(57)【要約】【課題】取扱性のよいホーンアンテナと該アンテナを用いた妨害排除能力試験装置を提供する。【解決手段】放射アンテナから受信ポイントに置かれた供試機器に向けて電磁波を放射することにより  ホーンと，このホーンの後端側に延設された導波管と，この導波管の内部に備えられた電波を出射するための放射素子と，からなり直線偏波の電磁波を放射するよう構成されたホーンアンテナにおいて，放射素子はその軸線を導波管の中心軸と一致させて導波管の後端に備えられる。前記ホーンアンテナの導波管の後端外側には，前記放射素子をその軸線に対して回転させるための回動手段を備え，前記電磁ホーンから放射される電磁波の偏波面を，水平から垂直へと連続的に角度調整可能にした。前記放射素子は八木式アンテナである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホーンと，このホーンの後端側に延設された導波管と，この導波管の内部に備えられた電波を出射するための放射素子とからなり，直線偏波の電磁波を放射するよう構成されたホーンアンテナにおいて，
放射素子はその軸線を導波管の中心軸と一致させて導波管の後端に備えられたことを特徴としたホーンアンテナ。
【請求項２】
前記ホーンアンテナの導波管の後端外側には，前記放射素子をその軸線に対して回転させるための回動手段を備え，前記電磁ホーンから放射される電磁波の偏波面を，水平から垂直へと連続的に角度調整可能にしたことを特徴とする請求項２に記載のホーンアンテナ。
【請求項３】
前記放射素子は広帯域特性を有するアンテナから成ることを特徴とした請求項１又は請求項２の何れか一項に記載のホーンアンテナ。
【請求項４】
前記放射素子は八木式アンテナであることを特徴とした請求項３に記載のホーンアンテナ。
【請求項５】
前記放射素子は等価型円すいアンテナであることを特徴とした請求項３に記載のホーンアンテナ。
【請求項６】
前記放射素子は板状ループ形折返しアンテナであることを特徴とした請求項３に記載のホーンアンテナ。
【請求項７】
放射アンテナから受信ポイントに置かれた供試機器に向けて直線偏波の電磁波を放射することにより，供試機器の妨害排除能力を試験するのに使用される妨害排除能力試験装置おいて，
前記放射アンテナとして，請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のホーンアンテナを用いて構成したことを特徴とした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）試験のために好適なホーンアンテナと，このホーンアンテナを用いた妨害排除能力試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，試験方法として，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等の放射アンテナから，水平もしくは垂直偏波の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導波路法等が知られており，また，回転電磁界を前記供試体に印加する方法もある。（例えば，特許文献１参照）。
また，放射アンテナとしては電波の偏波面に対応して傾き角度を調整可能なプローブを放射素子として備えたホーンアンテナが知られている。（例えば，特許文献２参照）
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−９８２１１号公報
【特許文献１】特許第２５０２４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで，前記放射電磁界試験法やＴＥＭ導波路法では，前述したように，所定の水平もしくは垂直の偏波成分を有する電磁界しか得ることができない。したがって，イミュニティ試験では，アンテナを機械的に回転させたり，電磁波の偏波面を電磁的に連続して回転させて回転電磁界を発生させたりする方法が提案されている。
【０００５】
一方，近年においては，例えば家電品ばかりでなく自動車にもディジタル機器を搭載した製品が増え，これらの製品に対するイミュニティ評価を行う必要が生じ，この評価を簡単且つ正確に何処でも試験装置の需要が拡大している。ところが特許文献１に示されるような電磁波を電磁的に連続して回転させるような試験装置は構造が複雑となりコストが高くなるといった問題があった。
更に，特許文献２に示されるようなプローブを放射素子に用いたものは，放射電波の帯域が狭いと言った問題があった。
【０００６】
本発明は，こうした問題に鑑みなされたものであり，その目的は，低コストであっても取扱の簡単な妨害排除能力試験装置用のホーンアンテナを提供することであり，また，取扱の容易なホーンアンテナを提供することである。更に，広帯域な電波を放射できるホーンアンテナを提供することであり，延いてはこのホーンアンテナを用いて広帯域な周波数帯にわたって評価す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，ホーンと，このホーンの後端側に延設された導波管と，この導波管の内部に備えられた電波を出射するための放射素子と，からなり直線偏波の電磁波を放射するよう構成されたホーンアンテナにおいて，放射素子はその軸線を導波管の中心軸と一致させて導波管の後端に備えるように構成した。
【０００８】
請求項２の発明は，請求項２に記載のホーンアンテナにおいて，前記ホーンアンテナの導波管の後端外側には，前記放射素子をその軸線に対して回転させるための回動手段を備え，前記電磁ホーンから放射される電磁波の偏波面を，水平から垂直へと連続的に角度調整可能に構成した。
【０００９】
請求項３の発明は，請求項１又は請求項２の何れか一項に記載のホーンアンテナにおいて，前記放射素子は広帯域特性を有するアンテナから成るように構成した。
【００１０】
請求項４の発明は，請求項３に記載のホーンアンテナにおいて，前記放射素子は八木式アンテナで構成した。
【００１１】
請求項５の発明は，請求項３に記載のホーンアンテナにおいて，前記放射素子は等価型円すいアンテナで構成とした。
【００１２】
請求項６の発明は，請求項３に記載のホーンアンテナにおいて，前記放射素子は板状ループ形折返しアンテナで構成した。
【００１３】
放射アンテナから受信ポイントに置かれた供試機器に向けて直線偏波の電磁波を放射することにより，供試機器の妨害排除能力を試験するのに使用される妨害排除能力試験装置おいて，前記放射アンテナとして，請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のホーンアンテナを用いて構成した。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば，ホーンと，このホーンの後端側に延設された導波管と，この導波管の内部に備えられた電波を出射するための放射素子と，からなり直線偏波の電磁波を放射するよう構成されたホーンアンテナにおいて，放射素子はその軸線を導波管の中心軸と一致させて導波管の後端に備えるように構成した。
これによれば，偏波面を切換えるためにホーンアンテナを機械的に回転させるときのケーブルの取り回しが容易となる。
【００１５】
請求項２の発明は，請求項２に記載のホーンアンテナにおいて，前記ホーンアンテナの導波管の後端外側には，前記放射素子をその軸線に対して回転させるための回動手段を備え，前記電磁ホーンから放射される電磁波の偏波面を，水平から垂直へと連続的に角度調整可能に構成した。
これによれば，ホーンアンテナを機械的に回転させなくても，外部からの制御によって偏波面の切換えができる。
【００１６】
請求項３の発明は，請求項１又は請求項２の何れか一項に記載のホーンアンテナにおいて，前記放射素子は広帯域特性を有するアンテナから成るように構成した。
これによれば，広帯域特性のよいホーンアンテナが提供できる。
【００１７】
請求項４の発明は，請求項３に記載のホーンアンテナにおいて，前記放射素子は八木式アンテナで構成した。
これによれば，放射素子が簡単な構成であっても広帯域にわたって特性がよくコストの安価なホーンアンテナが提供できる。
【００１８】
請求項５の発明は，請求項３に記載のホーンアンテナにおいて，前記放射素子は等価型円すいアンテナで構成とした。
これによれば，広帯域にわたって特性のよいホーンアンテナが提供できる。
【００１９】
請求項６の発明は，請求項３に記載のホーンアンテナにおいて，前記放射素子は板状ループ形折返しアンテナで構成した。
これによれば，広帯域にわたって特性のよいホーンアンテナが提供できる。
【００２０】
放射アンテナから受信ポイントに置かれた供試機器に向けて直線偏波の電磁波を放射することにより，供試機器の妨害排除能力を試験するのに使用される妨害排除能力試験装置おいて，前記放射アンテナとして，請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のホーンアンテナを用いて構成した。
これによれば，偏波面の切り替えが簡単にでき，広帯域にわたるイミュニティ測定が可能になる。また，ホーンアンテナが安価に構成でき，延いては試験装置のコストも低減することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に，本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は，本発明が適用された第１実施形態のＥＭＣ試験装置全体の構成を表す構成図である。
【実施例１】
【００２２】
図１に示すように，本実施形態のＥＭＣ試験装置は，妨害波による試験対象物２の耐性を測定するイミュニティ試験を行うために，試験対象物２に向けて試験用の妨害波（試験用電波）を送信するものであり，試験用電波となる高周波信号を発生する周波数可変型の発振器１２と，この発振器１２から出力される高周波信号を所定レベルまで増幅する増幅器１４と，この増幅器１４にて増幅された高周波信号を受けて，試験用電波を試験対象物２に向けて放射するホーンアンテナ２０と，ホーンアンテナ２０に組み込まれた後述のモータ３２を駆動するためのモータ駆動装置４０と，発振器１２及びモータ駆動装置４０に接続され，これら各部１２，４０を制御する制御装置５０と，を備えている。
ホーンアンテナ２０は，試験対象物２を載置するためのテーブル４と共に電波暗室６内に設置されており，ホーンアンテナ２０の開口面がテーブル４上の試験対象物２に向くよう支柱８に固定されている。
尚，前記モータ３２が請求孔に記載の回転手段である。
【００２３】
また，ホーンアンテナ２０は，図２に示すように，円錐のホーン２２と，このホーン２２の後端側に延設された導波管２４と，この導波管２４の後端にロータリジョイント２６を介して導波管２４の中心軸周りに回転可能に固定され，試験用電波を出射するための放射素子２８と，導波管２４の後端に設けられた筐体３０に収納され，ホーンアンテナ２０から放射される試験用電波の偏波面を，水平から垂直へと連続的に角度調整するためのモータ３２と，から構成されている。なお，図２は，ホーンアンテナ２０の導波管２４側の内部構造を表す断面図である。
【００２４】
放射素子２８は，試験用電波を出射する放射器２８ａと，放射器２８ａの前方（ホーン２２側）に配置され，放射器２８ａから出射された試験用電波を前方（ホーン２２側）に送り出すための複数（本実施形態では３本）の導波器２８ｂと，増幅器１４からの出力信号を受けて放射器２８ａに給電すると共に，放射器２８ａ及び導波器２８ｂを導波管２４の中心軸周りに回転させるための回転軸２８ｃと，からなる。
【００２５】
放射素子２８の回転軸２８ｃには，歯車２８ｄが取り付けられており，回転軸２８ｃの後端（導波管２４の後端側）は，ロータリジョイント２６の一端に接続されている。
また，ロータリジョイント２６の他端は，ホーンアンテナ２０に固設されたコネクタ３４に接続されており，コネクタ３４には，図示しないケーブルを介して増幅器１４の出力端子が接続されている。なお，ロータリジョイント２６は，放射素子２８が回転しても増幅器１４から放射素子２８への給電が可能となるようにするためのものである。
【００２６】
モータ３２は，所望の回転角度で停止させることができるように，サーボモータにて構成されており，更に，モータ３２には，モータ３２の回転角度（延いてはホーンアンテナ２０から放射される試験用電波の偏波角度）を表す回転角度信号を発生する図示しないロータリエンコーダが内蔵されている。
また，モータ３２の出力軸３２ａには，放射素子２８を回転させるための歯車３２ｂが取り付けられ，その歯車３２ｂは，放射素子２８の歯車２８ｄと噛み合っている。
このため，モータ３２が作動すると，歯車２８ｄ，３２ｂが回転することとなり，放射素子２８が導波管２４の中心軸周りに回転する。
【００２７】
制御装置５０は，発振器１２，増幅器１４，モータ駆動装置４０と共に電波暗室６の外に配置されている。
また，制御装置５０は，パーソナルコンピュータ等のコンピュータにて構成されており，使用者に操作されることにより，発振器１２及びモータ駆動装置４０を制御することができるようにされている。また，制御装置５０には，モータ３２のロータリエンコーダからの回転角度信号が入力され，その回転角度信号に基づき，モータ３２の回転位置を検出して，ホーンアンテナ２０から放射される試験用電波の偏波角度を制御することができるようにされている。
このため，本実施形態のＥＭＣ試験装置では，制御装置５０が使用者に操作されることで，発振器１２から高周波信号が出力されると，ホーンアンテナ２０が試験用電波を試験対象物２に向けて放出する。また，制御装置５０が使用者に操作されることで，モータ駆動装置４０が作動すると，モータ駆動装置４０がモータ３２を駆動して，ホーンアンテナ２０から放出される試験用電波の偏波角度が変更される。
【００２８】
以上説明したように，本実施形態のＥＭＣ試験装置においては，試験用電波の偏波角度を制御するためのモータ３２がホーンアンテナ２０に組み込まれているので，ホーンアンテナ２０から放出される試験用電波の偏波角度を制御する際，従来のように，ホーンアンテナ２０自体（詳しくは，ホーンアンテナ２０，及び，それに接続される各種ケーブル）を回転させる必要がない。このため，ホーンアンテナ２０に接続するためのケーブルの長さを短くすることができる。
【００２９】
また，本実施形態のＥＭＣ試験装置では，ホーンアンテナ２０から試験用電波を放出させる際，導波器２８ｂが，放射器２８ａから放出された試験用電波を試験対象物２側に送り出すと共に，導波管２４後方の壁部（詳しくは，導波管２４の後方にて，歯車２８ｄ，３２ｂよりも前方に形成された壁部）２４ａが，放射器２８ａから放出された試験用電波を放射器２８ａ側へ向けて反射するため，放射素子２８は，放射器２８ａから導波器２８ｂに向けての指向特性を有すこととなり，放射素子２８の利得を大きくすることができる。
また更に，放射素子２８を放射器２８ａと導波器２８ｂとから構成した場合，導波器２８ｂの本数を調整（増減）することにより，放射素子２８の送信信号の全帯域周波数を数百ＭＨｚの広帯域にすることができる，ということが本願発明者等の実験によりわかった。
以下，この実験について説明する。
【００３０】
［実験１］
まず，実験１では，放射素子２８の送信信号の全帯域周波数を確認するために，周波数を，０．５ＧＨｚから２．５ＧＨｚまで連続的に変化させて，その間のリターンロスを計測した。なお，実験１では，リターンロスの値が「−１６ｄＢ」以下の帯域を，放射素子２８の送信信号の全帯域周波数としている。
また，このとき，放射素子２８の導波器の本数を，２本，３本，４本のものに交換しながら，その各々について計測した。
［実験２］
次に，実験２では，本実施形態のホーンアンテナ２０の放射素子２８の送信信号の全帯域周波数と，図３に示す従来の放射素子６０の送信信号の全帯域周波数とを比較するために，ホーンアンテナ２０の放射素子を，放射器２８ａと導波器２８ｂとからなる八木式のアンテナ（即ち，放射素子２８）から，導波管２４の中心軸に沿って矩形波状に曲折するように構成されたカギ状のプローブ６０に変更して，周波数を１２．１ＧＨｚから１２．８ＧＨｚまで連続的に変化させ，その間のＶＳＷＲ（電圧定在波比）を計測した。
［実験結果］
実験１及び実験２の計測結果を図４に示す。なお，図４（ａ）は，実験１の計測結果であり，同図（ｂ）は，実験２の計測結果である。また，図４（ａ）において，縦軸はリターンロスであり，横軸は周波数である。また，図４（ｂ）において，縦軸はＶＳＷＲであり，横軸は周波数である。また，図４（ｂ）の計測結果において，１２．２ＧＨｚから左側に向かって伸びる点線は予想値を表している。
実験１の計測結果から，導波器２８ｂを２本有する放射素子２８の送信信号の全帯域周波数が約７０ＭＨｚであり，導波器２８ｂを３本有する放射素子２８の送信信号の全帯域周波数が約３５０ＭＨｚであり，導波器２８ｂを４本有する放射素子２８の送信信号の全帯域周波数が約２００ＭＨｚであるため，導波器２８ｂを３本有する放射素子２８が，最も広帯域となることがわかった。
また，導波器２８ｂを３本有する放射素子２８を用いた場合の比帯域は，全帯域周波数が３５０ＭＨｚで中心周波数が１．３ＧＨｚであることから，約２７％（３５０ＭＨｚ／１．３ＧＨｚ）となることがわかる。
【００３１】
次に，実験１で最も広帯域となった導波器２８ｂが３本の放射素子２８の比帯域と，実験２のプローブ６０の比帯域とを比較する。
まず，リターンロスの値「−１６ｄＢ」に対応するＶＳＷＲの値を，次式（１）から求める。
【数１】
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即ち，式（１）の「Ｘ」にリターンロスの値「−１６ｄＢ」を代入することで，ＶＳＷＲの値「１．３８」を算出することができ，実験２の計測結果において，実験１と同様に全帯域周波数を求める場合には，ＶＳＷＲの値が１．３８以下の帯域が，プローブ６０の送信信号の全帯域周波数となる。
そして，実験２の計測結果と予想値とから，プローブ６０の送信信号の帯域は，計測値１２．２ＧＨｚから１２．８ＧＨｚまでと，予想値１１．６ＧＨｚから１２．２ＧＨｚとなり，プローブ６０の送信信号の全帯域周波数は１．２ＧＨｚとなる。なお，プローブ６０の送信信号の中心周波数は１２．２５ＧＨｚである。
このため，プローブ６０の比帯域は，約１０％（１．２ＧＨｚ／１２．２５ＧＨｚ）となる。
よって，実験２のプローブ６０の比帯域は，実験１で最も広帯域となった放射素子２８の比帯域よりも小さいので，放射素子２８及びプローブ６０の送信信号の中心周波数が同じだった場合には，放射素子２８を用いた方が，プローブ６０を用いた場合よりも広帯域となることが推測できる。
【００３２】
次に，第２実施形態のＥＭＣ試験装置について，図５を用いて説明する。なお，図５は，第２実施形態のホーンアンテナ２０の内部構造を表す断面図である。また，図５において，第１実施形態のＥＭＣ試験装置と同様の構成要素については，同じ符号を付しているため，詳細な説明は省略する。
第２実施形態のＥＭＣ試験装置は，第１実施形態のＥＭＣ試験装置と比較すると，ホーンアンテナ２０に代えて，ホーンアンテナ７０を備えている。
即ち，ホーンアンテナ７０は，図５に示すように，ホーン２２と，導波管２４と，放射素子２８と，放射素子２８に増幅器１４からの出力信号を給電するための同軸導波管変換器７２と，モータ３２と，から構成されている。
同軸導波管変換器７２は，増幅器の出力端子から出力された高周波信号を受けて放射素子２８に給電するためのプローブ７４と，このプローブ７４から放射素子２８への給電経路を形成してこれら各部を結合させる導波管７６とから構成されている。そして，この導波管７６には，放射素子２８の後端（詳しくは回転軸２８ｃの後端）を支持したモータ３２の出力軸３２ａが貫通されており，モータ３２は，導波管７６の後方に組み付けられている。
以上のような第２実施形態のＥＭＣ試験装置によっても，第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
以上，本発明の実施形態について説明したが，本発明は，種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
上記実施形態では，放射器２８ａと導波器２８ｂとを備えた放射素子２８を用いたが，広帯域の放射素子であれば何でも良く，例えば図６に示すように，ダイポールアンテナの直径を先端にいくほど太くなるように構成した等価型円すいアンテナ８０や，板状ループ形折返しアンテナを用いても良い。
また，本実施形態では円形の電磁ホーン及び円形導波管を使用したが矩形の電磁ホーン及び矩形導波管であっても良い。
また，モータ３２は，ステッピングモータにて構成されていても良い。この場合，モータ３２の出力軸３２ａに基準回転位置検出用のスリットを設けた回転板を設け，その回転板のスリットを，投・受光素子からなる位置センサにて検出するようにすればよい。つまり，このようにすれば，ステッピングモータの回転位置を基準回転位置からのステッピングモータの駆動ステップ数に基づき検知して，ホーンアンテナ２０から放射される試験用電波の偏波角を正確に制御することができるようになる。
また，モータ３２を備えないマニュアル操作で放射素子を回転するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施形態のＥＭＣ試験装置全体の構成を表す構成図である。
【図２】ホーンアンテナの導波管側の内部構造を表す断面図である。
【図３】実験２で用いたＥＭＣ試験装置のホーンアンテナの内部構造を表す断面図である。
【図４】実験１及び実験２の計測結果を表すグラフである。
【図５】第２実施形態のホーンアンテナの導波管側の内部構造を表す断面図である。
【図６】変形例のホーンアンテナの導波管側の内部構造を表す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
２…試験対象物，４…テーブル，６…電波暗室，８…支柱，１２…発振器，１４…増幅器，２０，７０…ホーンアンテナ，２２…ホーン，２４，７６…導波管，２４ａ…壁部，２６…ロータリジョイント，２８，８０…放射素子，２８ａ…放射器，２８ｂ…導波器，２８ｃ…回転軸，２８ｄ，３２ｂ…歯車，３０…筐体，３２…モータ，３２ａ…出力軸，３４…コネクタ，４０…モータ駆動装置，５０…制御装置，６０，７４…プローブ，７２…同軸導波管変換器。
【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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