(57)【要約】【課題】機械的回転機構を用いず水平偏波と垂直偏波の照射切り替えを可能にする。【解決手段】所定の入力信号を位相、振幅が等しい複数の信号に分配する分配器４と、分配器４で分配された信号を増幅する第１、第２の増幅器３１ ，３２ と、第１の増幅器３１ の出力信号の位相を１８０°反転させる位相反転回路４と、電磁波を基準方向に対して＋４５゜と−４５゜の方向に偏波させる放射面を有し、位相反転回路４による位相反転信号を、＋４５゜の方向に偏波させる電磁波用の入力端と−４５゜の方向に偏波させる電磁波用の入力端のうちの一方に入力し、かつ第２の増幅器３２ の出力信号を上記入力端の他方に入力することにより＋４５゜と−４５゜の方向に偏波した２つの直交する電磁波を同時に放射し、位相反転回路４を非動作にした場合に垂直偏波を放射し、一方、位相反転回路４を動作させた場合に水平偏波を放射する２偏波放射アンテナ５とを備えた。【選択図】図１
2010166503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の入力信号を位相、振幅が等しい複数の信号に分配する分配器と、
前記分配器で分配された信号を増幅する第１および第２の増幅器と、
前記第１の増幅器の出力信号の位相を１８０°反転させる位相反転回路と、
電磁波を基準方向に対して＋４５゜と−４５゜の方向に偏波させる放射面を有し、前記位相反転回路による位相反転信号を、前記＋４５゜の方向に偏波させる電磁波用の入力端と−４５゜の方向に偏波させる電磁波用の入力端のうちの一方に入力し、かつ前記第２の増幅器の出力信号を前記入力端の他方に入力することにより＋４５゜と−４５゜の方向に偏波した２つの直交する電磁波を同時に放射し、前記位相反転回路を非動作にした場合には垂直偏波を放射し、一方、前記位相反転回路を動作させた場合には水平偏波を放射する２偏波放射アンテナを備えたことを特徴とする放射アンテナ装置。
【請求項２】
振幅、位相が同等な入力信号を増幅する第１および第２の増幅器と、前記第１の増幅器の出力信号の位相を１８０°反転させる位相反転回路と、電磁波を基準方向に対して＋４５゜と−４５゜の方向に偏波させる放射面を有し、前記位相反転回路による位相反転信号を、前記＋４５゜の方向に偏波させる電磁波用の入力端と−４５゜の方向に偏波させる電磁波用の入力端のうちの一方に入力し、前記第２の増幅器の出力信号を前記入力端の他方に入力することにより＋４５゜と−４５゜の方向に偏波した２つの直交する電磁波を同時に放射し、前記位相反転回路を非動作にした場合に垂直偏波を放射し、一方、前記位相反転回路を動作させた場合に水平偏波を放射する２偏波放射アンテナとを備えた素子アンテナを複数配置してアレーアンテナを構成し、
信号発生器からの試験信号を分配器により位相、振幅が等しい信号に分配して前記複数の素子アンテナの各第１および第２の増幅器に供給することを特徴とする放射イミュニティ試験装置。
【請求項３】
２偏波放射アンテナは、ボアサイト方向に対して垂直な直線上に配置されたことを特徴とする請求項２記載の放射イミュニティ試験装置。
【請求項４】
２偏波放射アンテナは、ボアサイト方向に対して中央が凹状になるように３次元に配置されたことを特徴とする請求項２記載の放射イミュニティ試験装置。
【請求項５】
２偏波放射アンテナは、ボアサイト方向に対して凹状の曲線上で、かつ当該曲線の法線方向に向けて配置されたことを特徴とする請求項２記載の放射イミュニティ試験装置。
【請求項６】
２偏波放射アンテナは、ボアサイト方向に対して凹状の面上で、かつ当該面の法線方向に向けて配置されたことを特徴とする請求項２記載の放射イミュニティ試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電磁ノイズを電子部品に照射し、電子部品自身あるいはその電子部品を搭載している機器やシステムが正常に動作するか否かを試験する放射イミュニティ試験装置および当該装置に適用する放射アンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品やこれを搭載する電子装置の電磁環境適合性（ＥＭＣ：Electro-Magnetic Compatibility）を評価するＥＭＣ試験として、エミッション測定と放射イミュニティ試験がある。エミッション測定は、試験の対象物である電子部品や電子装置（以下、供試機器とする）から放射される電磁妨害波の大きさを測定するものであり、一方、放射イミュニティ試験は、外部から電磁妨害波を受けた際における機器の耐性を評価するものである。ところで、放射イミュニティ試験装置として従来使用されているものは、１台の信号発生器、１台のアンプおよび１台のアンテナから構成されており、単一のアンテナから電磁ノイズを試験対象の電子機器に照射して、その電子機器が誤動作する状況を評価するようにしている（例えば非特許文献１、非特許文献２参照）。非特許文献１に開示されている放射イミュニティ試験装置では、電磁ノイズとして、１００Ｖ／ｍ以上の電界を自動車搭載用の電子機器に照射するようにしている。また、非特許文献２に開示されている放射イミュニティ試験装置では、アンテナから指定の距離の垂直面内の電界強度が均一であることが決められており、その電界レベルが均一であるエリアに試験対象の電子機器を設置し、その電子機器が誤動作する状況を評価するようにしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ＩＳＯ  １１４５２−２
【非特許文献２】ＩＥＣ  ６１０００−４−３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の放射イミュニティ試験装置は以上のように構成されているので、信号発生器、アンプまたはアンテナのいずれか１つが故障しても、放射イミュニティ試験の継続が困難となる。また、一般に、放射イミュニティ試験の際には、互いに直交する偏波である水平偏波と垂直偏波を照射するが、照射する偏波を切り替える際に放射アンテナを放射軸に対して機械的に９０゜回転させる回転機構が必要となるため、装置を低コスト化することが困難となっていた。また、単一のアンプで１００Ｖ／ｍ以上の強電界を出力できるアンプは、一般に非常に高価であるため、装置の低コスト化を妨げていた。
【０００５】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、機械的回転機構を用いず水平偏波と垂直偏波の照射切り替えを可能にする放射アンテナ装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、上記放射アンテナ装置を用いることで、強電界の出力を得るためのアンプを用いることなく強電界を照射する放射イミュニティ試験を可能にする放射イミュニティ試験装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る放射アンテナ装置は、所定の入力信号を位相、振幅が等しい複数の信号に分配する分配器と、分配器で分配された信号を増幅する第１および第２の増幅器と、第１の増幅器の出力信号の位相を１８０°反転させる位相反転回路と、電磁波を基準方向に対して＋４５゜と−４５゜の方向に偏波させる放射面を有し、位相反転回路による位相反転信号を、＋４５゜の方向に偏波させる電磁波用の入力端と−４５゜の方向に偏波させる電磁波用の入力端のうちの一方に入力し、かつ第２の増幅器の出力信号を上記入力端の他方に入力することにより＋４５゜と−４５゜の方向に偏波した２つの直交する電磁波を同時に放射し、位相反転回路を非動作にした場合に垂直偏波を放射し、一方、位相反転回路を動作させた場合に水平偏波を放射する２偏波放射アンテナを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、２つの直交する電磁波を同時に放射する放射面を有する２偏波放射アンテナを用い、２偏波放射アンテナの入力端子に与えている位相信号とその位相反転信号のうち位相反転信号をオン、オフ切り替えることにより、水平偏波と垂直偏波の切り替えを行うようにしたので、機械的回転機構を設けることなく、水平偏波と垂直偏波の切り替えが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１による放射アンテナ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る放射アンテナ装置の放射面を示す正面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る放射アンテナ装置の放射面の垂直偏波動作時の正面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る放射アンテナ装置の放射面の水平偏波動作時の正面図である。
【図５】この発明の実施の形態２による放射イミュニティ試験装置の機能構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３による放射イミュニティ試験装置の機能構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る素子アンテナを説明するブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態４による放射イミュニティ試験装置の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による放射アンテナ装置の機能構成を示すブロック図である。
この実施の形態１の放射アンテナ装置は、信号発生器１、分配器２、増幅器３１ ，３２ 、位相反転回路４および２偏波放射アンテナ５を備えている。信号発生器１は、電磁ノイズである試験信号を発生する手段である。分配器２は、信号発生器１から入力された試験信号を位相、振幅が等しい２つの信号に分配する手段である。増幅器３１ ，３２ は、分配器２で分配された信号を増幅する手段である。位相反転回路４は、入力された試験信号の位相を１８０゜反転させる回路である。２偏波放射アンテナ５は、放射面上の基準方向（アンテナを設置した場合の垂直方向）に対して＋４５゜と−４５゜の方向にそれぞれ偏波した電磁波を放射する放射アンテナである。また、２偏波放射アンテナ５は、２偏波に対する２つの入力端を備えており、図１の構成では、基準方向に対して＋４５゜方向に偏波した電磁波に対応する入力端と増幅器３１ との間に位相反転回路４が接続されている。なお、６は放射電磁波を表す。
２偏波放射アンテナ５の放射面７を図２に示す。２偏波放射アンテナ５は、図２に示すように、破線矢印で示す２方向、すなわち基準方向（紙面の垂直方向）に対して＋４５゜および−４５゜の方向）に、それぞれ偏波した電磁波を放射する機能を有する。
【００１０】
次に、放射アンテナ装置の動作について説明する。
まず、位相反転回路４を非動作にした状態における図１に示す回路の動作について考えると、２偏波放射アンテナ５の放射面は図３に示す状態となる。このときの電磁波の偏波方向は、２偏波放射アンテナ５の放射面７において、垂直方向に対して＋４５゜の方向８に偏波された電磁波と、垂直方向に対して−４５゜の方向９に偏波された電磁波とを合成した方向１０、すなわち垂直方向となる。つまり、位相反転回路４を動作させない場合、２偏波放射アンテナ５からは垂直偏波が放射されることになる。
【００１１】
次に、位相反転回路４を動作させた状態における図１の回路の動作について考える。このときは、垂直方向に対して＋４５゜の方向に偏波されていた電磁波の入力信号の位相が反転するため、２偏波放射アンテナ５の放射面は図４に示す状態となる。このときの電磁波の偏波方向は、２偏波放射アンテナ５の放射面７において、垂直方向に対して−１３５゜の方向１１に偏波された電磁波と、垂直方向に対して−４５゜の方向９に偏波された電磁波とを合成した方向１２、すなわち水平方向となる。つまり、位相反転回路４を動作させた場合、２偏波放射アンテナ５からは水平偏波が放射されることになる。
【００１２】
よって、図１の回路は、２偏波放射アンテナ５から放射される電磁波の偏波方向を、位相反転回路４の動作の有無により、水平方向または垂直方向に切り替えることができる。つまり、この実施の形態１により、２偏波放射アンテナは回転機構を取り付けることなく、水平偏波と垂直偏波の切り替えができる放射アンテナ装置を構成することができる。
【００１３】
なお、上記説明では、分配器２として２分配器を用いた例で示したが、位相、振幅が等しい２つの信号が得られるのであれば、分配器の種類を２分配器に限定する必要はない。
また、上記説明では、垂直方向に対して＋４５゜方向に偏波した電磁波に対応する入力端と増幅器３１ との間に位相反転回路４を接続しているが、代わりに、垂直方向に対して−４５゜方向に偏波した電磁波に対応する入力端と増幅器３２ との間に位相反転回路４を接続しても、同様の効果を得ることができる。
【００１４】
以上のように、この実施の形態１によれば、所定の入力信号を位相、振幅が等しい複数の信号に分配する分配器４と、分配器４で分配された信号を増幅する第１および第２の増幅器３１ ，３２ と、第１の増幅器３１ の出力信号の位相を１８０°反転させる位相反転回路４と、電磁波を基準方向に対して＋４５゜と−４５゜の方向に偏波させる放射面を有し、位相反転回路４による位相反転信号を、＋４５゜の方向に偏波させる電磁波用の入力端と−４５゜の方向に偏波させる電磁波用の入力端のうちの一方に入力し、かつ第２の増幅器３２ の出力信号を上記入力端の他方に入力することにより＋４５゜と−４５゜の方向に偏波した２つの直交する電磁波を同時に放射する２偏波放射アンテナ５とを備え、２偏波放射アンテナ５が、位相反転回路４を非動作にした場合に垂直偏波を放射し、一方、位相反転回路４を動作させた場合に水平偏波を放射するようにしている。したがって、回転機構を取り付けることなく、水平偏波と垂直偏波の切り替えを可能する放射アンテナ装置を実現することができる。
【００１５】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２による放射イミュニティ試験装置の構成について示すブロック図である。
実施の形態２の放射イミュニティ試験装置は、実施の形態１で説明した増幅器３１ ，３２ 、位相反転回路４、２偏波放射アンテナ５をユニットとする複数（この例では８個）の素子アンテナを備え、２偏波放射アンテナ５を８個直線上に所定間隔で設置し、これらの素子アンテナに対して信号発生器１からの試験信号を分配器２０で位相、振幅が等しい１６個の信号に分配して供給する、アレーアンテナを構成している。なお、図５で、６は放射電磁波、１３はアレーアンテナの放射パターン、１４は放射イミュニティ試験実施時に被測定物を配置する領域を示す。
【００１６】
次に、この実施の形態２の放射イミュニティ試験装置の動作について説明する。
まず、図５のアレーアンテナは、実施の形態１による２偏波放射アンテナ５を用いた複数の素子アンテナで構成されているので、全ての位相反転回路４を同時に動作、非動作とすることで、アレーアンテナの放射パターン１３の偏波方向を水平偏波と垂直偏波に切り替えることができる。また、図５において、複数の２偏波放射アンテナ５から放射された放射電磁波６は、任意の距離にある所望の面内に均一な振幅の電界分布を形成することが可能である。よって、放射イミュニティ試験実施時に被測定物を配置する領域１４の電界分布の振幅を均一とすることで、放射イミュニティ試験の実施が可能となる。
【００１７】
以上のように、この実施の形態２によれば、２偏波放射アンテナ５を用いた複数の素子アンテナを、ボアサイト方向に対して垂直な直線上に配置してアレーアンテナを構成したので、回転機構を取り付けることなく、水平偏波と垂直偏波の切り替えが可能である放射イミュニティ試験装置を実現できる。また、各素子アンテナを構成している増幅器３１ ，３２ としては強電界の出力を必要としなくても、アレーアンテナとしては強電界を照射することができるので、従来のような強電界を出力する高価なアンプを用いる必要はない。
なお、上記説明では、分配器２０として１６分配器を用いているが、位相、振幅が等しい複数の信号が得られるのであれば、分配器の種類を１６分配器に限定する必要はない。
また、上記説明では、分配器２０として増幅器３１ ，３２ を１段で縦続接続しているが、１段に限定する必要はない。
また、上記説明では、複数の２偏波放射アンテナ５を直線状に配置してアレーアンテナを構成しているが、必ずしも直線状に限定する必要はない。
【００１８】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３による放射イミュニティ試験装置の機能構成を示すブロック図である。
この実施の形態３の放射イミュニティ試験装置は、実施の形態１で説明した増幅器３１ ，３２ 、位相反転回路４、２偏波放射アンテナ５をユニットとする複数（この例では５２個）の素子アンテナ１５を備え、２偏波放射アンテナ５を５２個アレー状に設置し、これらの素子アンテナ１５に対して信号発生器１からの試験信号を分配器２０で位相、振幅が等しい１０４個の信号に分配して供給する、アレーアンテナを構成している。なお、６は放射電磁波、１４は放射イミュニティ試験実施時に被測定物を配置する領域を示す。ここで、素子アンテナ１５の構成を図７に示す。素子アンテナ１５は、実施の形態２で説明したように、増幅器（ＡＭＰ）３１ ，３２ 、位相反転回路４、２偏波放射アンテナ５で構成されたものである。
【００１９】
また、この実施の形態３のアレーアンテナでは、図６に示すように、５２個の２偏波放射アンテナ５がボアサイト方向に対して中央が凹状の曲面を構成するように３次元に配置され、分配器２０を介して信号発生器１からの試験信号を並列に供給するようにしている。つまり、この図６の回路構成は、実施の形態１による放射アンテナを複数個用いて構成するアレーアンテナによる放射イミュニティ試験装置である。
【００２０】
次に、この実施の形態３の放射イミュニティ試験装置の動作について説明する。
まず、図６のアレーアンテナは、アンテナ素子に実施の形態１による２偏波放射アンテナ５を用いた複数の素子アンテナ１５で構成されているので、全ての位相反転回路４を同時に動作、非動作とすることで、アレーアンテナの放射パターンの偏波方向を水平偏波と垂直偏波に切り替えることができる。さらに、ボアサイト方向に対して中央が凹状の曲面状となるように素子アンテナ１５を位置をずらして配置しているので、素子アンテナ１５を１次元アレー状に配置した場合よりも放射電磁波６を集光し、より電界強度の強い放射イミュニティ試験の実施を可能にしている。
【００２１】
以上のように、この実施の形態３によれば、２偏波放射アンテナ５を用いた複数の素子アンテナ１５を、ボアサイト方向に対して中央が凹状になるように３次元に配置してアレーアンテナを構成したので、回転機構を取り付けることなく、水平偏波と垂直偏波の切り替えが可能で、素子アンテナを１次元アレー状に配置した場合よりも強い電界強度の放射イミュニティ試験装置を実現できる。また、各素子アンテナ１５を構成している増幅器３１ ，３２ としては強電界の出力を必要としなくても、アレーアンテナとしては強電界を照射することができるので、従来のような強電界を出力する高価なアンプを用いる必要はない。
なお、上記説明では、分配器２０として５２分配器を用いているが、位相、振幅が等しい複数の信号が得られるのであれば、分配器の種類を５２分配器に限定する必要はない。
また、上記説明では、分配器２０として増幅器３１ ，３２ を１段で縦続接続しているが、１段に限定する必要はない。
【００２２】
実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４による放射イミュニティ試験装置の機能構成を示すブロック図である。
この実施の形態４の放射イミュニティ試験装置は、実施の形態１で説明した増幅器３１ ，３２ 、位相反転回路４、２偏波放射アンテナ５をユニットとする複数（この例では８個）の素子アンテナを備え、２偏波放射アンテナ５を８個アレー状に設置し、これらの素子アンテナに対して信号発生器１からの試験信号を分配器２０で位相、振幅が等しい１６個の信号に分配して供給する、アレーアンテナを構成している。なお、６は放射電磁波、１３はアレーアンテナの放射パターン、１４は放射イミュニティ試験実施時に被測定物を配置する領域、１６は中央が凹状の曲線を示す。
【００２３】
また、この実施の形態４のアレーアンテナでは、図８に示すように、８個の２偏波放射アンテナ５がボアサイト方向に対して中央が凹状の曲線上に配置され、各２偏波放射アンテナ５の開口面が、中央が凹状の曲線１６の法線方向を向くように配置され、分配器２０を介して信号発生器１からの試験信号を並列に供給するようにしている。つまり、図８の回路構成は、実施の形態１による放射アンテナを複数個用いて構成するアレーアンテナによる放射イミュニティ試験装置である。
【００２４】
次に、この実施の形態３の放射イミュニティ試験装置の動作について説明する。
まず、図８のアレーアンテナは、アンテナ素子に実施の形態１による２偏波放射アンテナ５を用いた複数の素子アンテナで構成されているので、全ての位相反転回路４を同時に動作、非動作とすることで、アレーアンテナの放射パターンの偏波方向を水平偏波と垂直偏波に切り替えることができる。さらに、ボアサイト方向に対して中央が凹状の曲線状となるように複数の素子アンテナを配置し、各２偏波放射アンテナ５の開口面が、中央が凹状の曲線１６の法線方向を向くように配置しているので、各２偏波放射アンテナ５の開口面がボアサイト方向と平行とした場合よりも放射電磁波６を集光し、より電界強度の強い放射イミュニティ試験の実施を可能にしている。
【００２５】
以上のように、この実施の形態４によれば、２偏波放射アンテナ５を用いた複数の素子アンテナを、ボアサイト方向に対して中央が凹状の曲線上で、かつ各２偏波放射アンテナ５の開口面が、中央が凹状の曲線１６の法線方向を向くように２次元に配置してアレーアンテナを構成したので、回転機構を取り付けることなく、水平偏波と垂直偏波の切り替えが可能で、素子アンテナを１次元アレー状に配置した場合よりも強い電界強度の放射イミュニティ試験装置を実現できる。また、各素子アンテナを構成している増幅器３１ ，３２ としては強電界の出力を必要としなくても、アレーアンテナとしては強電界を照射することができるので、従来のような強電界を出力する高価なアンプを用いる必要はない。
なお、上記説明では、分配器２０として１６分配器を用いているが、位相振幅が等しい複数の信号が得られるのであれば、分配器の種類を１６分配器に限定する必要はない。
また、上記説明では、分配器２０と増幅器３１ ，３２ を１段で縦続接続しているが、１段に限定する必要はない。
また、上記説明では、複数の２偏波放射アンテナ５を中央が凹状の曲線状に配置してアレーアンテナを構成しているが、複数の２偏波放射アンテナ５を中央が凹状の曲面上に配置し、各２偏波放射アンテナ５の開口面を中央が凹状の曲面の法線方向を向くように３次元に配置しても同様の効果が得られることは勿論である。
【符号の説明】
【００２６】
１  信号発生器、２，２０  分配器、３１ ，３２   増幅器、４  位相反転器、５  ２偏波放射アンテナ、１５  素子アンテナ。
【図１】
2010166503.tif 000003
【図２】
2010166503.tif 000004
【図３】
2010166503.tif 000005
【図４】
2010166503.tif 000006
【図５】
2010166503.tif 000007
【図６】
2010166503.tif 000008
【図７】
2010166503.tif 000009
【図８】
2010166503.tif 000010