特許 6301868 漏洩同軸ケーブル及び当該ケーブルを用いた無線システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6301868

(24)【登録日】2018年3月9日

(45)【発行日】2018年3月28日

(54)【発明の名称】漏洩同軸ケーブル及び当該ケーブルを用いた無線システム

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/22 20060101AFI20180319BHJP

【ＦＩ】

   H01Q13/22

【請求項の数】13

【全頁数】50

(21)【出願番号】特願2015-73849(P2015-73849)

(22)【出願日】2015年3月31日

(65)【公開番号】特開2016-195315(P2016-195315A)

(43)【公開日】2016年11月17日

【審査請求日】2016年7月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115842

【弁理士】

【氏名又は名称】秦 正則

(72)【発明者】

【氏名】高橋 誠一郎

【審査官】 宮田 繁仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−１２１９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−０７２５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２５５１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７３６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭５６−０１２０４５（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ １３／２０−１３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

同軸ケーブルの外部導体に漏洩電磁界形成用のスロットが列状に設けられ、スロット列が形成された漏洩同軸ケーブルにおいて、
前記スロット列のケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数分布が軸方向に対して周期長Ｐを有し、
前記周期長Ｐ内のスロット数は、励振係数が零であるスロットを除いて１２個であり、
前記１２個のスロットにおける連続する６個のスロットで形成される第１のスロット列及び第２のスロット列は、半周期長Ｐ／２毎に、第１のスロット列及び第２のスロット列の境界から見て前記励振係数分布が対称となるように反転される関係にあり、
隣接する２個のスロットの間隔長ｄ_ｓ、各スロットのケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数ａ_ｓを下記の関係（なお、「≡」は「定義する。」の意。）とし、

【数1】

前記ａ_Ａと前記ａ_Ｂ（但し、ａ_Ａ≠ａ_Ｂとする。）の比を下記の関係としたことを特徴とする漏洩同軸ケーブル。

【数2】

（但し、ここで、
・Ｐ ：スロット列のケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数分布の、軸方向の周期長［ｍ］
・Ｐ／２：スロット列のケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数分布の、軸方向の半周期長［ｍ］
・ｄ_ｓ ：第ｓスロットと、第（ｓ＋１）スロットとのスロット間隔長［ｍ］
（但し、ｄ_１２は、第１２スロットと第１スロットとのスロット間隔長とする。）
・ａ_ｓ ：第ｓスロットの、ケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数［ｍ］
・ｓ ：励振係数が零であるスロットを除いた、一周期長Ｐ内のスロットのスロット番号であり、１〜１２の整数
とする。）

【請求項2】

前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする請求項１に記載の漏洩同軸ケーブル。

【数3】

【請求項3】

前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする請求項１に記載の漏洩同軸ケーブル。

【数4】

【請求項4】

前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする請求項１に記載の漏洩同軸ケーブル。

【数5】

【請求項5】

前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする請求項１に記載の漏洩同軸ケーブル。

【数6】

【請求項6】

前記Ｐ、及び前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃを下記の関係としたことを特徴とする請求項１に記載の漏洩同軸ケーブル。

【数7】

【請求項7】

前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする請求項６に記載の漏洩同軸ケーブル。

【数8】

【請求項8】

前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする請求項６に記載の漏洩同軸ケーブル。

【数9】

【請求項9】

前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする請求項６に記載の漏洩同軸ケーブル。

【数10】

【請求項10】

前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする請求項６に記載の漏洩同軸ケーブル。

【数11】

【請求項11】

前記Ｐ、及び前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃを下記の関係としたことを特徴とする請求項６に記
載の漏洩同軸ケーブル。

【数12】

【請求項12】

前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする請求項１１に記載の漏洩同軸ケーブル。

【数13】

【請求項13】

請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の漏洩同軸ケーブルを用いたことを特徴と
する無線システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、漏洩同軸ケーブル及び当該ケーブルを用いた無線システムに関する。さらに詳しくは、移動体通信等に用いられる漏洩同軸ケーブル及び当該ケーブルを用いた無線システムに関する。

【背景技術】

【0002】

漏洩同軸ケーブルは、同軸ケーブルの外部導体上にスロット（孔、開口）等の電磁波漏洩機構を設け、係る電磁波漏洩機構により、同軸ケーブルの内部と外部空間との間で電磁エネルギーの受渡しを実施するものである。漏洩同軸ケーブルの代表的な適用用途例としては、列車、自動車、歩行者などの、帯状の領域を移動する移動体との移動体通信分野等が挙げられる。このような漏洩同軸ケーブルは、無線通信一般、無線信号伝送、無線位置検知システムのほか、無線エネルギー伝送等、広く無線システムに適用できるものである。

【0003】

図１は、従来の漏洩同軸ケーブル１の一例を示す、一部を切欠いた斜視図である。図１の漏洩同軸ケーブル１は、内部導体２と、かかる内部導体２の周囲に形成される絶縁体４と、絶縁体４の周囲に形成される外部導体５と、外部導体５の周囲に形成される外被６を備えている。また、漏洩同軸ケーブル１の外部導体５には、ケーブル軸方向（ｚ軸方向。図１の矢印方向。）に対して一定周期長Ｐ毎に、略矩形の長孔状のスロット３が設けられている。図１に示すように、スロット３は、ケーブル軸に対していくらかの角度を持って傾斜している。

【0004】

図１のようなスロット３の列（スロット列）を持つ漏洩同軸ケーブル１の形成する漏洩電磁界の軸周方向電界成分は、スロット列による励振源を、軸上に分布する軸方向磁流源と近似し、それのつくる電磁界を計算することで近似的に解析される。

【0005】

【数1】

【0006】

【0007】

ここで、漏洩同軸ケーブル１の片端からは、ｚ軸の正方向に、漏洩同軸ケーブル１内を伝搬する伝送波電力が入力される。漏洩同軸ケーブル１の外部導体上のスロット列が、この伝送波により励振され、それによって生じる軸方向磁流源列Ｉ_ｍｚは、下記式（４）のように表すことができる。

【0008】

【数2】

【0009】

【0010】

スロット列は通常、ケーブル軸方向（ｚ軸方向）に対して周期的に設けられる。そこで、このｚ軸方向の周期長をＰ［ｍ］とおくと、式（４）に表される励振係数分布関数Ｃ（ｚ）についても周期長Ｐの関数となる。すなわち、式（５）のように表される。

【0011】

【数3】

【0012】

ここで、このＣ（ｚ）を、複素フーリエ級数展開形で表すと、下記式（６ａ）及び式（６ｂ）となる。

【0013】

【数4】

【0014】

式（６ａ）を式（４）に代入し、式（６ａ）を代入した式（４）を式（３）に代入して、式（１）及び式（２）で表される外部電磁界の各成分を求めると、円筒座標系（ｒ,φ，ｚ）での各成分は、下記式（７）〜式（９）のように空間高調波展開形で表すことができる。

【0015】

【数5】

【0016】

【数6】

【0017】

式（７）〜式（９）の空間高調波展開形において、ｎ次の空間高調波のｚ軸方向の位相定数はβ_ｎであることが分かる。したがって、｜β_ｎ｜＞ｋ、すなわちｋ^２−β_ｎ^２＞０を持たす場合の空間高調波は、軸方向の位相速度が光速よりも速い。それに対して、｜β_ｎ｜＜ｋ、すなわちｋ^２−β_ｎ^２＜０を満たす場合の空間高調波は、軸方向の位相速度が光速よりも遅い。そのため、前者の空間高調波は速波、後者の空間高調波は遅波と呼ばれている。

【0018】

また、式（７）〜式（９）に表されるように、速波のｒ方向の変化は第二種ハンケル関数形であるのに対し、遅波のそれは変形ベッセル関数形である。変形ベッセル関数は、第二種ハンケル関数に比較してｒの増大に対して急速に減少する。そのため、漏洩同軸ケーブルのごく近傍を除いての漏洩電磁界については、後者の遅波を無視して、式（７）〜式（９）を、下記式（１１）〜式（１３）のように近似して表すことができる。

【0019】

【数7】

【0020】

【数8】

【0021】

ここで、式（１４）〜式（１６）で表される各空間高調波の伝搬方向、すなわち各空間高調波の外部への放射角度を求めておく。

【0022】

【数9】

【0023】

図２は、漏洩同軸ケーブル１において、速波となる各空間高調波の遠方界におけるポンティングベクトルの方向、つまり放射角度θ_ｎの定義の仕方を表す説明図である。ここで、図２の漏洩同軸ケーブル１の一端には伝送波電力発生器８が、他端には終端器９が接続されている。

【0024】

放射角度θ_ｎを図２のようにｒ方向（ケーブル軸垂直方向）を基準に定義したとき、速波となる各空間高調波のポインティングベクトルの方向、つまり電磁エネルギーの伝搬方向である放射角度θ_ｎは、式（１９）のように表される。尚、ここで、式（１７）〜式（１８）を使用している。

【0025】

【数10】

【0026】

式（１９）において、前記した式（１０）、並びに下記式（２０）及び式（２１）を代入すると、式（２２）のように書き換えることができる。

【0027】

【数11】

【0028】

【数12】

【0029】

また、同軸ケーブル内の管内波長短縮率νは、通常、下記式（Ｘ）のようにν≦１となるため、式（２２）内の整数ｎのとりうる範囲は、通常は負の整数のみとなる。

【0030】

【数13】

【0031】

式（２２）の関係を、横軸を周波数ｆの関数として図示すると、図３のように表される。図３は、漏洩同軸ケーブル１において、速波となる各空間高調波のポインティングベクトルの向き（放射角度θ_ｎ）を周波数の関数として表示した場合の説明図である。

【0032】

【0033】

式（７）〜式（９）で表される外部電磁界を式（１１）〜式（１３）で近似して表す場合の条件、すなわち各空間高調波の速波となる条件は、下記式（２３）である。

【0034】

【数14】

【0035】

これより、β_ｎの範囲は、下記の式（２４）に変形される。

【0036】

【数15】

【0037】

この式（２４）に、式（１０）、式（２０）を代入し、さらに前記した前提条件である式（Ｘ）（以下に再記する。）を用いると、各ｎ次空間高調波に対する、速波となる周波数の条件は、式（２５）の範囲として表される。

【0038】

【数16】

【0039】

【数17】

【0040】

【数18】

【0041】

ところで、次数の異なる速波となる空間高調波が２つ以上存在すると、それぞれ前記した式（２２）で表される伝搬方向θ_ｎが異なるため、相互に位相干渉を起こして外部漏洩電磁界の観測点位置による変動が生じる。これは、式（１４）〜式（１６）において、ｎの次数によりｒ方向、及びｚ方向の位相定数が異なっていることからも理解される。

【0042】

よって、安定した外部漏洩電磁界を実現させるためには、使用周波数帯域で速波となる空間高調波のうち、使用する唯一つのものを除いて、それ以外の空間高調波については充分に抑圧させる必要がある。

【0043】

また、このような漏洩同軸ケーブルには、広帯域特性が要求されることがある。広帯域特性が要求される背景としては、例えば、漏洩同軸ケーブルを無線システムに使用する際において、一本の漏洩同軸ケーブルを複数の無線システムないしは無線通信システムに対して共用使用する要求のある場合がある。このとき、各無線システムで使用される周波数帯域は、一般にそれぞれ異なるので、それらで共用使用される漏洩同軸ケーブルについては、より広い周波数帯域に渡って良好に動作する広帯域特性が要求されるからである。

【0044】

かかる広帯域特性の要求に対応して、これまでに種々の広帯域型の漏洩同軸ケーブルが発明、提案されてきた。例えば、外部導体上の漏洩用のスロットに関して、半周期長Ｐ／２内に励振係数（励振強度とも呼ばれる。）の異なる２個の主スロットと２個の副スロットという二種類のスロットを組み合わせた漏洩同軸ケーブルが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。また、一周期長Ｐ内に複数個のスロットを設け、各スロットの励振係数分布（波源強度分布とも呼ばれる。）を一周期長Ｐ内において、正弦波状に変化させることが提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0045】

【特許文献1】特開昭５３−７２５５３号公報

【特許文献2】特公昭５０−２５７８６号公報

【非特許文献1】岸本利彦、佐々木伸、「ＬＣＸ通信システム」、昭和６０年９月１日、社団法人電子情報通信学会（株式会社 コロナ社）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0046】

しかしながら、これまで提供されていた技術にあっては、以下の問題があった。例えば、特許文献１に開示された技術では、半周期長内において励振係数（励振強度）の異なる二種類のスロットを２個ずつ計４個、つまり一周期長内に計８個のスロットを設けることが提案されている。ここで、一周期長については、後述するように、漏洩同軸ケーブルの使用周波数帯に応じて設定する必要があり、使用周波数帯域によってはこの周期長がかなり長くなる場合がある。このような場合、半周期長内のスロット数を４個、つまり一周期長内のスロット数を８個に限定してしまうと、単位長さあたりのスロット数は減少してしまうことになる。その結果として、漏洩同軸ケーブル全体からの漏洩電磁界強度も減少してしまうことになっていた。

【0047】

また、一周期長が必ずしも長くならない場合においても、例えば、漏洩同軸ケーブルの外径サイズが細い場合などにおいては、各スロットの物理的寸法が制約される関係から、各スロットによる励振強度が低下する場合がある。このときも、漏洩同軸ケーブル全体からの漏洩電磁界強度が、減少してしまう状態を招く。

【0048】

このような問題を回避するためには、特許文献２に示されるように、半周期長内のスロット数を４個（一周期長内に８個）に限定せず、より多くのスロットを設けることが有効である。しかし、特許文献２においては、一周期長内の各スロットの励振係数（波源強度）を、それぞれ正弦波状に変化させなければならない。

【0049】

なお、スロットの励振係数（波源強度）を変化させるためには、非特許文献１のｐ１７に示されるように、一般に、スロットの物理的寸法（長さ、傾斜角度等）を変える必要があるが、このような励振係数の異なるスロットを一周期長内に多く設けることは、製造上複雑な加工プロセスが必要となり、製造コストが増大する問題があった。

【0050】

本発明は前記の課題に鑑みてなされたものであり、半周期長内におけるスロットの、励振係数の異なる種類を二種類（あるいは後述するように一種類）に抑えたまま、漏洩同軸ケーブルからの漏洩電磁界強度を維持ないし向上させることができ、かつ、製造コストの増大を抑えることが可能な広帯域型の漏洩同軸ケーブル及び当該ケーブルを用いた無線システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0051】

前記の課題を解決するために、本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、同軸ケーブルの外部導体に漏洩電磁界形成用のスロットが列状に設けられ、スロット列が形成された漏洩同軸ケーブルにおいて、前記スロット列のケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数分布が軸方向に対して周期長Ｐを有し、前記周期長Ｐ内のスロット数は、励振係数が零であるスロットを除いて１２個であり、前記１２個のスロットにおける連続する６個のスロットで形成される第１のスロット列及び第２のスロット列は、半周期長Ｐ／２毎に、第１のスロット列及び第２のスロット列の境界から見て前記励振係数分布が対称となるように反転される関係にあり、隣接する２個のスロットの間隔長ｄ_ｓ、各スロットのケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数ａ_ｓを下記の関係（なお、「≡」は「定義する。」の意。）とし、

【0052】

【数19】

【0053】

前記ａ_Ａと前記ａ_Ｂ（但し、ａ_Ａ≠ａ_Ｂとする。）の比を下記の関係としたことを特徴とする。

【0054】

【数20】

【0055】

（但し、ここで、
・Ｐ ：スロット列のケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数分布の、軸方向の周期長［ｍ］
・Ｐ／２：スロット列のケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数分布の、軸方向の半周期長［ｍ］
・ｄ_ｓ ：第ｓスロットと、第（ｓ＋１）スロットとのスロット間隔長［ｍ］
（但し、ｄ_１２は、第１２スロットと第１スロットとのスロット間隔長とする。）
・ａ_ｓ ：第ｓスロットの、ケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数［ｍ］
・ｓ ：励振係数が零であるスロットを除いた、一周期長Ｐ内のスロットのスロット番号であり、１〜１２の整数
とする。）

【0056】

本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、前記段落番号００５１段〜００５５段に示した本発明において、前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする。

【0057】

【数21】

【0058】

本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、前記段落番号００５１段〜００５５段に示した本発明において、前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする。

【0059】

【数22】

【0060】

本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、前記段落番号００５１段〜００５５段に示した本発明において、前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする。

【0061】

【数23】

【0062】

本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、前記段落番号００５１段〜００５５段に示した本発明において、前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする。

【0063】

【数24】

【0066】

本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、前記段落番号００５１段〜００５５段に示した本発明において、前記Ｐ、及び前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃを下記の関係としたことを特徴とする。

【0067】

【数26】

【0068】

本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、前記段落番号００６６段〜００６７段に示した本発明において、前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする。

【0069】

【数27】

【0070】

本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、前記段落番号００６６段〜００６７段に示した本発明において、前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする。

【0071】

【数28】

【0072】

本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、前記段落番号００６６段〜００６７段に示した本発明において、前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする。

【0073】

【数29】

【0074】

本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、前記段落番号００６６段〜００６７段に示した本発明において、前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする。

【0075】

【数30】

【0078】

本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、前記段落番号００６６段〜００６７段に示した本発明において、前記Ｐ、及び前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃを下記の関係としたことを特徴とする。

【0079】

【数32】

【0080】

本発明に係る漏洩同軸ケーブルは、前記段落番号００７８段〜００７９段に示した本発明において、前記Ｐ、前記ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、及び前記ａ_Ａ、ａ_Ｂを下記の関係としたことを特徴とする。

【0081】

【数33】

【0084】

本発明に係る無線システムは、前記段落番号００５１段〜００８１段に示した本発明の漏洩同軸ケーブルを用いたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0085】

本発明に係る漏洩同軸ケーブルによれば、半周期長内におけるスロットの励振係数の異なる種類を二種類あるいはそれ以下に抑えたまま、半周期長内のスロット数を６個（一周期長内に１２個）に増やすことができるため、漏洩電磁界強度の維持ないし向上と、製造コスト増大の抑制の両立に好適な広帯域型の漏洩同軸ケーブルを実現することができる。

【0086】

また、かかる漏洩同軸ケーブルを用いた本発明に係る無線システム（無線通信システム含む。）は、前記した漏洩同軸ケーブルの奏する効果を享受し、漏洩電磁界強度の維持ないし向上と、製造コスト増大の抑制を図り、高品質化ないし経済化等に寄与することができる、各種の無線システムに使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0087】

【図1】従来の漏洩同軸ケーブルの一例を示す、一部を切欠いた斜視図である。

【図2】漏洩同軸ケーブルにおいて、放射角度をｒ方向を基準に定義した場合の、速波となる各空間高調波のポインティングベクトルの方向の説明図である。

【図3】漏洩同軸ケーブルにおいて、速波となる各空間高調波のポインティングベクトルの方向を周波数の関数として表示した場合の説明図である。

【図4】従来の漏洩同軸ケーブルの一例を示した説明図である。

【図5】従来の漏洩同軸ケーブルの他の例を示した説明図である。

【図6】本発明に係る漏洩同軸ケーブルの構成の一例を示した説明図を示す。

【図7】スロットの他の例であり、折れ線型スロットの一態様を示した説明図である。

【図8】スロットの他の例であり、励振スタブ付きスロットの一態様を示した説明図である。

【図9】励振係数が零であるスロットが存在する漏洩同軸ケーブルの構成の一例を示した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0088】

以下、本発明の一態様について、図面を用いて説明する。

【0089】

［従来の漏洩同軸ケーブル１の説明］
まず、同軸ケーブルの外部導体５に漏洩電磁界形成用のスロット３が列状に設けられスロット列を形成した、従来の漏洩同軸ケーブル１の構成及び問題点等を説明した上で、本発明に係る漏洩同軸ケーブル１の構成等を説明する。

【0090】

前記した［背景技術］の段落番号００４１段から００４２段でもふれたように、次数の異なる速波となる空間高調波が２つ以上存在すると、それぞれ前記した式（２２）で表される伝搬方向θ_ｎが異なるため、相互に位相干渉を起こして外部漏洩電磁界に観測点位置による変動が生じる。これは、式（１４）〜式（１６）において、ｎの次数によりｒ方向、及びｚ方向の位相定数が異なっていることからも理解される。

【0091】

よって、安定した外部漏洩電磁界を実現させるためには、使用周波数帯域で速波となる空間高調波のうち、使用する唯一つのものを除いて、それ以外の空間高調波については十分に抑圧させる必要がある。

【0092】

（１）従来の漏洩同軸ケーブル１の一例：
前記した抑圧の関係を具体的に表すために、従来の漏洩同軸ケーブル１の一例を示して説明する。なお、以下の説明においては、前記した内容と同様の構造及び同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。

【0093】

まず、従来の漏洩同軸ケーブル１の一例として、図４の上段に示すような、半周期長毎にスロット傾斜角度が反転する漏洩同軸ケーブルの特性を表す。図４は、従来の漏洩同軸ケーブル１の一例を示した説明図である。なお、図４にあっては、図１に示した従来の漏洩同軸ケーブル１と同様、内部導体２と、かかる内部導体２の周囲に形成される絶縁体４と、絶縁体４の周囲に形成される外部導体５と、外部導体５の周囲に形成される外被６を備えており、図４では、説明の便宜上、外部導体５及びかかる外部導体５に形成されたスロット３を中心に示している。また、図４において、「上段」とは、漏洩同軸ケーブル１を載せている部分、「下段」とは、ｚとＣ（ｚ）との関係を載せた部分、をそれぞれ指す（以下、図５、図６、図９についても同様。）。

【0094】

図４の上段に示した、従来の漏洩同軸ケーブル１は、一周期長内に２個のスロット３を周期的に持ち、２個のスロット３の中線から見て励振係数分布が対称となるように反転される関係にある。図４におけるｚ＝−Ｐ／４及び３Ｐ／４位置のスロット３の励振係数はａ_０、ｚ＝Ｐ／４（及び−３Ｐ/４）位置のスロット３の励振係数は−ａ_０となる（ａ_０、−ａ_０については下記も参照。）。

【0095】

図４の上段に示すような漏洩同軸ケーブル１の場合、式（４）で表される励振係数分布関数Ｃ（ｚ）、すなわち、「スロット３の列（スロット列）により生じる軸方向磁流源Ｉ_ｍｚ（ｚ）の、ケーブル内伝送波に対する比率」であるＣ（ｚ）については、図４の下段に示すように、Ｄｉｒａｃのデルタ関数δ（ｚ）を用いて、近似的に、式（２８）のように表される。

【0096】

【数35】

【0097】

【0098】

この式（２８）を式（６ｂ）に代入すると、Ｃ（ｚ）の複素フーリエ展開の展開係数であるＣ_ｎは、下記式（２９）のようになる。式（２９）より、Ｃ_−１、Ｃ_−２，Ｃ_−３、Ｃ_−４、……については、下記式（３０）のような関係となる。

【0099】

【数36】

【0100】

【数37】

【0101】

ここで、Ｃ_−２は零となるが、式（１１）〜式（１３）に示すように各空間高調波の振幅はＣ_ｎの大きさに比例した量であるので、この場合、−２次の空間高調波が抑圧されることになるのが分かる。

【0102】

このような漏洩同軸ケーブル１に対して、ｎ＝−１次の空間高調波を使用することを考えると、ｎ＝−１次の空間高調波のみが速波となる、安定した外部漏洩電磁界を実現できる領域は、図３からも分かるとおり、ｎ＝−１次の速波下限周波数からｎ＝−３次の速波下限周波数までの範囲、すなわち、式（２５）より、下記式（３１）で表される周波数範囲となる。

【0103】

【数38】

【0104】

【数39】

【0105】

次に、従来の漏洩同軸ケーブル１の他の例として、安定した外部漏洩電磁界が期待でき、式（３１）で表される周波数範囲をより広げることのできる漏洩同軸ケーブル１について説明する。

【0106】

図５は、従来の漏洩同軸ケーブル１の他の例を示した説明図である。なお、図５にあっても、説明の便宜上、漏洩同軸ケーブル１については、外部導体５及びかかる外部導体５に形成されたスロット３を中心に示している。

【0107】

図５の上段に示した漏洩同軸ケーブル１は、前記した特開昭５３−７２５５３号公報（特許文献１）に示されるように、半周期長内に２個の主スロット３と２個の副スロット３を持つ。なお、図５の上段において、スロットに対する符号３は、スロットの一部のみについて付している。

【0108】

さらに説明すると、図５の上段に示した従来の漏洩同軸ケーブル１は、半周期長内に２個の主スロットと２個の副スロットを持ち、図５上、ａ_ｓ（あるいは−ａ_ｓ）と付したスロット３が、励振係数をａ_ｓ（あるいは−ａ_ｓ）とした主スロットであり、ａ_ｔ（あるいは−ａ_ｔ）と付したスロット３が、励振係数をａ_ｔ（あるいは−ａ_ｔ）と付した副スロットとなる。半周期長内の中心点（例えば、図５下段の−Ｐ／４あるいはＰ／４に相当する位置。）に関して主スロットと副スロットとがそれぞれ対称位置にある。又、中点（例えば、図５下段の０に相当する位置。）から見て励振係数分布が対称となるように反転される関係にある。

【0109】

図５の上段に示すような漏洩同軸ケーブル１の場合、式（４）で表される励振係数分布関数Ｃ（ｚ）については、図５の下段に示すように、Ｄｉｒａｃのデルタ関数δ（ｚ）を用いて、近似的に、式（３２）のように表される。

【0110】

また、この図５の上段に示されるような漏洩同軸ケーブル１の場合、式（４）で表される励振係数分布関数Ｃ（ｚ）については、Ｄｉｒａｃのデルタ関数δ（ｚ）を用いて、近似的に、図５の下段に示されるような形となる。

【0111】

【数40】

【0112】

【0113】

ここで、図５の下段のｚ軸座標の原点の位置の取り方は、励振係数の反転する隣り合う副スロット間の間隔の中心位置としている。

【0114】

このとき、式（６ｂ）で表されるＣ（ｚ）の複素フーリエ展開の展開係数であるＣ_ｎは、式（３２）を代入して、式（３３）のように表される。

【0115】

【数41】

【0116】

ゆえに、Ｃ_−１、Ｃ_−２，Ｃ_−３、Ｃ_−４、Ｃ_−５、……について、下記式（３４）のような関係となる。

【0117】

【数42】

【0118】

ここで、二種類のスロットの励振係数比ａ_ｔ／ａ_ｓを、式（３５）の関係となるように規定する。このとき、式（３４）より、Ｃ_−１、Ｃ_−２，Ｃ_−３、Ｃ_−４、Ｃ_−５、……は、下記式（３６）のようになる。

【0119】

【数43】

【0120】

【数44】

【0121】

このような漏洩同軸ケーブル１に対して、ｎ＝−１次の空間高調波を使用する場合、ｎ＝−１次の空間高調波のみが速波となる安定した外部漏洩電磁界を実現できる領域は、Ｃ_−２〜Ｃ_−４が零、すなわち抑圧されているため、前記した図３に示すように、ｎ＝−１次の速波下限周波数からｎ＝−５次の速波下限周波数までの範囲となる。

【0122】

すなわち、前記した式（２５）より、下記式（３７）の周波数範囲となる。

【0123】

【数45】

【0124】

【数46】

【0125】

この式（３７）の周波数範囲と式（３１）の周波数範囲とを比較すると、前者の方がｎ＝−５次の速波下限周波数までに対応できるため、より広帯域な特性を持つ漏洩同軸ケーブル１となっていることが分かる。

【0126】

しかしながら、このような広帯域な特性を持つ漏洩同軸ケーブル１についても、次のような問題がある。前記したように、例えば、ｎ＝−１次の空間高調波を使用するときには、外部漏洩電磁界はｎ＝−１次のＣ_ｎ、つまりＣ_−１に比例したものとなることが式（７）〜式（９）より分かる。つまり、外部漏洩電磁界の強さとしては、｜Ｃ_−１｜の量に比例した量となり、漏洩同軸ケーブル１からの外部漏洩電磁界強度を増加させたい場合には、｜Ｃ_−１｜値を大きくする必要がある。

【0127】

一方、Ｃ_−１は式（３４）の第１式、あるいは式（３６）の第１式に示されるように、下記式（３８）のような関係となる。

【0128】

【数47】

【0129】

ここで、ｄ_ｓ値及びｄ_ｔ値についてはスロット間の間隔長であるので極度に小さくすることはできないし、また、極度に大きくすると、逆に半ピッチ先のスロット３との間隔長が極度に小さくなるので、設定に制約がある。

【0130】

次に、｜Ｃ_−１｜値を大きくするためには、スロット３の励振係数であるａ_ｓ値、ａ_ｔ値を大きくする方法があるのが分かる。しかし、スロット３の励振係数ａ_ｓ値、ａ_ｔ値、を大きくするためには、一般にはスロット３の物理的寸法を変化させる必要がある（例えば、「ＬＣＸ通信システム」ｐ.１７：非特許文献１。）。しかしながら、この場合も、先のｄ_ｓ値及びｄ_ｔ値の場合と同様に、スロット間の間隔長の制約や、漏洩同軸ケーブル１の外部導体５の外径寸法に起因する制約があるため、必ずしも十分に大きくできない場合がある。

【0131】

さらに又、｜Ｃ_−１｜値の大きくするためには、周期長であるＰ値を小さくすればよいのが分かる。しかし、Ｐ値については、式（３７）で示されるように、使用周波数帯に応じて設定する必要があるため、調整できる範囲に制約がある。

【0132】

また、それ以上に問題となるのが、使用周波数帯によっては、逆に周期長であるＰ値を大きく取る必要のある場合である。この場合、それに応じて｜Ｃ_−１｜値が小さくなってしまうため、その結果として、外部漏洩電磁界強度が減少してしまうことになる。

【0133】

［本発明に係る漏洩同軸ケーブル］
本発明では、以上の問題を解決するため、以下の構成を備えた漏洩同軸ケーブル１を提供するものである。

【0134】

図６は、本発明に係る漏洩同軸ケーブル１の構成の一例を示した説明図を示す。図６に示した本発明に係る漏洩同軸ケーブル１は、図１に示した従来の漏洩同軸ケーブル１と同様、内部導体２と、かかる内部導体２の周囲に形成される絶縁体４と、絶縁体４の周囲に形成される外部導体５と、外部導体５の周囲に形成される外被６を備えており、図６では、説明の便宜上、外部導体５及びかかる外部導体５に形成されたスロットを中心に示している。

【0135】

本発明に係る漏洩同軸ケーブル（Ｌｅａｋｙ ＣｏａＸｉａｌ ｃａｂｌｅ：ＬＣＸケーブル）１は、内部導体２、絶縁体４、外部導体５及び外被６を備える（図６では内部導体２、絶縁体４及び外被６は図示しない、これらを備え、基本的な構成を共通する図１を参照。）。

【0136】

内部導体２、絶縁体４，外部導体５及び外被６に用いる材料等については、特に限定するものではないが、内部導体２は、例えば、銅等の金属等、絶縁体４は、例えば、ポリエチレン等の合成樹脂、あるいはポリエチレン紐等を内部導体２に巻き付けて形成したもの等を用いることができる。また、外部導体５には、例えば、金属テープにスロット加工を施したもの等、外被６は、例えば、ポリエチレン等の合成樹脂をそれぞれ用いることができるが、特にこれらには限定されない。

【0137】

本発明に係る漏洩同軸ケーブル１は、同軸ケーブル（一般的な同軸ケーブルの構造を指す。）の外部導体５に、漏洩同軸ケーブル１のケーブル軸方向（ｚ軸方向）に沿って漏洩電磁界形成用のスロット３が列状に設けられ、スロット列が形成されている。また、漏洩同軸ケーブル１の外部導体５に、ケーブル軸（図６参照。）に対して一定周期長（周期長Ｐ）毎に形成されている長孔状のスロット３は、長手方向をｚ軸方向に対して所定の角度で傾けて配列された斜めスロットであり、これらスロット列によるケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数分布が軸方向に対して周期長Ｐを有する。

【0138】

図６の上段に示した漏洩同軸ケーブル１において、周期長Ｐ内のスロット３の数は、実効励振係数が零であるスロットを除いて１２個（半周期長あたりは６個）である。かかる１２個のスロット３における連続する６個のスロット３で形成される第１のスロット列及び第２のスロット列は、半周期長Ｐ／２毎に、第１のスロット列及び第２のスロット列の境界（後記するｚ軸座標の原点等。）から見て励起係数分布が対称となるように反転される関係にある。また、図５の上段に示した漏洩同軸ケーブル１と同様に、半周期長あたりの励振係数の異なるスロット３の種類は二種類である。

【0139】

なお、図６の上段にあって、（）内の数字は、対応する（図６の上段で（）の下に示されている。）スロット３のスロット番号であり（例えば、（１）の下に示されるスロット３は第１スロットを指し、（２）、（３）、……、（１２）は、第２スロット、第３スロット、……、第１２スロットを指す。）、また、各スロット３の上に示される「ａ」は、対応するスロット３のケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数（以下、単に「励振係数」とする場合もある。）であり（例えば、ａ_１は第１スロットを指し、ａ_２、ａ_３、……、ａ_１２は、第２スロット、第３スロット、……、第１２スロットの励振係数を指す。）である。また、第１のスロット列は、第１のスロット〜第６のスロット、第２のスロット列は、第７のスロット〜第１２のスロットによりそれぞれ構成される。

【0140】

図６に示した漏洩同軸ケーブル１において、半周期長ごとに見ると、例えば、第１のスロット列について、第３、第４スロットを共通する励振係数（ａ_Ｂ）を示すスロットＢ、第１、第２、第５、第６スロットを共通する励振係数（ａ_Ａ）を示すスロットＡとして、また、第２のスロット列について、第９、第１０スロットを共通する励振係数（−ａ_Ｂ）を示すスロットＢ、第７、第８、第１１．第１２スロットを共通する励振係数（−ａ_Ａ）を示すスロットＡとすることができる。このように、半周期長あたりの励振係数の異なるスロット３の種類は二種類（スロットＡ、スロットＢ）である。また、前記したように、第１のスロット列は、第１スロット〜第６スロット、第２のスロット列は、第７スロット〜第１２スロットで形成され、ｚ軸座標の原点を第６スロットと第７スロットの中間の位置に取るものとすると（原点については、後記する式（４２）の説明も参照。）、かかる原点から見て、第１のスロット列及び第２のスロット列は励起係数分布が対称となるように反転される関係にある。

【0141】

図６に示すように、漏洩同軸ケーブル１にあっては、二種類のスロット３（スロットＡ、スロットＢ）について、２個の同種のスロット３が２個ずつ並んでいる構成をとっている。隣接する２個の同種のスロット３のうち、スロットＡの組を１組のＸ（例えば、２個のスロットＡの組。「ＡＡ」と示す。）、スロットＢを１組のＹ（例えば、２個のスロットＢの組。「ＢＢ」と示す。）とすると、半周期長（Ｐ／２）での並びは、第１のスロット列、第２のスロット列とも、Ｘ−Ｙ−Ｘ（図６にあってはＡＡ−ＢＢ−ＡＡ）となっている。

【0142】

このように、第１のスロット列については、２個のスロットＢ（第３スロット及び第４スロット）の組を、２個のスロットＡ（第１スロット及び第２スロット、第５スロット及び第６スロット）の組で挟み込むようにしている。第２のスロット列についても、２個のスロットＢ（第９スロット及び第１０スロット）の組を、２個のスロットＡ（第７スロット及び第８スロット、第１１スロット及び第１２スロット）の組で挟み込むようにしている。

【0143】

また、第１のスロット列及び第２のスロット列は、前記した原点（第６スロットと第７スロットの中間の位置）から見ても、Ｘ−Ｙ−Ｘ（図６にあってはＡＡ−ＢＢ−ＡＡ）の並びとなっており、原点から見て対称（励振係数分布も対称）となるように反転される関係にある。

【0144】

尚、ここで、図６では、特徴的な一例として、ａ_Ｂ＞ａ_Ａの場合の図を表している。しかし、この場合に限定されるものではない。すなわち、ａ_Ａ＞ａ_Ｂの場合であってもよい。さらに又、ある条件下においては、後述するように、ａ_Ｂ＝ａ_Ａの場合であってもよい。

【0145】

このような漏洩同軸ケーブル１の励振係数分布関数Ｃ（ｚ）は、Ｄｉｒａｃのデルタ関数δ（ｚ）を用いて、近似的に、図６の下段に示すような形状となる。

【0146】

【数48】

【0147】

但し、ここで、
・Ｐ ：スロット列のケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数分布の、軸方向の周期長［ｍ］
・Ｐ／２：スロット列のケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数分布の、軸方向の半周期長［ｍ］
・ｄ_ｓ ：第ｓスロットと、第（ｓ＋１）スロットとのスロット間隔長［ｍ］
（但し、ｄ_１２は、第１２スロットと第１スロットとのスロット間隔長とする。）
・ａ_ｓ ：第ｓスロットの、ケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数［ｍ］
・ｓ ：励振係数が零であるスロットを除いた、一周期長Ｐ内のスロットのスロット番号であり、１〜１２の整数
である。

【0148】

このとき、式（６ｂ）のＣ_ｎについては、下記式（４０）のように表される。なお、以下の説明において、Ｐは、「スロット列のケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数分布の、軸方向の周期長」を、Ｐ／２は、「スロット列のケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数分布の、軸方向の半周期長」を、それぞれ示す（以下のＰ及びＰ／２についても同じ。）。

【0149】

【数49】

【0150】

ここで、各スロット３のスロット間隔長を、図６の上段に示すように、ｄ_ｓと書き表すようにし（ｄ_ｓの定義については、前記したとおりである。）、スロット間隔長ｄ_ｓについて、下記式（４１）を満たすように設定する（なお、「≡」は「定義する。」を意味する。他も同じ。）。

【0151】

【数50】

【0152】

式（４１）に関し、ｄ_Ａについては、第１のスロット列、第２のスロット列それぞれについて、隣接する２個のスロットＡの間隔長が等しいことを示し（ただし、第１のスロット列と第２のスロット列の両方に跨る、第１スロットと第１２スロットの間隔長（ｄ_１２）、第６スロットと第７スロットの間隔長（ｄ_６）は除き、これらについては後記する。）、同様に、ｄ_Ｂについては、隣接する２個のスロットＡとスロットＢの間隔長が等しいこと、ｄ_Ｃについては、隣接する２個のスロットＢの間隔長が等しいこと、をそれぞれ示している。そして、図６からわかるように、｛Ｐ／２−（２ｄ_Ａ＋２ｄ_Ｂ＋ｄ_Ｃ）｝で表されるｄ_６とｄ_１２が正であるようにしている。

【0153】

ｚ軸座標の原点位置の取り方については任意であるが、ここでは、図６の下段に示すように、図６の上段に表す第６スロットと第７スロットの中間の位置に取るものとすると、各スロットのｚ軸の位置座標ｚ_ｓについては、下記式（４２）のように表されることが分かる。

【0154】

【数51】

【0155】

さらに、各スロット３の励振係数について、図６の下段に示すように、下記式（４３）となるように設定するものとする。

【0156】

【数52】

【0157】

式（４３）に関し、ａ_Ａは、スロットＡの励振係数（ケーブル軸周方向電界成分に対する励振係数）の絶対値が等しいこと、ａ_Ｂは、スロットＢの励振係数（ケーブル軸周方向電界成分に対する励振係数）の絶対値が等しいことを示している。

【0158】

以上のように、図６に示した漏洩同軸ケーブル１は、外部導体５に形成されるスロット３についての隣接する２個のスロット間の間隔長ｄ、及びスロット３の有する励振係数ａ（ケーブル軸周方向電界成分に対する励振係数）について、前記した関係（式（４１）、式（４３））としている。例えば、先行文献２の技術にあっては、各スロットの励振係数（波源強度）をそれぞれ正弦波状に変化させる必要があったが、本発明にあっては、スロット３の励振係数の異なる種類を二種類に抑えているため、製造コストが増大することを抑えることに役立つ。

【0159】

このとき、式（４２）及び式（４３）を式（４０）に代入してＣ_ｎを表すと、下記のとおりとなる。また、変形してまとめると、式（４４）のようになる。

【0160】

【数53】

【0161】

【数54】

【0162】

さらに変形すると、式（４５）のようになる。

【0163】

【数55】

【0164】

ゆえに、式（４６）のようになる。

【0165】

【数56】

【0166】

ここで、下記式（４７）の関係となるように、二種類のスロットの励振係数の比を規定すると、Ｃ_−１、Ｃ_−２，Ｃ_−３、Ｃ_−４、Ｃ_−５、Ｃ_−６，Ｃ_−７、Ｃ_−８、Ｃ_−９、……は、下記式（４８）のようになることがわかる。

【0167】

【数57】

【0168】

【数58】

【0169】

したがって、Ｃ_−２〜Ｃ_−４が零、すなわち抑圧されているため、ｎ＝−１次の速波下限周波数からｎ＝−５次の速波下限周波数までの範囲、つまり、式（２５）より、下記式（４９）の周波数範囲で、安定した外部電磁界を実現できる、広帯域性を持つ漏洩同軸ケーブルであることが分かる。

【0170】

【数59】

【0171】

【数60】

【0172】

このように、半周期長（Ｐ／２）内における励振係数の異なるスロットの種類を二種類に抑えたまま、半周期長内のスロット数を６個に増やした場合においても、ｎ＝−１次の速波下限周波数からｎ＝−５次の速波下限周波数までの周波数範囲で、広帯域な特性を示す漏洩同軸ケーブルが実現できることが分かる。例えば、周期長Ｐ値を大きく取る必要がある場合に、従来の技術では、｜Ｃ_−１｜値が減少してしまう一方、本発明では、そのようなことを伴わずに、漏洩電磁界強度について従来技術レベルを維持し、ないしは向上を図ることができる。加えて、漏洩同軸ケーブル１の外部導体径寸法が小さくなる場合、従来技術では、励振係数（ａ_ｓ、ａ_ｔ）が、物理的寸法の制約から小さく設定せざるを得なくなり、その結果として漏洩電磁界強度が低下してしまう問題が生じるが、本発明においては、そのような場合においても、漏洩電磁界強度について従来技術レベルを維持し、ないしは向上を図ることができる。

【0173】

なお、前記の関係において、スロット間隔長となるｄ_Ａ、ｄ_Ｂ及びｄ_Ｃのうち少なくとも二つが等しいようにすることが好ましい。スロット間隔長を等しくさせる（スロット間隔長を統一化する）ことにより、漏洩同軸ケーブル１の製造の簡便性、製造コストの削減を実現する。又、スロット間隔長を等間隔化することにより、外部導体５の機械的強度の向上を図ることもできる。

【0174】

例えば、二種類のスロットの励振係数比（ａ_Ａ／ａ_Ｂ）を、式（４７）より、下記の関係となるように規定することにより、ｄ_Ａとｄ_Ｂを等しく（ｄ_Ａ＝ｄ_Ｂ）設定することができるのが分かる。

【0175】

【数61】

【0176】

また、例えば、二種類のスロットの励振係数比（ａ_Ａ／ａ_Ｂ）を、式（４７）より、下記の関係となるように規定することにより、ｄ_Ｂとｄ_Ｃを等しく（ｄ_Ｂ＝ｄ_Ｃ）設定することができるのが分かる。

【0177】

【数62】

【0178】

さらに、例えば、二種類のスロットの励振係数比（ａ_Ａ／ａ_Ｂ）を、式（４７）より、下記の関係となるように規定することにより、ｄ_Ａとｄ_Ｃを等しく（ｄ_Ａ＝ｄ_Ｃ）設定することができるのが分かる。

【0179】

【数63】

【0180】

さらに、ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃの全てが等しい（ｄ_Ａ＝ｄ_Ｂ＝ｄ_Ｃ）場合には、漏洩同軸ケーブル１の製造の簡便性、製造コストの削減をより効率的に実現する。スロット間隔長を等間隔化することにより、外部導体５の機械的強度の更なる向上を図ることもできる。二種類のスロットの励振係数比（ａ_Ａ／ａ_Ｂ）を、式（４７）より、下記の関係となるように規定することにより、ｄ_Ａとｄ_Ｂとｄ_Ｃとを等しく（ｄ_Ａ＝ｄ_Ｂ＝ｄ_Ｃ）設定することができるのが分かる。

【0181】

【数64】

【0182】

さらにあるいは、二種類のスロットの励振係数（ａ_Ａ、ａ_Ｂ）を等しくする、つまりは、一種類のスロットとする場合にも、漏洩同軸ケーブル１の製造の簡便性、製造コストの削減を同様又はそれ以上に図ることができる。スロット間隔長ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、及びｄ_Ｃの、それぞれの周期長Ｐとの比率（ｄ_Ａ／Ｐ、ｄ_Ｂ／Ｐ、及びｄ_Ｃ／Ｐ）の関係性について、式（４７）より、下記の関係（後記する式（Ｙ）と共通。）となるように規定することにより、ａ_Ａ、ａ_Ｂとを等しく（ａ_Ａ＝ａ_Ｂ）設定することができるのが分かる。

【0183】

【数65】

【0184】

前記の段落番号０１６７段（式（４７））の関係において、スロット間隔長ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、及びｄ_Ｃの、それぞれの周期長Ｐとの比率（ｄ_Ａ／Ｐ、ｄ_Ｂ／Ｐ、及びｄ_Ｃ／Ｐ）について、下記の関係となるように規定することにより、さらなる広帯域化を図ることができる。

【0185】

【数66】

【0186】

この関係を満たす場合、式（４８）において、Ｃ_−２〜Ｃ_−６が零となることが分かる。すなわち、ｎ＝−２次からｎ＝−６次までの空間高調波が抑圧されているため、ｎ＝−１次の速波下限周波数からｎ＝−７次の速波下限周波数までの範囲、つまり、式（２５）より、下記の関係となる、より広い周波数範囲で、安定した外部電磁界を実現できる、広帯域性を持つ漏洩同軸ケーブルとなることが分かる。

【0187】

【数67】

【0188】

【数68】

【0189】

前記式（５０）の関係において、スロット間隔長となるｄ_Ａ、ｄ_Ｂ及びｄ_Ｃのうち少なくとも２つが等しいようにすることが好ましい。スロット間隔長を等しくさせる（スロット間隔長を統一化する）ことにより、製造の簡便性、製造コストの削減を実現する。また、スロット間隔長を等間隔化することにより、外部導体５の機械的強度の向上を図ることができる。

【0190】

例えば、スロット間隔長ｄ_Ａとｄ_Ｃの、それぞれの周期長Ｐとの比率である、ｄ_Ａ／Ｐ値とｄ_Ｃ／Ｐ値との関係、及び二種類のスロットの励振係数比（ａ_Ａ／ａ_Ｂ）とそれらとの関係について、式（５０）、及び式（４７）より、下記の関係となるように規定することにより、ｄ_Ａとｄ_Ｂを等しく（ｄ_Ａ＝ｄ_Ｂ）設定することができるのが分かる。

【0191】

【数69】

【0192】

【数70】

【0193】

また、例えば、ｄ_Ａ／Ｐ値とｄ_Ｂ／Ｐ値との関係、及びそれらのａ_Ａ／ａ_Ｂ値との関係について、式（５０）、及び式（４７）より、下記の関係となるように規定することにより、ｄ_Ｂとｄ_Ｃを等しく（ｄ_Ｂ＝ｄ_Ｃ）設定することができるのが分かる。

【0194】

【数71】

【0195】

【数72】

【0196】

さらに、例えば、ｄ_Ａ／Ｐ値とｄ_Ｂ／Ｐ値との関係、及びそれらのａ_Ａ／ａ_Ｂ値との関係について、式（５０）、及び式（４７）より、下記の関係となるように規定することにより、ｄ_Ａとｄ_Ｃを等しく（ｄ_Ａ＝ｄ_Ｃ）設定することができるのが分かる。

【0197】

【数73】

【0198】

【数74】

【0199】

さらに、ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ全てが等しい（ｄ_Ａ＝ｄ_Ｂ＝ｄ_Ｃ）場合には、漏洩同軸ケーブル１の製造の簡便性、製造コストの削減をより効率的に実現する。スロット間隔長を等間隔化することにより、外部導体５の機械的強度の更なる向上を図ることができる。ｄ_Ａ／Ｐ値、ｄ_Ｂ／Ｐ値、ｄ_Ｃ／Ｐ値、及びａ_Ａ／ａ_Ｂ値を、式（５０）、及び式（４７）より、下記の関係となるように規定することにより、ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ全てを等しく（ｄ_Ａ＝ｄ_Ｂ＝ｄ_Ｃ）設定することができるのが分かる。

【0200】

【数75】

【0201】

【数76】

【0202】

さらにあるいは、二種類のスロットの励振係数（ａ_Ａ、ａ_Ｂ）を等しくする、つまりは、一種類のスロットとする場合にも、漏洩同軸ケーブル１の製造の簡便性、製造コストの削減を同様又はそれ以上に図ることができる。ｄ_Ａ／Ｐ値、ｄ_Ｂ／Ｐ値、及びｄ_Ｃ／Ｐ値を、式（５０）、及び式（４７）より、下記の関係となるように規定することにより、ａ_Ａ、ａ_Ｂとを等しく（ａ_Ａ＝ａ_Ｂ）設定することができるのが分かる。

【0203】

【数77】

【0204】

【数78】

【0205】

尚ここで、式（Ｙ）、式（Ｚ）に対して、独立して設定できる変数（独立変数）は、｛ｄ_Ａ／Ｐ、ｄ_Ｂ／Ｐ、ｄ_Ｃ／Ｐ｝の三つが存在している。したがって、この二つの式である、式（Ｙ）、式（Ｚ）の両者を満足できる、｛ｄ_Ａ／Ｐ、ｄ_Ｂ／Ｐ、ｄ_Ｃ／Ｐ｝の組み合わせについては、無限組の組み合わせが存在する。

【0206】

前記式（５０）（以下に再記する。）の関係において、周期長Ｐ、並びにスロット間隔長となるｄ_Ａ、ｄ_Ｂ及びｄ_Ｃの関係性について、下記式（５２）の関係となるように設定することにより、さらなる広帯域化を図ることができる。

【0207】

【数79】

【0208】

【数80】

【0209】

尚ここで、式（５０）、式（５２）に対して、独立して設定できる変数（独立変数）は、｛ｄ_Ａ／Ｐ、ｄ_Ｂ／Ｐ、ｄ_Ｃ／Ｐ｝の三つが存在している。したがって、この二つの式である、式（５０）、式（５２）の両者を満足できる、｛ｄ_Ａ／Ｐ、ｄ_Ｂ／Ｐ、ｄ_Ｃ／Ｐ｝の組み合わせについては、無限組の組み合わせが存在する。

【0210】

この関係を満たす場合、式（４８）において、Ｃ_−２〜Ｃ_−８が零となることが分かる。すなわち、ｎ＝−２次からｎ＝−８次までの空間高調波が抑圧されているため、ｎ＝−１次の速波下限周波数からｎ＝−９次の速波下限周波数までの範囲、つまり、式（２５）より、下記式（５３）の関係となる、さらにより広い周波数範囲で、安定した外部電磁界を実現できる、広帯域性を持つ漏洩同軸ケーブルとなることが分かる。

【0211】

【数81】

【0212】

【数82】

【0213】

前記式（５０）、及び式（５２）の関係において、スロット間隔長となるｄ_Ａとｄ_Ｂとを等しいようにすることが好ましい。スロット間隔長を等しくさせる（スロット間隔長を統一化する）ことにより、製造の簡便性、製造コストの削減を実現する。また、スロット間隔長を等間隔化することにより、外部導体５の機械的強度の向上を図ることができる。

【0214】

スロット間隔長ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃの、それぞれの周期長Ｐとの比率である、ｄ_Ａ／Ｐ値、ｄ_Ｂ／Ｐ値、ｄ_Ｃ／Ｐ値、及び二種類のスロットの励振係数比（ａ_Ａ／ａ_Ｂ）を、式（５０）、式（５２）、及び式（４７）より、下記の関係となるように規定することにより、ｄ_Ａとｄ_Ｂを等しく（ｄ_Ａ＝ｄ_Ｂ）設定することができるのが分かる。

【0215】

【数83】

【0216】

【数84】

【0217】

【数85】

【0218】

さらにあるいは、二種類のスロットの励振係数（ａ_Ａ、ａ_Ｂ）を等しくする、つまりは、一種類のスロットとする場合にも、漏洩同軸ケーブル１の製造の簡便性、製造コストの削減を同様又はそれ以上に図ることができる。ｄ_Ａ／Ｐ値、ｄ_Ｂ／Ｐ値、及びｄ_Ｃ／Ｐ値を、式（５０）、式（５２）、及び式（４７）より、下記の関係となるように規定することにより、ａ_Ａ、ａ_Ｂとを等しく（ａ_Ａ＝ａ_Ｂ）設定することができるのが分かる。

【0219】

【数86】

【0220】

【数87】

【0221】

【数88】

【0222】

以上説明したように、本発明に係る漏洩同軸ケーブル１は、外部導体５に形成されるスロット３に関し、隣接する２個のスロットの間隔長ｄ、スロット３のケーブル軸周方向漏洩電界成分に対する励振係数ａ_Ａとａ_Ｂとの比（ａ_Ａ／ａ_Ｂ）を特定の関係としているので、半周期長（Ｐ／２）内におけるスロットの励振係数の異なる種類を二種類に抑えたまま、半周期長内のスロット数を６個（一周期長内に１２個）に増やすことができるため、漏洩電磁界強度の維持ないし向上と、製造コスト増大の抑制の両立に好適な広帯域型の漏洩同軸ケーブル１を実現することができる。

【0223】

かかる本発明に係る漏洩同軸ケーブル１は、各種の無線システム（無線通信システム）の高品質化、経済化に寄与することができる。適用可能な無線システムとしては、例えば、列車と地上との無線連絡を目的として新幹線沿いに布設される漏洩同軸ケーブル１を備えた無線システムや、地下鉄構内や地下街に漏洩同軸ケーブルを布設して、地上との消防無線や警察無線の連絡用に使用される無線システム、所定の位置検知用途、及び道路トンネルにおける無線通信に使用される無線システム等が挙げられるが、特にこれらには限定されない。

【0224】

さらに、本発明に係る漏洩同軸ケーブル１を、例えば、特許第３７７７５７７号等により開示される無線電力供給システム等のエネルギー伝送（エネルギー送電）等の無線システムに適用するようにしてもよい。このように、本発明の漏洩同軸ケーブル１を、電磁波の送受信手段として必要とする種々の無線システム等に適用させることができる。

【0225】

［実施形態の変形］
なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記し
た実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成を備え、目的及び効果を達成できる
範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。ま
た、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達
成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。本発明は前記した各実
施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良は、本
発明に含まれるものである。

【0226】

例えば、前記した実施形態では、本発明に適用される、ケーブル軸周方向漏洩電界形成用のスロット３は、図１、図４ないし図６等で矩形の傾斜スロット３を例示して説明したが、スロット３はかかる矩形の傾斜スロット３に限らず、例えば、図７に示すような折れ線型スロット３や、図８に示すような、電流を励振、移相する等するための励振スタブ７を付加した励振スタブ付きスロット３等の、ケーブル軸周方向漏洩電界を形成する、任意の形状を有するスロット３を用いてもよい。図７は、スロット３の他の例であり、折れ線型スロット３の一態様を示した説明図である。また、図８は、スロットの他の例であり、励振スタブ付きスロット３の一態様を示した説明図である。図８中、７は励振スタブ、を示す。

【0227】

本発明に係る漏洩同軸ケーブル１におけるスロット列の周期長Ｐの定義についての注意点を説明する。周期長Ｐ［ｍ］を決めるにあたっては、ケーブル軸周方向漏洩電界に対する励振係数がほぼ零であるスロット（例えば、ケーブル軸に平行な長孔状スロット、またはケーブル軸に垂直な長孔状のスロット等。以下、「零スロット」と呼ぶ場合もある。）は無視して決めるものとする。図９は、零スロット３ｚが存在する漏洩同軸ケーブルの構成の一例を示した説明図である。図９に示すように、例えば、所定の周期長（図９では２Ｐ_ｅ）毎に励振係数がほぼ零である零スロット３ｚ（ケーブル軸方向に平行なスロット３ｚ）が存在していて、形式的な周期長がＰ_ｆとなっていた場合には、このような励振係数がほぼ零であるスロット３ｚを無視して決められるスロット３の周期長Ｐ_ｅを、本発明においての周期長Ｐとするものである。

【0228】

なお、スロット３の励振係数ａ（ａ_１〜ａ_１２、ａ_Ａ、ａ_Ｂ、ａ_Ａ／ａ_Ｂ）、及びスロットの間隔長ｄ（ｄ_１〜ｄ_１２、ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、ｄ_Ａ／Ｐ、ｄ_Ｂ／Ｐ、ｄ_Ｃ／Ｐ等。）については、本発明にあっては、等式により所定の関係を示しているが、それについては許容範囲が存在する。それは次のような理由による。

【0229】

本発明においては、前記したように、安定した外部漏洩電磁界を実現させるためには、使用周波数帯で速波となる空間高調波のうち、使用する唯一つのものを除いて、それ以外の空間高調波については十分に抑圧させる必要がある。

【0230】

外部漏洩電界Ｅ_φは、前記した式（１４）にもあるように、以下のように表される。

【0231】

【数89】

【0232】

【数90】

【0233】

本発明においては、ｎ＝−１次の空間高調波を使用し、使用周波数帯で速波となるそれ以上の高次の空間高調波を充分に抑圧させる。これは、前記したとおりである。今、仮に、この高次の空間高調波の抑圧が完全に零に最適化されない場合は、どのような現象が発生するのかを考察する。

【0234】

式（５７）で表される外部漏洩電界の安定度の指標となる、長手方向（ｚ軸方向）に対する電界強度変動量［ｄＢ］を｜ΔＥ_φ｜と表すと、｜ΔＥ_φ｜_［ｄＢ］は、以下のように表すことができる。

【0235】

【数91】

【0236】

【数92】

【0237】

式（６０）を式（５９）に代入すると、式（６１）のようになる。

【0238】

【数93】

【0239】

ここで、使用するｎ＝−１次の空間高調波の放射角度θ_−１が極度に大きくならない場合（９０°近くにならない場合）、つまり、√（ｃｏｓθ_―１）値が１よりもさほど小さくならない場合には、式（６１）で表される電界強度変動量［ｄＢ］は、オーダー的に、下記式（６２）と近似して表すことができる。

【0240】

【数94】

【0241】

【0242】

スロット３の励振係数ａ（ａ_１〜ａ_１２、ａ_Ａ、ａ_Ｂ、ａ_Ａ／ａ_Ｂ）、及びスロット３の間隔長ｄ（ｄ_１〜ｄ_１２、ｄ_Ａ、ｄ_Ｂ、ｄ_Ｃ、ｄ_Ａ／Ｐ、ｄ_Ｂ／Ｐ、ｄ_Ｃ／Ｐ等。）が本発明の記載の等式どおりの関係となれば、これは零になる。しかし、記載の等式が完全に成り立たない場合においても、実用上は問題の無い許容範囲が存在する。その程度を考察する。

【0243】

【0244】

【表1】

【0245】

許容できる電界変動量｜ΔＥ_φ｜_［ｄＢ］については、漏洩同軸ケーブルを適用しようとする対象の各種無線システムにより異なるが、一般的な無線通信システムに適用しようとする場合、通例、数ｄＢ程度は許容される場合が多い。

【0246】

【0247】

さらに許容電界変動量が大きい無線システムに適用する場合については、この許容範囲はさらに大きくなることは言うまでもない。

【0248】

今、一例として、次のような場合を具体的に表す。

【0249】

【数95】

【0250】

この式（６３）、式（６４）の関係を満たす場合、前記した式（４６）より、各空間高調波のフーリエ展開係数Ｃ_ｎは、式（６５）のようになる。

【0251】

【数96】

【0252】

この場合、式（５１）に示されるような周波数範囲で、ｎ−１次の空間高調波のみが速波として存在する、安定した外部電界が実現できる。

【0253】

【数97】

【0254】

一方、これに対して、式（６３）や式（６４）が完全に満たされない場合、どのようなかたちになるのかを以下に表す。

【0255】

今、ｄ_Ａ／Ｐ、ｄ_Ｂ／Ｐ、ｄ_Ｃ／Ｐ、及びａ_Ａ／ａ_Ｂの値が、前記した式（６３）、式（６４）に対して、それぞれ、５％程度増大する場合、すなわち、下記式（６６）及び式（６７）の場合、式（４６）の各空間高調波のフーリエ展開係数Ｃ_ｎを求めると、下記式（６８）のようになり、式（６５）のようにｎ＝−３、−５次のＣ_ｎが零からずれたものとなる。

【0256】

【数98】

【0257】

【数99】

【0258】

【数100】

【0259】

【数101】

【0260】

よって、式（６２）により、長手方向(ｚ軸方向)の電界強度変動量｜ΔＥ_φ｜_［ｄＢ］を求めると、式（７２）のようになる。

【0261】

【数102】

【0262】

この式（７２）に示される値のオーダーが、適用する無線システムの許容変動レベルに対して、ある程度小さいのならば、式（６６）や式（６７）に示される程度のずれは許容されることが分かる。なお、適用する無線システムの許容変動レベルがより大きいのであれば、この許容範囲はさらに広がることは言うまでもない。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0263】

本発明は、例えば、列車、自動車、歩行者などの、帯状の領域を移動する移動体との無線通信分野等で用いられる無線システム等として使用することができ、産業上の利用可能性は高いものである。

【符号の説明】

【0264】

１ …… 漏洩同軸ケーブル
２ …… 内部導体
３ …… スロット
３ｚ …… 零スロット
４ …… 絶縁体
５ …… 外部導体
６ …… 外被
７ …… 励振スタブ
８ …… 伝送波電力発生器
９ …… 終端器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】