(57)【要約】【課題】  複数のアンテナと複数の電力増幅器を使用した装置であっても，試験平面において均一な電磁界分布を得ることができる妨害排除能力試験装置を提供する。【解決手段】  妨害排除能力試験装置１において，電波無響室７と，高周波信号を発生する信号発生器１０と，複数の放射アンテナ５と，複数の電力増幅装置１３と，複数の出力レベル調整器１８と，前記電波無響室７の一端に供試機器２を載置するためのターンテーブル３と，前記電波無響室７の他端に前記放射アンテナ５を設置するための架台６と，試験平面内における電磁界レベルを検出する１以上のレベル検出器１６と，制御装置１９とを備え，前記制御装置１９は前記レベル検出器１６が出力する検波レベルが所定値になるように各出力レベル調整器１８を制御し,前記試験平面内において均一な電界分布となるようにそれぞれ対応する各放射アンテナ５から前記供試機器２に向けて電磁波を放射する。【選択図】  図２
2005241421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
妨害排除能力試験装置において，
電波無響室と，
高周波信号を発生する信号発生器と，
複数の放射アンテナと，
複数の電力増幅装置と，
複数の出力レベル調整器と，
前記電波無響室の一端に供試機器を載置するためのターンテーブルと，
前記電波無響室の他端に前記放射アンテナを設置するための架台と，
試験平面内における電磁界レベルを検出する１以上のレベル検出器と，
制御装置と，
を備え，前記制御装置は前記レベル検出器が出力する検波レベルが所定値になるように各出力レベル調整器を制御し,前記試験平面内において均一な電界分布となるように，それぞれ対応する各放射アンテナから前記供試機器に向けて電磁波を放射することを特徴とした妨害排除能力試験装置。
【請求項２】
前記レベル検出器は電磁波のレベルに対応した電気信号に変換する検波器と，
前記検波した電気信号を光信号に変換する電気／光変換器とにより構成されており，前記レベル検出器と前記制御装置とは光ケーブルを介して接続されていることを特徴とした請求項１に記載の妨害排除能力試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電子機器の妨害排除能力（イミュニティとも言う）試験のための妨害排除能力試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の高度化・複雑化は電子機器を取り巻く電磁環境の複雑化を招いており，放射妨害波による電子機器の誤作動が問題となっている。特に，医療機器や大量輸送用機器等の誤作動は人命にかかわるため社会的問題となっており，外来妨害波に対する電子機器の耐性（イミュニティ特性）の正確な把握及び向上が求められている。
電子機器などの供試体のイミュニティ試験装置は電波暗室内に試供体を配置し，同じ電波暗室内に固定したバイコニカルアンテナや対数周期アンテナから，電磁波を前記供試体に印加する放射電磁界試験法や，ＴＥＭセルおよびＧＴＥＭセルなどを用いるＴＥＭ導波路法などがある。
また，イミュニティ試験では，均一な電磁界のエリアに供試機器を載置して試験を行わなければならないため，所定のエリア内に複数の位置あわせ手段が設けられた非導電性の位置あわせボードを設け，前記位置あわせ手段を介して，当該測定ポイントに電磁界のレベルを測定するプローブを取り付けることで，エリア内の電磁界の均一性を保つようにした装置が知られている。（例えば，特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１７４１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし，上記提案の技術では１台の増幅器・アンテナで供試機器に電磁波を放射しているので，アンテナから放射する試験電波の電界強度が比較的低い場合であっても，その製品（供試機器）の使用状況により十分耐える場合は問題ないが，たとえばその製品を搭載した自動車等の移動体で航空機の離発着に使用される誘導用のレーダー装置の近くを走行すると，車載されている電子機器が誤作動して正しく機能しなくなったり，場合によっては人命にかかわる致命的な故障になったりするという問題が発生することがわかった。
【０００５】
そこで，この問題を解決するため上記試験電波の電界強度を上げることを試みたが，６００Ｖ／ｍの電界強度が必要であり，これを上記提案の技術のように１台の増幅器・アンテナで実現する場合，高耐電圧のアンテナが必要になるばかりでなく，高耐電圧・高出力の電力増幅装置が必要であり，電磁波発生装置が物理的に大型化すると共に，妨害排除能力試験装置も大型化するという問題があった。また，コストが高くなるというという問題があった。
【０００６】
そこで本願においては，こうした問題点を解決するためになされたものであり，その目的は，高い電界強度の電波を放射できる妨害排除能力試験装置であっても，従来の低い耐電圧のアンテナや低い耐電圧・低出力の電力増幅装置が使用できる妨害排除能力試験装置を提供することである。
他の目的は，複数のアンテナと複数の電力増幅器を使用して,高い電界強度の電波を放射できる妨害排除能力試験装置であっても，試験平面において均一な電磁界分布を得ることができる妨害排除能力試験装置を提供することである。
他の目的は，複数のアンテナと複数の電力増幅器を使用して,高い電界強度の電波を放射できる妨害排除能力試験装置であっても，自らの強い電磁波にも影響されることなく，試験平面において均一な電磁界分布を得ることができる妨害排除能力試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために，請求項1の発明は，妨害排除能力試験装置において，電波無響室と，高周波信号を発生する信号発生器と，複数の放射アンテナと，複数の電力増幅装置と，複数の出力レベル調整器と，前記電波無響室の一端に供試機器を載置するためのターンテーブルと，前記電波無響室の他端に前記放射アンテナを設置するための架台と，試験平面内における電磁界レベルを検出する１以上のレベル検出器と，制御装置とを備え，前記制御装置は前記レベル検出器が出力する検波レベルが所定値になるように各出力レベル調整器を制御し,前記試験平面内において均一な電界分布となるようにそれぞれ対応する各放射アンテナから前記供試機器に向けて電磁波を放射するように構成される。
【０００８】
請求項２の発明は，請求項１に記載の妨害排除能力試験装置において，前記レベル検出器は電磁波のレベルに対応した電気信号に変換する検波器と，前記検波した電気信号を光信号に変換する電気／光変換器とにより構成されており，前記レベル検出器と前記制御装置とは光ケーブルを介して接続するように構成される。
【発明の効果】
【０００９】
以上詳述したように，請求項１の発明によれば，妨害排除能力試験装置において，電波無響室と，高周波信号を発生する信号発生器と，複数の放射アンテナと，複数の電力増幅装置と，複数の出力レベル調整器と，前記電波無響室の一端に供試機器を載置するためのターンテーブルと，前記電波無響室の他端に前記放射アンテナを設置するための架台と，試験平面内における電磁界レベルを検出する１以上のレベル検出器と，制御装置とを備え，前記制御装置は前記レベル検出器が出力する検波レベルが所定値になるように各出力レベル調整器を制御し,前記試験平面内において均一な電界分布となるようにそれぞれ対応する各放射アンテナから前記供試機器に向けて電磁波を放射するように構成したので，
高い電界強度の電波を放射できる妨害排除能力試験装置であっても，従来の低い耐電圧のアンテナや低い耐電圧・低出力の電力増幅装置が使用できる妨害排除能力試験装置を提供することができる。
また，複数のアンテナと複数の電力増幅器を使用して,高い電界強度の電波を放射できる妨害排除能力試験装置であっても，試験平面において均一な電磁界分布を得ることができる妨害排除能力試験装置を提供することができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば，請求項１に記載の妨害排除能力試験装置において，前記レベル検出器は電磁波のレベルに対応した電気信号に変換する検波器と，前記検波した電気信号を光信号に変換する電気／光変換器とにより構成されており，前記レベル検出器と前記制御装置とは光ケーブルを介して接続するように構成したので，
複数のアンテナと複数の電力増幅器を使用して,高い電界強度の電波を放射できる妨害排除能力試験装置であっても，自らの強い電磁波にも影響されることなく，試験平面において均一な電磁界分布を得ることができる妨害排除能力試験装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に，本発明を具体化した実施形態の例を，図面を基に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明を適用した妨害排除能力試験装置の説明図を示している。図２は電磁波発生装置のブロック図であり，図３は放射アンテナの設置例を示す説明図である。
１は妨害排除能力試験装置であり，電波無響室７の内部には，全面に電波吸収体が貼り付けてあり，該電波無響室内に放射された電磁波および，供試機器等により反射した電磁波は電波吸収体に吸収され熱エネルギーに変換される。
電波無響室７の内部には，一端側にターンテーブル３が備えられており，該ターンテーブル３の上に供試機器２（供試体ともいう）が載置されている。また他端側には架台６を介してアンテナ支柱４が備えられており電波を放射する位置を変えられるようになっている。また，アンテナ支柱４には複数の放射アンテナ５が設置されている。
【００１３】
次に，電磁波発生装置１７について，図２を用いて詳細に説明する。電磁波発生装置１７は送信装置１５，放射アンテナ５，制御装置１９，レベル検出器１６で構成されている。
送信装置１５は信号発生器１０，分配器１１，移相器１２，出力レベル調整器１８，電力増幅装置１３，サーキュレータ１４により構成されている。
１０は信号発生器で，本実施例では１〜１．５ＧＨｚをスイープする発振器が使用されている。
１１は分配器で信号発生器１０が出力する信号を分配するためのものである。
１２（１２‐１  〜  １２‐１２）は移相器であり，各放射アンテナの被測定面(試験平面ともいう)において均一な電界分布を得るために，各放射アンテナから放射された電磁波の位相が被測定面においてすべて同位相となるように位相を調整するためのものである。なお，信号発生器から放射アンテナに至る伝送路の長さ等で調整する場合は必要ない。また，放射アンテナの取り付け位置を，放射アンテナの放射方向に対して前後に移動することで調整してもよい。
【００１４】
１８は出力レベル調整器であり，試験平面で均一な電界を得るために各放射アンテナ５（５‐１  〜  ５‐１２）から当該試験平面に至る伝播経路の経路長差により発生するレベル変動及び，機器の電気的特性（特に，増幅率）のバラツキを吸収するために設けられている。本実施例では高周波信号を減衰させる減衰器が使用されている。該減衰器は電力増幅装置１３の入力側に設けたが，出力側に備えさせてもよい。また，電力増幅装置１３が自己の増幅率を調整できる機能を有している場合は該増幅率を調整してもよい。
１３（１３‐１  〜  １３‐１２）は電力増幅装置である。
【００１５】
１４（１４‐１  〜  １４‐１２）はサーキュレータであり，放射アンテナ５から放射した電磁波が供試機器の金属部分で反射して前記放射アンテナで受信され，その受信電力によって，前記電力増幅装置１３に印加されることにより，前記電力増幅装置１３が誤作動もしくは故障するのを未然に防止するためのものである。なお，本実施例では終端抵抗器は使用していないが必要に応じて接続してもよい。また，本実施例ではサーキュレータを使用したがアイソレータを使用してもよい。
制御装置１９は入力された前記レベル検出器１６（本実施例では１６個）の出力レベルが所定の値になるように前記出力レベル調整器１８を制御するためのものである。
【００１６】
次に，レベル検出器１６の構成について図５を用いて説明する。レベル検出器１６は，受信アンテナ２０，検波器２１，電気／光変換器２２から構成されており，レベル検出器１６の出力信号は光ファイバーケーブル２４を介して，制御装置１９に接続されている。また，レベル検出器１６は受信アンテナ２０を除く部分（詳しくは検波器２１及び，電気／光変換器２２）は電磁波の影響を軽減するために電磁シールドケース内に収納され，小型に形成されている。これにより，試験平面における均一な電磁界を乱すことなく妨害排除能力試験を実施することができる。なお，図５では前記制御装置１９から前記出力レベル調整器１８に出力される信号線についてはその記載を省略してある。
【００１７】
次に，レベル検出器１６の設置方法について説明する。図４に示すように，レベル検出器１６は，レベル検出の測定ポイント（１６−１  〜  １６−１６）として，試験平面に対して１６個（４行４列）が等間隔になるように設置してある。本実施例では１６個使用したがこれに限定されるのもではなく１５個以下でもよいし，１７個以上でもよい。
３０は，レベル検出器１６を試験平面に保持するための支持具であり，放射アンテナ５から放射された電磁波を供試機器２に効率よく放射するために，電磁波の反射・吸収が極めて低い材料が使用される。本実施例では，高周波信号の反射・損失が少ない非導電性のプラスチックを使用している。
【００１８】
次に，本実施例での放射アンテナ５の設置状況について説明する。図３に示すように，架台６の上部にはアンテナ支柱４ａ・４ｂ・４ｃが載置されている。そして，支柱それぞれに放射アンテナ５を各４基づつ設置し，全部で１２基（５‐１  〜  ５‐１２）使用している。なお，本実施例では放射アンテナの設置間隔を放射される電磁波の波長λの０．５倍以上に設定している。また，架台６は電波無響室７の床面を自在に移動できるようになっている。
【００１９】
次に，動作について説明する。信号発生器１０で発生した１〜１．５ＧＨｚのスイープ信号は分配器１１で放射アンテナ５と同じ数になるように分配し，各移相器１２および出力レベル調整器１８を介して，それぞれ電力増幅装置１３（本実施例では４２０Ｗを１２台使用）で増幅される。そして，増幅された高周波信号はサーキュレータ１４を介して放射アンテナ５（本実施例ではゲイン８ｄＢｉの八木・宇田式アンテナを１２台使用）に供給する。そして，放射アンテナ（５‐１  〜  ５‐１２）から放射された電磁波は空間で合成され供試機器２が載置されているターンテーブル３の試験平面に均一な６００Ｖ／ｍの電磁界を発生させる。
【００２０】
このとき，試験平面において均一な電磁界を発生させるために既に述べた移相器１２と出力レベル調整器１８により，位相と振幅が調整される。
また，上記ターンテーブル３に載置した供試機器２の大きさや試験部位の位置などにより試験平面を変更する必要が生じた場合には，アンテナ支持柱を載置している架台６を操作して放射アンテナ５を移動し，当該試験平面に電磁波を放射できるようになっている。
なお，本実施例では移相器１２および出力レベル調整器１８を，分配器１１と電力増幅装置１３との間に設けたので，移相器１２，出力レベル調整器１８の耐電圧を軽減できる効果がある。しかし，耐電圧に余裕がある場合は，これに限定されるものではなく，分配器１１の各分配線路上であればどこに設けてもよい。
【００２１】
次に制御装置１９の動作について説明する。制御装置１９には既に述べたとおり，複数の各レベル検出器１６の出力信号が光ケーブル２４を介して入力されており，前記各レベル検出器１６の各出力信号レベルが所定値になるように出力レベル調整器１８を制御する。この場合，各レベル検出器１６と各放射アンテナ５の間の伝播距離により，制御量に重み付けを行っている。具体的には伝播距離が小さいほど重み付け係数を大きくしている。このように構成することにより，試験平面全体で均一な電磁界を実現できる。
【００２２】
次に，放射アンテナの必要な数量及びアンテナゲインの求め方について説明する。
まず，発明者らによると，供試機器２と放射アンテナとの距離Ｌが１ｍの場合，利得０ｄＢのアンテナを１本使用して，試験平面で電界強度６００Ｖ／ｍを実現するためには送信機の出力として約３０ＫＷ必要であることがわかった。また，このときの端子電圧は約１２００Ｖ（５０オーム）になることがわかった。
【００２３】
そこで本実施例では放射アンテナ５を１２本スタックで使用しているため，すべて同相で合成する場合，２．８ＫＷで十分まかなえることがわかった。この場合，端子電圧は約３７０Ｖ（５０オーム）になる。このように放射アンテナ５をスタックに配置し，それぞれに電力増幅装置１３を接続することにより，電力増幅装置１３及び，放射アンテナ５の耐電圧を下げることが可能になる。また，高利得のアンテナを使用することによりさらに耐電圧を低減することができる。たとえば，８ｄＢｉのアンテナを使用すれば４２０Ｗとなり，耐電圧は１５０Ｖとなる。また，２０ｄＢｉのアンテナを使用すれば２８Ｗとなり，耐電圧は３７Ｖとなる。
したがって，放射アンテナの種類，必要な数量及びアンテナゲインは,試験周波数および供試機器２の大きさ（換言すると試験平面の大きさ）に応じて適宜選択すればよい。
また，上記では供試機器２と放射アンテナとの距離Ｌを１ｍとしたが，１〜３ｍの範囲で適宜選択すればよい。距離Ｌを大きくすると空間の伝送損失が増えるため送信電力を増やすかアンテナのゲインを大きなものに変更する必要がある。また，試験平面を広くしたい場合は，放射アンテナのゲインを低く設定する必要がある。
【００２４】
尚，本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく，以下に例示するように，本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部を適宜に変更して実施することも可能である。
たとえば，本実施例では放射アンテナ及び電力増幅装置を１２台使用したが，これより多くても，小さくてもよい。また，本実施例では試験周波数として１〜１．５ＧＨｚを使用したがこれに限定されるものではなく，ＶＨＦ帯〜ＳＨＦ帯であれば使用できる。この場合，試験周波数に応じて適切なアンテナ（八木・宇田式アンテナ，ヘリカルアンテナ，電磁ホーン）を使用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用した妨害排除能力試験装置の説明図である。
【図２】電磁波発生装置のブロック図である。
【図３】放射アンテナの設置例を示す説明図である。
【図４】レベル検出器の配置例を示す説明図である。
【図５】レベル検出器のブロック図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…妨害排除能力試験装置，２…供試機器，３…ターンテーブル，４…アンテナ支柱，５…放射アンテナ，６…架台，７…電波無響室，１０…信号発生器，１１…分配器，１２…移相器，１３…電力増幅装置，１４…サーキュレータ，１５…送信装置，１６…レベル検出器，１７…電磁波発生装置，１８…出力レベル調整器，１９…制御装置，２０…受信アンテナ，２１…検波器，２２…電気／光変換器，２４…光ケーブル，３０…支持具。
【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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