支持線７を備えるので、架空布設する際に別途吊架線を用いる必要がなく布設が容易であるとともに、捻れが一層抑制される。なお、支持線７は、首部８によってスロット３ａから離隔しているため、支持線芯線７ａが金属材であっても、漏洩する電磁界を乱すおそれもない。さらに、漏洩同軸ケーブル２０においては、スロット３ａの形成方向が、支持線７の配置方向と重ならないようになっているため、漏洩する電磁界の乱れは一層確実に抑制される。

また、漏洩同軸ケーブル２０は、剛性線材５が、内部導体１と支持線芯線７ａとを結んだ線上に配置されているので、ドラムに巻き取りやすくなっている。また、漏洩同軸ケーブル２０は、剛性線材５を２本備えているため、布設時に漏洩同軸ケーブル２０の端末で首部８を切り裂いて支持線７を切り離した場合でも、捻れが抑制されるため、高い信頼性を維持できる。

なお、本実施の形態２に係る漏洩同軸ケーブル２０は、首部８が長手方向にわたって離隔して複数個設けられているＳＳＷ型の自己支持型構造を有しているが、本発明にはこれに限られず、漏洩同軸ケーブルを、長手方向にわたって連続する首部を設けた、窓部のないＳＳＤ型としてもよい。

つぎに、本発明の実施例２として、図８に示す構造を有し、実施例１と同様のＦＲＰからなる直径２ｍｍの断面円形の剛性線材を備える漏洩同軸ケーブルを作製した。そして、この実施例２の漏洩同軸ケーブルをコンクリート上に展延し、実施例１の場合と同様の方法で、漏洩同軸ケーブルから漏洩される電磁界強度の受信レベルを測定した。

図１０は、実施例２の漏洩同軸ケーブルから漏洩された電磁界強度の受信レベルを示す図であり、横軸は半波長ダイポールアンテナの漏洩同軸ケーブルの長手方向に対する位置をそれぞれ示し、縦軸はその位置での受信レベルをそれぞれ示す。図１０に示すように、実施例２の漏洩同軸ケーブルは、実施例１と同様に、長手方向にわたって安定した受信レベルが得られた。

なお、上記実施の形態においては、外部導体層が有するスロットは、該外部導体層の外周方向の１８０度以上の角度にわたって形成されるものであった。しかし、スロットが１８０度未満の角度にわたって形成される漏洩同軸ケーブルであっても、本発明に係る剛性線材を備えるものであれば、剛性線材がたとえばスロットの近傍に配設されても、漏洩される電磁界強度の乱れは確実に防止される。また、スロットの位置にかかわらず剛性線材を任意の位置に配設できるので、剛性線材の位置や数などを自由に設計できる。また、実施の形態２のような自己支持型構造の漏洩同軸ケーブルとする場合において、剛性線材を１本だけ配設する場合は、内部導体を挟んで支持線と反対側の位置に配設することが捻れ防止上好ましい。

本発明の実施の形態１に係る漏洩同軸ケーブルを模式的に表した断面概略図である。 図１に示す漏洩同軸ケーブルの側面概略図である。 図１に示す漏洩同軸ケーブルから外部被覆層を除去し、外部導体層を露出させた状態を示す断面斜視概略図である。 図１に示す漏洩同軸ケーブルを垂直方向から見た、スロットの周方向投影角度を示す断面概略図である。 本発明の参考例の漏洩同軸ケーブルから漏洩された電磁界強度の受信レベルを示す図である。 本発明の実施例１の漏洩同軸ケーブルから漏洩された電磁界強度の受信レベルを示す図である。 本発明の比較例の漏洩同軸ケーブルから漏洩された電磁界強度の受信レベルを示す図である。 本発明の実施の形態２に係る漏洩同軸ケーブルを模式的に表した断面概略図である。 図８に示す漏洩同軸ケーブルの斜視概略図である。 本発明の実施例２の漏洩同軸ケーブルから漏洩された電磁界強度の受信レベルを示す図である。

符号の説明

１ 内部導体
２ 絶縁体層
３ 外部導体層
３ａ スロット
４ 外部被覆層
５ 剛性線材
６ ストライプ
７ 支持線
７ａ 支持線芯線
７ｂ 支持線被覆層
８ 首部
１０、２０ 漏洩同軸ケーブル

Claims (6)

1. 内部導体と、
   前記内部導体の外周に形成された絶縁体層と、
   前記絶縁体層の外周に形成され、長手方向に所定の周期で配列したスロットを有する外部導体層と、
   前記外部導体層の外周に形成された外部被覆層と、
   前記外部被覆層内の前記内部導体を挟んで対向する位置に長手方向にわたって配設された該外部被覆層よりも高いヤング率を有する２本の非金属の剛性線材と、
   を備えることを特徴とする漏洩同軸ケーブル。
2. 前記外部導体層が有するスロットは、該外部導体層の外周方向の１８０度以上の角度にわたって形成され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。
3. 前記剛性線材は、絶縁体からなることを特徴とする請求項１または２に記載の漏洩同軸ケーブル。
4. 前記剛性線材は、繊維強化樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の漏洩同軸ケーブル。
5. 支持線芯線と該支持線芯線の外周に形成された支持線被覆層とを有し前記外部被覆層の外側に長手方向にわたって配設された支持線と、前記支持線と前記外部被覆層とを接続する首部とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の漏洩同軸ケーブル。
6. 前記外部被覆層の表面には、前記２つの剛性線材を含む面と直角の方向にストライプが形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の漏洩同軸ケーブル。

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