(57)【要約】【課題】広帯域での電磁界計測を正確に行うための球状ダイポールアンテナを提供する。【解決手段】第１のアンテナエレメント２の円盤部４と第２のアンテナエレメント５の円盤部７の其々にテーパ部を設け、第１のアンテナエレメント２と第２のアンテナエレメント５を対向して配置する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置され、其々が中空部分を有した半球状の第１及び第２のアンテナエレメントと、
前記第１及び第２のアンテナエレメントの対向面其々に設けられたテーパ部と
を有することを特徴とする球状ダイポールアンテナ。
【請求項２】
受信した光信号を電気信号に変換し、該電気信号を前記第１及び第２のアンテナエレメントに印加する光／電気変換手段を有し、
前記第１及び第２のアンテナエレメントは、前記電気信号が印加されることにより電磁波を放射する
ことを特徴とする請求項１に記載の球状ダイポールアンテナ。
【請求項３】
前記光／電気変換手段に接続された電源部を有することを特徴とする請求項２に記載の球状ダイポールアンテナ。
【請求項４】
前記第１及び第２のアンテナエレメントが電磁波を受信することにより生じた電気信号を光信号に変換する電気／光変換手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の球状ダイポールアンテナ。
【請求項５】
前記電気／光変換手段に接続された電源部を有することを特徴とする請求項４に記載の球状ダイポールアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁界測定において、電磁波の放射、電磁波の受信を行う球状ダイポールアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器等から発生する不要電磁波がテレビ、ラジオ等の放送受信機に影響を与える現象、すなわちＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を正確に測定するにあたっては、オープンサイト、電波暗室等の測定設備が必要であり、また、これらの特性を評価するために標準的な電磁波の放射・受信を行うことも必要である。
【０００３】
球状ダイポールアンテナは、上記の電磁波の放射又は受信若しくはこれらの両方を行うためのものであり、これは、２個の半球状のアンテナエレメントを有し、アンテナエレメント内に光／電気変換器（Ｏ／Ｅ変換器）、電気／光変換器（Ｅ／Ｏ変換器）と電源部、増幅器等を有する（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
「光／電気変換器を用いた球状ダイポールアンテナ」村川、桑原、雨宮；電子情報通信学会論文誌  Ｂ−ＩＩ  Ｖｏｌ．  Ｊ７４−Ｂ−ＩＩＮｏ．１２  ｐｐ．６９９−７０６（１９９１年、１２月）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような球状ダイポールアンテナには以下に示すような解決すべき課題が存在する。
従来の球状ダイポールアンテナは、通常３０ＭＨｚから１ＧＨｚまでの電磁界の放射や受信に用いられることを前提に設計されており、通常のダイポールアンテナと同様に、放射・受信する電磁波の周波数がアンテナ寸法により規定される共振周波数以上となった場合、電磁波の放射効率や受信効率が低下する。このため、従来の球状ダイポールアンテナは、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの拡大に伴うＧＨｚ帯域といった広帯域での電磁界計測には十分に対応できないという問題があった。
このような事情に鑑み本発明は、広帯域での電磁界計測を正確に行うための球状ダイポールアンテナを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、互いに対向して配置され、其々が中空部分を有した半球状の第１及び第２のアンテナエレメントと、第１及び第２のアンテナエレメントの対向面其々に設けられたテーパ部とを有することを要旨とする。
【０００７】
請求項１に記載の本発明にあっては、対抗面其々にテーパ部が設けられている。このテーパ部は、インピーダンスを変化させることにより共振現象を抑制するため電磁波の放射又は受信若しくはこれらの両方を効率良く且つ正確に行うことができる。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の発明において、受信した光信号を電気信号に変換し、電気信号を第１及び第２のアンテナエレメントに印加する光／電気変換手段を有し、第１及び第２のアンテナエレメントは、電気信号が印加されることにより電磁波を放射することを要旨とする。
【０００９】
請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の発明において、光／電気変換手段に接続された電源部を有することを要旨とする。
【００１０】
請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、第１及び第２のアンテナエレメントが電磁波を受信することにより生じた電気信号を光信号に変換する電気／光変換手段を有することを要旨とする。
【００１１】
請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載の発明において、電気／光変換手段に接続された電源部を有することを要旨とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の球状ダイポールアンテナについての説明を行う。
なお、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素又は全要素を含んだ各種の実施の形態を採用することが可能であるが、これらの実施の形態も本発明の範囲に含まれる。
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付与し、これに関する反復説明は省略する。
【００１３】
「第１の実施の形態」
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る球状ダイポールアンテナ１ａの斜視図である。
球状ダイポールアンテナ１ａは、絶縁部８等を介して互いに対向して配置された導体製のアンテナエレメント２及び５を有し、アンテナエレメント２及び５により構成される球体部分の直径は約１５ｃｍであり、重量は約３ｋｇである。
【００１４】
アンテナエレメント２は、半球状、換言すればドーム型の半球部３及び円盤型の円盤部４からなり、アンテナエレメント５は、半球部３と同様の半球部６及び円盤部４と同様の円盤部７からなる。
【００１５】
なお、本図においては、アンテナエレメント５の下部が取付部９を介して支持ポール１０に取り付けられている場合を示しているが、これに限定されない。
【００１６】
図２は、図１の球状ダイポールアンテナ１ａの断面図である。なお、本図においては図１の取付部９及び支持ポール１０の記載は省略している。
図示するとおり、アンテナエレメント２及び５の内部は中空であり、これらは、円盤部４及び７を貫通する中心導体部１１と、これを包周する絶縁部８により対向して配置されている。なお、絶縁部８にはテフロン（登録商標）等が用いられる。また、円盤部４と中心導体部１１は電気的に接続されている。
【００１７】
また、この球状ダイポールアンテナ１ａは、電磁波の放射を目的としたものであり、このため、アンテナエレメント５の中空部内に配置された光／電気変換器１２（以下、“Ｏ／Ｅ変換器１２”とする）と、Ｏ／Ｅ変換器１２に接続された電源部１３と、外部に設置された電気／光変換器１５（以下、“Ｅ／Ｏ変換器１５”とする）と、Ｏ／Ｅ変換器１２とＥ／Ｏ変換器１５とを接続する光ファイバケーブル１４とを有する。なお、上記のＯ／Ｅ変換器１２は、請求項に記載の光／電気変換手段に含まれる。
【００１８】
また、円盤部４及び７の其々は、その対抗面側に中心導体部１１から外周方向にむかってテーパするテーパ部を有している。
このテーパ部は、円盤部４と円盤部７の間に電圧（電気信号）を印加した際の駆動点インピーダンスと空間の特性インピーダンス（約１２０πΩ）を緩やかに変化させ、Ｏ／Ｅ変換器１２の出力インピーダンスと空間の特性インピーダンスとの整合を良くすることにより、アンテナエレメント２及び５での共振現象を抑制する。その結果、数１０ＧＨｚ帯域での電磁波の送信又は受信若しくはこれらの両方が可能となる。
【００１９】
次に上記の球状ダイポールアンテナ１ａの作用について説明する。
球状ダイポールアンテナ１ａの外部に設置された発信器（図示せず）に電気信号を発生させ、これをＥ／Ｏ変換器１５に送信する。電気信号を受信したＥ／Ｏ変換器１５は、これに比例する光強度変調信号を発生させる。この光信号は、光ファイバケーブル１４を介してＯ／Ｅ変換器１２に伝送される。Ｏ／Ｅ変換器１２は、受信した光信号を電気信号に変換し、円盤部７と中心導体部１１の間に印加する。印加された電気信号は、円盤部４と円盤部７の間を外周方向へ向かって伝播する際に、上記のテーパ部の作用により円盤部４及び７の特性インピーダンスが緩やかに変化するため、電磁波の反射や共振が抑制され、電磁波を効率良く且つ正確に放射することができ、広帯域での電磁界計測を正確に行うことが可能となる。
【００２０】
「第２の実施の形態」
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る球状ダイポールアンテナ１ｂの断面図である。
球状ダイポールアンテナ１ｂは、前述の球状ダイポールアンテナ１ａ（図１及び図２）に変更を加えたものであり、電磁波の受信を目的としている。このため、アンテナエレメント５内にＥ／Ｏ変換器１５を設け、これを電源部１３に接続し、外部にＯ／Ｅ変換器１２を設け、このＯ／Ｅ変換器１２とＥ／Ｏ変換器１５とを光ファイバケーブル１４で接続している。
【００２１】
なお、その他の要素の機能、構成等に変更はなく、第１の実施に形態において示したものと同様である。また、上記のＥ／Ｏ変換器１５は、請求項に記載の電気／光変換手段に含まれる。
【００２２】
次に、上記の球状ダイポールアンテナ１ｂの作用について説明する。
アンテナエレメント２及び５に到来する電磁波は２と４との間のテーパ状の部分に進入し、受信される。この結果、円盤部４と中心導体部１１の間に電圧（電気信号）が発生する。発生した電圧は、Ｅ／Ｏ変換器１５により光強度変調信号に変換される。この光信号は、光ファイバケーブル１４を介して外部のＯ／Ｅ変換器１２に伝送される。Ｏ／Ｅ変換器１２は、受信した光信号を電気信号に変換する。この電気信号のレベルは電磁波強度に比例することから、この電気信号を測定器（図示せず）で測定することで、アンテナエレメント２及び５により受信された電磁波を測定することができる。
【００２３】
また、上記のテーパ部の作用により、電磁波の反射や共振が抑制され、電磁波を効率良く且つ正確に受信することができ、広帯域での電磁界計測を正確に行うことが可能となる。
【００２４】
「第３の実施の形態」
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る球状ダイポールアンテナ１ｃの断面図である。
球状ダイポールアンテナ１ｃは、前述の球状ダイポールアンテナ１ａ（図１）及び１ｂ（図１、図２及び図３）に変更を加えたものであり、電磁波の放射と受信の両方を目的としている。このため、電磁波の放射のためのＯ／Ｅ変換器１２ａ、光ファイバケーブル１４ａ及びＥ／Ｏ変換器１５ａと、さらに電磁波の受信のためのＥ／Ｏ変換器１５ｂ、光ファイバケーブル１４ｂ及びＯ／Ｅ変換器１２ｂと、Ｏ／Ｅ変換器１２ａ及びＥ／Ｏ変換器１５ｂに接続されるとともに円盤部７及び中心導体部１１に接続された方向性結合器１６と、Ｏ／Ｅ変換器１２ａ及びＥ／Ｏ変換器１５ｂに接続された電源部１３とを有する。
【００２５】
Ｏ／Ｅ変換器１２ａ及び１２ｂは、前述のＯ／Ｅ変換器１２（図２及び図３）と同様のものであり、Ｅ／Ｏ変換器１５ａ及び１５ｂは、前述のＥ／Ｏ変換器１５（図２及び図３）と同様のものである。
【００２６】
方向性結合器１６は、Ｏ／Ｅ変換器１２ａから出力された電気信号をそのまま通過させるため、アンテナエレメント２及び５から電磁波を放射することができ、さらに電磁波を受信した場合に発生する電気信号のみを分波させ、この電気信号をＥ／Ｏ変換器１５ｂに伝送する。
【００２７】
なお、その他の要素の機能、構成等に変更はなく、第１及び第２の実施の形態において示したものと同様である。また、Ｏ／Ｅ変換器１２ａとＥ／Ｏ変換器１５ｂの其々に電源部を設けても良い。
【００２８】
「第４の実施の形態」
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る球状ダイポールアンテナ１ｄの断面図である。
球状ダイポールアンテナ１ｄは、前述の電源部１３（図２、図３及び図４）の代わりにアンテナエレメント２内に設けられた大容量電源部１７を有する。これにより、さらに長時間の動作が可能となる。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、前述の球状ダイポールアンテナ１ａが大容量電源部１７を有する場合を示したが、これに限定されず、球状ダイポールアンテナ１ｂ及び１ｃに大容量電源部１７を設けることも可能であり、さらに電源部１３と大容量電源部１７の両方を有する構成とすることもできる。
【００３０】
また、その他の要素の機能、構成等に変更はなく、第１、第２及び第３の実施の形態において示したものと同様である。
【００３１】
なお、上記全ての実施の形態においては、円盤部４及び７の其々がテーパ部と一体的に形成されている場合を示したが、これに限定されず、円盤部とテーパ部を別の部材として作製しておき、後に接合する構成としても良い。
【００３２】
また、上記全ての実施の形態においては、半球部３と円盤部４、半球部６と円盤部７とが別個に形成されている場合を示したが、上記の半球部と円盤部を一体的に形成しても良い。
【００３３】
また、上記全ての実施の形態においては、必要に応じて増幅器等を設けることもできる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のとおり本発明によれば、広帯域での電磁界計測を正確に行うための球状ダイポールアンテナを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る球状ダイポールアンテナ１ａの斜視図である。
【図２】図１の球状ダイポールアンテナ１ａの断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る球状ダイポールアンテナ１ｂの断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る球状ダイポールアンテナ１ｃの断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る球状ダイポールアンテナ１ｄの断面図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  広帯域球状ダイポールアンテナ
２、５  アンテナエレメント
３、６  半球部
４、７  円盤部
８  絶縁部
９  取付部
１０  支持ポール
１１  中心導体部
１２、１２ａ、１２ｂ  光／電気変換器
１３  電源部
１４、１４ａ、１４ｂ  光ファイバケーブル
１５、１５ａ、１５ｂ  電気／光変換器
１６  方向性結合器
１７  大容量電源部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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