(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射妨害波測定用アンテナと、
放射妨害波測定用アンテナで受信した信号を減衰する入力減衰回路と、
特定の周波数の電波を受信するキャリア受信用アンテナと、
キャリア受信用アンテナで受信した信号を入力し、キャリア信号と等振幅で、逆位相のキャリアキャンセル信号を生成するキャリアキャンセル信号生成回路と、
入力減衰回路の出力信号とキャリアキャンセル信号生成回路の出力信号を合成することによりキャリア信号をキャンセルし、その合成した信号を低雑音増幅回路に加える広帯域結合回路と、
広帯域結合回路とキャリアキャンセル信号生成回路の間に挿入したスイッチ回路と、
広帯域結合回路の出力信号を増幅する低雑音増幅回路と、
低雑音増幅回路の出力信号の周波数スペクトラムを測定するスペクトラムアナライザを備え、
キャリア強度測定時に入力減衰器に適当な減衰量を与えるとともにスイッチ回路を開き、放射妨害波測定時に入力減衰器での減衰を無くすとともにスイッチ回路を閉じることを特徴とする放射妨害波測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射妨害波測定装置において、
前記キャリアキャンセル信号生成回路は、
キャリア受信用アンテナで受信した信号を入力し、キャリア周波数を通過帯域とする前置帯域通過フィルタと、
前置帯域通過フィルタの出力信号を増幅する前置増幅回路と、
前置増幅回路の出力信号の遅延量を変化させる遅延回路と、
遅延回路の出力信号の位相を変化させる移相回路と、
移相回路の出力信号の振幅を変化させる減衰回路と、
減衰回路の出力に接続され、キャリア周波数を通過帯域とする帯域通過フィルタを備えたことを特徴とする放射妨害波測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の放射妨害波測定装置において、
スペクトラムアナライザから特定の周波数の電波の強度に比例したキャリア強度信号を得る手段を有し、
キャリア強度信号を入力としてキャリア強度信号を最小とするように遅延回路の遅延量、移相回路の移相量、減衰回路の減衰量を制御する振幅移相制御回路を備えたことを特徴とする放射妨害波測定装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の放射妨害波測定装置において、
前記移相回路は、
移相回路の入力信号周波数を中間周波数に変換するダウン用ミキサ回路と、
ダウン用ミキサ回路の出力信号を帯域制限する中間周波フィルタと、
中間周波フィルタの出力に接続するアップ用ミキサ回路と、
ダウン用ミキサ回路の局部発振信号を供給する局部発振回路と、
局部発振回路の発振出力の信号を遅延し、遅延した信号をアップ用ミキサの局部発振信号として供給する局部発振用遅延回路を備えたことを特徴とする放射妨害波測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器から放射される妨害波の放射妨害波測定装置に関するものであり、特に、携帯電話機などの無線装置から放射される妨害波を、無線電波に影響を受けることなく測定できる放射妨害波測定装置である。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子機器から放射する妨害波の測定は、ＣＩＳＰＲ（国際無線障害特別委員会）などの国際規格や各国内規格に従って行われる。
図１は代表的な放射妨害波の測定系を示している。
被測定電子機器から発生した妨害波をバイコニカルアンテナやログペリオディックアンテナ等の広帯域放射妨害波測定用アンテナ１Ａで受信して、この受信信号を低雑音増幅回路４で増幅し、スペクトラムアナライザ５を使用して妨害波の周波数成分と強度を測定する。パーソナルコンピュータ等の情報技術装置については，CISPR Publication 22においてアンテナと被測定電子機器の距離等の測定環境が規定されている。
【０００３】
携帯電話等の無線装置についても、周辺の電子機器との電磁環境両立性(EMC：Electromagnetic  Compatibility)を確保するために、放射妨害波測定の必要性が高まっている。また、情報技術装置の内部回路のクロック周波数は、演算速度を速くするために年々高くなっている。さらに、次世代の移動通信システムの無線周波数についても情報伝送速度を高くするため、より高い無線周波数を利用する傾向にある。このため、放射妨害波の測定もマイクロ波の領域を含めた広い周波数範囲での妨害波測定が必要となる。
【０００４】
一般にマイクロ波の領域を含めた高い周波数領域では、スペクトラムアナライザの雑音指数が増大し、低レベルの放射妨害波の測定が困難である。このため、図１に示したようにスペクトラムアナライザ５の前段に低雑音増幅回路４を挿入する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、携帯電話のようにその筺体に直接アンテナを備えた無線装置の放射妨害波を従来の放射妨害測定装置で測定すると、放射妨害波が正しく測定されない場合がある。無線周波数を仮にf1とした場合、低雑音増幅回路およびスペクトラムアナライザが高レベルの入力信号に対して十分な線形性を持っていれば、図２(a)のように放射妨害波と無線キャリアが適切に測定される。しかし、無線キャリアのレベルは放射妨害波に比べて非常に高いため、低雑音増幅回路およびスペクトラムアナライザの非直線性により、無線キャリアレベルが正しく測定できなくなる。また、測定結果に高調波が現れる。この高調波と放射妨害波は区別できないので、適切な放射妨害波の測定は困難となる。特に低雑音増幅回路は、高レベルの入力に対して直線性の劣化が著しくなる。このため、低雑音増幅回路を必要とするマイクロ波帯のような高い周波数領域で、特に放射妨害波の測定は難しくなる。
【０００６】
本発明の目的は、アンテナが回路部品等を収納した筺体に直接接続されている無線装置のアンテナ及び回路部品等から放射される放射妨害波の測定に使用される放射妨害波測定装置の低雑音増幅回路の入力レベルが過大とならないようにし、高調波の発生を抑えることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
放射妨害波測定装置の低雑音増幅回路の入力部において無線キャリアをキャンセルする信号を注入するためのスイッチ回路と広帯域結合回路を備える。また、この無線キャリアをキャンセルする信号を生成するためにキャリア受信用アンテナとキャリアキャンセル信号生成回路を設けている。
本発明は、携帯電話のように筺体に直接アンテナを備えた無線装置においても、無線装置の筺体内部の回路部品等から放射される放射妨害波を測定できる。特に高利得の低雑音増幅回路を必要とするマイクロ波領域においても、低雑音増幅回路およびスペクトラムアナライザの発生する高調波の影響を受けずに、放射妨害波を測定できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（請求項１、２の発明の実施例）
請求項１、２の発明の放射妨害波測定装置の実施例を図３に示す。
従来の放射妨害波測定装置と異なる点は、キャリア受信用アンテナ１Ｂ、入力減衰回路２、広帯域結合回路３、スイッチ回路６、キャリアキャンセル信号生成回路１０を設けていることである。
キャリアキャンセル信号は、キャリア受信用アンテナ１Ｂと、前置帯域通過フィルタ１１、前置増幅回路１２、遅延回路１３、移相回路１４、減衰回路１５、帯域通過フィルタ１６から構成されるキャリアキャンセル信号生成回路１０を用いて生成する。
【０００９】
キャリア受信用アンテナ１Ｂは、放射妨害波測定用アンテナ１Ａが受けるキャリア信号に近いレベルおよび位相でキャリアを受信するために、放射妨害波測定用アンテナの近傍に設置する。ただし、放射妨害波用アンテナの指向性を乱さない程度に離す必要がある。キャリア受信用アンテナはキャリア信号以外に放射妨害波の信号も受信する。前置帯域通過フィルタ１１の通過周波数はキャリア周波数に同調する。これによりキャリアキャンセル信号にキャリア信号以外の信号が含まれないために、放射妨害波測定用アンテナで受信したキャリア信号のみを選択的にキャンセルできる。前置増幅回路１２は、放射妨害波測定用アンテナで受信したキャリアレベルよりも十分高くなるような利得を選ぶ。遅延回路１３、移相回路１４、減衰回路１５は、キャリアキャンセル信号の位相と振幅を調整するために設けており、放射妨害波測定用アンテナで受信したキャリア信号と等振幅で、逆位相のキャリアキャンセル信号を生成する。ここで帯域通過フィルタ１６の通過周波数はキャリア周波数に同調する。これにより、前置増幅回路の発生する広帯域雑音が放射妨害波測定用アンテナで受信した信号に加わるのを防ぐ。
【００１０】
上記実施例において、放射妨害波測定用アンテナとは別のキャリア受信用アンテナを用いて特定の周波数の電波を受信する理由はキャリア信号の受信感度を上げるためである。また、キャリアキャンセル信号生成回路は放射妨害波用アンテナで受信したキャリア信号と等振幅で、逆位相のキャリアキャンセル信号を生成するものであれば上記実施例の回路に限定されるものではない。さらに、キャリア信号の除去を帯域制限フィルタで行うことも可能ではあるが帯域制限フィルタは選択性が悪くキャリア信号のみを除去することは困難である。
【００１１】
次に放射妨害波の測定について説明する。
放射妨害波を測定する前に、遅延回路１３、移相回路１４、減衰回路１５を調節してスペクトラムアナライザで観測されるキャリアレベルが最小となるようにする。以上の調節により、低雑音増幅回路に過大なキャリア信号が加わらない。このため、低雑音増幅回路の非線形歪の発生が抑えられ、放射妨害波のスペクトルを正確に測定できる。
実際の測定は、無線キャリアレベルの測定と放射妨害波の測定の二つに分けて行う。無線キャリアレベルを測定する場合、スイッチ回路６を開いてキャリアキャンセル信号が低雑音増幅回路４に加わらないようにするとともに、低雑音増幅回路４の入力レベルが過大とならないように、入力減衰回路２に減衰量ｙ[dB]を与える。この時、測定された無線キャリアレベルが、図４(a)に示すようにｘ[dBm]であったとすれば、無線キャリアレベルはｘ＋ｙ[dBm]となる。入力減衰回路の減衰量ｙはキャリアレベル補正信号としてスペクトラムアナライザに加え、スペクトラムアナライザは、ｘ＋ｙを計算した後に無線キャリアレベルを表示する。次に放射妨害波レベルを測定する場合、スイッチ回路６を閉じてキャリアキャンセル信号を低雑音増幅回路に加えると共に、入力減衰回路の減衰量を０[dB]とする。このような設定とすれば、過大な無線キャリア信号はキャリアキャンセル信号により抑圧され、図４(b)に示すように低レベルの放射妨害波のみを測定できる。以上、二つの測定により図４(c)に示すように、過大な無線キャリアレベルとこれに比べて小さい放射妨害波レベルを正しく測定できる。
【００１２】
無線キャリア周波数f1が910MHzの携帯無線機の放射妨害波の測定例を図５と図６に示す。
図５は従来の放射妨害波測定装置を用いた場合の周波数に対する電界強度の測定例であり、無線キャリアf1のレベルは113dBμV／mとなっている。このような高レベルの信号が低雑音増幅回路に加わったことにより、低雑音増幅回路は２次高調波（周波数2f1）、３次高調波（周波数3f1）を発生している。この高調波は、携帯無線機の発生する放射妨害波と区別することは困難である。一方、本発明の放射妨害波測定装置の場合、図６の周波数に対する電界強度の測定例に示すように、低雑音増幅回路に加わる無線キャリアレベルを75dBμV／mまで低減している。このため、低雑音増幅回路は２次高調波（周波数2f1）、３次高調波（周波数3f1）を発生しない。このため、携帯無線機からの放射妨害波を正しく測定できる。ここで、無線キャリアレベルが雑音レベルにまで低減できない理由は、キャリアキャンセル信号を生成するための移相回路、減衰回路の調節の不完全性によるものである。
(請求項３の発明の実施例)
請求項３の発明の放射妨害波測定装置の実施例を図７に示す。
【００１３】
この発明は振幅位相制御回路２０を設けている点が、請求項１、２の発明と異なる。
放射妨害波レベルを測定する場合、入力減衰回路２の減衰量を０[dB]、スイッチ回路６を閉じた状態にして、振幅位相制御回路２０はキャリア強度信号抽出指令信号をスペクトラムアナライザに出力し、キャリア周波数に同調したときのレベルをキャリア強度信号として取り込む。さらに、このキャリア強度信号が最小となるように、遅延回路１３の遅延量、移相回路１４の移相量、減衰回路１５の減衰量を自動的に調節する。
【００１４】
以上のような振幅位相制御回路を設けることにより、低雑音増幅回路４の非線形歪を抑えて放射妨害波のスペクトルを正確に測定できる。
(請求項４の発明の実施例)
請求項４の発明の放射妨害波測定装置における移相回路１４の実施例を図８に示す。
入力信号はダウン用ミキサ回路１４１で中間周波信号（ＩＦ信号）に変換される。ＩＦ信号はアップ用ミキサ回路１４３により入力信号と同一の周波数にもどされる。ここで、ダウン用とアップ用ミキサ回路の局部発振信号は、同一の局部発振回路１４４から供給する。ただし、アップ用ミキサ回路の局部発振信号は、局部発振用遅延回路１４５を通してアップ用ミキサ回路に供給される。本移相回路における位相調整は、局部発振用遅延回路の遅延量を変えることにより行なう。
【００１５】
以上のような移相回路を用いることにより、請求項１、２の発明と同様に低雑音増幅回路の非線形歪を抑えて、妨害波のスペクトルを正確に測定できる。
請求項４の発明の放射妨害波測定装置における他の移相回路１４の実施例を図９に示す。
入力信号はダウン用ミキサ回路１４１で中間周波信号（ＩＦ信号）に変換される。ＩＦ信号はアップ用ミキサ回路１４３により入力信号と同一周波数にもどされる。ここで、ダウン用ミキサ回路とアップ用ミキサ回路の局部発振信号は、同一の局部発振回路１４４から供給する。ただし、アップ用ミキサ回路の局部発振信号は、局部発振用遅延回路１４５を通してアップ用ミキサ回路に供給される。本移相回路における位相調整は、局部発振用遅延回路の遅延量を変えることにより行い、遅延量は振幅位相制御回路からの位相制御信号により制御する。
【００１６】
以上のような移相回路を用いることにより、請求項３の発明と同様に低雑音増幅回路の非線形歪を抑えて、放射妨害波のスペクトルを正確に測定できる。
【００１７】
【発明の効果】
無線装置を他の電子装置と近接して使用する場合、無線装置の発生する放射妨害波が近接した電子装置に干渉を与えてはならない。本発明の放射妨害波測定装置により無線装置のアンテナ及び回路部品等から放射される放射妨害波を正確に測定・評価して、その放射妨害波強度を低く抑えることにより無線装置とさまざまな電子機器とが、互いに干渉を及ぼすことなく使用が可能となる。
また、本発明の放射妨害波測定装置は上記記載の構成を備えることにより、低雑音増幅回路の入力レベルが過大とならないようにし、高調波の発生を抑え正確に放射妨害波の測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の放射妨害波測定装置を用いた放射妨害波の測定を説明する図。
【図２】低雑音増幅回路及びスペクトラムアナライザの直線性が測定結果に与える影響を説明する図。
【図３】請求項１、２の発明の実施例を示す放射妨害波測定装置のブロック図。
【図４】周波数スペクトルを求める手順を説明する図。
【図５】従来の放射妨害波測定装置を用いた携帯無線機の放射妨害波測定例を示す図。
【図６】本発明の放射妨害波測定装置を用いた携帯無線機の放射妨害波測定例を示す図。
【図７】請求項３の発明の実施例を示す放射妨害波測定装置のブロック図。
【図８】請求項４の発明の実施例を示す放射妨害波測定装置における移相回路のブロック図。
【図９】請求項４の発明の他の実施例を示す放射妨害波測定装置における移相回路のブロック図。
【符号の説明】
１Ａ      放射妨害波測定用アンテナ
１Ｂ      キャリア受信用アンテナ
２        入力減衰回路
３        広帯域結合回路
４        低雑音増幅回路
５        スペクトラムアナライザ
６        スイッチ回路
１０      キャリアキャンセル信号生成回路
１１      前置帯域通過フィルタ
１２      前置増幅回路
１３      遅延回路
１４      移相回路
１５      減衰回路
１６      帯域通過フィルタ
２０      振幅位相制御回路
【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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