(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｘ軸アンテナ、ｙ軸アンテナ、ｚ軸アンテナの３本の広帯域アンテナと、
前記ｘ軸アンテナ、前記ｙ軸アンテナ、前記ｚ軸アンテナから一本のアンテナを選択する切替え回路と、
前記切替え回路により選択された一本の広帯域アンテナの出力信号を中間周波数の信号に変換するためのミクサ回路と、
外部からの周波数制御信号に従った周波数の信号を前記ミクサ回路の局部信号として供給する局部発振回路と、
前記ミクサ回路の出力信号のうち特定の周波数成分の信号を通過する帯域制限フィルタと、
前記帯域制限フィルタの出力信号を増幅する中間周波数増幅回路と、
前記中間周波数増幅回路の出力信号の電圧または電力に比例した電圧を発生する検波回路と、
前記制御回路の命令した周波数間隔毎の前記検波回路の出力電圧から前記３本のアンテナの電界強度の自乗和の平方根あるいは電力密度の和を演算し、前記電界強度の自乗和の平方根が雑音レベルの電界強度への換算値あるいは前記電力密度の和が雑音レベルの電力密度への換算値以下か否かを判定し、換算値以下でない電界強度の自乗和の平方根あるいは電力密度の和を出力するレベル判定回路と、
指定された下限周波数から上限周波数まで指定された周波数間隔で前記局部発振回路を動作させるための命令を行い、前記ｘ軸アンテナ、前記ｙ軸アンテナ、前記ｚ軸アンテナを順次選択する制御回路と、
前記制御回路の命令した周波数間隔毎の前記判定回路から電界強度の自乗和の平方根あるいは電力密度の和を、前記周波数間隔毎の電界強度基準値あるいは電力密度基準値で除算して積分する積分回路と、
前記積分結果を表示する表示回路から構成されること
を特徴とする周波数掃引形電界強度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波利用設備の周辺電界強度を測定する周波数掃引形電界強度測定装置に関するものである。特に、当該地点の電界強度を電波防護規格（例えば、社団法人電波産業会の電波防護標準規格ＳＴＤ−３８）で定められた基準値に対する割合として測定する周波数掃引形電界強度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、30MHz帯から３GHz帯に及ぶような広い周波数範囲における電界強度測定は、図８に示すような構成の電界強度測定装置で行なうことが一般的である。この電界強度測定装置は、広帯域アンテナ２と検波回路４および表示回路５から構成されている。このような従来の電界強度測定装置は周波数選択機能は無く、広帯域アンテナに誘起される全周波数成分に対する電界強度の合成値を表示する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電波防護規格（例えば、社団法人電波産業会の電波防護標準規格ＳＴＤ−３８）では、電波利用設備周辺の電波の強度の基準値を定めている。この限度値は電界強度または電力密度として表されており、その基準値は周波数帯により異なっている。
当該地点の電界強度が電波防護規格値のそれに対してどの程度の強度であるかを調べるためには、初めに電波の周波数を調べ、次にその周波数における電界強度を測定して、電波防護規格値と比較する。
【０００４】
従来の電界強度測定装置は周波数選択機能が無いため、上記のような電波防護規格値と当該地点の電界強度値の比較が困難である。
さらに、従来の電界強度測定装置の感度は0.1V/m程度であり、これより小さい電界強度の測定は不可能である。このため0.1V/m以下の電界強度の場合、電波防護規格値に対して何分の１であるかの判定はできなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような従来の電界強度測定装置の問題点を解決するために、スーパーヘテロダイン方式の受信回路を基本とし、受信周波数の掃引とともに受信出力を積分するようにした。また、雑音電力の積分による測定誤差を小さくするために、レベル判定回路を設けた。
電界強度を測定しようとする当該地点において、支配的に強い電波の周波数が既知である場合は、従来の電界強度測定装置において電界強度を測定することにより電波防護規格との比較ができた。しかし、一般の環境では支配的に強い電波の周波数は不明である。このため、本発明の電界強度測定装置は、制御回路から局部発振回路に発振周波数を次々に命令することにより受信周波数の掃引を行なうと共にミクサ回路で中間周波数に変換し、中間周波数増幅回路で増幅し、さらに検波回路で検波し、この出力を積分する積分回路を備えることにより周波数帯に定められた電波防護規格値と当該地点の電波強度の比較ができるようになった。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施例の基本構成を図１に示す。
広帯域アンテナ２で受信した信号はミクサ回路７で中間周波数に変換し、変換された信号は帯域制限フィルタ８で周波数帯域制限する。この後に、中間周波数増幅回路９で所要のレベルまで増幅される。広帯域アンテナ２としては、微小ダイポールアンテナ、ログペロオディックアンテナ、バイコニカルアンテナ、コニカルスパイラルアンテナ等を使用する。例えば、ログペリオディックアンテナにおいて、アンテナ素子の最大の長さを１ｍとすれば300MHz〜３GHz程度の周波数範囲の電界強度測定に使用できる。
【０００７】
検波回路４は中間周波数増幅回路９の出力信号の電力または電圧に比例した信号を検出する。さらに、検出した信号に補正係数を乗じて電界強度または電力密度を求める。通常広帯域アンテナ２はアンテナ係数と呼ばれる補正係数が測定により得られているので、このアンテナ係数を利用して電界強度または電力密度が得られる。例えば、アンテナ端子における開放受信電圧をＶ、アンテナ係数をＡとすれば、電界強度Ｅは
Ｅ＝ＡＶ                                （１）
のように得られる。
【０００８】
また、電力密度Ｓは、
【０００９】
【数１】
0003698301.tif 000002
のように得られる。
積分回路12は、周波数の掃引に対して測定された電界強度の自乗の値または電力密度を以下の演算規則に従って積分する。例えば、社団法人電波産業会の電波防護標準規格によれば、電界強度または電力密度の限度値は周波数に依存した値が基準値として決められている。この規格によれば、異なる周波数の電波が複数ある場合、
【００１０】
【数２】
0003698301.tif 000003
Ｅfn：受信周波数ｆnの電界強度
Ｅgn：周波数ｆn に対する電波防護標準規格の電界強度基準値
または、
【００１１】
【数３】
0003698301.tif 000004
S fn：受信周波数ｆn の電力密度
S gn：周波数ｆn に対する電波防護標準規格の電力密度基準値
で計算されるＰが１以下であることとしている。図１に記載の積分回路12は（３）式又は（４）式の積分を行なう。積分に必要な周波数情報は制御回路15から得る。このような積分回路12は、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換回路12-1と数値演算回路12-2で実現できる。Ａ／Ｄ変換回路12-1は、検波回路４の出力信号をデジタル符号に変換する。数値演算回路12-2は、このデジタル符号を入力値として（３）式および（４）式の演算を行なう。また、積分回路12は、検波回路４の各周波数間隔毎の検波回路出力電圧から電界強度あるいは電力密度を演算し、単に積分するものでもよい。
【００１２】
表示回路５は、（１）式および（２）式で示される電界強度または電力密度の周波数スペクトルを表示する。また、（３）式または（４）式で計算したＰの値を表示する。
以上のような構成により、各周波数に対する電界強度または電力密度を測定できるので、電波防護標準規格で定められている基準値と当該地点の電磁界強度を容易に比較できる。また、中間周波数増幅回路９の利得を高くすることにより、従来の電界強度測定装置より感度を向上できる。
一部を具体化したこの発明の実施例を図６に示す。
【００１３】
ｘ軸アンテナ2-1、ｙ軸アンテナ2-2、ｚ軸アンテナ2-3の３本のアンテナとアンテナ切替回路20を備えている点が図１の構成と異なっている。制御回路15は、局部発振回路11に対する周波数の指定とともにアンテナの切替え制御を行なう。
ｘ軸アンテナ2-1で受信した電界強度または電力密度をEx,Sx、ｙ軸アンテナ2-2で受信した電界強度または電力密度をEy,Sy、ｚ軸アンテナ2-3で受信した電界強度または電力密度をEz,Szとした場合、積分回路は
【００１４】
【数４】
0003698301.tif 000005
または、
S=Sx+Sy+Sz                                         （６）
の演算を行なった後、図１中に示した積分回路と同様に、（３）式または（４）式の積分を行なう。
【００１５】
３本のアンテナとしては、例えば、直交座標のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に沿って配置したダイポールアンテナを用いる。このような３本のアンテナを使用して、（５）式または（６）式の演算を行なえば、アンテナ全体の指向特性を等方向にできる。このため、任意の方向から到来する電波に対して電界強度または電力密度を測定できる。
更に一部具体化したこの発明の実施例を図３に示す。
【００１６】
検波回路４と積分回路12の間にレベル判定回路17を挿入している点が図１の構成と異なる。
検波回路出力は、この信号受信系の雑音指数で決まる雑音を生じる。この雑音は、（３）式および（４）式で示す積分値の誤差の原因となる。この誤差を小さくするため、レベル判定回路17を設ける。
雑音レベルの電界強度への換算値をEnoise、また電力密度への換算値をSnoiseとした場合、レベル判定回路17は、測定した電界強度Em、電力密度SmがEnoiseまたはSnoiseより大きいか否かを判定する。積分回路12は、この判定結果が、
Em＞Enoise                               （７）
Sm＞Snoise                               （８）
の時だけ、（３）式および（４）式で示す積分を行なう。図４に示すように、レベル判定回路17は演算増幅器17-1、スイッチ17-2等で構成できる。演算増幅器17-1の非反転入力に接続する基準電圧17-3としては、EnoiseまたはSnoise以上の時にスイッチ17-2を閉じる。このようなレベル判定は、図５に示すようにレベル判定回路と積分回路を数値演算回路で構成することにより実現できる。この構成はＡ／Ｄ変換回路19-1で検波回路出力信号をデジタル符号に変換した後に、レベル判定用数値演算回路19-2で（７）式および（８）式で示すレベル判定を行なう。積分用数値演算回路19-3は、EnoiseまたはSnoise以上の時だけ、（３）式および（４）式で示す積分を行なう。
【００１７】
このようなレベル判定を行なうことにより、雑音レベルの積分を行なわないよにできるので、積分値の誤差を小さくできる。
この発明の実施例の全体構成を図７に示す。
検波回路４と積分回路12の間にレベル判定回路17を設けている点が図６に示した構成とは異なる。
この構成のレベル判定回路17は、図３に示したレベル判定回路17と同様に、測定した電界強度Em、電力密度Smが、EnoiseまたはSnoiseより大きいか否かを判定する。積分回路は、
Em＞Enoise                               （７）
Sm＞Snoise                               （８）
の時だけ、（３）式および（４）式で示す積分を行なう。
【００１８】
３本のアンテナ2-1,2-2,2-2を用いた場合でも、このようなレベル判定を行なうことにより、雑音レベルの積分を行なわないようにできるので、積分値の誤差を小さくできる。
【００１９】
【発明の効果】
当該地点に到来する電波の周波数成分が不明であっても、本発明の電界強度測定装置により電波防護規格で定める電波強度と当該地点の電波強度の比較ができる。
また、本発明の電界強度測定装置は、スーパーヘテロダイン受信方式の受信回路を基本構成としているので、ダイレクト受信方式の従来の電界強度計より受信感度が高いため、弱い電波においても電波防護規格値との比較が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の基本構成例を示すブロック図。
【図２】  積分回路の構成例を示すブロック図。
【図３】  請求項３記載の発明の実施例を示すブロック図。
【図４】  レベル判定回路の構成例を示すブロック図。
【図５】  レベル判定回路と積分回路を数値演算回路で構成する例を示すブロック図。
【図６】  請求項２記載の発明の実施例を示すブロック図。
【図７】  請求項３記載の発明の他の実施例を示すブロック図。
【図８】  電界強度測定装置の従来例を示すブロック図。
【符号の説明】
２    広帯域アンテナ
４    検波回路
５    表示回路
７    ミクサ回路
８    帯域制限フィルタ
９    中間周波数増幅回路
11    局部発振回路
12    積分回路
15    制御回路
17    レベル判定回路
20    切替回路
【図１】
0003698301.tif 000006
【図２】
0003698301.tif 000007
【図３】
0003698301.tif 000008
【図４】
0003698301.tif 000009
【図５】
0003698301.tif 000010
【図６】
0003698301.tif 000011
【図７】
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【図８】
0003698301.tif 000013