(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大電力増幅器により大電力増幅された高周波数帯の送信信号に含まれる基本周波数帯以外の不要波成分のレベルを測定する送信信号の不要波成分測定方法において、
前記大電力増幅された送信信号を、３端子サーキュレータ機能導波管を通して、カットオフ周波数が前記基本周波数帯に設定され、かつ、前記不要波成分を通過させるように設定された１本のテーパ導波管へ供給する第１のステップと、
前記テーパ導波管で全反射された前記送信信号中の前記基本周波数帯の信号を、前記３端子サーキュレータ機能導波管を通して、大電力ダミーに供給して吸収させる第２のステップと、
前記テーパ導波管から取り出された前記送信信号中の前記不要波成分を通過させて測定器に供給して測定させる第３のステップと
を含むことを特徴とする送信信号の不要波成分測定方法。
【請求項２】
前記不要波成分は、前記基本周波数の高調波であることを特徴とする請求項１記載の送信信号の不要波成分測定方法。
【請求項３】
前記第３のステップは、前記テーパ導波管から取り出された前記送信信号中の前記不要波成分を同軸導波管変換器で変換して前記不要波成分を出力することを特徴とする請求項１記載の送信信号の不要波成分測定方法。
【請求項４】
大電力増幅器により大電力増幅された高周波数帯の送信信号に含まれる基本周波数帯以外の不要波成分のレベルを、測定器により測定する送信信号の不要波成分測定装置において、
第１、第２及び第３の端子を有し、そのうち前記第１の端子が前記大電力増幅器の出力端に接続され、前記大電力増幅器から出力された前記高周波数帯の送信信号が入力される３端子サーキュレータ機能導波管と、
カットオフ周波数が前記基本周波数帯に設定され、かつ、前記不要波成分を通過させるように設定され、一端が前記３端子サーキュレータ機能導波管の前記第２の端子に接続された１本のテーパ導波管と、
前記３端子サーキュレータ機能導波管の前記第３の端子に接続された大電力ダミーと、  前記テーパ導波管の他端に入力端が接続され、出力端が前記測定器に接続された同軸導波管変換器と
を有し、前記３端子サーキュレータ機能導波管の前記第２の端子を介して前記テーパ導波管に供給された大電力増幅された前記送信信号中の基本周波数帯の信号成分を、前記テーパ導波管により全反射して、前記３端子サーキュレータ機能導波管の前記第２の端子及び第３の端子を介して前記大電力ダミーに供給すると共に、前記テーパ導波管により通過した前記送信信号中の不要波成分を前記同軸導波管変換器へ出力することを特徴とする送信信号の不要波成分測定装置。
【請求項５】
前記不要波成分は、前記基本周波数の高調波であることを特徴とする請求項４記載の送信信号の不要波成分測定装置。
【請求項６】
前記テーパ導波管及び前記同軸導波管変換器は、それぞれ前記基本波周波数帯の第ｎ次高調波（ｎは２以上の自然数）を通過するように設定されており、前記第ｎ次高調波のレベルを前記不要波成分として測定することを特徴とする請求項４記載の送信信号の不要波成分測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は送信信号の不要波成分測定方法及び測定装置に係り、特に大電力増幅器により電力増幅されて送信されるマイクロ波帯やミリ波帯の送信信号中の不要波成分を正確に測定する送信信号の不要波成分測定方法及び測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波帯やミリ波帯の高周波信号を大電力増幅する大電力増幅器は従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。この大電力増幅器は、電力用増幅器の出力側に接続された負荷より反射される電力を、電力増幅器と負荷の間に接続されているサーキュレータにより反射電力出力が電力用増幅器の出力に逆戻りするのを防ぐと共に、サーキュレータの反射電力出力端に接続されている終端器で反射電力を吸収消費する構成であり、更に、負荷からの反射電力を検波し、その検波電圧が一定のしきい値を越えたときに、電力増幅器から負荷に供給される大電力増幅信号を遮断させる検波回路を設けた構成である。
【０００３】
上記のような大電力増幅器はマイクロ波帯やミリ波帯の信号を送信する送信局などに設けられ、送信すべき信号の基本周波数帯の電力増幅機能を有するが、その大電力増幅の際に微弱な不要波成分（高調波）を発生し、その不要波成分が他の機器に悪影響を与える。このため、遠方にまで送信するために大電力増幅器により大電力増幅されて送信されるマイクロ波帯やミリ波帯の信号の送受信システムでは、送信信号中の不要波成分のレベルが所定値以下となるように電波法で規定されている。
【０００４】
そのため、大電力増幅されて送信される上記の高周波数帯の送信信号中に含まれる不要波成分のレベルを測定する好ましい不要波成分測定方法が電波法で推奨されているが、その測定方法は、所定増幅率で大電力増幅された高周波数帯の送信信号を送信アンテナより空間に放出し、所定距離離れた位置に設けられた受信アンテナで受信し、その受信信号中の基本周波数の高調波である不要波成分のレベルを例えばスペクトラムアナライザ等の測定器で測定する方法である。
【０００５】
しかしながら、この不要波成分測定方法は、大型の送信側装置及び受信側装置が必要で、またそれらを比較的長い距離離して設ける必要があり、更に送信側装置から実際に電波を送信する人間や、送信側装置及び受信側装置の同期をとるための方法などが必要で大規模となり、また、すべての測定装置の校正が整備されないと正確には測定できない。
【０００６】
そこで、簡易的に不要波成分を測定する方法として、従来は例えば図３に示す如き構成により不要波成分を測定している。同図において、所定レベルの送信すべきＲＦ信号は大電力増幅器１で大電力増幅された後、方向性結合器２に供給され、その大部分がアンテナ４を介して空間に放出され、その一部分が例えばスペクトラムアナライザ等の測定器３に供給されて、その信号中に含まれる所定の高調波である不要波成分のレベルが測定される。ここで、方向性結合器２は上記の不要波成分の周波数帯で校正してある。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−１９８４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図３と共に説明した従来の送信信号の不要波成分測定方法及び測定装置では、大電力増幅器１の出力導波管系が基本周波数で設計しており、不要波成分の周波数まで保証していないということと、方向性結合器２から測定器３へ供給される信号は大電力増幅器１の出力送信電力全体でなく、その一部の電力のみであるので、導波管の伝送系を直接モニタしていないということから、測定器３による測定データの正確性に疑問がある。
【０００９】
なお、特許文献１には、負荷における反射電力が増大した場合に、電源を遮断して負荷系のダメージを軽減する技術は開示されているが、大電力増幅された送信信号に含まれている不要波成分のレベルを測定する方法は開示されていない。
【００１０】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、大電力増幅された高周波数帯の送信信号の不要波信号のレベルを簡易的に、しかも正確に測定し得る送信信号の不要波成分測定方法及び測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明の不要波成分測定方法は、大電力増幅器により大電力増幅された高周波数帯の送信信号に含まれる基本周波数帯以外の不要波成分のレベルを測定する送信信号の不要波成分測定方法において、大電力増幅された送信信号を、３端子サーキュレータ機能導波管を通して、カットオフ周波数が基本周波数帯に設定され、かつ、不要波成分を通過させるように設定された１本のテーパ導波管へ供給する第１のステップと、テーパ導波管で全反射された送信信号中の基本周波数帯の信号を、３端子サーキュレータ機能導波管を通して、大電力ダミーに供給して吸収させる第２のステップと、テーパ導波管から取り出された送信信号中の不要波成分を通過させて測定器に供給して測定させる第３のステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
ここで、上記の不要波成分は基本周波数帯の高調波であり、また、上記の第３のステップは、テーパ導波管から取り出された送信信号中の不要波成分を同軸導波管変換器で変換して不要波成分を出力することを特徴とする。
【００１３】
また、上記の目的を達成するため、本発明の不要波成分測定装置は、大電力増幅器により大電力増幅された高周波数帯の送信信号に含まれる基本周波数帯以外の不要波成分のレベルを、測定器により測定する送信信号の不要波成分測定装置において、第１、第２及び第３の端子を有し、そのうち第１の端子が大電力増幅器の出力端に接続され、大電力増幅器から出力された高周波数帯の送信信号が入力される３端子サーキュレータ機能導波管と、カットオフ周波数が基本周波数帯に設定され、かつ、不要波成分を通過させるように設定され、一端が３端子サーキュレータ機能導波管の第２の端子に接続された１本のテーパ導波管と、３端子サーキュレータ機能導波管の第３の端子に接続された大電力ダミーと、テーパ導波管の他端に入力端が接続され、出力端が測定器に接続された同軸導波管変換器とを有し、３端子サーキュレータ機能導波管の第２の端子を介してテーパ導波管に供給された大電力増幅された送信信号中の基本周波数帯の信号成分を、テーパ導波管により全反射して、３端子サーキュレータ機能導波管の第２の端子及び第３の端子を介して大電力ダミーに供給すると共に、テーパ導波管により通過した送信信号中の不要波成分を同軸導波管変換器へ出力することを特徴とする。
【００１４】
ここで、上記のテーパ導波管及び同軸導波管変換器は、それぞれ基本波周波数帯の第ｎ次高調波（ｎは２以上の自然数）を通過するように設定されており、第ｎ次高調波のレベルを不要波成分として測定することを特徴とする。
【００１５】
本発明の送信信号の不要波成分の測定方法及び測定装置によれば、３端子サーキュレータ機能導波管からの大電力増幅された送信信号中の基本周波数帯の信号成分を、テーパ導波管により全反射して、３端子サーキュレータ機能導波管に供給すると共に、テーパ導波管により通過した送信信号中の不要波成分を同軸導波管変換器へ出力するようにしたため、大電力増幅された送信信号中の基本波周波数成分と不要波成分とを分離でき、分離した送信信号中の不要波成分だけを同軸導波管変換器を介して測定器へ出力することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、大電力増幅された送信信号中の基本波周波数成分と不要波成分とを分離し、分離した不要波成分だけを同軸導波管変換器を介して測定器へ出力することにより、送信信号中の微弱な不要波成分の電力のみを直接測定器で測定できるようにしたため、送信される送信信号中の不要波成分を正確に測定でき、また、大規模な送信設備や受信設備が不要であるので、簡単な構成により不要波成分の測定ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる送信信号の不要波成分測定装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図に示すように、本実施の形態の不要波成分測定装置は、送信すべきマイクロ波帯又はミリ波帯等の高周波数信号を大電力増幅する大電力増幅器１１と、大電力増幅器１１の出力端に第１の端子が接続された３端子サーキュレータ機能導波管１２と、３端子サーキュレータ機能導波管１２の第２の端子に接続されたテーパ導波管１３と、３端子サーキュレータ機能導波管１２の第３の端子に接続された大電力ダミー１５と、テーパ導波管１３の一端に接続された同軸導波管変換器１４とから構成されており、同軸導波管変換器１４の出力端にはスペクトラムアナライザ等の測定器（図示せず）が接続されている。
【００１８】
３端子サーキュレータ機能導波管１２は、出力導波管系に実装されており、フェライト等の磁化作用により送信電力を回転させる機能を有する導波管であり、第１乃至第３の端子のうち、第１の端子から送信電力を取り入れ、第２の端子から送信電力を出力し、またテーパ導波管１３により全反射された信号を第２の端子に入力され、それを第３の端子を介して大電力ダミー１５に出力する。
【００１９】
テーパ導波管１３は、送信信号の基本周波数をカットオフ周波数とし、かつ、第２次高調波の周波数帯を通過させるように設計されている。このテーパ導波管１３自体は公知の構成である（例えば、特開平４−３６６０８号公報参照）。上記の設計によりテーパ導波管１３は、大電力増幅器１１から入力された大電力増幅後の送信電力中、カットオフ周波数にあたる基本周波数帯の電力を全反射し、３端子サーキュレータ機能導波管１２の第２の端子に伝送する一方、大電力増幅後の送信電力中の第２次高調波は同軸導波管変換器１４へ出力する。
【００２０】
３端子サーキュレータ機能導波管１２は、第２の端子に入力された基本周波数帯の電力を第３の端子より出力して大電力ダミー１５に吸収させる。大電力ダミー１５は、導波管内で送信周波数帯の電力を抵抗体（セメントの炭素を混ぜて段差をつけたもの）で熱として吸収させる装置で、一般的に知られている。同軸導波管変換器１４は、大電力増幅後の送信電力中の第２次高調波を不要波成分として測定器（図示せず）へ出力する。これにより、大電力増幅器１１で増幅された大電力を除去し、微弱である不要波成分を直接測定することが可能になる。
【００２１】
次に、本実施の形態の動作を図２の周波数スペクトラム図と共に説明する。送信されるべき送信信号は、図示しない前段の増幅器により増幅されて、図２（Ａ）に示すように、基本周波数ｆ０とその第２次高調波２×ｆ０とからなる、マイクロ波帯又はミリ波帯の高周波数のＲＦ信号とされて大電力増幅器１１に入力されて、所定の増幅度（例えば、５０〜６０ｄＢ程度）で大電力増幅される。なお、上記の第２次高調波２×ｆ０は、前段の増幅器により基本周波数ｆ０の送信信号を増幅した時に発生した不要波成分である。
【００２２】
大電力増幅器１１により大電力増幅されて取り出された送信信号（送信電力）は、図２（Ｂ）に示すように、基本周波数ｆ０成分が入力信号よりも大電力増幅により大レベルとされており、３端子サーキュレータ機能導波管１２の第１の端子に入力され、それをそのまま第２の端子からテーパ導波管１３へ出力する。従って、３端子サーキュレータ機能導波管１２の第２の端子からテーパ導波管１３へ出力される送信信号（送信電力）も、図２（Ｃ）に示すように、同図（Ｂ）と同様となる。
【００２３】
テーパ導波管１３は、前述したように送信信号の基本周波数ｆ０がカットオフ周波数とされ、かつ、第２次高調波の周波数２ｆ０を通過させるように設計されているため、入力された図２（Ｃ）に示す周波数スペクトラムの送信信号中、大レベルの基本周波数ｆ０の信号成分（送信電力）を全反射して３端子サーキュレータ機能導波管１２の第２の端子へ出力する一方、微弱なレベルの周波数２ｆ０の第２次高調波、すなわち不要波成分を通過させて同軸導波管変換器１４へ出力する。
【００２４】
従って、同軸導波管変換器１４には、図２（Ｄ）に示すように、送信信号（送信電力）中の周波数２ｆ０の不要波成分のみが入力され、同軸導波管変換器１４は周波数２ｆ０を出力するよう設定されているため、入力された不要波成分を出力して図示しないスペクトラムアナライザ等の測定器へ出力する。一方、テーパ導波管１３で全反射された基本周波数ｆ０成分は、３端子サーキュレータ機能導波管１２の第２の端子から第３の端子を介して大電力ダミー１５に入力される。従って、３端子サーキュレータ機能導波管１２の第２の端子から第３の端子を介して大電力ダミー１５に入力される信号は図２（Ｅ）に示されるように、大電力の基本周波数ｆ０成分となり、この大電力の基本周波数ｆ０成分は、大電力ダミー１５により吸収される。
【００２５】
このように、本実施の形態によれば、送信信号中の大電力の基本周波数ｆ０成分のみを除去し、不要波成分の微弱な電力を送信信号から直接取り出して、同軸導波管変換器１４から測定器に出力して直接モニタするようにしたため、不要波成分のレベル（電力）を正確に測定でき、しかも、電波法で推奨された測定方法に比べて簡易的に測定できる。
【００２６】
なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、上記の実施の形態では、不要波成分として第２次高調波を例にとって説明したが、実際には送信信号中には不要波成分として、第３次高調波以上の高調波も含まれているので、第３次高調波の不要波成分のレベルを測定するときには、テーパ導波管１３と同軸導波管変換器１４としてそれぞれ第３次高調波を通過できる構成に設定したものを使用すればよい。同様に、測定する所望の高調波成分の周波数を、通過する周波数に設定したテーパ導波管１３と同軸導波管変換器１４を使用することで、所望の高調波成分の不要波成分のレベルを正確に測定することができる。
【００２７】
また、上記の実施の形態では、大電力増幅器１１に供給される信号に既に不要波成分が含まれているように説明したが、大電力増幅器１１での大電力増幅の際に不要波成分が発生する場合も上記と同様にして不要波成分を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の送信信号の不要波成分測定装置の一実施の形態のブロック図である。
【図２】図１の各部の信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図３】従来の送信信号の不要波成分測定装置の一例のブロック図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１  大電力増幅器
１２  ３端子サーキュレータ機能導波管
１３  テーパ導波管
１４  同軸導波管変換器
１５  大電力ダミー
【図１】
0004480655.tif 000002
【図２】
0004480655.tif 000003
【図３】
0004480655.tif 000004