(57)【要約】      （修正有）【課題】それぞれ異なる周波数において発生する測定雑音と、基準雑音とを増幅することができる雑音増幅装置及び当該雑音増幅装置を用いることにより、高感度かつ高精度で雑音を測定することができる雑音測定装置並びにその方法を提供する。【解決手段】超伝導フィルタ１が、アンテナ８で受信された入力雑音を第１の周波数帯域において通過させ、第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域において阻止すると共に、出力側からの信号を反射する。アイソレータが、超伝導フィルタ１からアイソレータへの順方向の信号を通過させるとともに、逆方向は遮断し、低雑音増幅器３が、アイソレータの出力信号を増幅する。また、スペクトルアナライザ１０が、低雑音増幅器３において増幅される増幅信号を第１及び第２の周波数帯域において測定する。【選択図】  図１
2004198187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナで受信された入力雑音を第１の周波数帯域において通過させ、前記第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域において阻止すると共に出力側からの信号を反射するフィルタと、
前記フィルタから入力される順方向の信号を通過させ、逆方向から入力される信号を遮断するアイソレータと、
前記アイソレータの出力信号を増幅する低雑音増幅器と
が順に接続されてなることを特徴とする雑音増幅装置。
【請求項２】
前記フィルタと、前記アイソレータと、前記低雑音増幅器とを一定温度に温度制御する冷却器
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の雑音増幅装置。
【請求項３】
前記フィルタ、前記低雑音増幅器の発生する熱雑音の合計が３０Ｋ以下である
ことを特徴とする請求項２に記載の雑音増幅装置。
【請求項４】
前記フィルタが超伝導フィルタであり、
前記冷却器が超伝導動作温度に温度制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の雑音増幅装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかの項に記載の雑音増幅装置と、
前記第２の周波数帯域における、前記アイソレータが発生する雑音に基づく前記雑音増幅装置の出力信号を測定し、該測定値を基準として、前記第１の周波数帯域における、前記アンテナが受信した雑音に基づく出力信号を測定するスペクトルアナライザと
を具備することを特徴とする雑音測定装置。
【請求項６】
前記雑音増幅装置の出力信号を前記スペクトラムアナライザに伝送させる伝送手段
をさらに具備することを特徴とする請求項５に記載の雑音測定装置。
【請求項７】
アンテナで受信された入力雑音を第１の周波数帯域において通過させ、前記第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域において阻止する共に出力側からの信号を反射するフィルタと、
前記フィルタから入力される順方向の信号を通過させ、逆方向から入力される信号を遮断するサーキュレータと、
雑音測定の基準となる熱雑音を発生し、前記サーキュレータに出力する終端抵抗器と、
前記サーキュレータの出力信号を増幅する低雑音増幅器と
を具備することを特徴とする雑音増幅装置。
【請求項８】
フィルタが、アンテナで受信された入力雑音を第１の周波数帯域において通過させ、前記第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域において阻止すると共に、出力側からの信号を反射し、
アイソレータが、前記フィルタから該アイソレータへの順方向の信号を通過させるとともに、逆方向は遮断し、
低雑音増幅器が、前記アイソレータの出力信号を増幅する
ことを特徴とする雑音増幅方法。
【請求項９】
冷却器が、前記フィルタと、前記アイソレータと、前記低雑音増幅器を一定温度に温度制御する
ことを特徴とする請求項８に記載の雑音増幅方法。
【請求項１０】
前記フィルタ、前記低雑音増幅器の発生する熱雑音の合計が３０Ｋ以下である
ことを特徴とする請求項９に記載の雑音増幅方法。
【請求項１１】
前記フィルタが超伝導フィルタであり、
前記冷却過程が超伝導動作温度に温度制御する
ことを特徴とする請求項１０に記載の雑音増幅方法。
【請求項１２】
スペクトルアナライザが、請求項８から１１のいずれかの項に記載の雑音増幅方法において増幅される増幅信号を前記第１及び第２の周波数帯域において測定する
ことを特徴とする雑音測定方法。
【請求項１３】
伝送ケーブルを用いて、前記増幅信号を前記スペクトラムアナライザに伝送させる
ことを特徴とする請求項１２に記載の雑音測定方法。
【請求項１４】
フィルタが、アンテナで受信された入力雑音を第１の周波数帯域において通過させ、前記第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域において阻止すると共に、出力側からの信号を反射し、
終端抵抗器が、雑音測定の基準となる熱雑音を発生し、
サーキュレータが、前記フィルタから該サーキュレータ方向へ信号を通過させ、逆方向から入力される信号を遮断し、
低雑音増幅器が、前記サーキュレータの出力信号を増幅する
ことを特徴とする雑音増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナで受信される雑音を高精度で測定するための雑音増幅装置及び雑音測定装置並びにその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電波雑音を測定する雑音測定装置として、図６に示す構成の装置がある。
この発明の雑音測定器は、冷却手段５５で冷却される低雑音増幅器５４を有する受信部５６と、所望の周波数の基準信号を所望の電力で出力すると共にその電力を表示する基準信号源５７と、受信部５６の出力と基準信号発生器５７の出力とを切り替えるスイッチ５３と、その後段に接続されたレベル測定器５２とより成る測定部５８とより成る。
この発明の雑音測定器においては、まず受信部５６が雑音入力端子Ｔｉｎより入力雑音を受信し、低雑音増幅器５４がこの入力雑音を増幅する。レベル測定器５２は、低雑音増幅器５４が出力する雑音出力を切替スイッチ５３を経由して測定する。次に、測定者は、切替スイッチ５３を基準信号発生器側に切り替えて、雑音出力と同じ振れになるように基準信号発生器５７の出力レベルを調整し、その出力レベルの表示値から入力雑音の電力レベルを測定する（特許文献1を参照）。
受信部５８に超電導フィルタを挿入したり、レベル測定器５２の前段に低雑音前置増幅器５４を挿入したり、雑音入力端子Ｔｉｎの前にアンテナを挿入したり、レベル測定器５２としてスペクトラムアナライザや選択レベル計を用いることができる。
【０００３】 
【特許文献１】
特開平９−２１１０４７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の雑音測定装置では、レベル測定器５２の振れの観測と、切替スイッチ５３の操作と、基準信号発生器５７の出力レベルの操作と、この出力レベルの表示値の読取が必要である。これらの測定作業は、通常測定者によって行われると考えられる。
ところで、アンテナで受信された雑音（入力雑音）を測定するにあたり、アンテナタワー、あるいはアンテナマストに取り付けられたアンテナの出力端子と、測定者が測定可能な場所との間が離れている場合には、一般に高周波同軸ケーブルで入力雑音を測定器へ導く方法が考えられる（図７を参照）。しかし、この場合、高周波ケーブルは周波数が高くなると減衰度が高くなり（図８を参照）、この減衰度が測定感度の著しい低下をもたらすという問題点がある。
【０００５】 
また、測定者の操作が不要な受信部５６をアンテナの近傍に設置して、受信部出力を高周波ケーブルを用いて切替スイッチ５３へ導く方法も考えられる（図９を参照）。高周波ケーブルとして、例えば同軸ケーブルを用いる場合、導体には電気抵抗の小さい銅等の金属が用いられるが、その電気抵抗は環境温度によって大きく変化するので（図１０を参照）、減衰度も同軸ケーブルの環境温度次第で変わってしまい、その結果、測定精度を大きく低下させる原因となる。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、測定雑音と、基準雑音とをそれぞれ異なる周波数において増幅することができる雑音増幅装置、及び当該雑音増幅装置を用いることにより、高感度かつ高精度で雑音を測定することができる雑音測定装置並びにその方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の課題を解決すべくなされたもので、本発明の雑音増幅装置は、アンテナで受信された入力雑音を第１の周波数帯域において通過させ、前記第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域において阻止すると共に出力側からの信号を反射するフィルタと、前記フィルタから入力される順方向の信号を通過させ、逆方向から入力される信号を遮断するアイソレータと、前記アイソレータの出力信号を増幅する低雑音増幅器とが順に接続されてなることを特徴とする。
【０００８】
従って、本発明の雑音増幅装置によれば、基準信号が低雑音増幅器の上流側に入力されるので、その出力信号を見ることにより、低雑音増幅器自体の動作を確認しながら増幅することができるため、信頼性の高い増幅となる効果が得られる。
【０００９】
また、本発明の雑音増幅装置は、前記フィルタと、前記アイソレータと、前記低雑音増幅器とを一定温度に温度制御する冷却器をさらに具備することを特徴とする。
【００１０】
従って、本発明の雑音増幅装置によれば、フィルタ、アイソレータ、低雑音増幅器の素子から発生する熱雑音は極めて小さくすることができ、雑音測定装置においては、高感度かつ高精度で雑音を測定することができる効果が得られる。
【００１１】
また、本発明の雑音増幅装置は、前記フィルタ、前記低雑音増幅器の発生する熱雑音の合計が３０Ｋ以下であることを特徴とする。
【００１２】
従って、本発明の雑音増幅装置によれば、増幅装置自体の発生する熱雑音レベルがアンテナの常温における熱雑音レベル３００Ｋの１／１０以下になるので、雑音測定装置においては、高感度かつ高精度で雑音測定ができる効果が得られる。
【００１３】
また、本発明の雑音増幅装置は、前記フィルタが超伝導フィルタであり、前記冷却器が超伝導動作温度に温度制御することを特徴とする。
【００１４】
従って、本発明の雑音増幅装置によれば、フィルタの通過帯域の減衰度が極めて小さいため、入力された雑音電力がほとんど減衰せず、またフィルタ自体の熱雑音も小さいので、雑音測定装置においては、高感度かつ高精度で雑音を測定することができる効果が得られる。
【００１５】
また、本発明の雑音測定装置は、雑音増幅装置と、前記第２の周波数帯域における、前記アイソレータが発生する雑音に基づく前記雑音増幅装置の出力信号を測定し、該測定値を基準として、前記第１の周波数帯域における、前記アンテナが受信した雑音に基づく出力信号を測定するスペクトルアナライザとを具備することを特徴とする。
【００１６】
従って、本発明の雑音測定装置によれば、高感度かつ高精度で雑音を測定することができる効果が得られる。
【００１７】
また、本発明の雑音測定装置は、前記雑音増幅装置の出力信号を前記スペクトラムアナライザに伝送させる伝送手段をさらに具備することを特徴とする。
【００１８】
従って、本発明の雑音測定装置によれば、伝送手段の減衰度及びその変動は測定感度や測定精度に影響を与えず、測定者はスペクトラムアナライザを操作するのみで測定値に適した遠隔地において、容易に高感度で高精度な雑音測定を行うことができる効果が得られる。
【００１９】
また、本発明の雑音増幅装置は、アンテナで受信された入力雑音を第１の周波数帯域において通過させ、前記第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域において阻止する共に出力側からの信号を反射するフィルタと、前記フィルタから入力される順方向の信号を通過させ、逆方向から入力される信号を遮断するサーキュレータと、雑音測定の基準となる熱雑音を発生し、前記サーキュレータに出力する終端抵抗器と、前記サーキュレータの出力信号を増幅する低雑音増幅器とを具備することを特徴とする。
【００２０】
従って、本発明の雑音増幅装置によれば、基準信号が低雑音増幅器の上流側に入力されるので、その出力信号を見ることにより、低雑音増幅器自体の動作を確認しながら増幅することができるため、信頼性の高い増幅となる効果が得られる。
【００２１】
また、本発明の雑音増幅方法は、フィルタが、アンテナで受信された入力雑音を第１の周波数帯域において通過させ、前記第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域において阻止すると共に、出力側からの信号を反射し、アイソレータが、前記フィルタから該アイソレータへの順方向の信号を通過させるとともに、逆方向は遮断し、低雑音増幅器が、前記アイソレータの出力信号を増幅することを特徴とする。
【００２２】
従って、本発明の雑音増幅方法によれば、基準信号が低雑音増幅器の上流側に入力されるので、その出力信号を見ることにより、低雑音増幅器自体の動作を確認しながら増幅することができるため、信頼性の高い増幅となる効果が得られる。
【００２３】
また、本発明の雑音増幅方法は、冷却器が、前記フィルタと、前記アイソレータと、前記低雑音増幅器を一定温度に温度制御することを特徴とする。
【００２４】
従って、本発明の雑音増幅方法によれば、フィルタ、アイソレータ、低雑音増幅器の素子から発生する熱雑音は極めて小さくすることができ、雑音測定装置においては、高感度かつ高精度で雑音を測定することができることができる効果が得られる。
【００２５】
また、本発明の雑音増幅方法は、前記フィルタ、前記低雑音増幅器の発生する熱雑音の合計が３０Ｋ以下であることを特徴とする。
【００２６】
従って、本発明の雑音増幅方法によれば、増幅装置自体の発生する熱雑音レベルがアンテナの常温における熱雑音レベル３００Ｋの１／１０以下になるので、雑音測定装置においては、高感度かつ高精度で雑音測定ができる効果が得られる。
【００２７】
また、本発明の雑音増幅方法は、前記フィルタが超伝導フィルタであり、前記冷却過程が超伝導動作温度に温度制御することを特徴とする。
【００２８】
従って、本発明の雑音増幅方法によれば、フィルタの通過帯域の減衰度が極めて小さいため、入力された雑音電力がほとんど減衰せず、またフィルタ自体の熱雑音も小さいので、雑音測定装置においては、高感度かつ高精度で雑音を測定することができる効果が得られる。
【００２９】
また、本発明の雑音測定方法は、スペクトルアナライザが、請求項８から１１のいずれかの項に記載の雑音増幅方法において増幅される増幅信号を前記第１及び第２の周波数帯域において測定することを特徴とする。
【００３０】
従って、本発明の雑音測定方法によれば、高感度かつ高精度で雑音を測定することができる効果が得られる。
【００３１】
また、本発明の雑音測定方法は、伝送ケーブルを用いて、前記増幅信号を前記スペクトラムアナライザに伝送させることを特徴とする。
【００３２】
従って、本発明の雑音測定方法によれば、伝送手段の減衰度及びその変動は測定感度や測定精度に影響を与えず、測定者はスペクトラムアナライザを操作するのみで測定値に適した遠隔地において、容易に高感度で高精度な雑音測定を行うことができる効果が得られる。
【００３３】
また、本発明の雑音増幅方法は、フィルタが、アンテナで受信された入力雑音を第１の周波数帯域において通過させ、前記第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域において阻止すると共に、出力側からの信号を反射し、終端抵抗器が、雑音測定の基準となる熱雑音を発生し、サーキュレータが、前記フィルタから該サーキュレータ方向へ信号を通過させ、逆方向から入力される信号を遮断し、低雑音増幅器が、前記サーキュレータの出力信号を増幅することを特徴とする。
【００３４】
従って、本発明の雑音増幅方法によれば、基準信号が低雑音増幅器の上流側に入力されるので、その出力信号を見ることにより、低雑音増幅器自体の動作を確認しながら増幅することができるため、信頼性の高い増幅となる効果が得られる効果が得られる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の雑音増幅装置及び雑音測定装置の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態の雑音増幅装置及び雑音測定装置を適用した雑音測定系の全体構成を示す構成図である。第1の実施形態の雑音増幅装置は、超伝導フィルタ１、サーキュレータ２、ＬＮＡ（低雑音増幅器：Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）３、終端抵抗器４、冷却器５からなり、本実施形態における雑音測定系は、この雑音増幅装置の入力端子６にアンテナ８を接続し、出力端子７に高周波同軸ケーブル９を接続し、この高周波ケーブルの他端をスペクトラムアナライザ１０の入力端子１１と接続して構成される。
【００３６】
超伝導フィルタ１は、雑音増幅装置の入力端子６と接続されている。また、超伝導フィルタ１は、アンテナ８で受信された入力雑音を第１の周波数帯域において通過させ、第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域において阻止すると共に出力側からの信号を反射する。この超伝導フィルタ１は、通過損失の主要因となる導体抵抗が極めて小さく、また極低温で使用されることから、フィルタが発生する熱雑音が極めて小さいという特徴を有する。つまり、アンテナ８で受信された標準的な熱雑音温度３００Ｋ（＝ケルビン）に比べて約１０分の１程度（＝３０Ｋ程度）である。
【００３７】
ここで、第１、第２の周波数帯域とは、具体的には、図２に示す超伝導フィルタ１の通過特性図及び図３に示す超伝導フィルタ１の反射特性図における、周波数帯域１及び周波数帯域２のように定義される。すなわち、第1の周波数帯域が周波数帯域１（周波数ｆ２［ＭＨｚ］〜周波数ｆ３［ＭＨｚ］：ただし、ｆ２≠ｆ３）に対応し、第２の周波数帯域が周波数帯域２（周波数ｆ１［ＭＨｚ］〜周波数ｆ２［ＭＨｚ］：ただし、ｆ１≠ｆ２）に対応する。周波数ｆ１、周波数ｆ２、周波数ｆ３は、例えば周波数ｆ１＝１９１５［ＭＨｚ］、周波数ｆ２＝１９２０［ＭＨｚ］、周波数ｆ３＝１９２５［ＭＨｚ］のように定められる。
【００３８】
図２に示す超伝導フィルタ１の通過特性図の周波数帯域１における減衰度はＨ１［ｄＢ］〜０［ｄＢ］（ただし、０＜Ｈ１＜Ｈ２＜Ｈ３＜Ｈ４＜Ｈ５＜Ｈ６）の範囲であって、かつ、０［ｄＢ］近傍の値であり、周波数帯域２における減衰度はＨ６［ｄＢ］近傍の値である。減衰度Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６は、例えば減衰度Ｈ１＝１０［ｄＢ］、Ｈ２＝２０［ｄＢ］、Ｈ３＝３０［ｄＢ］、Ｈ４＝４０［ｄＢ］、Ｈ５＝５０［ｄＢ］、Ｈ６＝６０［ｄＢ］となる。
また、図３に示す超伝導フィルタ１の反射特性図の周波数帯域１における減衰度はＨ６［ｄＢ］〜Ｈ４［ｄＢ］の範囲の値であり、周波数帯域２における減衰度はＨ１［ｄＢ］〜０［ｄＢ］の範囲であって、かつ、０［ｄＢ］近傍の値である。
【００３９】
サーキュレータ２は、超伝導フィルタ１、ＬＮＡ３と接続されており、超伝導フィルタ１から入力される順方向の信号を通過させ、逆方向から入力される信号を遮断する。
ＬＮＡ３は、サーキュレータ２及び雑音増幅器の出力端子７と接続されており、サーキュレータ２からの出力信号を増幅し、出力端子７へ出力する。
終端抵抗器４は、雑音測定の基準となる熱雑音を発生し、サーキュレータ２に出力する。
【００４０】
冷却器５は、温度コントローラを有するパルス管冷却器等のクライオクーラーであって、超伝導フィルタ１、サーキュレータ２、ＬＮＡ３、終端抵抗器４を一定温度に温度制御する。ここで、超伝導フィルタ１は超伝導動作温度（たとえばＹＢＣＯを使用した超伝導フィルタでは７７Ｋとなる）に冷却・温度管理され、また、サーキュレータ２、ＬＮＡ３も超伝導フィルタと同様の低温度（たとえば７７Ｋ）温度制御される。
アンテナ８は図４に示すアンテナマスト等を用いて、ビル等の建築物の屋上に設置される。またアンテナ８は、共に屋上に設置される雑音増幅装置の入力端子６と接続されており、雑音を受信して入力端子６に出力する。
【００４１】
高周波同軸ケーブル９は、雑音増幅装置の出力端子７から出力される出力信号をスペクトラムアナライザ１０の入力端子１１まで伝送させる伝送手段であり、例えば、図4に示すように屋上の雑音増幅装置から室内に設置されたスペクトラムアナライザ１０まで配線される。
スペクトラムアナライザ１０は、測定周波数が可変である電力測定器であって、周波数帯域２における、終端抵抗器４が発生する熱雑音に基づく雑音増幅装置の出力信号を測定し、この測定値を基準として、周波数帯域１における、アンテナ８が受信した雑音に基づく出力信号を測定する。
【００４２】
以下、本実施形態の雑音増幅装置及び雑音測定装置の動作について説明する。
測定者による、雑音測定は以下の手順で行われる。すなわち、測定者はスペクトラムアナライザ１０の中心周波数を周波数帯域２内に設定し、また、スペクトラムアナライザ１０の帯域幅（以下、Ｂとする）を周波数帯域２の範囲に設定する。
【００４３】
このとき、アンテナ８が受信した雑音は超伝導フィルタ１によって阻止される。終端抵抗器４の熱雑音は、サーキュレータ２を経由した後、超伝導フィルタ１に入力され、この超伝導フィルタ１によって反射される。反射された熱雑音は、再びサーキュレータ２に入力され、ＬＮＡ３、高周波同軸ケーブル９を経由してスペクトラムアナライザ１０に入力される。スペクトラムアナライザ１０は、入力された終端抵抗器４の熱雑音の電力を測定し、今その測定値をＰ２［W］とする。
【００４４】
次に、測定者はスペクトラムアナライザ１０の中心周波数を周波数帯域１内に設定し、また、スペクトラムアナライザ１０の帯域幅を前記（Ｂ）の値に設定する。このとき、アンテナ８が受信した雑音は超伝導フィルタ１を通過し、サーキュレータ２、ＬＮＡ３、高周波同軸ケーブル９を経由してスペクトラムアナライザ１０に入力される。スペクトラムアナライザ１０は、入力されたアンテナ８の雑音電力を測定し、今その測定値をＰ１［W］とする。
【００４５】
終端抵抗器４の熱雑音電力は、ボルツマン定数をｋとし、終端抵抗器４の温度をＴ、測定帯域幅はＢであるから、ｋＴＢ［Ｗ］であるから、求める未知の雑音電力Ｐｎは次式で表される。
【数１】
2004198187.tif 000003
【００４６】
ここで、超伝導フィルタ１は、通過帯域の減衰度が極めて小さいため、アンテナ8で受信した雑音電力はほとんど減衰しない。また、超伝導フィルタ１、サーキュレータ２、ＬＮＡ３は一定の低温度に温度制御されており、これらの素子から発生する熱雑音は極めて小さい。さらに、高周波同軸ケーブル及びスペクトラムアナライザが発生する熱雑音は、ＬＮＡ３の利得が十分に大きければ、測定値に与える影響は無視できる程となる。
【００４７】
また、より精密な測定が必要な場合には、測定システムの熱雑音温度ＴＳを用いて、次式により雑音電力Ｐｎを算出する。
【数２】
2004198187.tif 000004
ただし、式２においてＴＳ≒０の場合は、式２は式１と同じ式となる。
以上の測定操作により、雑音電力Ｐｎの測定が完了する。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態の雑音増幅装置及び雑音測定装置によれば、高周波同軸ケーブルの減衰度及びその変動は測定感度や測定精度に影響を与えず、測定者はスペクトラムアナライザ１０の中心周波数を操作するのみで測定値に適した遠隔地において、容易に高感度で高精度な雑音測定を行うことができる効果が得られる。
また、熱雑音の基準レベル設定に、クライオクーラーを使用することで、液体窒素を用いるような危険性を排除することができる効果が得られる。また、超伝導フィルタ１が超伝導動作温度に、また終端抵抗器４、サーキュレータ２、ＬＮＡ３がそれぞれ所定の低温に温度制御されており、それらを接続するケーブル等も同様に温度制御されるので、それらの接続するケーブル等が発生する熱雑音を考慮して補正、較正する等の煩雑な演算処理を省略することができる効果が得られる。さらに、補正によって生じる較正誤差が測定精度に影響を与えることを防ぐことができる効果が得られる。
【００４９】
次に本発明の雑音増幅装置及び雑音測定装置の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図５は、第２の実施形態の雑音増幅装置及び雑音測定装置を適用した雑音測定系の全体構成を示す構成図である。本実施形態の雑音増幅装置は、超伝導フィルタ１、アイソレータ１３、ＬＮＡ３、冷却器５からなる。また、本実施形態における雑音測定系は、この雑音増幅装置の入力端子６にアンテナ８を接続し、出力端子７に高周波同軸ケーブル９を接続し、この高周波ケーブルの他端をスペクトラムアナライザ１０の入力端子１１と接続して構成される。すなわち、本実施形態の雑音増幅装置及び雑音測定装置が、第1の実施形態の雑音増幅装置及び雑音測定装置と異なる点は、サーキュレータ２と終端抵抗器４とをアイソレータ１３によって置き換えた構成とした点である。
以下、本実施形態の雑音増幅装置及び雑音測定装置が第1の実施形態の雑音増幅装置及び雑音測定装置と異なる点について説明する。
【００５０】
超伝導フィルタ１、ＬＮＡ３、冷却器５は、第1の実施形態と同様の構成である。
超伝導フィルタ１における第２の周波数帯域は、第1の実施形態と同様に設定され、第１の周波数帯域はアイソレータ１３が発生する熱雑音の周波数帯域を含むように設定される。
アイソレータ１３は、超伝導フィルタ１、ＬＮＡ３と接続されており、超伝導フィルタ１から入力される順方向の信号を通過させ、逆方向から入力される信号を遮断する。
ＬＮＡ３は、アイソレータ１３及び雑音増幅器４の出力端子７と接続されており、アイソレータ１３からの出力信号を増幅し、出力端子７へ出力する。
冷却器５は、第1の実施形態と同様のクライオクーラーであって、超伝導フィルタ１、アイソレータ１３、ＬＮＡ３を一定温度に温度制御する。
スペクトラムアナライザ１０は、周波数帯域２における、アイソレータ１３が発生する熱雑音に基づく雑音増幅装置の出力信号を測定し、この測定値を基準として、周波数帯域１における、アンテナ８が受信した雑音に基づく出力信号を測定する。
【００５１】
以下、本実施形態の雑音増幅装置及び雑音測定装置の動作について説明する。
測定者による、雑音測定は以下の手順で行われる。すなわち、測定者はスペクトラムアナライザ１０の中心周波数を周波数帯域２内に設定し、また、スペクトラムアナライザ１０の帯域幅（以下、第１の実施形態と同様にＢとする）を周波数帯域２の範囲に設定する。
【００５２】
このとき、アンテナ８が受信した雑音は超伝導フィルタ１によって阻止される。またアイソレータ１３の熱雑音は、ＬＮＡ３、高周波同軸ケーブル９を経由してスペクトラムアナライザ１０に入力される。スペクトラムアナライザ１０は、入力されたアイソレータ１３の熱雑音の電力を測定し、第1の実施形態と同様に、その測定値をＰ２［W］とする。
【００５３】
次に、測定者はスペクトラムアナライザ１０の中心周波数を周波数帯域１内に設定し、また、スペクトラムアナライザ１０の帯域幅を前記（Ｂ）の値に設定する。このとき、アンテナ８が受信した雑音は超伝導フィルタ１を通過し、アイソレータ１３、ＬＮＡ３、高周波同軸ケーブル９を経由してスペクトラムアナライザ１０に入力される。スペクトラムアナライザ１０は、入力されたアンテナ８の雑音の電力を測定し、第1の実施形態と同様に、その測定値をＰ１［W］とする。
【００５４】
アイソレータ１３の熱雑音電力は、ボルツマン定数をｋとし、アイソレータ１３の温度をＴ、測定帯域幅をＢとすると、ｋＴＢ［Ｗ］であるから、求める雑音電力Ｐｎは第1実施形態と同様に式１で表される。
【００５５】
ここで、超伝導フィルタ１は、通過帯域の減衰度が極めて小さいため、アンテナ8で受信した雑音電力はほとんど減衰しない。また、超伝導フィルタ１、アイソレータ１３、ＬＮＡ３は一定の低温度に温度制御されており、これらの素子から発生する熱雑音は極めて小さい。さらに、高周波同軸ケーブル及びスペクトラムアナライザが発生する熱雑音は、ＬＮＡ３の利得が十分に大きければ、測定値に与える影響は無視できる程となる。
【００５６】
また、より精密な測定が必要な場合には、測定システムの熱雑音温度ＴＳを用いて、第1実施形態と同様に式２により雑音電力Ｐｎを算出する。
ただし、式２においてＴＳ≒０の場合は、式２は式１と同じ式となる。
以上の測定操作により、雑音電力Ｐｎの測定が完了する。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態の雑音増幅装置及び雑音測定装置によれば、第1の実施形態と同様に、高周波同軸ケーブルの減衰度及びその変動は測定感度や測定精度に影響を与えず、測定者はスペクトラムアナライザ１０の中心周波数を操作するのみで測定値に適した遠隔地において、容易に高感度で高精度な雑音測定を行うことができる効果が得られる。
また、熱雑音の基準レベル設定に、クライオクーラーを使用することで、液体窒素を用いるような危険性を排除することができる効果が得られる。また、超伝導フィルタ１が超伝導動作温度に、またアイソレータ１３、ＬＮＡ３がそれぞれ所定の低温に温度制御されているので、それらを接続するケーブル等が発生する熱雑音を考慮して補正、較正する等の煩雑な演算処理を省略することができる効果が得られる。さらに、補正によって生じる較正誤差が測定精度に影響を与えることを防ぐことができる効果が得られる。
【００５８】
なお、本実施形態においては、超伝導フィルタ１のフィルタ特性を図２に示す通過特性図及び図３に示す反射特性図によって示したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、超伝導フィルタ１のフィルタ特性は、周波数帯域１と周波数帯域２は互いに異なっているものであればよく、その周波数帯域同士の高低関係によって限定されない。また、超伝導フィルタ１は、ＢＥＦ（ＢａｎｄＥｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｆｉｌｔｅｒ）、ＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）、ＢＰＦ（ＢａｎｄＰａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）、ノッチフィルタ等のいずれであっても、阻止域を周波数帯域２とし、通過域を周波数帯域１とすることで適用可能である。
また、測定したい雑音が十分に大きい場合には、超伝導フィルタ１を誘電体フィルタ、空洞共振フィルタに置き換えた構成としてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、フィルタが、アンテナで受信された入力雑音を第１の周波数帯域において通過させ、第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域において阻止すると共に、出力側からの信号を反射し、アイソレータが、フィルタからアイソレータへの順方向の信号を通過させるとともに、逆方向は遮断し、低雑音増幅器が、アイソレータの出力信号を増幅するので、それぞれ異なる周波数において発生する測定雑音と、基準雑音とを増幅することができる効果を得ることができる。
【００６０】
また、本発明は、スペクトルアナライザが、雑音増幅方法において増幅される増幅信号を第１及び第２の周波数帯域において測定するので、高感度かつ高精度で雑音を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第1の実施形態の雑音増幅装置及び雑音測定装置を適用した雑音測定系の全体構成を示す構成図である。
【図２】超伝導フィルタ１の通過特性を示す通過特性図である。
【図３】超伝導フィルタ１の反射特性を示す反射特性図である。
【図４】ビル等の建築物の屋上に設置されたアンテナ８からスペクトラムアナライザ１０までを高周波ケーブル９で接続する様子を示す説明図である。
【図５】第２の実施形態の雑音増幅装置及び雑音測定装置を適用した雑音測定系の全体構成を示す構成図である。
【図６】従来の雑音増幅装置及び雑音測定装置を適用した雑音測定系の全体構成を示す構成図である。
【図７】アンテナから従来の雑音増幅装置及び雑音測定装置までを高周波ケーブル９で接続する様子を示す説明図である。
【図８】高周波同軸ケーブルの周波数と減衰量の関係を示す関係図である。
【図９】従来の雑音増幅装置から雑音測定装置までを高周波ケーブル９で接続する様子を示す説明図である。
【図１０】金属の体積抵抗率が温度によって変化するため、電気抵抗が温度によって変化することを示す説明図である。
【符号の説明】
１…超伝導フィルタ
２…サーキュレータ
３…ＬＮＡ
４…終端抵抗器
５…冷却器
８…アンテナ
９…高周波同軸ケーブル
１０…スペクトラムアナライザ
１３…アイソレータ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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