(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ループ状の第１のアンテナで囲まれた第１のアンテナ形成領域とこれに直交するループ状の第２のアンテナで囲まれた第２のアンテナ形成領域とが、大地に対して垂直方向に設置されたループアンテナにおいて、
前記第１のアンテナは、
一端が第１の端子に、他端が第２の端子にそれぞれ接続され、大地に対して垂直方向に向けられた前記第１のアンテナ形成領域の周囲に巻回され、第１の磁界信号強度を有する第１の周波数帯域の第１の電磁波が水平方向から到来すると、該第１の電磁波によって発生する第１の誘起電圧が該第１及び第２の端子から出力される第１のアンテナ導体と、
一端が前記第２の端子に、他端が第３の端子にそれぞれ接続されて前記第１のアンテナ導体に沿って巻回され、前記第１の電磁波と異なる第２の磁界信号強度を有する第２の周波数帯域の第２の電磁波が水平方向から到来すると、該第２の電磁波によって発生する第２の誘起電圧が前記第１の端子及び該第３の端子から出力される第２のアンテナ導体とで構成し、
前記第２のアンテナは、
一端が第４の端子に、他端が第５の端子にそれぞれ接続され、大地に対して垂直方向に向けられた前記第２のアンテナ形成領域の周囲に巻回され、前記第１の電磁波が水平方向から到来すると、該第１の電磁波によって発生する第３の誘起電圧が該第４及び第５の端子から出力される第３のアンテナ導体と、
一端が前記第５の端子に、他端が第６の端子にそれぞれ接続されて前記第３のアンテナ導体に沿って巻回され、前記第２の電磁波が水平方向から到来すると、該第２の電磁波によって発生する第４の誘起電圧が前記第４の端子及び該第６の端子から出力される第４のアンテナ導体とで構成したことを特徴とするループアンテナ。
【請求項２】
請求項１記載のループアンテナにおいて、
前記第１及び第３のアンテナ導体の巻数Ｎａ及び導体径Ｄａと、前記第２及び第４のアンテナ導体の巻数Ｎｂ及び導体径Ｄｂとは、Ｎａ＜ＮｂかつＤａ＞Ｄｂの関係に設定したことを特徴とするループアンテナ。
【請求項３】
請求項１または２記載のループアンテナと、大地に対して水平方向でかつ前記ループアンテナを構成する前記第１及び第２のアンテナ形成領域に対して直交する第３のアンテナ形成領域に形成された第３のアンテナとを備え、
前記第３のアンテナは、
一端が第７の端子に、他端が第８の端子にそれぞれ接続され、大地に対して水平な前記第３のアンテナ形成領域の周囲に巻回されたアンテナ導体を有し、第３の磁界信号強度を有する第３の周波数帯域の第３の電磁波が垂直方向から到来すると、該第３の電磁波によって発生する第３の誘起電圧が該第７及び第８の端子から出力される構成にしたことを特徴とするループアンテナ。
【請求項４】
請求項３記載のループアンテナにおいて、
前記第３のアンテナを構成する前記アンテナ導体の中間から中間端子を引出したことを特徴とするループアンテナ。
【請求項５】
請求項４記載のループアンテナにおいて、
前記第７の端子から前記中間端子までの前記アンテナ導体の導体径と、該中間端子から前記第８の端子までの前記アンテナ導体の導体径とを、異なる値に設定したことを特徴とするループアンテナ。
【請求項６】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のループアンテナの第１のアンテナを南北方向に向けて複数台地上に設置し、これらの複数台のループアンテナによって電磁波発生源の方位を検出し、該複数台のループアンテナのうちの少なくとも２箇所のループアンテナで同時刻に検出した該電磁波発生源の位置を標定する構成にしたことを特徴とする電磁波発生源位置標定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雷や地震等の電磁波発生源から発生する電磁波を検出するためのループアンテナと、このループアンテナを用いて電磁波発生源の位置等を測定するための電磁波発生源位置標定システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、対地放電雷である落雷により発生する電磁界（即ち、電磁波）の磁界成分を検出するものとして、直交形ループアンテナが知られている。直交形ループアンテナは、ループ状の第１のアンテナと、これに直交するループ状の第２のアンテナとが、大地に対して垂直方向に設置されたアンテナである。このループアンテナでは、大地に対して水平方向から電磁波が到来すると、この電磁波によって誘起電圧が発生し、電磁波を受信するようになっている。
このような直交形ループアンテナを用いた従来の電磁波発生源位置標定システムでは、広い地域に渡って複数の直交形ループアンテナを設置している。そして、その地域内に落雷等によって電磁波が発生すると、該電磁波を複数のループアンテナで受信し、この受信信号の波高値の比から落雷等の電磁波発生源の方位を算出し、この方位から電磁波発生源の位置や大きさ等を標定するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の直交形ループアンテナとこれを用いた電磁波発生源位置標定システムでは、次のような課題があった。
従来の直交形ループアンテナは、アンテナ導体を数回程度巻回したループ状の第１のアンテナと、これに直交してアンテナ導体を数回程度巻回したループ状の第２のアンテナとで構成され、水平方向から到来する電磁波によって発生する誘起電圧を検出することにより、該電磁波の到来方位を検出するようになっている。そのため、電磁波発生源が落雷のように磁界信号強度が大きいときには、該電磁波発生源の方位を検出できるが、磁界信号強度の小さな電磁波については、その電磁波発生源の方位を検出することが困難である。
【０００４】
特に、近年、地震予知に対する期待が大きく、国民の願望でもあり、種々の観測や研究が行われて一定の成果が得られているものの未だ不充分であり、地震予知に結び付く有力な信頼性の得られる観測データの収集が待たれている。
この地震予知の検出の一つの観測手段として、例えば、電磁気の利用が提案されている。これは、電磁気異常現象は地震の数時間前から十数日前に発生することが多いという研究報告から、地球内部の地殻破壊に伴う放電が発生し、この放電によって低周波の電磁波を発生させるので、この電磁波を受信して地震発生を予知しようというものである。
ところが、地震発生前の前兆現象である電磁波の発生は、他自然界でも発生する雷等による電磁波に比較して磁界信号強度が極めて小さく、ましてや自然界で発生する雷等の電磁波の他にも、人工的に発生するコロナ放電等の電磁波ノイズも多い。そのため、それらを判別しながら地震前兆の電磁波のみを効率よく検出することは、従来の直交形ループアンテナを用いた方法では困難である。
【０００５】
本発明は、前記従来技術が持っていた課題を解決し、雷等によって発生する磁界信号強度の大きな電磁波の検出ばかりでなく、地震等によって発生する磁界信号強度の小さな電磁波であっても、確実に受信できるループアンテナと、これを用いた電磁波発生源位置標定システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のうちの請求項１に係る発明では、ループ状の第１のアンテナで囲まれた第１のアンテナ形成領域とこれに直交するループ状の第２のアンテナで囲まれた第２のアンテナ形成領域とが、大地に対して垂直方向に設置されたループアンテナにおいて、次のように、前記第１のアンテナを、第１のアンテナ導体と第２のアンテナ導体とで構成し、前記第２のアンテナを、第３のアンテナ導体と第４のアンテナ導体とで構成している。
【０００７】
前記第１のアンテナ導体は、一端が第１の端子に、他端が第２の端子にそれぞれ接続され、大地に対して垂直方向に向けられた前記第１のアンテナ形成領域の周囲に巻回され、第１の磁界信号強度を有する第１の周波数帯域の第１の電磁波が水平方向から到来すると、該第１の電磁波によって発生する第１の誘起電圧が該第１及び第２の端子から出力されるものである。第２のアンテナ導体は、一端が前記第２の端子に、他端が第３の端子にそれぞれ接続されて前記第１のアンテナ導体に沿って巻回され、前記第１の電磁波と異なる第２の磁界信号強度を有する第２の周波数帯域の第２の電磁波が水平方向から到来すると、該第２の電磁波によって発生する第２の誘起電圧が前記第１の端子及び該第３の端子から出力されるものである。第３のアンテナ導体は、前記第２のアンテナは、一端が第４の端子に、他端が第５の端子にそれぞれ接続され、大地に対して垂直方向に向けられた前記第２のアンテナ形成領域の周囲に巻回され、前記第１の電磁波が水平方向から到来すると、該第１の電磁波によって発生する第３の誘起電圧が該第４及び第５の端子から出力されるものである。さらに、前記第４のアンテナ導体は、一端が前記第５の端子に、他端が第６の端子にそれぞれ接続されて前記第３のアンテナ導体に沿って巻回され、前記第２の電磁波が水平方向から到来すると、該第２の電磁波によって発生する第４の誘起電圧が前記第４の端子及び該第６の端子から出力されるものである。
【０００８】
請求項２に係る発明では、請求項１のループアンテナにおいて、前記第１及び第３のアンテナ導体の巻数Ｎａ及び導体径Ｄａと、前記第２及び第４のアンテナ導体の巻数Ｎｂ及び導体径Ｄｂとは、Ｎａ＜ＮｂかつＤａ＞Ｄｂの関係に設定している。
このような構成を採用したことにより、例えば、落雷等の電磁波発生源から発生する大きな第１の磁界信号強度を有する第１の周波数帯域の第１の電磁波が水平方向から到来すると、第１のアンテナ導体に第１の誘起電圧が発生すると共に、第３のアンテナ導体に第３の誘起電圧が発生し、該第１の誘起電圧が第１及び第２の端子から出力されると共に、該第３の誘起電圧が第４及び第５の端子から出力される。これにより、第１の電磁波を受信して電磁波発生源の方位の検出が行える。また、地震等の電磁波発生源から発生する小さな第２の磁界信号強度を有する第２の周波数帯域の第２の電磁波が水平方向から到来すると、第２のアンテナ導体に第２の誘起電圧が発生すると共に、第４のアンテナ導体に第４の誘起電圧が発生し、該第２の誘起電圧が第１及び第３の端子から出力されると共に、該第４の誘起電圧が第４及び第６の端子から出力される。これにより、第２の電磁波を受信して電磁波発生源の方向の検出が行える。
【０００９】
請求項３に係る発明では、ループアンテナにおいて、請求項１または２のループアンテナと、大地に対して水平方向でかつ前記ループアンテナを構成する前記第１及び第２のアンテナ形成領域に対して直交する第３のアンテナ形成領域に形成された第３のアンテナとを備え、前記第３のアンテナを次のように構成している。
前記第３のアンテナは、一端が第７の端子に、他端が第８の端子にそれぞれ接続され、大地に対して水平な前記第３のアンテナ形成領域の周囲に巻回されたアンテナ導体を有し、第３の磁界信号強度を有する第３の周波数帯域の第３の電磁波が垂直方向から到来すると、該第３の電磁波によって発生する第３の誘起電圧が該第７及び第８の端子から出力される構成になっている。
【００１０】
請求項４に係る発明では、請求項３のループアンテナにおいて、前記第３のアンテナを構成する前記アンテナ導体の中間から中間端子を引出している。
請求項５に係る発明では、請求項４のループアンテナにおいて、前記第７の端子から前記中間端子までの前記アンテナ導体の導体径と、該中間端子から前記第８の端子までの前記アンテナ導体の導体径とを、異なる値に設定している。
このような構成を採用したことにより、例えば、地震等の電磁波発生源から発生する小さな第３の磁界信号強度を有する第３の周波数帯域の第３の電磁波が垂直方向から到来すると、第３のアンテナに第３の誘起電圧が発生し、該第３の誘起電圧が第７及び第８の端子から出力される。これにより、第３の電磁波を受信して電磁波発生源の方向の検出が行える。
【００１１】
請求項６に係る発明では、電磁波発生源位置標定システムにおいて、請求項１〜６のいずれか１項に記載のループアンテナの第１のアンテナを南北方向に向けて複数台地上に設置し、これらの複数台のループアンテナによって電磁波発生源の方位を検出し、該複数台のループアンテナのうちの少なくとも２箇所のループアンテナで同時刻に検出した該電磁波発生源の位置を標定する構成にしている。
このような構成を採用したことにより、磁界信号強度の大きな落雷等の電磁波発生源、あるいは磁界信号強度の小さな地震等の電磁波発生源から電磁波が発生すると、これが少なくとも２箇所のループアンテナで同時刻に受信される。この２箇所のループアンテナで同時刻に受信された電磁波発生源の方位の交点から、該電磁波発生源の位置等の測定が行われる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態を示す直交形ループアンテナの概略の構成図である。
この直交形ループアンテナは、大地に対して垂直方向に設置され、到来する電磁波ＲＷによって誘起される誘起電圧をとりだすための第１、第２、第３、第４、第５、第６の端子１，２，３，４，５，６を有している。第１の端子１と第３の端子３との間に、南北方向に向けられた矩形のループ状を成す第１のアンテナ１０が接続され、さらに第３の端子３と第６の端子６との間に、該第１のアンテナ１０と直交して東西方向に向けられた矩形のループ状を成す第２のアンテナ２０が接続されている。即ち、矩形のループ状の第１のアンテナ１０で囲まれた第１のアンテナ形成領域と、これに直交する矩形のループ状の第２のアンテナ２０で囲まれた第２のアンテナ形成領域とは、大地に対して垂直方向に設置されている。
【００１３】
第１のアンテナ１０は、一端が第１の端子１に、他端が第２の端子２にそれぞれ接続され、大地に対して垂直方向に向けられた第１のアンテナ形成領域の周囲に巻回された第１のアンテナ導体１１と、一端が第２の端子２に、他端が第３の端子３にそれぞれ接続されて該第１のアンテナ導体１１に沿って巻回された第２のアンテナ導体１２とで構成されている。第１のアンテナ導体１１は、導体径Ｄ１の導体が巻数Ｎ１（例えば、７〜１０回数）で巻回されて構成され、落雷等の大きな第１の磁界信号強度を有する第１の周波数帯域（例えば、１ＫＨｚ〜３００ＫＨｚ、または数ＫＨｚ〜数ＭＨｚ）の第１の電磁波ＲＷ１が大地に対して水平方向から到来すると、該第１の電磁波ＲＷ１によって発生する第１の誘起電圧が第１の端子１及び第２の端子２から出力されるようになっている。第２のアンテナ導体１２は、導体径Ｄ２の導体が巻数Ｎ２（例えば、７００〜１０００回数）で巻回されて構成され、地震等の小さな第２の磁界信号強度を有する第２の周波数帯域（例えば、０．１ＫＨｚ〜１０ＫＨｚ程度）の第２の電磁波ＲＷ２が水平方向から到来すると、該第２の電磁波ＲＷ２によって発生する第２の誘起電圧が第１の端子１及び第３の端子３から出力されるようになっている。
【００１４】
第２のアンテナ２０は、一端が第４の端子４に、他端が第５の端子５にそれぞれ接続され、大地に対して垂直方向に向けられた第２のアンテナ形成領域の周囲に巻回された第３のアンテナ導体２１と、一端が第５の端子５に、他端が第６の端子６にそれぞれ接続されて該第３のアンテナ導体２１に沿って巻回された第４のアンテナ導体２２とで構成されている。第３のアンテナ導体２１は、導体径Ｄ３（例えば、導体径Ｄ１に等しい）の導体が巻数Ｎ３（例えば、巻数Ｎ１と等しい）で巻回されて構成され、落雷等のような大きな第１の磁界信号強度を有する第１の周波数帯域の第１の電磁波ＲＷ１が水平方向から到来すると、該第１の電磁波ＲＷ１によって発生する第３の誘起電圧が第４の端子４及び第５の端子５から出力されるようになっている。第４のアンテナ導体２２は、導体径Ｄ４（例えば、導体径Ｄ２に等しい）の導体が巻数Ｎ４（例えば、巻数Ｎ２に等しい）で巻回されて構成され、地震等の小さな第２の磁界信号強度を有する第２の周波数帯域の第２の電磁波ＲＷ２が水平方向から到来すると、該第２の電磁波ＲＷ２によって発生する第４の誘起電圧が第４の端子４及び第６の端子６から出力されるようになっている。
【００１５】
図２（ａ），（ｂ）は図１の直交形ループアンテナを用いた方位測定の原理説明図であり、同図（ａ）は図１の第１のアンテナ導体１１（但し、巻数Ｎ１は１）の斜視図、及び同図（ｂ）は該第１のアンテナ導体１１の平面図である。
この図２（ａ），（ｂ）を参照しつつ、第１のアンテナ導体１１を用いた方位測定の原理を説明する。
【００１６】
例えば、巻数１の第１のアンテナ導体１１は、垂直部１１ａ，１１ｃ及び水平部１１ｂ，１１ｄからなる矩形状を成し、一端が第１の端子１に、他端が第２の端子２にそれぞれ接続されている。
大地に対して垂直方向に設置された第１のアンテナ導体１１に対し、水平方向から電磁波ＲＷが到来すると、該第１のアンテナ導体１１の両側の垂直部１１ａ，１１ｃにそれぞれ誘起電圧ｅ１，ｅ２が発生するが、水平部１１ｂ，１１ｄには発生しない。そのため、第１の端子１及び第２の端子２の間の出力電圧は、図２（ａ）のベクトル和となるが、この場合逆向きの直列となるため、その電圧の絶対値の差（ｅ１−ｅ２）となる。垂直部１１ａの誘起電圧ｅ１は、図２（ｂ）の中心点ＯよりＬｃｏｓθだけ位相が進み、反対に垂直部１１ｃの誘起電圧ｅ２はＬｃｏｓθだけ位相が遅れる。この結果、角度θが０°の場合に最も位相の差が大きく、第１の端子１及び第２の端子２の間の出力電圧も大きくなり、角度θが９０°の場合には位相差はなく、該出力電圧が０となる。角度θが９０°より大きくなると、再び位相差が生じる。
第１のアンテナ導体１１に対して電磁波ＲＷの到来方向（角度θ）が変化すると、第１の端子１及び第２の端子２から、ｃｏｓθに比例した変化の出力電圧が生じる。この出力電圧は、電磁波ＲＷの波長が一定であれば、第１のアンテナ導体１１の巻数Ｎ１及びアンテナ面積に比例する。従って、第１の端子１及び第２の端子２の出力電圧から、電磁波ＲＷの到来方向（角度θ）を検出することができる。
【００１７】
図３は、図１のループアンテナの第１〜第６の端子１〜６に接続されて電磁波ＲＷの到来方向を検出するための受信側回路の概略の構成図である。
この受信側回路は、図１のループアンテナの第１、第２、第４、第５の端子１，２，４，５に接続される第１の電磁波抽出回路４１と、第１、第３、第４、第６の端子１，３，４，６に接続される第２の電磁波抽出回路４２とを有している。第１の電磁波抽出回路４１は、第１、第２、第４、第５の端子１，２，４，５の出力電圧を入力して、落雷等の大きな第１の磁界信号強度を有する第１の周波数帯域の第１の電磁波ＲＷ１の磁界波形を識別し、該第１の電磁波ＲＷ１のみを抽出する回路であり、帯域フィルタ等で構成されている。第２の電磁波抽出回路４２は、第１、第３、第４、第６の端子１，３，４，６の出力電圧を入力して、地震等の小さな第２の磁界信号強度を有する第２の周波数帯域の第２の電磁波ＲＷ２のみを抽出する回路であり、帯域フィルタ等で構成されている。
各電磁波抽出回路４１，４２の出力側には、これらの出力電圧を増幅する増幅回路４３，４４、及び該増幅回路４３，４４の出力電圧から電磁波ＲＷ１，ＲＷ２の到来方向を検出する方向検出回路４５，４６がそれぞれ接続されている。
【００１８】
次に、図１及び図３を参照しつつ、電磁波ＲＷ１，ＲＷ２の到来方向の検出動作を説明する。
落雷等によって大きな第１の磁界信号強度を有する第１の周波数帯域（例えば、１ＫＨｚ〜３００ＫＨｚ、あるいは数ＫＨｚ〜数ＭＨｚ）の第１の電磁波ＲＷ１が水平方向から到来すると、第１のアンテナ１０の第１及び第２のアンテナ導体１１，１２と、第２のアンテナ２０の第３及び第４のアンテナ導体２１，２２とに、誘起電圧ｅ１，ｅ２がそれぞれ発生する。第１のアンテナ１０に発生した誘起電圧ｅ１，ｅ２により、導体径Ｄ１が太く、巻数Ｎ１（例えば、７〜１０回数）の少ない第１のアンテナ導体１１に接続された第１及び第２の端子１，２から、電磁波ＲＷ１の到来角度ｃｏｓθに比例した出力電圧が生じる。この際、第１及び第３の端子１，３からも電圧が出力されるが、第２のアンテナ導体１２は導体径Ｄ２が細く、巻数Ｎ２（例えば、７００〜１０００回数）も多いためにインダクタンス成分等のインピーダンスが大きいので、第１及び第２の端子１，２の出力電圧が減衰され、該第１及び第３の端子１，３から出力される電圧は非常に小さなものとなる。
【００１９】
同様に、第２のアンテナ２０に発生した誘起電圧ｅ１，ｅ２により、導体径Ｄ３（例えば、導体径Ｄ１に等しい）が太く、巻数Ｎ３（例えば、巻数Ｎ１に等しい）の少ない第３のアンテナ導体２１に接続された第４及び第５の端子４，５から、電磁波ＲＷ１の到来角度ｃｏｓθに比例した出力電圧が生じる。この際、第４及び第６の端子４，６からも電圧が出力されるが、第４のアンテナ導体２２は導体径Ｄ４（例えば、導体径Ｄ２に等しい）が細く、巻数Ｎ４（例えば、巻数Ｎ２に等しい）も多いためにインダクタンス成分等のインピーダンスが大きいので、第４及び第５の端子４，５の出力電圧が減衰され、該第４及び第６の端子４，６から出力される電圧は非常に小さなものとなる。
【００２０】
第１及び第２の端子１，２の出力電圧と第４及び第５の端子４，５の出力電圧とは、電磁波抽出回路４１へ送られ、ここで磁界波形が識別されて第１の電磁波ＲＷ１のみが抽出される。この際、第１及び第３の端子１，３の出力電圧と第４及び第６の端子４，６の出力電圧とは、電磁波抽出回路４２へ送られるが、この電磁波抽出回路４２では第２の電磁波ＲＷ２のみを抽出する回路であるため、この回路４２から電圧が出力されない。電磁波抽出回路４１で抽出された第１の電磁波ＲＷ１は、増幅回路４３で増幅された後、方向検出回路４５へ送られる。方向検出回路４５では、第１及び第２の端子１，２の出力電圧と、第４及び第５の端子４，５の出力電圧とから、演算によって電磁波ＲＷ１の到来角度θを求める。これにより、落雷等による大きな第１の磁界信号強度を有する電磁波ＲＷ１の到来方位を、精度良く検出することができる。
【００２１】
一方、地震等による小さな第２の磁界信号強度を有する第２の周波数帯域（例えば、０．１ＫＨｚ〜１０ＫＨｚ程度）の第２の電磁波ＲＷ２が水平方向から到来すると、第１のアンテナ１０の第１及び第２のアンテナ導体１１，１２と、第２のアンテナ２０の第３及び第４のアンテナ導体２１，２２とに誘起電圧ｅ１，ｅ２が発生する。第１のアンテナ１０に発生した誘起電圧ｅ１，ｅ２により、巻数（Ｎ１＋Ｎ２）の多い第１及び第２のアンテナ導体１１，１２に接続された第１及び第３の端子１，３から、該巻数に比例した比較的大きな電圧が出力される。この際、第１及び第２の端子１，２からも電圧が出力されるが、これに接続された第１のアンテナ導体１１の巻数Ｎ１が少ないため、該第１及び第２の端子１，２から比較的小さな電圧が出力される。
【００２２】
同様に、第２のアンテナ２０に発生した誘起電圧ｅ１，ｅ２により、巻数（Ｎ３＋Ｎ４）の多い第３及び第４のアンテナ導体２１，２２に接続された第４及び第６の端子４，６から、該巻数に比例した比較的大きな電圧が出力される。この際、第４及び第５の端子４，５からも電圧が出力されるが、これに接続された第３のアンテナ導体２３の巻数Ｎ３が少ないため、該第４及び第５の端子４，５からは比較的小さな電圧が出力される。
第１及び第３の端子１，３の出力電圧は、電磁波抽出回路４２へ送られ、ここで第２の電磁波ＲＷ２の磁界波形が識別され、該電磁波ＲＷ２のみが抽出される。第１及び第２の端子１，２の出力電圧と第４及び第５の端子４，５の出力電圧とは、電磁波抽出回路４１へ送られるが、この回路４１は第１の電磁波ＲＷ１のみを抽出する回路であるため、この回路４１から電圧が出力されない。電磁波抽出回路４２で抽出された第２の電磁波ＲＷ２は、増幅回路４４で増幅され、方向検出回路４６へ送られて、この回路４６で電磁波ＲＷ２の到来角度θが演算により求められる。これにより、第２の電磁波ＲＷ２の到来方位を、精度良く検出することができる。
【００２３】
以上のように、この第１の実施形態では、次の（１），（２）のような利点がある。
（１）  第１及び第２のアンテナ１０，２０の中間より第２及び第５の端子２，５を引出したので、落雷等の大きな第１の磁界信号強度を有する第１の周波数帯域の第１の電磁波ＲＷ１に対しては、第１及び第２の端子１，２と第４及び第５の端子４，５との出力電圧に基づき、該第１の電磁波ＲＷ１の到来方位を検出し、地震等の小さな第２の磁界信号強度を有する第２の周波数帯域の第２の電磁波ＲＷ２に対しては、第１及び第３の端子１，３と第４及び第６の端子４，６との出力電圧に基づき、該第２の電磁波ＲＷ２の到来方位を検出できる。これにより、広い周波数帯域に渡る電磁波ＲＷ１，ＲＷ２を精度良く確実に、高い感度で受信できる。従って、電磁波受信の信頼性の向上と、この受信結果を用いた種々の用途に適用できる。
【００２４】
（２）  第１、第２、第３及び第４のアンテナ導体１１，１２，２１，２２の巻数Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４と、導体径Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４とを、Ｎ１（＝Ｎ３）＜Ｎ２（＝Ｎ４）かつＤ１（＝Ｄ３）＞Ｄ２（＝Ｄ４）の関係に設定したので、電磁波ＲＷ１，ＲＷ２の受信感度をより向上できると共に、第１及び第２のアンテナ１０，２０の導体径をより細くでき、これによってループアンテナ全体の軽量化及び小型化が図れる。しかも、導体径Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４等を適宜設定することにより、ループアンテナの受信周波数帯域幅を任意に設定することができる。
【００２５】
第２の実施形態
図４は、本発明の第２の実施形態を示すループアンテナの概略の構成図であり、第１の実施形態を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
このループアンテナでは、図１の第１及び第２のアンテナ１０，２０の他に、大地に対して水平方向でかつ該第１及び第２のアンテナ形成領域に対して直交する第３のアンテナ形成領域に形成された第３のアンテナ３０を設けている。第３のアンテナ３０は、一端が第７の端子７に、他端が第８の端子８にそれぞれ接続され、大地に対して水平な第３のアンテナ形成領域の周囲に巻回されたアンテナ導体を有している。このアンテナ導体では、直下型地震等のように、大地より垂直方向に発生する第３の磁界信号強度を有する第３の周波数帯域の第３の電磁波ＲＷ３が到来すると、該第３の電磁波ＲＷ３によって発生する第３の誘起電圧が第７及び第８の端子７，８から出力されるようになっている。この第７及び第８の端子７，８には、図３に示したような電磁波抽出回路、増幅回路及び方向検出回路が接続される。
【００２６】
この第２の実施形態のループアンテナでは、電磁波ＲＷ１，ＲＷ２が水平方向から到来すると、第１の実施形態と同様に、第１及び第２のアンテナ１０，２０によって該電磁波ＲＷ１，ＲＷ２の到来方位を的確に検出することができる。また、直下型地震等のように大地から垂直方向に発生する第３の電磁波ＲＷ３が到来すると、第３のアンテナ３０に誘起電圧が発生し、該電磁波ＲＷ３の到来角度θに比例した出力電圧が第７及び第８の端子７，８に生じる。この出力電圧から、図３に示すような電磁波抽出回路によって第３の電磁波ＲＷ３のみを抽出した後、増幅回路で増幅し、方向検出回路で該電磁波ＲＷ３の到来角度θを演算により求めれば、該電磁波ＲＷ３の到来する方向を精度良く検出することができる。
以上のように、この第２の実施形態では、第１の実施形態とほぼ同様の利点を有する他に、次の（ｉ）〜(iii）のような利点も有している。
【００２７】
（ｉ）  水平方向の第３のアンテナ３０を設けたので、直下型地震等のように大地より垂直方向に発生する第３の電磁波ＲＷ３の到来方向を、精度良く検出できる。
（ii）  第３のアンテナ３０を構成するアンテナ導体の中間から中間端子を引出せば、到来する磁界信号強度の大きさに対応した周波数帯域の電磁波ＲＷ３を受信し、該電磁波ＲＷ３の到来方向をより精度良く検出することができる。
(iii）  第３のアンテナ３０を構成するアンテナ導体の中間から中間端子を引出し、第７の端子７から中間端子までのアンテナ導体の導体径及び巻数と、該中間端子から第８の端子８までのアンテナ導体の導体径及び巻数とを、異なる値に設定すれば、垂直方向から到来する電磁波ＲＷ３を感度良く受信できると共に、第３のアンテナ３０の導体径をより細くでき、これによってループアンテナ全体の軽量化及び小型化を図ることができる。
【００２８】
第３の実施形態
図５は、図１または図４のループアンテナを用いた本発明の第３の実施形態を示す電磁波発生源位置標定システムの概略の構成図である。
この電磁波発生源位置標定システムは、落雷や地震等の電磁波発生源ＲＷＳの発生方向を検出するために広い地域に渡って設置された複数の方向探知局１００−１，１００−２，…を有している。複数の方向探知局１００−１，１００−２，…は、各伝送路１０５−１，１０５−２，…を介して位置解析装置１１０に接続され、この位置解析装置１１０に表示・記憶装置１２０が接続されている。
【００２９】
各方向探知局１００−１，１００−２，…は、東西方向及び南北方向に向けられた図１または図４の磁界成分検出用のループアンテナ１０１と、電界成分検出用の平板状の静電界アンテナ１０２とを有し、これらの出力側に方向検出器１０３が接続されている。方向検出器１０３は、図３のような受信側回路を有し、ループアンテナ１０１及び静電界アンテナ１０２から出力される信号を入力し、電磁波発生源ＲＷＳの種類の識別を行い、該電磁波発生源ＲＷＳの方位と極性及び電流ピーク値等を求める回路であり、マイクロコンピュータ等で構成されている。方向検出器１０３には、送受信信号を変復調するためのモデム１０４が接続されている。
【００３０】
位置解析装置１１０は、各方向探知局１００−１，１００−２，…に対する送受信信号の変復調を行う複数のモデム１１１，１１２，…を有し、これらのモデム１１１，１１２，…に位置解析器１１３が接続されている。位置解析器１１３は、方向探知局１００−１，１００−２，…から送られてくる信号に基づき、電磁波発生源ＲＷＳの位置等を標定する回路であり、マイクロコンピュータ等で構成されている。この位置解析器１１３には、表示・記憶装置１２０が接続されている。表示・記憶装置１２０は、位置解析器１１３に接続された例えばパーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という）１２１を有し、このパソコン１２１にＣＲＴディスプレイ１２１、プリンタ１２２、フロッピィディスク１２３、及び固定デスク１２４等が接続されている。
【００３１】
次に、図５の電磁波発生源位置標定システムの動作を説明する。
落雷や地震等の電磁波発生源ＲＷＳから電磁界が発生すると、この近くの方向探知局１００−１，１００−２，…において、発生した電磁界のうちの磁界成分がループアンテナ１０１で検出され、電界成分が静電界アンテナ１０２で検出される。方向検出器１０３では、ループアンテナ１０１及び静電界アンテナ１０２の出力信号を入力し、発生した電磁界の種類の識別を行い、電磁界発生源ＲＷＳの方位と極性及び電流ピーク値等を求める。この各方向検出器１０３の出力信号は、各モデム１０４及び伝送路１０５−１，１０５−２，…を介して位置解析装置１１０のモデム１１１，１１２，…へ伝送される。
【００３２】
位置解析装置１１０内の位置解析器１１３では、少なくとも２箇所の方向探知局１００−１，１００−２で同時刻に検出した電磁波発生源ＲＷＳの方位角を用いて交会法によって該電磁界発生源ＲＷＳの位置を計算する。この位置解析器１１３で計算された電磁界発生源ＲＷＳの位置は、表示・記憶装置１２０内のパソコン１２１により、ＣＲＴディスプレイ１２１に表示したり、プリンタ１２２に印字したり、あるいはフロッピィディスク１２３や固定デスク１２４に記憶することができる。
【００３３】
以上のように、この第３の実施形態では、複数の方向探知局１００−１，１００−２，…内において、電磁波発生源ＲＷＳから発生した電磁界のうちの磁界成分をループアンテナ１０１で検出し、電界成分を静電界アンテナ１０２で検出し、これらの検出信号から、方向検出器１０３によって電磁波発生源ＲＷＳの種類の識別を行い、該電磁波発生源ＲＷＳの方位と極性及び電流ピーク値等を求め、これらの検出結果を伝送路１０５−１，１０５−２，…を介して位置解析装置１１０へ伝送し、位置解析器１１３で電磁波発生源ＲＷＳの位置を交会法によって実時間で計算するようにしている。そのため、電磁波発生源ＲＷＳから発生される電磁波を広い範囲に渡って精度良く検知することができる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、図３の受信側回路を他の回路構成にしたり、あるいは図５のシステムを他の回路構成に変更する等、種々の変形が可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のうちの請求項１及び２に係る発明によれば、直交する第１及び第２のアンテナから、それぞれ中間端子として第２の端子及び第５の端子を引出すようにしたので、水平方向から到来する磁界信号強度の大きさに対応した電磁波を、落雷等のように磁界信号強度が大きく周波数の高いものから、地震等のように磁界信号強度が小さく周波数の低いものまで、広い範囲に渡って正確かつ確実に、感度良く検出することができる。しかも、第１及び第２のアンテナを構成するアンテナ導体の巻数や導体径を適宜設定することにより、検出可能な周波数帯域幅を任意に設定でき、電磁波検出感度を向上しつつ、ループアンテナ全体の軽量化及び小型化を図ることも可能である。
【００３６】
請求項３〜５に係る発明によれば、大地に対して水平方向でかつ第１及び第２のアンテナに対して直交する第３のアンテナを設けたので、直下型地震等のように大地から垂直方向に発生する電磁波を正確かつ確実に、感度良く検出することができる。
請求項６に係る発明によれば、複数台のループアンテナのうちの少なくとも２箇所のループアンテナで同時刻に検出した電磁波発生源の位置を標定する構成にしたので、広い範囲に渡って電磁波発生源の位置等を精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すループアンテナの構成図である。
【図２】図１のループアンテナを用いた方位測定の原理説明図である。
【図３】図１のループアンテナに接続される受信側回路の構成図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を示すループアンテナの構成図である。
【図５】図１または図４のループアンテナを用いた本発明の第３の実施形態を示す電磁波発生源位置標定システムの構成図である。
【符号の説明】
１〜８                          第１〜第８の端子
１０，２０，３０                第１、第２、第３のアンテナ
１１，１２，１３，１４          第１、第２、第３、第４のアンテナ導体
４１，４２                      電磁波抽出回路
４３，４４                      増幅回路
４５，４６                      方向検出回路
１００−１，１００−２          方向探知局
１０１                          ループアンテナ
１０２                          静電界アンテナ
１０３                          方向検出器
１０４，１１１，１１２          モデム
１１０                          位置解析装置
１１３                          位置解析器
１２０                          表示・記憶装置
【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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