(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数の異なる複数の送信信号を通信系に照射する信号送信手段と、
前記複数の送信信号に基づいて非線形のパッシブインタモジュレーションと同じ周波数を有するレファレンス混変調信号を生成する混変調信号生成手段と、
この混変調信号生成手段で生成したレファレンス混変調信号を送信する送信手段と、
前記複数の送信信号が照射された前記通信系からの信号及び前記送信手段から送信されるレファレンス混変調信号を受信して、該レファレンス混変調信号に基づいて前記通信系からの信号の中から前記レファレンス混変調信号の周波数と同一の周波数を有する測定混変調信号を抽出するスキャン調整可能な混変調信号受信手段と、
この混変調信号受信手段をスキャン調整して前記通信系からの信号を選択する制御手段と、
前記混変調信号受信手段で抽出した測定混変調信号を、前記混変調信号生成手段で生成したレファレンス混変調信号と比較して電界の発生レベルを算出する演算処理手段と
を具備したことを特徴とする近傍電界測定装置。
【請求項２】
さらに、前記信号送信手段から送信する複数の送信信号の少なくとも一方を選択的に断する第１のスイッチ手段と、
前記混変調信号生成手段で生成したレファレンス混変調信号を、前記混変調信号受信手段に送信するのを選択的に断する第２のスイッチ手段と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の近傍電界測定装置。
【請求項３】
前記通信系は、宇宙航行体に搭載されることを特徴とする請求項１又は２記載の近傍電界測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば宇宙航行体に搭載される通信機器等の通信系の近傍電界を測定するのに用いる近傍電界測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、通信の分野においては、高出力の通信機器を扱う場合、わずかな非線形性によりパッシブインタモジュレーション（ＰＩＭ）と称する混変調（ＩＭ）が発生することが知られている。このパッシブインタモジュレーションは、線形性を有する通信用構造物や通信機器等の通信系が、ほんのわずかな非線形性により混変調（ＩＭ）が生じることにより発生する。
【０００３】
ところで、通信の分野における移動体衛星通信にあっては、特に、宇宙空間に配備した宇宙航行体に搭載した通信系の送信部の出力が高出力で、その受信部の受信レベルが非常に低く、その送受信のレベル差が非常に大きいという特徴を有する。このような通信系の送受信部でレベル差が大きな場合には、例えば高出力の送信系からの送信波の混変調による周波数が、受信部の受信帯域にかかると、干渉を起こして高精度な通信が困難となる。
【０００４】
そこで、宇宙空間に配備する通信機器や通信構造物を含む通信系にあっては、予め、地上でパッシブインタモジュレーションの発生状況を評価することで、高精度な通信を実現する方法が考えられている。
【０００５】
しかしながら、現状では、パッシブインタモジュレーションの発生状況を高精度に測定する手法が確立されていないことにより、パッシブインタモジュレーションの発生を確実に防止するのが困難なものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の通信系にあっては、パッシブインタモジュレーションの発生により通信精度が低下されるという問題を有する。
【０００７】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、構成簡易にして、パッシブインタモジュレーションの発生状況の高精度な測定を実現し得るようにした近傍電界測定装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、周波数の異なる複数の送信信号を通信系に照射する信号送信手段と、前記複数の送信信号に基づいて非線形のパッシブインタモジュレーションと同じ周波数を有するレファレンス混変調信号を生成する混変調信号生成手段と、この混変調信号生成手段で生成したレファレンス混変調信号を送信する送信手段と、前記複数の送信信号が照射された前記通信系からの信号及び前記送信手段から送信されるレファレンス混変調信号を受信して、該レファレンス混変調信号に基づいて前記通信系からの信号の中から前記レファレンス混変調信号と同一の周波数を有する測定混変調信号を抽出するスキャン調整可能な混変調信号受信手段と、この混変調信号受信手段をスキャン調整して前記通信系からの信号を選択する制御手段と、前記混変調信号受信手段で抽出した測定混変調信号を、前記混変調信号生成手段で生成したレファレンス混変調信号と比較して電界の発生レベルを算出する演算処理手段とを備えて近傍電界測定装置を構成した。
【０００９】
上記構成によれば、混変調信号受信手段は、周波数の異なる複数の送信信号の照射にともなう通信系からの信号と、前記複数の送信信号に基づいて生成した第３の周波数を有するレファレンス混変調信号を受信して、通信系からの信号の中から前記レファレンス混変調信号と同一の周波数を有する測定混変調信号を抽出する。そして、この測定混変調信号を、演算処理手段で上記レファレンス混変調信号と比較して、複数の送信信号を照射した通信系の非線形による電界の発生レベルが算出される。
【００１０】
従って、通信系のパッシブインタモジュレーションの発生箇所の把握と共に、その電界の発生レベルに基づいて通信系の非線形に対する高精度な評価ができることにより、信頼性の高い高精度な通信系の構築に寄与することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、この発明の一実施の形態に係る近傍電界測定装置を示すもので、測定送信系を構成する第１及び第２の信号発生器１０、１１は、その出力端が第１及び第２の分配器１２、１３に接続される。この第１及び第２の信号発生器１０、１１は、例えば後述するパッシブインタモジュレーション測定系３０の制御部３１を介して選択的に駆動されて異なる周波数ｆ1、ｆ2の第１及び第２の送信信号を発振して第１及び第２の分配器１２、１３に出力する。
【００１３】
この第１及び第２の分配器１２、１３は、その一方の出力端が、増幅器１４、１５を介して第１及び第２の放射器１６、１７が接続され、第１及び第２の信号発生器１０、１１からの第１及び第２の送信信号を増幅器１４、１５を介して第１及び第２の放射器１６、１７に分配出力する。この第１及び第２の放射器１６、１７は、被測定体、例えば人工衛星等の宇宙航行体に搭載される通信系を構成するアンテナ反射鏡１８に対向配置され、入力した第１及び第２の送信信号をアンテナ反射鏡１８に照射する。
【００１４】
また、上記第１及び第２の分配器１２、１３は、その各他方の出力端が非線形素子で構成されるミキサ１９に接続され、第１及び第２の信号発生器１０、１１からの第１及び第２の送信信号をミキサ１９に分配出力する。ミキサ１９には、その出力端に第３の分配器２０が接続され、入力した第１及び第２の送信信号に基づいた周波数ｆ3のレファレンス混変調信号を生成して第３の分配器２０に出力する。
【００１５】
第３の分配器２０は、その一方の出力端が第３の放射器２１に接続され、ミキサ１９からのレファレンス混変調信号を第３の放射器２１に分配出力する。この第３の放射器２１は、上記パッシブインタモジュレーション測定系３０のスキャン装置３２に照射する。
【００１６】
スキャン装置３２は、プローブ３３がスキャン調整可能に設けられており、上記制御部３１を介してプローブ３３がスキャン制御されて上記アンテナ反射鏡１８からの所望の信号を選択的に取得する。
【００１７】
また、第３の分配器２０は、その他方の出力端がパッシブインタモジュレーション測定系３０の受信部３４一方の入力端に接続され、ミキサ１９からのレファレンス混変調信号を受信部３４に分配出力する。受信部３４は、その他方の入力端に上記スキャン装置３２の出力端がフィルタ３５を介して接続され、スキャン装置３２で受信して抽出した周波数ｆ1、ｆ2の信号を取り除いた測定混変調信号を含む信号の中からさらにフィルタ３５で抽出された周波数ｆ3の測定混変調信号が入力される。
【００１８】
この受信部３４は、その入出力端が上記制御部３１及び演算処理系を構成する計算機３６に接続され、入力したレファレンス混変調信号に基づいて測定混変調信号を受信して制御部３１及び計算機３６に出力する。
【００１９】
制御部３１は、計算機３６に接続され、この計算機３６を介して指令信号が入力される。また、制御部３１は、その第１の出力端が上記スキャン装置の信号入力端に接続され、その第２及び第３の出力端が、上記第１の分配器１２と増幅器１４との間に配設される第１のスイッチ２２の信号入力端及び上記第３の放射器２１の前段に配設される第２のスイッチ２３の信号入力端に接続される。
【００２０】
上記計算機３６は、例えば上記第３の放射器２１の特性及びその入力電力値と、該第３の放射器２１のホログラフィーにより算出される値と、受信部３４で受信された測定混変調信号の値とに基づいてアンテナ反射鏡１８のパッシブインタモジュレーションによる電界の発生レベルを求める。
【００２１】
上記構成において、アンテナ反射鏡１８のパッシブモジュレーションによる電界の発生レベルを測定する場合には、第１及び第２の信号発生器１０、１１を駆動した状態で、第１のスイッチ２２を制御部３１を介してオン制御して、第２のスイッチ２３をオフ制御し、第３の放射器２１の影響を確認する。
【００２２】
ここで、第１及び第２の信号発生器１０、１１で発生した周波数ｆ1、ｆ2の第１及び第２の送信信号は、第１及び第２の分配器１２、１３に入力され、増幅器１４、１５を介して第１及び第２の放射器１６、１７に入力される。この第１及び第２の放射器１６、１７は、入力した第１及び第２の送信信号をアンテナ反射鏡１８に照射する。
【００２３】
同時に、第１及び第２の分配器１２、１３は、第１及び第２の送信信号をミキサ１９に出力する。ミキサ１９は、上述したように周波数ｆ3のレファレンス混変調信号を生成して第３の分配器２０を介して受信部３４に出力する。
【００２４】
この際、受信部３４には、アンテナ反射鏡１８からの測定混変調信号を含む信号がスキャン装置３２に取り込まれて、周波数ｆ1、ｆ2の信号が取り除かれた後、フィルタ３５で抽出された周波数ｆ3の信号が入力される。受信部３４は、レファレンス混変調信号と周波数ｆ3の信号を比較して測定混変調信号を抽出して計算機３６に出力する。計算機３６は、入力した測定混変調信号に基づいて第３の放射器２１の特性に影響されないアンテナ反射鏡１８のパッシブモジュレーションを算出する。
【００２５】
また、上記第１のスイッチ２２をオフ制御した状態で、第２のスイッチ２３をオン制御して、第３の放射器２１の特性を検出する。ここで、上記ミキサ１９からのレファレンス混変調信号は、第３の分配器２０を介して第３の放射器２１に入力され、この第３の放射器２１を介して放射され、このレファレンス混変調信号がスキャン装置３２のプローブ３３で取得される。
【００２６】
同時に、上記第２の信号発生器１１からの第２の送信信号のみが、第２の分配器１３及び増幅器１５を介して第２の放射器１７に入力される。ここで、スキャン装置３２は、そのプローブ３３に第２の放射器１７から放射された第２の送信信号による信号を含む信号が取り込まれ、その第２の送信信号による信号を取り除いてレファレンス混変調信号のみを抽出する。
【００２７】
このレファレンス混変調信号は、フィルタ３５を通って周波数ｆ3の信号のみが抽出されて受信部３４に入力され、この受信部３４で受信したレファレンス混変調信号が抽出されて計算機３６に入力される。ここで、計算機３６は、受信部３４からのレファレンス混変調信号と第３の分配器２１からのレファレンス混変調信号に基づいて第３の放射器２１の特性が検出される。
【００２８】
そして、上記第１及び第２のスイッチ２２、２３の双方をオフ制御した状態で、スキャン装置３２を駆動すると、アンテナ反射鏡１８には、上記パッシブインタモジュレーションの存在しない状態になることで、その出力をフィルタ３５を介して受信部３４で受信し、その出力を計算機３６で信号処理することにより、上記パッシブインタモジュレーション測定系３０の性能判定が実行される。
【００２９】
このように上記第３の放射器２１の特性及び影響、パッシブインタモジュレーション測定系３０の性能を把握した状態で、アンテナ反射鏡１８のパッシブインタモジュレーションの測定が実行される。先ず、上記第１及び第２のスイッチ２２、２３の双方がオンされて上記第１及び第２の信号発生器１０、１１が駆動される。すると、第１及び第２の信号発生器１０、１１からの第１及び第２の送信信号は、第１及び第２の分配器１２、１３で分配されて増幅器１４、１５を介して第１及び第２の放射器１６、１７に導かれてアンテナ反射鏡１８に照射される。
【００３０】
同時に、上記第１及び第２の送信信号は、第１及び第２の分配器１２、１３を介してミキサ１９に入力されてレファレンス混変調信号が生成され、このレファレンス混変調信号は、第３の分配器２０を介して上記第３の放射器２１及び受信部３４に分配出力される。ここで、第３の放射器２１は、入力したレファレンス混変調信号をスキャン装置３２に向けて放射する。
【００３１】
スキャン装置３２は、第３の放射器２１からのレファレンス混変調信号を取り込むと共に、アンテナ反射鏡１８からの測定混変調信号を含む信号を取り込んで、レファレンス混変調信号に基づいて上記第１及び第２の送信信号に対応する信号を取り除いた測定混変調信号を抽出してフィルタ３５に出力する。フィルタ３５は、入力した測定混変調信号から周波数ｆ3の信号のみを抽出して上記受信部３４に出力する。受信部３４は、レファレンス混変調信号に対応した測定混変調信号を抽出して制御部３１及び計算機３６に出力する。
【００３２】
ここで、計算機３６は、例えば上記第３の放射器２１の特性及びその入力電力値と、該第３の放射器２１のホログラフィーにより算出される値と、受信部３４で受信された測定混変調信号の値とに基づいてアンテナ反射鏡１８のパッシブインタモジュレーションによる電界の発生レベルを求める。このアンテナ反射鏡１８は、この計算機３６で求めた各部の電界の発生レベルに基づいてその評価が実現される。
【００３３】
このようにアンテナ反射鏡１８のパッシブインタモジュレーションによる電界の発生レベルを求める場合には、上記第３の放射器２１の影響状態、あるいはパッシブインタモジュレーション測定系３０の性能判定が考慮される。
【００３４】
ここで、上記制御部３１は、入力した測定混変調信号及び計算機３６からの指令に基づいて上記スキャン装置３２のプローブ３３を、アンテナ反射鏡１８の各部における測定混変調信号を含む信号を取得するように駆動制御して、アンテナ反射鏡１８全体のパッシブインタモジュレーションによる電界の発生レベルを測定する。
【００３５】
また、上記通信系全体のパッシブインタモジュレーションを評価する場合には、その他、例えば図２に示すように通信系を構成する構造物２４のパッシブインタモジュレーションによる電界の発生レベルが、同様にして検出される。このようにして、通信系の各部について、同様の手法でパッシブインタモジュレーションによる電界の発生レベルが検出されて、通信系全体について評価が実行される。
【００３６】
このように、上記通信系近傍電界測定装置は、異なる周波数ｆ1、ｆ2の第１及び第２の送信信号をアンテナ反射鏡１８に照射して、このアンテナ反射鏡１８からの測定混変調信号を含む信号をスキャン装置３２で取り込むと共に、上記第１及び第２の送信信号の基づいた非線形のパッシブインタモジュレーションと同じ周波数ｆ3のレファレンス混変調信号を生成して、このレファレンス混変調信号を上記スキャン装置３２で取り込み、このレファレンス混変調信号に基づいて真の測定混変調信号を抽出してアンテナ反射鏡１８のパッシブインタモジュレーションによる電界の発生レベルを算出するように構成した。
【００３７】
これによれば、アンテナ反射鏡１８全体のパッシブインタモジュレーションの発生箇所の把握と共に、その電界の発生レベルに基づいてアンテナ反射鏡１８の非線形に対する高精度な評価ができることにより、信頼性の高い高精度な通信系の構築に寄与することができる。
【００３８】
なお、上記実施の形態では、レファレンス混変調信号を非線形素子を用いて生成するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、その他の方法で生成するように構成してもよい。
【００３９】
また、上記実施の形態では、周波数ｆ1、ｆ2を有する第１及び第２の送信信号の２波を用いて構成した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、２波以上の周波数の異なる送信信号を用いて構成することも可能である。
【００４０】
さらに、上記実施の形態では、第１のスイッチ２２を、第１の分配器１２と増幅器１４との間に配設するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、例えば第２の分配器１３と増幅器１５との間に配設するように構成して略同様の効果が期待できる。または、第１の分配器１２と増幅器１４の間、及び第２の分配器１３と増幅器１５との間の双方にスイッチを配設するように構成してもよい。
【００４１】
また、上記実施の形態では、アンテナ反射鏡１８を備えた通信系のパッシブインタモジュレーションによる電界の発生レベルを検出するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、例えば図３に示すような直接放射型アンテナ２５を備えた通信系においても同様にしてパッシブモジュレーションによる電界の発生レベルを検出することが可能である。この図３においては上述した図１と同一部分について同一符号を付して、その詳細な説明について省略する。
【００４２】
即ち、図３の直接放射型アンテナ２５の測定を行う場合には、上記第１及び第２の放射器１６、１７を備えることなく、増幅器１４、１５から出力される周波数ｆ1、ｆ2の第１及び第２の送信信号を直接反射型アンテナ２５の入力端に供給する方法が採用される。
【００４３】
そして、この直接放射型アンテナ２５の測定を行う場合には、測定送信系の増幅器１４、１５を、直接放射型アンテナ１５に内蔵される増幅器で兼用するように構成してもよい。
【００４４】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００４５】
例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように，この発明によれば、構成簡易にして、パッシブインタモジュレーションの発生状況の高精度な測定を実現し得るようにした近傍電界測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係る近傍電界測定装置の構成を示したブロック図である。
【図２】図１の近傍電界測定装置を用いて構造物のパッシブインタモジュレーションの測定を行う状態を示したブロック図である。
【図３】この発明の他の実施の形態に係る近傍電界測定装置の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１０  …  第１の信号発生器。
１１  …  第２の信号発生器。
１２  …  第１の分配器。
１３  …  第２の分配器。
１４  …  増幅器。
１５  …  増幅器。
１６  …  第１の放射器。
１７  …  第２の放射器。
１８  …  アンテナ反射鏡。
１９  …  ミキサ。
２０  …  第３の分配器。
２１  …  第３の放射器。
２２  …  第１のスイッチ。
２３  …  第２のスイッチ。
２４  …  構造物。
２５  …  直接放射型アンテナ。
３０  …  パッシブモジュレーション測定部。
３１  …  制御部。
３２  …  スキャン装置。
３３  …  プローブ。
３４  …  受信部。
３５  …  フィルタ。
３６  …  計算機。
【図１】
0004200230.tif 000002
【図２】
0004200230.tif 000003
【図３】
0004200230.tif 000004