(57)【要約】      （修正有）【課題】広帯域での電界強度測定が可能な電界センサおよび電界強度測定装置を提供する。【解決手段】電界センサ１００は、スリーブアンテナを基本として、少なくとも１の抵抗素子１０５と複数の線状金属１０４とが直列接続された放射素子１０１、抵抗素子１０６と複数の線状金属１０７とが直列接続されたスリーブ１０３と、同軸フィード１０２とから構成される。【選択図】図２
2006029813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリーブアンテナを備える電界センサにおいて：
前記スリーブアンテナは、
少なくとも１の抵抗素子と複数の線状金属とが直列接続された放射素子およびスリーブ；
を備えることを特徴とする電界センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の電界センサにおいて：
前記抵抗素子は、筒状の形状を有する筒状抵抗素子
を備え、
前記線状素子は、筒状の形状を有する筒状金属
を備えることを特徴とする電界センサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電界センサにおいて：
前記線状金属は、
前記線状金属の長さをＬ０、想定した測定周波数の上限に相当する波長をλｍｉｎとした場合に０＜Ｌ０≦λｍｉｎ／４を満たすことを特徴とする電界センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の電界センサにおいて：
前記放射素子は、
前記放射素子の長さをＬ、想定した測定周波数の下限に相当する波長をλｍａｘとした場合にＬ０＜Ｌ≦λｍａｘ／４を満たすことを特徴とする電界センサ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電界センサにおいて：
前記放射素子および前記スリーブと同軸フィーダとのインピーダンス整合を行うインピーダンス変換手段；
を備えることを特徴とする電界センサ。
【請求項６】
請求項５に記載の電界センサにおいて：
前記インピーダンス変換手段は、アクティブ素子を備えることを特徴とする電界センサ。
【請求項７】
請求項５または６に記載の電界センサにおいて：
前記インピーダンス変換手段に電源を供給する電源供給手段；
を備えることを特徴とする電界センサ。
【請求項８】
請求項７に記載の電界センサにおいて：
互いに直交したｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に並行に配置された３個の電界センサを備えることを特徴とする電界センサ。
【請求項９】
請求項８に記載の電界センサにおいて：
各軸に対応する電界センサの出力を検波する検波手段；
前記検波器の出力を加算する電圧加算手段；
を備えることを特徴とする電界センサ。
【請求項１０】
電界センサを備える電界強度測定装置において：
前記電界センサは、スリーブアンテナ；
を備え、
前記スリーブアンテナは、少なくとも１の抵抗素子と複数の線状金属とが直列接続された放射素子およびスリーブ；
を備えることを特徴とする電界強度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信アンテナ周辺における電波の電界強度測定を行う電界強度測定装置に用いる電界センサに関し、特に広帯域（広い周波数範囲）で指向特性が等方性である電界センサおよび電界強度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
送信アンテナ周辺の電界強度を測定するための電界センサとしては、図１に示すようなダイポールアンテナが使用される。また、電界強度測定装置においては指向特性を等方性とするために、３本のダイポールアンテナが使用され、それぞれのダイポールアンテナは、直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に平行に配置される。
【０００３】
電界強度測定装置において、各ダイポールアンテナの長さは、共振が発生しないように、使用する上限周波数の波長の１／２以下にされる。また、フィーダ線としては、同軸ケーブルが使用される。また、ダイポールを同軸に接続するために、平衡／不平衡変換器（バラン）が用いられる。この平衡／不平衡変換器としては、フェライトビーズが使用される。
【０００４】
尚、上述した背景技術のうち電界センサは、出願人が出願時点で知る限りにおいて文献公知ではない。
【０００５】
また、出願人は出願時点までに本発明に関連する先行技術文献を発見することができなかった。よって、先行技術文献情報を開示していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。
【０００７】
電界センサの感度は、周波数が低くなるほど低下する問題がある。
【０００８】
この感度の低下を防ぐために、エレメント長の長いダイポールが使用される。しかし、エレメント長を長くすると、共振周波数は低くなる。このため、広帯域の測定をするためには、エレメント長の異なるダイポールを複数切り替えて使用しなくてはならないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、広帯域での電界強度測定が可能な電界センサおよび電界強度測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の電界センサは、スリーブアンテナを備える電界センサにおいて、スリーブアンテナは、少なくとも１の抵抗素子と複数の線状金属とが直列接続された放射素子およびスリーブを備える。
【００１１】
このように構成することにより、広帯域での共振の発生を低減することができる。
【００１２】
また、本発明の電界強度測定装置は、電界センサを備える電界強度測定装置において、電界センサは、スリーブアンテナを備え、スリーブアンテナは、少なくとも１の抵抗素子と複数の線状金属とが直列接続された放射素子およびスリーブを備える。
【００１３】
このように構成することにより、周波数帯域毎に多数の電界センサを用意することなく電界強度の測定が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施例によれば、広帯域での電界強度測定が可能な電界センサおよび電界強度測定装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００１６】
本発明の第１の実施例にかかる電界センサについて、図２を参照して説明する。
【００１７】
本実施例にかかる電界センサ１００は、スリーブアンテナを基本とし、放射素子１０１と、スリーブ１０３と、同軸フィーダ１０２とから構成される。
【００１８】
放射素子１０１は、少なくとも１の抵抗素子１０５と複数の線状金属１０４との直列接続で構成される。例えば、３個の線状金属と２個の抵抗素子とを、線状金属１０４、抵抗素子１０５、線状金属１０４、抵抗素子１０５、線状金属１０４の順に直列に接続する。線状金属１０４の長さＬ０は、例えば、想定した測定周波数の上限に相当する波長λｍｉｎに対して、式（１）のように設定される。
０＜Ｌ０≦λｍｉｎ／４    （１）
また、放射素子１０１全体の長さＬは、想定した測定周波数の下限に相当する波長λｍａｘに対して、式（２）のように設定される。
Ｌ０＜Ｌ≦λｍａｘ／４    （２）
スリーブ１０３は、放射素子１０１と同様の構造とする。すなわち、スリーブ１０３は、少なくとも１の抵抗素子１０６と複数の線状金属１０７との直列接続で構成される。例えば、３個の線状金属と２個の抵抗素子とを、線状金属１０７、抵抗素子１０６、線状金属１０７、抵抗素子１０６、線状金属１０７の順に直列に接続する。
【００１９】
このように、放射素子１０１およびスリーブ１０３に抵抗素子１０５を挿入して構成したことにより、共振の発生を防げることができ、電界強度測定における測定周波数範囲の広帯域化を図ることができる。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施例にかかる電界センサについて、図３を参照して説明する。
【００２１】
本実施例にかかる電界センサは、図２を参照して説明した電界センサにおいて、線状金属として筒状の形状を有する筒状金属を用いる。また、抵抗素子として筒状の形状の筒状抵抗素子を用いる。
【００２２】
本実施例にかかる電界センサ２００は、放射素子２０１と、スリーブ２０３とから構成される。放射素子２０１は、少なくとも１の筒状抵抗素子２０５と複数の筒状金属２０４との直列接続で構成される。例えば、３本の筒状金属２０４と、２本の筒状抵抗素子２０５とを、筒状金属２０４、筒状抵抗素子２０５、筒状金属２０４、筒状抵抗素子２０５、筒状金属２０４の順に直列に接続する。
【００２３】
また、スリーブ２０３は、放射素子２０１と同様の構造とする。すなわち、スリーブ２０３は、少なくとも１の筒状抵抗素子２０７と、複数の筒状金属２０６との直列接続で構成される。例えば、３本の筒状金属２０６と、２本の筒状抵抗素子２０７とを、筒状金属２０６、筒状抵抗素子２０７、筒状金属２０６、筒状抵抗素子２０７、筒状金属２０６の順に直列に接続する。
【００２４】
筒状金属２０４の長さＬ０は、例えば、想定した測定周波数の上限に相当する波長λｍｉｎに対して、式（１）のように設定され、放射素子２０１全体の長さＬは、想定した測定周波数の下限に相当する波長λｍａｘに対して、式（２）のように設定される。また、放射素子２０１とスリーブ２０３の直径を変化させることにより、電界強度測定における測定周波数帯域幅を変化させることができる。例えば、放射素子２０１とスリーブ２０３の直径を大きくすることにより、電界強度測定における測定周波数帯域幅を増大させることができる。
【００２５】
次に、本発明の第３の実施例にかかる電界センサについて、図４を参照して説明する。
【００２６】
本実施例にかかる電界センサ３００は、放射素子３０１と、スリーブ３０３と、同軸フィーダ３０２と、スリーブ３０３と同軸フィーダ３０２との接続点、すなわち給電部分に挿入されたインピーダンス変換器３０８とから構成される。
【００２７】
放射素子３０１は、少なくとも１の抵抗素子３０５と複数の線状金属３０４との直列接続で構成される。例えば、３個の線状金属３０４と２個の抵抗素子３０５とを、線状金属３０４、抵抗素子３０５、線状金属３０４、抵抗素子３０５、線状金属３０４の順に直列に接続する。
【００２８】
線状金属３０４の長さＬ０は、例えば、想定した測定周波数の上限に相当する波長λｍｉｎに対して、式（１）のように設定される。
【００２９】
また、放射素子３０１全体の長さＬは、想定した測定周波数の下限に相当する波長λｍａｘに対して、式（２）のように設定される。
【００３０】
スリーブ３０３は、放射素子３０１と同様の構造である。すなわち、スリーブ３０３は、少なくとも１の抵抗素子３０６と複数の線状金属３０７との直列接続で構成される。例えば、３個の線状金属３０７と２個の抵抗素子３０６とを、線状金属３０７、抵抗素子３０６、線状金属３０７、抵抗素子３０６、線状金属３０７の順に直列に接続する。
【００３１】
同軸フィーダ３０２の特性インピーダンスは、５０Ωから７０Ω程度である。一方、放射素子３０１およびスリーブ３０３の線状金属３０４および３０７の長さは、「波長／４」より短い。このため、放射素子３０１とスリーブ３０３からなるアンテナの入力インピーダンスは７０Ωより大きくなる。そこで、インピーダンス変換回路３０８を備えることにより、放射素子３０１とスリーブ３０３からなるアンテナ部と同軸フィーダ３０２とのインピーダンス整合を得る。
【００３２】
次に、インピーダンス変換器３０８について、図５を参照して説明する。本実施例にかかるインピーダンス変換器３０８は、トランジスタなどのアクティブ素子を用いたものである。例として、ＦＥＴを用いた場合について説明する。この回路は、ソース接地型増幅回路を基本とする。広帯域特性を得るために、ドレインと電源＋ＶＤＳとの間には、抵抗負荷ＲＤが用いられる。また、ドレインと同軸フィーダ３０２に接続する同軸フィーダ接続端子との間には、出力コンデンサＣＤが挿入される。
【００３３】
ソースと接地端の間には、抵抗ＲＳおよびバイパスコンデンサＣＳが並列に接続される。また、ゲートと放射素子３０１と接続する放射素子接続端子との間には、入力コンデンサＣＧが挿入される。また、スリーブ３０３に接続するスリーブ接続端子は接地される。
【００３４】
ソースに挿入した抵抗ＲＳは、ゲート電圧に負電圧のバイアスを印加するために設けられる。入力インピーダンスをより高くするためには、ドレイン接地型の増幅回路を用いることもできる。さらに、接合型トランジスタ増幅回路においても、コレクタ接地型とすることにより入力インピーダンスを高くでき、ＦＥＴと同様の効果を得ることができる。
【００３５】
次に、本発明の第４の実施例にかかる電界センサについて、図６を参照して説明する。本実施例にかかる電界センサ３００は、インピーダンス変換器の動作に必要なバイアス電源を同軸フィーダから供給するものである。
【００３６】
本実施例にかかる電界センサ３００は、図６（ａ）に示すように、図４を参照して説明した電界センサにおいて、同軸フィーダ３０２の一端にバイアス重畳回路３０９、他端にバイアス分離回路３１１を含むインピーダンス変換器３１０を備える。バイアス重畳回路３０９とバイアス分離回路３１１とは、電源供給部を構成し、インピーダンス変換部３０８に電源を供給する。
【００３７】
次に、同軸フィーダ３０２、バイアス重畳回路３０９、バイアス分離回路３１１の構成について、図６（ｂ）を参照して説明する。
【００３８】
バイアス重畳回路３０９は、一端が同軸フィーダ３０２と接続された広帯域のチョークコイルＬ１を備え、バイアス分離回路３１１は電源＋ＶＤＳと出力コンデンサＣＤとの間に挿入された広帯域のチョークコイルＬ２を備える。チョークコイルＬ１の他端はバイアス端子を構成する。各チョークコイルＬ１およびＬ２のインピーダンスは、同軸フィーダの特性インピーダンスに比べて十分に高くする。このように構成することにより、バイアス重畳回路３０９にバイアス端子からインピーダンス変換器３０８の必要とする電源を供給できる。
【００３９】
次に、本発明の第５の実施例にかかる電界センサについて、図７を参照して説明する。
【００４０】
本実施例にかかる電界センサは、等方性を得るために、図６を参照して説明した電界センサを３個組み合わせたものである。
【００４１】
本実施例にかかる電界センサにおいて、３つの放射素子３０１１、３０１２および３０１３の長手方向は、図７（ａ）に示すように、それぞれ直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に平行に配置される。
【００４２】
また、出力側は、図７（ｂ）に示すように、各軸に対応する信号が出力される。バイアス重畳回路３０９１、３０９２および３０９３は、そのバイアス端子からバイアス分離回路付きインピーダンス変換器３１０１、３１０２および３１０３に電源を供給できるように配置される。
【００４３】
このように配置することにより、３つの電界センサ３００１、３００２および３００３で受信した信号振幅を合成することができ、全体として等方性を得ることができる。
【００４４】
次に、本発明の第６の実施例にかかる電界強度測定装置について、図８を参照して説明する。
【００４５】
本発明における電界強度測定装置４００は、図７を参照して説明した電界センサと、電界センサの出力端子と接続される電界センサの検波回路３１２１、３１２２および３１２３と、各検波回路と接続された電圧加算回路３１３とを備える。
【００４６】
検波器３１２１、３１２２および３１２３は、例えばダイオードで構成され、ｘ軸に対応したｘ軸用検波器３１２１、ｙ軸に対応したｙ軸用検波器３１２２およびｚ軸に対応したｚ軸用検波器３１２３を備える。
【００４７】
電圧加算回路３１３は、例えば、演算増幅器を用いて構成される。電圧加算回路３１３は、オペアンプ３１４と、オペアンプ３１４の負相入力端子とｘ軸用検波器３１２１、ｙ軸用検波器３１２２およびｚ軸用検波器３１２３と接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２およびＲ３と、オペアンプ３１４の負相入力端子と出力端子とを接続する抵抗Ｒ４と、オペアンプ３１４の正相入力端子と接地端との間に接続された抵抗Ｒ５とを備える。
【００４８】
各検波器３１２１、３１２２および３１２３は、受信電力に比例した電圧を出力する。したがって、電圧加算回路３１３の出力は、３軸で受信した信号の電力合成値に比例する。このように構成することにより、広帯域で共振の発生を防げることができ、測定周波数帯域を改善できる。
【００４９】
上述した実施例では、電界センサの問題点を解決するため、ダイポールとして、抵抗素子と線状金属とから構成されるスリーブアンテナを使用する。また、トランジスタ回路などのアクティブ素子を基本としたインピーダンス変換器を用いる。このように構成することにより、広帯域で共振の発生を防げることができ、測定周波数帯域を改善できる等方性電界センサを実現できる。今後、屋内での無線利用は、ＭＨｚ帯からＧＨｚ帯まで極めて広い周波数範囲となることが予測される。そのような無線利用環境において、周波数帯域毎に多数の電界センサを用意することなく電界強度分布の測定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明にかかる電界センサは、送信アンテナ周辺における電波の電界強度測定を行う電界強度測定装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】等方センサの構成図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる電界センサの概略図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる電界センサの概略図である。
【図４】本発明の一実施例にかかる電界センサの概略図である。
【図５】本発明の一実施例にかかるインピーダンス変換器の構成図である。
【図６】本発明の一実施例にかかる電界センサの概略図である。
【図７】本発明の一実施例にかかる電界センサの概略図である。
【図８】本発明の一実施例にかかる電界強度測定装置の概略図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００、２００、３００  電界センサ
４００  電界強度測定装置
【図１】
2006029813.tif 000003
【図２】
2006029813.tif 000004
【図３】
2006029813.tif 000005
【図４】
2006029813.tif 000006
【図５】
2006029813.tif 000007
【図６】
2006029813.tif 000008
【図７】
2006029813.tif 000009
【図８】
2006029813.tif 000010