JP3938211B2

JP3938211B2 - 基準発振器

Info

Publication number: JP3938211B2
Application number: JP2006522175A
Authority: JP
Inventors: 浩志北田; 幸雄山本; 芳久安岡; 裕小松
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2025-10-19
Also published as: EP1914836A1; WO2007017959A1; US20080143628A1; JPWO2007017959A1

Description

本発明は、基準発振器に関し、更に詳しくは、例えば電波暗室や実験室等の測定環境あるいは測定システムの適否を判断するために用いられる基準発振器に関するものである。

電波暗室は、周囲に電波吸収体が貼りめぐらされて、外部から侵入しようとする電磁波を遮蔽すると共に、内部の電磁波源から放射する電磁波を吸収して反射を抑える無反射空間として形成されている。電波暗室内では、測定用アンテナと被測定体である被測定用アンテナあるいは電子機器等を対向配置して、被測定アンテナの指向性を測定し、あるいは電子機器等の電磁波の影響を測定している。

被測定用アンテナや電子機器等の被測定体の種々の測定を行う場合には、電波暗室内に被測定体の他に、その付帯設備機器類を搬入して、所定の測定を行う。付帯設備機器類の中には電磁波の反射源になるものや、電磁波の放射源になるものが含まれていることがある。そこで、これらの反射源や放射源に対しては、それぞれ電磁波の反射防止対策や不要電磁波の遮蔽対策を講じてアンテナの指向性や電子機器の電磁波測定の障害にならないようにしている。

しかしながら、従来は、例えば電波暗室や内部の設備機器類に対して電磁波の反射防止対策や電磁波の遮蔽対策を講じても、測定環境として適否を判断することが難しく、場合によってはこれらの対策が十分でないにも拘らず、そのことに気付かずに測定を行うと、測定の信頼性を損なうことになるため、電波暗室等の測定環境あるいは測定システムが測定に適した環境であるか否かを簡単且つ迅速に判断できる機器が要望されている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電波暗室や実験室等の測定環境あるいは測定システムの適否を簡単且つ迅速に判断することができる機器として基準発振器を提供することを目的としている。

本発明者らは、電波暗室内の測定環境の適否を判断する手法について種々検討した結果、測定環境の適否を判断する簡便な手段として無指向性を示すスリーブアンテナに着目した。スリーブアンテナとしては、例えば特許文献１において提案された技術が知られている。このスリーブアンテナは、同軸給電線路の先端部において外部導体を除去した所定長さの放射部と、前記放射部の基端部から前記放射部とは逆方向に向けて同軸給電線路を覆う所定長さのスリーブとを備え、少なくとも前記スリーブの基端部分にかかるように配置された磁性部材と、を備えている。

特開２００４−３３６３０３号公報

しかしながら、特許文献１のスリーブアンテナは、
（１）スリーブを構成する同軸給電線路の外部導体に漏洩電流が流れるため、この漏洩電流がアンテナの指向性を乱し、また、
（２）同軸給電線路が直線状でない場合には、給電線路から漏洩する電磁波は、直交偏波以外のモードでも放射されるため、アンテナの指向性を乱す
等の問題があって、無指向性を示す放射利得パターンが崩れ、測定環境の適否を判断する手段として利用できないことが判った。

また、このスリーブアンテナに高周波電力を給電する発振器を接続した場合には、
（１）発振器と同軸給電線路との接合面と、放射部の基端部と、の間で定在波が発生し、その定在波による漏洩電磁波がアンテナの指向性を乱し、また、
（２）発振器が電磁シールドされていない場合には発振器から漏洩する電磁波によりアンテナの指向性が乱れ、更に、
（３）発振器が電源ケーブルによる電力供給で駆動する場合には電源ケーブルから漏洩する電磁波によりアンテナの指向性が乱れる
等の問題があることが判った。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、本発明の請求項１に記載の基準発振器は、線状の同軸給電線路の一端から他端に向けて外部導体が所定寸法除去されて形成された放射部と、上記同軸給電線路の他端に接続されて高周波電力を給電する発振器と、上記同軸給電線路の残余の外部導体先端と上記同軸給電線路の上記発振器との接続部にそれぞれ配置された磁性部材と、を備え、電磁波の測定環境あるいは測定システムの適否を判断するために用いられることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載の基準発振器は、請求項１に記載の発明において、上記同軸給電線路は、垂直に立設されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載の基準発振器は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記同軸給電線路、上記発振器及び上記磁性部材は、それぞれ誘電率の低い誘電体からなる支持体によって支持されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載の基準発振器は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記磁性部材は、上記同軸給電線路の外部導体に密着する筒体として形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載の基準発振器は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、上記磁性部材は、フェライトからなることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項６に記載の基準発振器は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、上記発振器は、電磁シールドされていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項７に記載の基準発振器は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発明において、上記発振器は、駆動電源を内蔵することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項８に記載の基準発振器は、請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載の発明において、上記支持体が発泡スチロールからなることを特徴とするものである。

本発明の請求項１〜請求項８に記載の発明によれば、電波暗室や実験室等の測定環境あるいは測定システムの適否を簡単且つ迅速に判断することができる機器として基準発振器を提供することができる。

本発明の基準発振器の一実施形態を示す斜視図である。図１に示す基準発振器を支持体で支持した状態を示す斜視図である。図１に示す基準発振器の放射部から放射される電磁波のＨ面の放射利得パターンを示す図である。

符号の説明

１０基準発振器
１１同軸給電線路
１２外部導体
１３放射部
１４発振器
１５磁性部材
１６支持体

以下、図１〜図３に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。

本実施形態の基準発振器１０は、例えば図１に示すように、直線状の同軸給電線路１１の一端（上端）から他端（下端）に向けて所定寸法の外部導体１２が除去されて芯線によって形成された放射部１３と、同軸給電線路１１の下端に電気的に接続されて高周波電力を給電する発振器１４と、同軸給電線路１１の残余の外部導体１２の上端部及びその下端部にそれぞれ配置された磁性部材１５と、を備え、放射部１３から無指向性の電磁波を放射するように構成されたもので、電波暗室や実験室等の電磁波の測定環境あるいは測定システムの適否を判断するために用いられる。この基準発振器１０は、放射部１３が発振器１４の上面に垂直に立設して構成されている。発振器１４の上面に放射部１３を垂直に立設することで、放射部１３からの電磁波はＨ面で無指向性を示す放射利得パターン（図３参照）を形成する。

同軸給電線路１１は、変形し難い堅牢な円筒状の外部導体１２と、外部導体１２の軸芯に配置された芯線と、外部導体１２と芯線の間に介在する誘電体とで構成され、外部導体１２の上部が除去されて露呈した芯線によって放射部１３が形成されている。この同軸給電線路１１は、芯線及び外部導体１２が発振器１４の給電点に接続されている。同軸給電線路１１が堅牢な直線状に形成されているため、同軸給電線路１１から漏洩する電磁波は、直交偏波のモードでしか放射されず、放射部１３の指向性を乱すことがない。

放射部１３は、例えば同軸給電線路１１の上端から下端に向けて所定の長さだけ外部導体１２が除去された芯線によって形成されている。放射部１３の長さは、高周波電力を放射する長さに設定されたものであれば特に制限されないが、放射部１３の長さとしては、例えば高周波電力の１／４波長分、高周波電力の１／２波長分、あるいは１／８波長分の長さに設定されていることが好ましい。放射部１３を除く、残余の外部導体１２の長さは、例えば放射部１３の長さと等しく設定されていることが好ましく、放射部１３が高周波電力の１／４波長分の長さであれば、外部導体１２も高周波電力の１／４波長分の長さが好ましい。

発振器１４は、例えば電池（図示せず）を駆動電源として内蔵し、電池を駆動源として所定の高周波電力を発振し、高周波電力を同軸給電線路１１に給電するように接続されている。発振器１４は、電池を駆動電源として内蔵することにより、発振器１４の外部にケーブル等の電源配線が不要な構造にしてある。また、発振器１４の筐体は、金属によって形成された電磁シールド構造になっている。更に、金属製の筐体は、従来公知の電磁波吸収体で被覆され、電磁波を反射しない構造になっている。

外部導体１２の上下両端部に配置された磁性部材１５は、例えば図１に示すように磁性材料によって円筒状に形成され、外部導体１２と密着している。磁性材料としては、例えばフェライトが好ましく用いられる。本実施形態では、例えばフェライトビーズコアが磁性部材１５として用いられている。

外部導体１２には高周波電力の給電により高周波電流が流れ、同軸給電線路１１と発振器１４との接合面と、放射部１３の基端（上方の磁性部材１５の上端面に位置する）との間で定在波が発生するが、外部導体１２を流れる電流及び定在波は、上下の磁性部材１５によって抑制されるため、外部導体１２における定在波に基づく電磁波の漏洩を抑制することができる。これによって、基準発振器１０は、放射部１３以外の部位からの電磁波の放射を極力抑制し、放射部１３のみから電磁波を放射し、Ｈ面における無指向性を乱さない構造になっている。

図１に示す基準発振器１０は、同軸給電線路１１が発振器１４上面に垂直に立設された自立構造であるため、安定性が悪い。そこで、本実施形態の基準発振器１０は、例えば図２に示すように支持体１６を備えている。

支持体１６は、図２に示すように、発振器１４が載置された基台１６Ａと、発振器１４を左右から挟むようにしてそれぞれ立設された一対の支持板１６Ｂ、１６Ｂと、一対の支持板１６Ｂ、１６Ｂの上部に架設されていると共に外部導体１２の上端部に配置された磁性部材１５を支承する支承板１６Ｃと、を備え、誘電体材料、例えば発泡スチロールによって一体に形成されている。支持体１６は、発泡スチロール等の誘電体材料によって形成されているため、電磁波を反射することがなく、基準発振器１０から放射される電磁波の放射利得パターンを乱すことがない。

本実施形態の基準発振器１０は、発振器１４から同軸給電線路１１に高周波電力を給電すると、放射部１３から電磁波を放射する。同軸給電線路１１は、発振器１４の上面に垂直に立設されているため、Ｈ面の放射利得パターンは、例えば図３に示すように０〜３６０°の範囲で、±０．２ｄＢ以内の一様な利得値を示す。放射部１３の周囲に電磁波の反射源や不要電磁波の放射源があると、放射部１３からの電磁波が反射源で反射され、あるいは不要電磁波の影響で略円形状の一様な利得値を示す放射利得パターンが乱れて崩れる。本実施形態では、放射部１３からの放射利得パターンのこのような特性を利用して、電波暗室の電磁波環境、つまり測定環境としての適否を判断するようにしている。Ｈ面の放射利得パターンは、そのパターンを利用して電波暗室内の測定環境の適否を判断するため、利得値の大きさよりも放射利得パターンの一様性が重要であり、利得値は小さくても良い。

次に、本実施形態の基準発振器１０を用いて電波暗室の測定環境の適否を判断する場合について説明する。
まず、本実施形態の基準発振器１０を電波暗室内のターンテーブル上に設置する。次いで、スイッチを投入して発振器１４を駆動させると、発振器１４から同軸給電線路１１へ高周波電力を給電し、放射部１３から電磁波を放射する。放射利得パターンは、Ｈ面で０〜３６０°の範囲で、±０．２ｄＢ以内の一様な利得値を示す略円形状のパターンを示す。仮に、電波暗室内に基準発振器１０以外に、電磁波の反射源が存在すると基準発振器１０から放射された電磁波が反射し、この電磁波によって放射部１３からの放射利得パターンが崩れる。また、他に電磁波の放射源が存在するとこの電磁波によって放射利得パターンが崩れる。従って、基準発振器１０の放射利得パターンの形態によって、電波暗室内に不要な電磁波の反射源や放射源が存在するか否か、電波暗室が被測定体の測定環境として適当であるか否かを簡単且つ迅速に判断することができる。

以上説明したように本実施形態によれば、基準発振器１０は、直線状の同軸給電線路１１の上端から下端に向けて所定寸法の外部導体１２が除去されて形成された放射部１３と、同軸給電線路１１の下端に電気的に接続されて高周波電力を給電する発振器１４と、同軸給電線路１１の残余の外部導体１２の上端部及びその下端部にそれぞれ配置された磁性部材１５、１５と、を備え、また、同軸給電線路１１は、堅牢な構造を有し、垂直に立設されているため、電波暗室に設置して測定環境の適否を判断する際に、放射部１３から放射される電磁波のＨ面における放射利得パターンは０〜３６０°の範囲で一様な利得値を示し、その放射利得パターンを見るだけで電波暗室内に不要な電磁波の反射源や電磁波の放射源があるか否か、即ち測定環境としての適否を簡単且つ迅速に判断することができる。また、同軸給電線路１１から漏洩する電磁波は直交偏波のモードでしか放射されないため、放射部１３の指向性を乱すことがない。

また、本実施形態によれば、同軸給電線路１１、発振器１４及び磁性部材１５は、それぞれ発泡スチロールからなる支持体１６によって支持され、しかも磁性部材１５は、同軸給電線路１１と密着するフェライトビーズコアとして形成されているため、基準発振器１０の姿勢が安定し、しかも上下の磁性部材１５、１５が確実に固定され、外部導体１２を流れる電流を確実に抑制し、また、上下の磁性部材１５、１５間の定在波に基づく漏洩電磁波を確実に抑制し、安定した放射利得パターンを得ることができる。また、発振器１４は、電磁シールドされ、しかも電池を内蔵しているため、発振器１４から不要な電磁波が放射されることもなく、また、外部に電源ケーブルなどがないため、発振器１４の外部において不要な電磁波を放射することもない。

尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではなく、本発明の各構成要素は必要に応じて適宜設計変更することができる。

本発明は、例えば電波暗室や実験室等の測定環境あるいは測定システムの適否を判断する機器として好適に利用することができる。

Claims

線状の同軸給電線路の一端から他端に向けて外部導体が所定寸法除去されて形成された放射部と、上記同軸給電線路の他端に接続されて高周波電力を給電する発振器と、上記同軸給電線路の残余の外部導体先端と上記同軸給電線路の上記発振器との接続部にそれぞれ配置された磁性部材と、を備え、電磁波の測定環境あるいは測定システムの適否を判断するために用いられることを特徴とする基準発振器。
上記同軸給電線路は、垂直に立設されていることを特徴とする請求項１に記載の基準発振器。
上記同軸給電線路、上記発振器及び上記磁性部材は、それぞれ誘電率の低い誘電体からなる支持体によって支持されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基準発振器。
上記磁性部材は、上記同軸給電線路の外部導体に密着する筒体として形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の基準発振器。
上記磁性部材は、フェライトからなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の基準発振器。
上記発振器は、電磁シールドされていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の基準発振器。
上記発振器は、駆動電源を内蔵することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の基準発振器。
上記支持体が発泡スチロールからなることを特徴とする請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載の基準発振器。