JP5657431B2

JP5657431B2 - 通信システム

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Publication number: JP5657431B2
Application number: JP2011052520A
Authority: JP
Inventors: 文生鈴木; 一彦高野; 智則杉山; 恒治寺原
Original assignee: Fujikura Ltd; Toshiba Tec Corp
Current assignee: Fujikura Ltd; Toshiba Tec Corp
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2031-03-10
Also published as: JP2012191385A

Description

本発明は、漏洩伝送線路を用いた通信システムに関し、特に、漏洩伝送線路同士で無線通信を行う通信システムに関する。

従来、漏洩伝送線路として、例えば、漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ：Leaky Coaxial Cable）が提案され、無線通信システムの送受信用アンテナとして利用されている。ＬＣＸは、例えば、列車と地上との間の無線連絡を目的として、列車軌道沿いに布設され、また、地下鉄構内や地下街と地上との間の消防無線や警察無線による連絡を目的として、地下鉄構内や地下街に布設される。また、携帯電話や無線ＬＡＮに代表される無線通信システムは、いつでも、どこでも、誰でも通信ネットワークを利用できることから、急速に拡大しつつある。

また、図１２に示すように、製鉄所などの工場内で材料を移動するクレーン６４の制御において、無線ＬＡＮシステムを使用することができる。この無線ＬＡＮシステムでは、クレーン６４が移動するレール６３に沿って、ＬＣＸ５２ａ、５２ｂが付設され、ＬＣＸ５２ａ、５２ｂに対向するクレーン６４の側面に平面アンテナ６２が取り付けられている。ＬＣＸ５２ａ、５２ｂの各一端は分配器５１に接続され、分配器５１はアクセスポイント５０に接続されている。そして、ＬＣＸ５２ａ、５２ｂと平面アンテナ６２との間で無線ＬＡＮ信号を送受信することにより、クレーン６４を制御している（非特許文献１及び２参照）。

特開２００９−１７１４５８号公報

杉山智則、他２名、"金属構造物の多い製鉄所で安定した通信を可能にする漏洩同軸ケーブル方式無線ＬＡＮ"、[online]、２００９年、東芝レビュー、[平成２２年９月３日]、インターネット（URL：http://www.toshiba.co.jp/tech/review/2009/11/64_11pdf/f05.pdf） "漏洩ケーブル（ＬＣＸ）無線ＬＡＮシステム" 、[online]、東芝テック株式会社、インターネット（URL：http://www.tec.jp/catalog/detail/lcxlan.htm）

非特許文献１及び図１２に示した無線ＬＡＮシステムでは、送受信用アンテナとして、ＬＣＸ５２ａ、５２ｂ、及び平面アンテナ６２を使用している。ここで、ＬＣＸ５２ａと平面アンテナ６２の指向性について検討する。図１４（ａ）に示すように、ＬＣＸ５２ａを含む平面での垂直偏波に対する指向性半値角θは約１０度である（特開２００９−１７１４５８号公報の第７図参照）。なお「垂直偏波に対する指向性半値角」とは、放射波の電力がピーク値に対して半分になる角度である。そして、この指向性半値角内の領域である指向性領域ｄｄは、ＬＣＸ５２ａを軸として、放射角αの方向に円錐型の放射ビームを形成している。放射角θは、ＬＣＸの外部導体に設けた開孔のピッチとＬＣＸを伝搬する電磁波の波長によって定まる（岸本利彦、他１名、“ＬＣＸ通信システム”、コロナ社、昭和５７年８月２０日発行）。これに対して、図１４（ｂ）に示すように、平面アンテナ６２の指向性領域ｆｄにおいて、平面アンテナ６２の指向性半値角βは、ＬＣＸ５２ａよりも大きく、６０度〜７５度の範囲である（株式会社バッファロー、無線ＬＡＮ用平面アンテナカタログ、URL: http://buffalo.jp/products/catalog/network/wle-2da/ 、及びマスプロ電工株式会社、無線ＬＡＮ用平面アンテナカタログ、URL: http://www.maspro.co.jp/pdfview/manual_pdf/4843.pdf 参照）。

図１２の無線ＬＡＮシステムでは、図１３に示すように、ＬＣＸ５２ａと平面アンテナ６２は、互いに指向性領域ｄｄ及びｆｄが一致するように付設される。よって、ＬＣＸ５２ａから鋭い放射ビームとして放出される電波ＳＬは、直接波として平面アンテナ６２により受信される。しかし、製鉄所などの工場に無線ＬＡＮシステムが付設される場合、図１５に示すように、ＬＣＸ５２ａ、５２ｂからの電波は、空間に存在する金属体６５ａ、６５ｂにより反射される。これにより、多数の反射波ＭＰ１、ＭＰ２、つまりマルチパス波が発生する。

平面アンテナ６２の指向性半値角βは大きいため、ＬＣＸ５２ａ、５２ｂからの電波ＳＬ以外に、多数のマルチパス波ＭＰ１，ＭＰ２を受信してしまう。これが原因で通信障害が起こり、通信不能となってクレーン６４が制御不能となる場合がある。

また、周囲に他の無線ＬＡＮシステムが存在する場合には、他の無線ＬＡＮシステムからの電波を平面アンテナ６２が受信してしまう。よって、マルチパス波ＭＰ１，ＭＰ２の場合と同様にして、受信障害が起こり、通信不能、クレーン６４の制御不能を引き起こす場合がある。

図１６は、図１５のＣ−Ｃ切断面に沿った指向性領域ｄｄ、ｆｄの断面図である。指向性領域ｄｄはＬＣＸ５２ａ、５２ｂにより形成され、略リング状の形状を有する。指向性領域ｆｄは、平面アンテナ６２により形成され、略円形の形状を有する。指向性領域ｄｄと指向性領域ｆｄが重なる部分ｆｄｄｄにおいて、平面アンテナ６２は、ＬＣＸ５２ａから放出される電波ＳＬを直接波として受信する。指向性領域ｆｄのうち重複部分ｆｄｄｄを除いた領域では、マルチパス波や他の無線ＬＡＮシステムからの電波を受信してしまう。

これらの技術的課題に対して、特許文献１に記載された移動体通信システムでは、図１２のクレーン６４に相当する移動体に搭載するアンテナとして、平面アンテナ６２の代わりに、ＬＣＸを使用している。すなわち、移動体の移動方向（図１２のレール６３）に沿って配置される固定側アンテナ、及び移動体（図１２のクレーン６４）に搭載されるアンテナとして、共にＬＣＸを採用し、ＬＣＸ同士で無線通信を行っている。互いに、垂直偏波に対する指向性半値角θを小さくして指向性領域ｄｄを細く絞ることで、マルチパス波や他の無線ＬＡＮシステムの電波を受信しにくくなり、通信障害を抑制することができる。

しかし、特許文献１では、ＬＣＸの必要な長さ、ＬＣＸ相互の適切な間隔や許容される位置誤差については記載されていない。実際に、ＬＣＸ同士で無線通信を行う通信システムを実施する場合には、ＬＣＸの必要な長さ、ＬＣＸ相互の適切な間隔や許容される位置誤差を、トライアンドエラーにより求めていた。したがって、実際に、特許文献１に記載された移動体通信システムを構築する場合には、現場での長期間の検証実験が必要となり、現場の操業も停止する必要があるため、そのためのコストが高額となる。

本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、漏洩伝送線路同士で無線通信を行う通信システムにおいて、マルチパス波及び他の無線ＬＡＮシステムの電波による通信障害を抑制することである。

また、本発明の他の目的は、漏洩伝送線路同士で無線通信を行う通信システムを実施する場合において、長期間の検証実験及びこれに伴う現場の操業停止を不要とすることである。

本発明の一態様は、それぞれ漏洩伝送線路をアンテナとして使用する基地局及び通信端末が互いに無線で通信する通信システムであって、線分を成す第１の漏洩伝送線路を備える基地局と、線分を成す第２の漏洩伝送線路を備える通信端末とを備える。第１の漏洩伝送線路の全体及び第２の漏洩伝送線路の少なくとも一部を含む一平面内において、第２の漏洩伝送線路と第１の漏洩伝送線路の傾き角は−５度以上５度以下である。前記した一平面に対して垂直な方向への第２の漏洩伝送線路のねじれ角は−５度以上５度以下である。第２の漏洩伝送線路の長さは５ｍ以下である。

本発明の一態様において、第２の漏洩伝送線路の長さは１ｍ以上であり、第１の漏洩伝送線路の長さは第２の漏洩伝送線路の長さ以上であってもよい。

本発明の一態様において、第１の漏洩伝送線路と第２の漏洩伝送線路の間隔は１ｍ以下であってもよい。

本発明の一態様において、通信システムは、第１の漏洩伝送線路及び第２の漏洩伝送線路が対向する側の逆側に備えられた、漏洩伝送線路から発信される電波及び漏洩伝送線路に向かう電波を吸収する電波吸収体を更に備えていてもよい。

本発明の一態様において、第１の漏洩伝送線路の全体及び第２の漏洩伝送線路の少なくとも一部を含む一平面内において、第２の漏洩伝送線路と第１の漏洩伝送線路の傾き角の許容範囲を、前記した一平面に対して垂直な方向への第２の漏洩伝送線路のねじれ角の許容範囲よりも狭くしてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、第２の漏洩伝送線路と第１の漏洩伝送線路の傾き角が−５度以上５度以下であり、ねじれ角は−５度以上５度以下であり、第２の漏洩伝送線路の長さが５ｍ以下であることにより、漏洩伝送線路同士で無線通信を行う通信システムにおいて、マルチパス波及び他の無線ＬＡＮシステムの電波による通信障害を抑制することができる。

また、本発明によれば、漏洩伝送線路同士で無線通信を行う通信システムを実施する場合において、長期間の検証実験及びこれに伴う現場の操業停止を不要とすることができる。

図１は、本発明の実施の形態に関わる通信システムの全体構成を示す模式図である。図２は、輻射方向が正対している第１の漏洩伝送線路２１と第２の漏洩伝送線路３２を示す模式図である。図３は、図２のＢ−Ｂ切断面に沿った指向性領域Ｄ１、Ｄ２を示す断面図である。図４は、第２の漏洩伝送線路３２の長さによる指向性の変化を説明する模式図であり、図４（ａ）は第２の漏洩伝送線路３２の長さＬ_Ｓが短い場合を示し、図４（ｂ）は第２の漏洩伝送線路３２の長さＬ_Ｌが長い場合を示す。図５は、平行に配置された第１の漏洩伝送線路２１及び第２の漏洩伝送線路３２を含む平面内における第２の漏洩伝送線路３２の傾き角φを定義する模式図である。図６は、傾き角φを０度から正方向及び負方向に変化させた場合の結合値Ｌｃの変化を示すグラフであり、図６（ａ）は、第２の漏洩伝送線路３２の長さが１ｍである場合を示し、図６（ｂ）は、第２の漏洩伝送線路３２の長さが３ｍである場合を示す。図７は、第２の漏洩伝送線路３２の長さ及び間隔Ｙと安定通信傾き角φ_ＳＡとの関係を示すグラフである。図８は、平行に配置された第１の漏洩伝送線路２１及び第２の漏洩伝送線路３２を含む平面に対して垂直な方向への第２の漏洩伝送線路３２のねじれ角δを定義する模式図である。図９は、第２の漏洩伝送線路３２の長さ及び間隔Ｙと安定通信ねじれ角δ_ＳＡとの関係を示すグラフである。図１０は、傾き角φ及びねじれ角δの変化量に応じた結合値Ｌｃの変化度合を説明する断面図であり、図１０（ａ）は傾き角φを変化させた場合を示し、図１０（ｂ）はねじれ角δを変化させた場合を示している。図１１（ａ）は、漏洩伝送線路２１、３２の各々から発信される電波及び漏洩伝送線路２１、３２の各々に向かう電波を吸収する電波吸収体４４、４３及び金属板４２、４１を示す断面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の漏洩伝送線路２１、３２により形成される指向性領域Ｄ１、Ｄ２を示す断面図である。図１２は、製鉄所などの工場内で材料を移動するクレーン６４の制御において、無線ＬＡＮシステムを使用する一例を示す模式図である。図１３は、ＬＣＸ５２ａと平面アンテナ６２の付設方向を示す模式図である。図１４（ａ）はＬＣＸ５２ａ、５２ｂの指向性を示す模式図であり、図１４（ｂ）は平面アンテナ６２の指向性を示す模式図である。図１５は、マルチパス波による通信障害を説明するための模式図である。図１６は、図１５のＣ−Ｃ切断面に沿った指向性領域ｄｄ、ｆｄの断面図である。

以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付している。

＜通信システムの構成＞
先ず、図１を参照して、本発明の実施の形態に関わる通信システムの全体構成を説明する。本発明の実施の形態に係る通信システム１０は、無線基地局（基地局）２０及び移動体（通信端末）３０を備える。無線基地局２０は、アンテナとして機能する第１の漏洩伝送線路２１を備える。第１の漏洩伝送線路２１の一端は無線基地局２０に接続され、その多端は終端器（終端抵抗器）２２によって終端されている。第１の漏洩伝送線路２１は、自重による撓み及び設置誤差による曲折部を除き、線分を成している。また、第１の漏洩伝送線路２１は、移動体３０の直線状の移動経路ＲＴに対して平行に延びている。

移動体３０は、移動経路ＲＴに沿って直線状に移動するものであり、無線基地局２０と適宜通信を行う通信端末３１と、アンテナとして機能する第２の漏洩伝送線路３２と、第２の漏洩伝送線路３２を終端する終端器（終端抵抗器）３３とを有する。

通信端末３１側からの第２の漏洩伝送線路３２の延長方向は、無線基地局２０からの第１の漏洩伝送線路２１の延長方向に対して逆方向になっている。第２の漏洩伝送線路３２は、線分を成し、移動経路ＲＴに対して平行に設置されている。したがって、第２の漏洩伝送線路３２及び第１の漏洩伝送線路２１は、移動体３０の移動可能範囲において平行な状態を維持する。よって、第２の漏洩伝送線路３２の輻射方向は、両端側の漏洩伝送線路部分２１の輻射方向に対して正対する。これにより、輻射方向が正対している第１の漏洩伝送線路２１と第２の漏洩伝送線路３２とを強く結合させて、移動体３０と無線基地局２０の間で安定した通信を確保することができる。例えば、第２の漏洩伝送線路３２と第１の漏洩伝送線路２１として、長さなどは異なるが、特性が同じ漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ）を適用することができる。

ここで、第２の漏洩伝送線路３２と第１の漏洩伝送線路２１の間の平行度合いには、後述する漏洩伝送線路２１、３２同士の傾き角及びねじれ角の許容範囲に対応している。

漏洩伝送線路２１、３２は、中心導体と、この中心導体を被覆した絶縁体と、この絶縁体の周囲に配置された外部導体と、この外部導体を被覆した外被（シース）とを備えた同軸ケーブルとして構成されている。漏洩伝送線路２１、３２の中心導体及び外部導体をなす材料は、一般的には銅であるが、アルミニウムを使用する場合もある。絶縁体をなす材料としては、主にポリエチレンなどが使用されている。そして、漏洩伝送線路２１、３２の外部導体には、電磁波漏れ機構として、ケーブル長さ方向に周期的にスロット（細長い形状の開孔部）が設けられている。漏洩伝送線路２１、３２の放射原理は、ケーブル内部を伝送する電気信号エネルギーの一部が、電磁波として外部ヘ放射するものである。

図２は、図１の輻射方向に相当する第１の漏洩伝送線路２１の指向性領域Ｄ１及び第２の漏洩伝送線路３２の指向性領域Ｄ２を示している。ここで、「指向性領域Ｄ１、Ｄ２」とは、漏洩伝送線路２１、３２を含む平面での垂直偏波に対する指向性半値角θ内の領域を示す。第１の漏洩伝送線路２１と第２の漏洩伝送線路３２が平行に配置されている場合、第１の漏洩伝送線路２１の指向性領域Ｄ１と第２の漏洩伝送線路３２の指向性領域Ｄ２が正対する。第１の漏洩伝送線路２１及び第２の漏洩伝送線路３２を含む平面での垂直偏波に対する指向性半値角θは共に小さいため、マルチパス波ＭＰ１、ＭＰ２や他の無線ＬＡＮシステムからの電波ＯＰを受信し難くなる。

図３は、図２のＢ−Ｂ切断面に沿った指向性領域Ｄ１、Ｄ２を示す。指向性領域Ｄ１は第１の漏洩伝送線路２１により形成され、指向性領域Ｄ２は第２の漏洩伝送線路３２により形成される。指向性領域Ｄ１と指向性領域Ｄ２が重なる部分Ｄ１２において、第１の漏洩伝送線路２１は、第２の漏洩伝送線路３２から放出される電波を直接波として受信する。指向性領域Ｄ２のうち重複部分Ｄ１２を除いた領域は、図１６に示した平面アンテナ６２を用いた場合に比べて狭いため、第２の漏洩伝送線路３２は、マルチパス波や他の無線ＬＡＮシステムからの電波を受信し難くなる。すなわち、図１の通信システムは、図１２の通信システムに比べて通信障害に強いシステムといえる。

＜漏洩伝送線路の長さ、漏洩伝送線路の間隔や角度誤差について＞
先ず、図４を参照して、第２の漏洩伝送線路３２の長さによる指向性の変化を説明する。図４（ａ）に示すように、第２の漏洩伝送線路３２の長さＬ_Ｓが短いと、垂直偏波に対する指向性半値角θ_Ｓが大きくなり、指向性領域Ｄ_Ｓの幅が広くなる。図４（ｂ）に示すように、第２の漏洩伝送線路３２の長さＬ_Ｌが長いと、垂直偏波に対する指向性半値角θ _Ｗが小さくなり、指向性領域Ｄ _Ｗの幅が狭くなる。第２の漏洩伝送線路３２が長くなると、第２の漏洩伝送線路３２に含まれる波源となる開孔の数が増えるため、指向性半値角θは小さくなる。また、第２の漏洩伝送線路３２の指向性領域Ｄは、第１の漏洩伝送線路２１からの距離に応じても変化する。第１の漏洩伝送線路２１からの距離が近いほど、指向性領域Ｄの幅が狭くなる。漏洩伝送線路２１、３２の指向性の向きは漏洩伝送線路２１、３２の取り付け誤差で変化してしまう。安定した無線通信を確保するためには、漏洩伝送線路２１、３２の長さ、漏洩伝送線路２１、３２の間隔Ｙ、漏洩伝送線路２１、３２の取り付け精度は、予め調査しておくことが望ましい。

次に、本発明の発明者が行った、第１の漏洩伝送線路２１と第２の漏洩伝送線路３２の結合値Ｌｃに及ぼす第２の漏洩伝送線路３２の長さ、第１の漏洩伝送線路２１と第２の漏洩伝送線路３２の間隔、第１の漏洩伝送線路２１と第２の漏洩伝送線路３２間の傾き角及びねじれ角についての調査結果について説明する。

図５を参照して、平行に配置された第１の漏洩伝送線路２１及び第２の漏洩伝送線路３２を含む平面内における第２の漏洩伝送線路３２の傾き角φを説明する。図５に示すｘｙｚ直行座標系において、第１の漏洩伝送線路２１はｚ軸上に配置され、第１の漏洩伝送線路２１の中心は原点に位置している。第２の漏洩伝送線路３２はｚｙ平面内において第１の漏洩伝送線路２１に対して平行に配置され、第２の漏洩伝送線路３２の中心はｙ軸と交差し、そのｙ座標はＹである。つまり、第１の漏洩伝送線路２１と第２の漏洩伝送線路３２との間隔はＹである。なお、図５には示さないが、第１の漏洩伝送線路２１の一端に発振器が接続され、その他端に終端抵抗が接続されている。また、第２の漏洩伝送線路３２の一端には、受信器が接続されている。

そして、第２の漏洩伝送線路３２を、第２の漏洩伝送線路３２の中心を回転軸として、ｚｙ平面内において回転させた。この時の回転角（以後、「傾き角」と呼ぶ）φに対する第１の漏洩伝送線路２１と第２の漏洩伝送線路３２の結合値Ｌｃの変化を測定した。なお、第２の漏洩伝送線路３２の長さが１ｍ、３ｍ、及び５ｍである場合についてそれぞれ測定した。更に、第１の漏洩伝送線路２１と第２の漏洩伝送線路３２の間隔Ｙが０．１ｍ、０．５ｍ、１ｍ、及び１．５ｍである場合についてそれぞれ測定した。なお、第１の漏洩伝送線路２１の長さは、第２の漏洩伝送線路３２から射出される電波を十分に受信できる長さが望ましく、第２の漏洩伝送線路３２と同等或いはそれ以上であることが好ましい。ここでは、第１の漏洩伝送線路２１の長さを６ｍとした。

また、結合値Ｌｃは、第１の漏洩伝送線路２１への入力電力Ｐｉｎと、第２の漏洩伝送線路３２からの出力電力Ｐｏｕｔとの比として、（１）式から求めることができる。（１）式から分かるように、結合値Ｌｃが大きいほど、第１の漏洩伝送線路２１と第２の漏洩伝送線路３２間の電磁的な結合は強くなる。結合値Ｌｃの単位はｄＢである。

Ｌｃ＝１０×ｌｏｇ（Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎ）・・・（１）

図６は、傾き角φを０度から正方向及び負方向に変化させた場合の結合値Ｌｃの変化を示すグラフである。図６（ａ）は、第２の漏洩伝送線路３２の長さが１ｍである場合を示し、図６（ｂ）は、第２の漏洩伝送線路３２の長さが３ｍである場合を示す。横軸は傾き角φを示し、縦軸は結合値Ｌｃを示す。なお、第１の漏洩伝送線路２１と第２の漏洩伝送線路３２との間隔Ｙは共に１ｍである。

ここで、第１の漏洩伝送線路２１と第２の漏洩伝送線路３２の間で安定した結合値Ｌｃが得られる状態は、一般的に、ピークの結合値から半分の結合値、すなわち、結合値のピーク値から３ｄＢ低下するまでの範囲である。これを「安定通信範囲」と呼ぶ。この安定通信範囲を与える傾き角φ（以後、「安定通信傾き角φ_ＳＡ」という）は、図６（ａ）では９度、図６（ｂ）では２度であった。

図７は、第２の漏洩伝送線路３２の長さ及び間隔Ｙを変化させて安定通信傾き角φ_ＳＡを測定した結果を示す。第２の漏洩伝送線路３２の長さが長くなるほど、第２の漏洩伝送線路３２と第１の漏洩伝送線路２１との間隔Ｙが短くなるほど、安定通信傾き角φ_ＳＡは小さくなることが分かる。

次に、図８を参照して、平行に配置された第１の漏洩伝送線路２１及び第２の漏洩伝送線路３２を含む平面に対して垂直な方向への第２の漏洩伝送線路３２のねじれ角δを説明する。図８に示すｘｙｚ直行座標系において、第１の漏洩伝送線路２１及び第２の漏洩伝送線路３２は、図５と同様にして配置されている。

そして、第２の漏洩伝送線路３２を、第２の漏洩伝送線路３２の中心を回転軸として、ｚｙ平面に対して垂直な方向へ回転させた。この時の回転角（以後、「ねじれ角」と呼ぶ）δに対する第１の漏洩伝送線路２１と第２の漏洩伝送線路３２の結合値Ｌｃの変化を測定した。なお、第２の漏洩伝送線路３２の長さが１ｍ、３ｍ、及び５ｍである場合についてそれぞれ測定した。更に、第１の漏洩伝送線路２１と第２の漏洩伝送線路３２の間隔Ｙが０．１ｍ、０．５ｍ、１ｍ、及び１．５ｍである場合についてそれぞれ測定した。なお、第１の漏洩伝送線路２１の長さは６ｍとした。

図９は、第２の漏洩伝送線路３２の長さ及び間隔Ｙを変化させて安定通信ねじれ角δ_ＳＡを測定した結果を示す。ここで「安定通信ねじれ角δ_ＳＡ」とは、図６を参照して説明した安定通信範囲を与えるねじれ角δである。第２の漏洩伝送線路３２の長さが長くなるほど、第２の漏洩伝送線路３２と第１の漏洩伝送線路２１との間隔Ｙが短くなるほど、安定通信ねじれ角δ_ＳＡは小さくなることが分かる。この傾向は、傾き角φと同様であった。

図７と図９の測定結果を比較すると、第２の漏洩伝送線路３２の長さ及び間隔Ｙが同じ状況では、安定通信ねじれ角δ_ＳＡよりも安定通信傾き角φ_ＳＡが小さいことが分かる。なぜなら、図１０に示すように、第１の漏洩伝送線路２１の指向性領域Ｄ１と第２の漏洩伝送線路３２の指向性領域Ｄ２とが重複する領域の面積が、ねじれ角δを変数とした場合よりも傾き角φを変数とした場合の方が急激に変化するからである。図１０（ａ）は、傾き角φが０度である時の指向性領域Ｄ１及び指向性領域Ｄ２と、傾き角φが１度である時の指向性領域Ｄ２φ１を示す。傾き角φを変化させると、指向性領域Ｄ２はその幅方向に移動するため、重複領域の面積は急激に変化する。よって、安定通信傾き角φ_ＳＡは小さくなる。一方、ねじれ角δを変化させると、指向性領域Ｄ２は、指向性領域Ｄ２の円周に沿った方向、或いは、第１の漏洩伝送線路２１及び第２の漏洩伝送線路３２を含む平面に垂直な方向に移動するため、重複領域の面積は急激には変化しない。よって、安定通信ねじれ角δ_ＳＡは大きくなる。

したがって、第１の漏洩伝送線路２１の全体及び第２の漏洩伝送線路３２の少なくとも一部を含む一平面内において、第２の漏洩伝送線路３２と第１の漏洩伝送線路２１の傾き角φの許容範囲を、前記した一平面に対して垂直な方向への第２の漏洩伝送線路のねじれ角δの許容範囲よりも狭くすることが好ましい。これにより、第１の漏洩伝送線路２１の指向性領域Ｄ１と第２の漏洩伝送線路３２の指向性領域Ｄ２とが重複する領域の面積の急激な変化を抑制することができる。よって、通信品質の劣化を抑制し、無線基地局２０と移動体３０の間での良好な無線通信を確保することができる。

次に、第２の漏洩伝送線路３２の長さ、漏洩伝送線路２１、３２の間隔Ｙ、安定通信傾き角φ_ＳＡ及び安定通信ねじれ角δ_ＳＡの適正値について説明する。安定通信傾き角φ_ＳＡ及び安定通信ねじれ角δ_ＳＡが広くなるほど、マルチパス波や他の無線ＬＡＮシステムの電波を受信しやすくなる。前述したように、平面アンテナ６２の前方の垂直偏波に対する指向性半値角βは、６０度〜７５度の範囲である。よって、安定通信傾き角φ_ＳＡ及び安定通信ねじれ角δ_ＳＡが５０度以下であれば、平面アンテナ６２の場合に比べて、マルチパス波や他の無線ＬＡＮシステムの電波による通信障害を抑制することができる。

図９からも分かるように、安定通信ねじれ角δ_ＳＡを５０度以下にするには、漏洩伝送線路２１、３２の間隔Ｙは１ｍ以下に設定し、第２の漏洩伝送線路３２の長さは１ｍ以上に設定すればよい。なお、前述したように、第１の漏洩伝送線路２１の長さは、第２の漏洩伝送線路３２から射出される電波を十分に受信できる長さが望ましく、第２の漏洩伝送線路３２と同等或いはそれ以上であることが好ましい。漏洩伝送線路２１、３２の間隔Ｙを短くするほど、第２の漏洩伝送線路３２の長さを長くするほど、安定通信傾き角φ_ＳＡ及び安定通信ねじれ角δ_ＳＡが小さくなるので、通信障害をより強く抑制することができる。

漏洩伝送線路２１、３２の間隔Ｙは１ｍ以下に設定し、第２の漏洩伝送線路３２の長さは１ｍ以上に設定した場合、第１の漏洩伝送線路２１の全体及び第２の漏洩伝送線路３２の少なくとも一部を含む一平面（図５のｙｚ平面）内において、第２の漏洩伝送線路３２と第１の漏洩伝送線路２１の傾き角φは−５度以上５度以下であることが望ましい。傾き角φを−５度以上５度以下にすることにより、図７に示すように、安定通信傾き角φ_ＳＡの範囲内で第２の漏洩伝送線路３２及び第１の漏洩伝送線路２１を付設することができる。よって、通信品質の劣化を抑制し、無線基地局２０と移動体３０の間での良好な無線通信を確保することができる。また同時に、漏洩伝送線路同士で無線通信を行う通信システムを実施する場合において、長期間の検証実験及びこれに伴う現場の操業停止を不要とすることができる。

更に、第２の漏洩伝送線路３２の長さを５ｍ以下に設定した場合、第１の漏洩伝送線路２１の全体及び第２の漏洩伝送線路３２の少なくとも一部を含む一平面（図８のｙｚ平面）に対して垂直な方向への第２の漏洩伝送線路３２のねじれ角δは−５度以上５度以下であることが望ましい。ねじれ角δを−５度以上５度以下にすることにより、図９に示すように、安定通信ねじれ角δ_ＳＡの範囲内で第２の漏洩伝送線路３２及び第１の漏洩伝送線路２１を付設することができる。よって、通信品質の劣化を抑制し、無線基地局２０と移動体３０の間での良好な無線通信を確保することができる。また同時に、長期間の検証実験及びこれに伴う現場の操業停止を不要とすることができる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は、１つの実施形態によって記載したが、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様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、通信システムは、図１１（ａ）に示すように、漏洩伝送線路２１、３２の各々から発信される電波及び漏洩伝送線路２１、３２の各々に向かう電波を吸収する電波吸収体４４、４３を更に備えていてもよい。電波吸収体４４は、第１の漏洩伝送線路２１の第２の漏洩伝送線路３２に対向する側の逆側に少なくとも設けられている。図１１（ａ）の例では、第２の漏洩伝送線路３２に対向する側の逆側のみならず、第２の漏洩伝送線路３２に対向する側を除く総ての外周面に沿って電波吸収体４４が配置されている。同様に、電波吸収体４３は、第２の漏洩伝送線路３２の第１の漏洩伝送線路２１に対向する側の逆側に少なくとも設けられている。図１１（ａ）の例では、第１の漏洩伝送線路２１に対向する側の逆側のみならず、第１の漏洩伝送線路２１に対向する側を除く総ての外周面に沿って電波吸収体４３が配置されている。電波吸収体４４、４３は、漏洩伝送線路２１、３２外周面から一定の間隔をおいて扇状に配置されている。電波吸収体４４、４３は、マルチパス波や他の無線ＬＡＮシステムの電波を吸収して、通信障害をより強く抑制することができる。

更に、電波吸収体４４、４３の外周側面に金属板４２、４１をそれぞれ設けてもよい。金属板４２、４１に接地電位を印加することにより電波シールド用金属板として使用する。漏洩伝送線路２１、３２の各々に向かうマルチパス波や他の無線ＬＡＮシステムの電波を反射して、通信障害をより強く抑制することができる。

図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の漏洩伝送線路２１、３２により形成される指向性領域Ｄ１、Ｄ２を示す断面図である。指向性領域Ｄ１のうち重複部分を除いた領域は、図３に示した場合に比べて狭いため、第２の漏洩伝送線路３２は、マルチパス波や他の無線ＬＡＮシステムからの電波を受信し難くなる。すなわち、図１１の通信システムは、図２に示した通信システムに比べて通信障害に強いシステムといえる。

２０無線基地局（基地局）
３０移動体（通信端末）
２１第１の漏洩伝送線路
３２第２の漏洩伝送線路
φ 傾き角
δ ねじれ角
４３、４４電波吸収体

Claims

それぞれ漏洩伝送線路をアンテナとして使用する基地局及び通信端末が互いに無線で通信する通信システムであって、
線分を成す第１の漏洩伝送線路を備える前記基地局と、
線分を成す第２の漏洩伝送線路を備える前記通信端末とを備え、
前記第１の漏洩伝送線路の全体及び第２の漏洩伝送線路の少なくとも一部を含む一平面内において、第２の漏洩伝送線路と第１の漏洩伝送線路の傾き角の許容範囲を、前記一平面に対して垂直な方向への第２の漏洩伝送線路のねじれ角の許容範囲よりも狭くし、
前記第１の漏洩伝送線路の全体及び第２の漏洩伝送線路の少なくとも一部を含む一平面内において、前記第２の漏洩伝送線路と前記第１の漏洩伝送線路の傾き角は−２度以上２度以下であり、
前記一平面に対して垂直な方向への前記第２の漏洩伝送線路のねじれ角は−５度以上５度以下であり、
前記第２の漏洩伝送線路の長さは５ｍ以下である
ことを特徴とする通信システム。
前記第２の漏洩伝送線路の長さは１ｍ以上であり、前記第１の漏洩伝送線路の長さは第２の漏洩伝送線路の長さ以上であることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
前記第１の漏洩伝送線路と前記第２の漏洩伝送線路の間隔は１ｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
前記第１の漏洩伝送線路及び前記第２の漏洩伝送線路が対向する側の逆側に備えられた、前記第１の漏洩伝送線路或いは前記第２の漏洩伝送線路から発信される電波及び前記第１の漏洩伝送線路或いは前記第２の漏洩伝送線路に向かう電波を吸収する電波吸収体を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信システム。