JP6769817B2 - Antenna characteristic measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、送信アンテナの近くに配置された光電界センサにより、送信アンテナから放射される電波の強度または位相を測定するアンテナ特性測定装置に関する。 The present invention relates to an antenna characteristic measuring device that measures the intensity or phase of radio waves radiated from a transmitting antenna by an optical electric field sensor arranged near the transmitting antenna.
放送用または通信用の送信アンテナの特性の変動などを測定及び監視するための手段として、光ファイバにより入力された入力光の強度をその場の電界強度に応じて変調して光ファイバにより出力する光電界センサヘッドと、その出力光を電気信号に変換するO/E変換器とを用い、そのO/E変換された電気信号により送信アンテナの近傍の電界強度を測定する光電界センサが使用されている。主として誘電体材料で構成され、電波周波数での応答が可能な広帯域特性を有する光電界センサヘッドを送信アンテナの近傍の測定箇所に設置し、それと光源およびO/E変換器などの測定機器との間を光ファイバで接続することにより、送信アンテナの特性に及ぼす影響を除き、落雷などによる誘導の影響を受けないで、送信電波の強度や位相特性を測定することができる。 As a means for measuring and monitoring fluctuations in the characteristics of a transmitting antenna for broadcasting or communication, the intensity of input light input by an optical fiber is modulated according to the electric field strength in the field and output by the optical fiber. An optical electric field sensor is used in which an optical electric field sensor head and an O / E converter that converts the output light into an electric signal are used, and the electric field strength in the vicinity of the transmitting antenna is measured by the O / E converted electric signal. ing. An optical fiber sensor head, which is mainly composed of a dielectric material and has wideband characteristics capable of responding at radio frequency, is installed at a measurement point near the transmitting antenna, and is connected to a light source and measuring equipment such as an O / E converter. By connecting the antennas with an optical fiber, it is possible to measure the intensity and phase characteristics of the transmitted radio wave without being affected by the induction due to a lightning strike or the like, except for the influence on the characteristics of the transmitting antenna.
このような光電界センサを用いたアンテナ監視システムの一例が特許文献1に記載されている。また、複数個所の電波の位相を高い信頼性と高い測定精度で測定することが可能な複数の光電界センサヘッドを用いたシステムが特許文献2に記載され、光電界センサを用いて複数のアンテナの電力レベルや位相差を計測するアンテナの特性測定システムが特許文献3に記載されている。 An example of an antenna monitoring system using such an optical electric field sensor is described in Patent Document 1. Further, Patent Document 2 describes a system using a plurality of optical electric field sensor heads capable of measuring the phases of radio waves at a plurality of locations with high reliability and high measurement accuracy, and a plurality of antennas using the optical electric field sensors. Patent Document 3 describes an antenna characteristic measurement system that measures the power level and phase difference of the antenna.
放送用の送信アンテナでは、放送エリアに合わせた空中線利得と指向性を形成するために、双ループアンテナなどを複数個、多段に、また多面に配置して送信アンテナシステムを構成する場合が多い。このような複数のアンテナを用いた送信アンテナシステムでは、合成された放射電波が設計通りの利得と指向性を得るためには、個々のアンテナが設計通りの強度特性や位相特性で電波を放射することが必要である。しかし、実際には、施工工事の際の不備や故障などにより設計通りの特性となっていない場合がある。特に位相特性は各アンテナ間の相対的な位相差を詳細に調整する必要であるので、個々のアンテナごとの位相特性の測定や監視が必須となる。 In a transmitting antenna for broadcasting, in order to form antenna gain and directivity according to the broadcasting area, a plurality of twin loop antennas and the like are often arranged in multiple stages and in multiple surfaces to form a transmitting antenna system. In a transmitting antenna system using a plurality of antennas like this, in order for the combined radiated radio waves to obtain the gain and directivity as designed, each antenna emits radio waves with the intensity characteristics and phase characteristics as designed. It is necessary. However, in reality, the characteristics may not be as designed due to defects or failures during construction work. In particular, since it is necessary to finely adjust the relative phase difference between each antenna for the phase characteristic, it is essential to measure and monitor the phase characteristic for each antenna.
通常、鉄塔などの高所に設置されるアンテナの近傍に置かれた光電界センサヘッドと、測定機器等と共に屋内に置かれるO/E変換器との間は、数十m〜数百mの光ファイバ伝送路で接続される。アンテナより放射された電波の位相を測定する場合、電波信号を光信号に変換した後、光ファイバにより伝送され、O/E変換して得られる電波信号の位相は、それぞれの光電界センサヘッドに接続された光ファイバの長さに依存し、さらにその光ファイバの温度にも依存する。このため、個々のアンテナから放射される電波の相対的な位相差を正確に測定するためには何らかの工夫が必要となる。例えば、特許文献2においては、光電界センサヘッドをそれぞれ複数のアンテナの近傍に設置し、すべての光電界センサヘッドに接続する光ファイバの長さを許容される設定値内に調整する方法が示されている。また、特許文献3においては、光ファイバに接続された1つの光電界センサヘッドを用い、それを個々のアンテナの近傍に順次着脱して設置して測定し、それらの測定データを比較することにより相対的な位相差を測定している。 Normally, the distance between the optical fiber sensor head placed near the antenna installed in a high place such as a steel tower and the O / E converter placed indoors together with the measuring equipment is several tens of meters to several hundreds of meters. It is connected by an optical fiber transmission line. When measuring the phase of radio waves radiated from an antenna, the phase of the radio wave signal obtained by converting the radio wave signal into an optical signal, transmitting it through an optical fiber, and performing O / E conversion is transmitted to each optical electric field sensor head. It depends on the length of the connected optical fiber and also on the temperature of the optical fiber. Therefore, some ingenuity is required to accurately measure the relative phase difference of the radio waves radiated from each antenna. For example, Patent Document 2 discloses a method in which an optical electric field sensor head is installed in the vicinity of a plurality of antennas, and the length of an optical fiber connected to all the optical electric field sensor heads is adjusted within an allowable set value. Has been done. Further, in Patent Document 3, one optical electric field sensor head connected to an optical fiber is used, and the heads are sequentially attached and detached in the vicinity of individual antennas for measurement, and the measurement data thereof are compared. The relative phase difference is measured.
しかし、送信アンテナシステムを構成する個々のアンテナの設置場所が離れている場合や光電界センサヘッドや光ファイバの設置の自由度が制限される場合には、特許文献2のように、個々のアンテナの近傍に配置する光電界センサヘッドとO/E変換器との間を接続する光ファイバの長さを正確に測定し、調整することは容易ではない。また、外部環境によっては光電界センサヘッドを着脱して設置することが難しい場合や、光電界センサヘッドの着脱や光ファイバの敷設に大きな工数を要する場合があり、このような場合は特許文献3の方法を用いることは容易ではない。 However, when the installation locations of the individual antennas constituting the transmitting antenna system are separated or the degree of freedom in installing the optical electric field sensor head and the optical fiber is limited, as in Patent Document 2, the individual antennas are installed. It is not easy to accurately measure and adjust the length of the optical fiber connecting between the optical electric field sensor head arranged in the vicinity of the O / E converter and the O / E converter. Further, depending on the external environment, it may be difficult to attach / detach the optical electric field sensor head and install it, or it may take a large number of man-hours to attach / detach the optical electric field sensor head and lay the optical fiber. In such a case, Patent Document 3 It is not easy to use the method of.
本発明の目的は、上記の課題を解決し、光電界センサヘッドとO/E変換器とを接続する光ファイバの長さの詳細な測定や調整、及び光電界センサヘッドの着脱を必要としないで、複数のアンテナの相対的な位相差を測定することが可能なアンテナ特性測定装置を提供することにある。 An object of the present invention solves the above problems and does not require detailed measurement and adjustment of the length of the optical fiber connecting the optical electric field sensor head and the O / E converter, and attachment / detachment of the optical electric field sensor head. Therefore, it is an object of the present invention to provide an antenna characteristic measuring device capable of measuring the relative phase difference of a plurality of antennas.
上記課題を解決するため、第1の観点では、本発明によるアンテナ特性測定装置は、複数のアンテナを用いて電波を放射する送信アンテナシステムにおいて、少なくとも2つの前記アンテナの近傍にそれぞれ配置され、光ファイバにより入力された入力光の強度をその場の電界強度に応じて変調した変調光を出力する少なくとも2つの光電界センサヘッドと、前記光電界センサヘッドに前記入力光を供給する変調用光源と、前記変調光を電気信号に変換するO/E変換器と、前記入力光を前記変調用光源からそれぞれの前記光電界センサヘッドに伝送する少なくとも2つの入力光ファイバと、それぞれの前記光電界センサヘッドからの前記変調光を前記O/E変換器に伝送する少なくとも2つの出力光ファイバとを有し、前記O/E変換された電気信号に基づいて前記電界強度を測定することにより少なくとも2つの前記アンテナから放射される電波の位相を測定するアンテナ特性測定装置であって、前記変調用光源とは異なる波長を有する補正用光源と、前記光電界センサヘッドと前記出力光ファイバとの間にそれぞれ設置された前記変調用光源の波長を通過し前記補正用光源の波長を反射する反射型回折格子とを有し、前記補正用光源の強度を基準信号で変調して得られる補正用光信号を前記O/E変換器側より前記出力光ファイバに入力し、前記反射型回折格子により反射して前記O/E変換器側に戻る前記補正用光信号を検出して前記基準信号と比較することにより、それぞれの前記出力光ファイバに依存する電波の位相の測定値を補正することを特徴とする。 In order to solve the above problems, from the first aspect, the antenna characteristic measuring device according to the present invention is arranged in the vicinity of at least two of the antennas in a transmitting antenna system that emits radio waves using a plurality of antennas, respectively, and emits light. At least two photoelectric field sensor heads that output modulated light obtained by modulating the intensity of input light input by the fiber according to the field strength of the electric field, and a modulation light source that supplies the input light to the photoelectric field sensor head. An O / E converter that converts the modulated light into an electric signal, at least two input optical fibers that transmit the input light from the modulation light source to the respective optical electric field sensor heads, and the respective optical electric field sensor. It has at least two output optical fibers that transmit the modulated light from the head to the O / E converter, and at least two by measuring the electric field strength based on the O / E converted electric signal. An antenna characteristic measuring device for measuring the phase of radio waves radiated from the antenna, which is a correction light source having a wavelength different from that of the modulation light source, and between the optical electric field sensor head and the output optical fiber, respectively. A correction optical signal obtained by modulating the intensity of the correction light source with a reference signal and having a reflective diffraction grid that passes through the wavelength of the installed modulation light source and reflects the wavelength of the correction light source. The correction optical signal that is input to the output optical fiber from the O / E converter side, is reflected by the reflection type diffraction grid, and returns to the O / E converter side is detected and compared with the reference signal. Therefore, it is characterized in that the measured value of the phase of the radio wave depending on each output optical fiber is corrected.
上記のように、本発明においては、光電界センサヘッドと出力光ファイバとの間に反射型回折格子を挿入し、補正用光信号をO/E変換器側より出力光ファイバに入力し、反射型回折格子により反射してO/E変換器側に戻るその補正用光信号を検出することにより、出力光ファイバに依存する電波信号の位相シフト量を検出することができる。上記の検出される補正用光信号の位相シフト量は補正用光信号を変調している基準信号に対する相対的な位相シフト量であり、出力光ファイバの往復により生ずる位相シフト量である。この値は、光信号に変換された電波信号が通過する出力光ファイバの長さや温度に依存する位相シフト量に対応している。そこで、各光電界センサヘッドの出力光ファイバについて、同一の基準信号に対する相対的な位相シフト量を検出しそれらを比較することにより、各光電界センサヘッドの電波の位相の測定値の出力光ファイバに依存する部分を把握することができる。すなわち、各アンテナから放射された電波の相対的な位相差の部分と、出力光ファイバの違いに依存する位相差の部分を切り分けて把握することができる。この検出された出力光ファイバに依存する位相差を用いて、各光電界センサヘッドの位相の測定値を補正することにより、各アンテナから放射された電波の相対的な位相を高精度に測定することができる。 As described above, in the present invention, a reflective diffraction grating is inserted between the optical electric field sensor head and the output optical fiber, and a correction optical signal is input to the output optical fiber from the O / E converter side and reflected. By detecting the correction optical signal that is reflected by the type diffraction grating and returns to the O / E converter side, the phase shift amount of the radio wave signal depending on the output optical fiber can be detected. The phase shift amount of the detected correction optical signal is the phase shift amount relative to the reference signal that is modulating the correction optical signal, and is the phase shift amount generated by the reciprocation of the output optical fiber. This value corresponds to the amount of phase shift depending on the length and temperature of the output optical fiber through which the radio signal converted into the optical signal passes. Therefore, for the output optical fiber of each optical electric field sensor head, the output optical fiber of the measured value of the phase of the radio wave of each optical electric field sensor head is detected by detecting the relative phase shift amount with respect to the same reference signal and comparing them. It is possible to grasp the part that depends on. That is, the relative phase difference portion of the radio wave radiated from each antenna and the phase difference portion depending on the difference in the output optical fiber can be separately grasped. By correcting the measured value of the phase of each optical electric field sensor head using the phase difference depending on the detected output optical fiber, the relative phase of the radio wave radiated from each antenna is measured with high accuracy. be able to.
ここで、補正用光源は変調用光源とは異なる波長を有し、光電界センサヘッドと出力光ファイバとの間に設置する反射型回折格子は変調用光源の波長を通過し補正用光源の波長のみを反射するように設定している。これにより、変調光は光電界センサヘッドから出力光ファイバを通過してO/E変換器に入力させることができる。なお、各出力光ファイバに対する補正用のデータを測定する場合、基準信号をアンテナから放射する電波信号の周波数と同一の周波数とすれば、光信号に変換された電波信号の出力光ファイバによる位相のシフト量の違いが直接的に把握可能となる。また、基準信号の周波数をより高くすれば出力光ファイバの長さ等の違いに対する位相シフト量の変化が大きくなるので、より高精度の位相の測定値の補正が可能となる。 Here, the correction light source has a wavelength different from that of the modulation light source, and the reflection type diffraction grating installed between the optical electric field sensor head and the output optical fiber passes through the wavelength of the modulation light source and the wavelength of the correction light source. It is set to reflect only. As a result, the modulated light can be input to the O / E converter from the optical electric field sensor head through the output optical fiber. When measuring the correction data for each output optical fiber, if the reference signal has the same frequency as the radio wave signal radiated from the antenna, the phase of the radio wave signal converted into the optical signal by the output optical fiber The difference in shift amount can be directly grasped. Further, if the frequency of the reference signal is made higher, the change in the phase shift amount with respect to the difference in the length of the output optical fiber becomes larger, so that the measured value of the phase can be corrected with higher accuracy.
また、本発明に使用する光電界センサヘッドとしては、電気光学効果を有する材料から作られた基板と、その基板に形成された光導波路と、その光導波路近傍に設置された電極アンテナとを備え、前記光導波路は、光の入射側から延びる入力光導波路と、その入力光導波路から二股に分岐して延びる2本の位相シフト導波路と、その2本の位相シフト光導波路が合流して光の出射側につながる出力光導波路とから形成され、前記電極アンテナは、前記位相シフト導波路に並行して前記延伸方向へ延びるとともに、アンテナから放射される電波により該電極アンテナに誘起された電気信号を前記位相シフト導波路に印加し該位相シフト光導波路の屈折率を変化させる駆動電極部分を有する分岐干渉型光変調器を用いることができる。基板材料としてはニオブ酸リチウム結晶が従来から用いられており、小型、高効率、広帯域の光変調器が得られるので、本発明の光電界センサヘッドに用いるのに適している。この光変調器には駆動電極と一体となった電界検出用の電極アンテナが設置され、電極アンテナに誘起された電圧が駆動電極部分を介して位相シフト導波路に印加されて位相シフト光導波路の屈折率を変化させる。 Further, the optical electric field sensor head used in the present invention includes a substrate made of a material having an electro-optical effect, an optical waveguide formed on the substrate, and an electrode antenna installed in the vicinity of the optical waveguide. In the optical waveguide, an input optical waveguide extending from the incident side of light, two phase-shifted waveguides extending bifurcated from the input optical waveguide, and the two phase-shifted optical waveguides merge to form light. The electrode antenna is formed from an output optical waveguide connected to the exit side of the light, extends in the extending direction in parallel with the phase shift waveguide, and is an electric signal induced in the electrode antenna by a radio wave radiated from the antenna. Can be used for a branched interference type optical modulator having a drive electrode portion that changes the refractive index of the phase shift optical waveguide by applying the above to the phase shift optical waveguide. Lithium niobate crystals have been conventionally used as the substrate material, and since a compact, high-efficiency, wide-band optical modulator can be obtained, it is suitable for use in the optical electric field sensor head of the present invention. An electrode antenna for electric field detection integrated with the drive electrode is installed in this light modulator, and a voltage induced in the electrode antenna is applied to the phase shift waveguide via the drive electrode portion to form a phase shift optical waveguide. Change the refractive index.
第2の観点では、本発明は、前記第1の観点のアンテナ特性測定装置において、前記反射型回折格子は光ファイバ・ブラッグ・グレーティングであることを特徴とする。本発明に用いる反射型回折格子は、回折格子やコリメータ等の個別部品を組み合わせても構成可能であるが、光ファイバ中に埋め込まれた回折格子を有する光ファイバ・ブラッグ・グレーティング(FBG)を用いる方が小型かつ低コストで実現可能である。 From the second aspect, the present invention is characterized in that, in the antenna characteristic measuring apparatus of the first aspect, the reflective diffraction grating is an optical fiber Bragg grating. The reflective diffraction grating used in the present invention can be configured by combining individual parts such as a diffraction grating and a collimator, but an optical fiber Bragg grating (FBG) having a diffraction grating embedded in the optical fiber is used. It is smaller and less costly to achieve.
第3の観点では、本発明は、前記第1又は第2の観点のアンテナ特性測定装置において、前記補正用光源からの前記補正用光信号は光サーキュレータを介して前記出力光ファイバに入力し、前記変調光及び前記反射型回折格子により反射された前記補正用光信号は前記光サーキュレータを介して前記O/E変換器に入力することを特徴とする。光サーキュレータを用いることにより、出力光ファイバに入力する補正用光信号と、出力光ファイバから出力する変調光及び補正用光信号の反射光とを容易に分離して処理することができる。この場合、出力光ファイバから出力する変調光及び補正用光信号の反射光はWDMカプラを用いて分離し、その後、別々のO/E変換器に入力してもよい。または、補正用光信号を検出するときに変調用光源からの入力光を遮断して、変調光と補正用光信号とを同時に検出しないようにすれば、変調光と補正用光信号の反射光とを分離しないでO/E変換器に入力することができる。 From the third aspect, in the antenna characteristic measuring apparatus of the first or second aspect, the correction optical signal from the correction light source is input to the output optical fiber via an optical circulator. The modulated light and the correction optical signal reflected by the reflective diffraction grating are input to the O / E converter via the optical circulator. By using the optical circulator, the correction optical signal input to the output optical fiber, the modulated light output from the output optical fiber, and the reflected light of the correction optical signal can be easily separated and processed. In this case, the modulated light output from the output optical fiber and the reflected light of the correction light signal may be separated by using a WDM coupler and then input to separate O / E converters. Alternatively, if the input light from the modulation light source is blocked when the correction light signal is detected so that the modulation light and the correction light signal are not detected at the same time, the reflected light of the modulation light and the correction light signal can be detected. Can be input to the O / E converter without separating.
第4の観点では、本発明は、前記第1または第2の観点のアンテナ特性測定装置において、前記光電界センサヘッドは前記入力光を変調し反射して戻す反射型光電界センサヘッドであり、前記入力光ファイバと前記出力光ファイバとは同一の光ファイバであって、前記補正用光源からの前記補正用光信号と前記変調用光源からの入力光とをWDMカプラにより合波した後、光サーキュレータを介して前記入力光ファイバに入力し、前記変調光及び前記反射型回折格子により反射された前記補正用光信号は前記光サーキュレータを介して前記O/E変換器に入力することを特徴とする。 From the fourth aspect, the present invention is a reflection type optical electric fiber sensor head that modulates and reflects the input light and returns it in the antenna characteristic measuring device of the first or second aspect. The input optical fiber and the output optical fiber are the same optical fiber, and after the correction optical signal from the correction light source and the input light from the modulation light source are combined by a WDM coupler, the light is emitted. The feature is that the modulated light and the correction optical signal reflected by the reflective diffraction grid are input to the input optical fiber via the circulator and input to the O / E converter via the optical circulator. To do.
反射型光電界センサヘッドを用いることにより入力光と出力光は光サーキュレータにより分離して入出力する。この場合、光サーキュレータから出力する変調光及び補正用光信号の反射光はWDMカプラを用いて分離し、その後、別々のO/E変換器に入力してもよい。または、補正用光信号を検出するときに変調用光源からの入力光を遮断して、変調光と補正用光信号とを同時に検出しないようにすれば、変調光と補正用光信号の反射光とを分離しないでO/E変換器に入力することができる。 By using the reflective optical electric field sensor head, the input light and the output light are separated and input / output by the optical circulator. In this case, the modulated light output from the optical circulator and the reflected light of the correction light signal may be separated by using a WDM coupler and then input to separate O / E converters. Alternatively, if the input light from the modulation light source is blocked when the correction light signal is detected so that the modulation light and the correction light signal are not detected at the same time, the reflected light of the modulation light and the correction light signal can be detected. Can be input to the O / E converter without separating.
反射型光電界センサヘッドとしては、電気光学効果を有する材料から作られた基板と、その基板に形成された光導波路と、前記基板上に設置されて前記光導波路を伝播する光を反射する光反射部と、前記光導波路近傍に設置された電極アンテナとを備え、前記光導波路が、光の入出射側から延びる入出力光導波路と、前記入出力光導波路から二股に分岐して延びて前記光反射部に達する2本の位相シフト導波路とから形成され、前記電極アンテナは、前記位相シフト導波路に並行して前記延伸方向へ延びるとともに、アンテナから放射される電波により該電極アンテナに誘起された電気信号を前記位相シフト導波路に印加し該位相シフト光導波路の屈折率を変化させる駆動電極部分を有する反射型の分岐干渉型光変調器を用いることができる。このような反射型の光変調器の構成を用いることにより、透過型の光変調器に比べて同じ電極長に対して2倍の長さ光が透過するので、光電界センサヘッドのより高効率化、広帯域化が可能となり、かつ小型化が可能となる。 The reflective optical electric field sensor head includes a substrate made of a material having an electro-optical effect, an optical waveguide formed on the substrate, and light that is installed on the substrate and reflects light propagating through the optical waveguide. The optical waveguide is provided with a reflecting portion and an electrode antenna installed in the vicinity of the optical waveguide, and the optical waveguide extends bifurcated from the input / output optical waveguide and the input / output optical waveguide. Formed from two phase-shifted waveguides that reach the light-reflecting portion, the electrode antenna extends in the extending direction in parallel with the phase-shifted waveguide and is induced in the electrode antenna by radio waves radiated from the antenna. A reflection type branch interference type optical modulator having a driving electrode portion for applying the generated electric signal to the phase shift waveguide to change the refractive index of the phase shift optical waveguide can be used. By using such a reflection type light modulator configuration, light is transmitted twice as long as the same electrode length as compared with the transmission type optical modulator, so that the efficiency of the optical electric field sensor head is higher. It is possible to increase the size and bandwidth, and to reduce the size.
第5の観点では、本発明は、前記第3又は第4の観点のアンテナ特性測定装置において、前記補正用光信号を検出するときには前記変調用光源からの入力光を遮断することを特徴とする。このように補正用光信号を検出するときに変調用光源からの入力光を遮断して、変調光と補正用光信号とを同時に検出しないようにすれば、変調光と補正用光信号の反射光とを同じO/E変換器に入力して検出することができる。 From a fifth aspect, the present invention is characterized in that, in the antenna characteristic measuring device of the third or fourth aspect, when the correction optical signal is detected, the input light from the modulation light source is blocked. .. In this way, if the input light from the modulation light source is blocked when the correction optical signal is detected so that the modulation light and the correction optical signal are not detected at the same time, the modulation light and the correction optical signal are reflected. Light can be input to the same O / E converter for detection.
第6の観点では、本発明は、前記第1乃至第5の観点のアンテナ特性測定装置において、前記O/E変換された電気信号に基づいて前記電界強度を測定することにより前記アンテナから放射される電波の強度を測定する手段を有することを特徴とする。光電界センサヘッドにおいて光信号に変換された電波信号の強度又は振幅はその場の電界強度に依存するため、検出された電波信号の強度又は振幅を比較器などを用いて計測すれば、そのアンテナから放射された電波の強度を測定することができる。すなわち、本観点のアンテナ特性測定装置では、複数のアンテナから放射される電波の相対的な位相の測定と同時に電波の強度の測定が可能となる。 From the sixth aspect, the present invention is radiated from the antenna by measuring the electric field strength based on the O / E-converted electric signal in the antenna characteristic measuring apparatus of the first to fifth aspects. It is characterized by having a means for measuring the intensity of radio waves. Since the intensity or amplitude of the radio wave signal converted into an optical signal by the optical electric field sensor head depends on the electric wave strength in the field, if the intensity or amplitude of the detected radio wave signal is measured using a comparator or the like, the antenna The intensity of radio waves radiated from can be measured. That is, the antenna characteristic measuring device from this viewpoint can measure the strength of radio waves at the same time as measuring the relative phases of radio waves radiated from a plurality of antennas.
第7の観点では、本発明は、前記第6の観点のアンテナ特性測定装置において、前記反射型回折格子により反射して前記O/E変換器側に戻る前記補正用光信号の光強度を測定し、その測定された光強度に基づいて、前記出力光ファイバに依存する電波の強度の測定値を補正することを特徴とする。光ファイバ伝送路には、通過する光信号を減衰させる伝搬損失、および光ファイバ間の接続部での接続損失、コネクタ損失などが存在し、光電界センサヘッドからの変調光は光ファイバを通過することにより何らかの減衰が生ずる。上記の損失は光ファイバの長さ、接続状態などに依存するので、測定される電波信号の強度も光電界センサヘッドに接続された出力光ファイバの損失によって変わってしまい、正確な電波の強度の測定が得られない。そこで、本観点の発明では、変調光と同じ出力光ファイバを往復して通過する補正用光信号の光強度を測定することにより、出力光ファイバの損失に依存する測定値を補正することができる。すなわち、一定の強度で出力光ファイバに入力される補正用光信号の光強度が変化すれば、出力光ファイバの損失が変化したことになり、この変化量を基に、電波の強度の測定値を補正できる。これにより、複数のアンテナから放射される電波の相対的な位相の測定と同時に電波の強度の正確な測定が可能となる。 From the seventh aspect, the present invention measures the light intensity of the correction optical signal that is reflected by the reflection type diffraction grating and returns to the O / E converter side in the antenna characteristic measuring device of the sixth aspect. Then, based on the measured light intensity, the measured value of the radio wave intensity depending on the output optical fiber is corrected. The optical fiber transmission line has propagation loss that attenuates the passing optical signal, connection loss at the connection portion between the optical fibers, connector loss, and the like, and the modulated light from the optical electric field sensor head passes through the optical fiber. This causes some attenuation. Since the above loss depends on the length of the optical fiber, the connection state, etc., the strength of the measured radio wave signal also changes due to the loss of the output optical fiber connected to the optical electric field sensor head, and the accurate radio wave strength No measurement is available. Therefore, in the present invention, the measured value depending on the loss of the output optical fiber can be corrected by measuring the optical intensity of the correction optical signal that reciprocates and passes through the same output optical fiber as the modulated light. .. That is, if the optical intensity of the correction optical signal input to the output optical fiber changes with a constant intensity, the loss of the output optical fiber changes, and the measured value of the radio wave intensity is based on this change amount. Can be corrected. This makes it possible to accurately measure the intensity of radio waves at the same time as measuring the relative phases of radio waves radiated from a plurality of antennas.
上記のように、本発明により、光電界センサヘッドとO/E変換器とを接続する光ファイバの長さの詳細な測定や調整、及び光電界センサヘッドの着脱を必要としないで、複数のアンテナの相対的な位相差を測定することが可能なアンテナ特性測定装置が得られる。 As described above, according to the present invention, there is no need for detailed measurement and adjustment of the length of the optical fiber connecting the optical electric field sensor head and the O / E converter, and attachment / detachment of the optical electric field sensor head. An antenna characteristic measuring device capable of measuring the relative phase difference of the antenna can be obtained.
以下、図面を参照して本発明のアンテナ特性測定装置を実施例により詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、その重複した説明を省略する。 Hereinafter, the antenna characteristic measuring apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted.
図1は実施例1に係るアンテナ特性測定装置を用いた測定システムのブロック構成図である。本実施例の測定システム10は、複数の送信アンテナから放射される電波の相対的な位相差を測定するシステムである。図1に示すように、光ファイバにより入力された入力光の強度をその場の電界強度に応じて変調した変調光を出力する複数個の光電界センサヘッド12を有し、各光電界センサヘッド12はそれぞれ送信アンテナの近傍に設置される。送受信装置11は、光電界センサヘッド12に入力光を供給する変調用光源14と、変調光を電気信号に変換するO/E変換器15とを備えている。本実施例に使用する光電界センサヘッド12は反射型光電界センサヘッドであり、光電界センサヘッド12と送受信装置が複数本の入出力光ファイバ21により接続されている。これらの入出力光ファイバ21により変調用光源14からの入力光がそれぞれの光電界センサヘッド12に伝送され、かつ、それぞれの光電界センサヘッドからの変調光がO/E変換器15に伝送される。なお、変調用光源14は、互いに直交する偏光を出力する2つのレーザ光源とそれらの偏光を合成するために偏波保持光ファイバを介して接続された偏波合成器とを備え、その偏波合成器からの互いに直交する偏光成分を有する光を光電界センサヘッド12への入力光として出力する。また、O/E変換器15はアンプを備えている。
FIG. 1 is a block configuration diagram of a measurement system using the antenna characteristic measuring device according to the first embodiment. The measurement system 10 of this embodiment is a system that measures the relative phase difference of radio waves radiated from a plurality of transmitting antennas. As shown in FIG. 1, each optical electric
本実施例において、送受信装置11は、変調用光源14とは異なる波長を有する補正用光源16を備えている。補正用光源16はレーザ光源であり、その強度が基準信号源22より発生した基準信号により変調された補正用光信号を出力する。さらに、補正用光源16からの補正用光信号と変調用光源14からの入力光とがWDMカプラ17により合波された後、光サーキュレータ18を介して光スイッチ19に入力する。光スイッチ19は入力された光を順次、切り替えて、それぞれの光電界センサヘッド12に接続された入出力光ファイバ21に結合する。
In this embodiment, the transmission / reception device 11 includes a correction light source 16 having a wavelength different from that of the
光電界センサヘッド12と入出力光ファイバ21との間には変調用光源14の波長λ1を通過し、補正用光源16の波長λ2を反射する反射型回折格子としてFBG(光ファイバ・ブラッグ・グレーティング)20がそれぞれ設置されている。すなわち、FBG20は光電界センサヘッド12への入力光及び変調光は通過させ、補正用光信号は反射する。変調光及びFBG20により反射された補正用光信号は入出力光ファイバ21を経由して送受信装置11に戻り、光スイッチ19を通過して、光サーキュレータ18を介してO/E変換器15に入力する。
FBG (optical fiber Bragg grating) is used as a reflective diffraction grating that passes the wavelength λ1 of the
本実施例においては、各送信アンテナへのそれぞれの光電界センサヘッド12の設置を行った後、各送信アンテナに対する位相の測定値の補正を行う。この時には、変調用光源14からの入力光を遮断し、O/E変換器15に入力する補正用光信号を検出する。基準信号源22からの基準信号は、分波器23において2つに分波され、一方が補正用光源16の変調に使用され、他方は送信アンテナから放射される電波の強度及び位相を監視する空中線監視装置24の参照ポートP1に入力される。O/E変換器15により出力された補正用光信号は空中線監視装置24の測定ポートP2に入力され、参照ポートP1に入力された基準信号と比較され、その間の相対的な位相差が検出される。
In this embodiment, after installing each optical electric
光スイッチ19により、順次切り替えて、各送信アンテナに設置された入出力光ファイバ21について測定を行うことにより、それぞれ基準信号との間の相対的な位相差が検出される。この相対的な位相差がそれぞれの入出力光ファイバ21の長さや温度、応力等の違いにより生じた位相差であり、各アンテナの電波の位相の測定値に対する補正値となる。
By sequentially switching by the
上記の補正値を把握後、補正用光源16からの出力を遮断し、変調用光源14を駆動し、各送信アンテナから放射される電波の位相の測定を行う。光スイッチ19を順次切り替えることにより、各送信アンテナの光電界センサヘッド12への入出力光ファイバ21に入力光を供給し、光電界センサヘッド12からの変調光を光サーキュレータ18を介してO/E変換器15に入力する。O/E変換器15により出力された電波信号は空中線監視装置24の測定ポートP2に入力され、参照ポートP1に入力された基準信号と比較され、その間の相対的な位相差が検出される。この検出された位相差は上記の補正値により補正される。各送信アンテナについて測定することにより、送信アンテナ間の電波の相対的な位相差を測定することができる。
After grasping the above correction value, the output from the correction light source 16 is cut off, the
本実施例のアンテナ特性測定装置を用いた測定結果の一例を表1に示す。表中の相対位相差測定値は、2つの送信アンテナにそれぞれ設置された光電界センサヘッド12に接続された入出力光ファイバ21の長さに0.023m及び1.076mの違いがある場合について、検出された波長λ2の補正用光信号を基準信号と比較した結果を用いて、波長λ1の変調光による測定値を補正した値である。なお、実際に放射される電波の相対位相差は設計値通りであることが確認されている。表1に示すように、周波数473.143MHz又は485.143MHzの電波信号の場合、測定値の補正により、入出力光ファイバ12の長さの差が0.023〜1.076mに対して、相対的な位相差は−0.1〜0.6度という高い測定精度が得られた。
Table 1 shows an example of the measurement results using the antenna characteristic measuring device of this embodiment. The relative phase difference measurement values in the table are for cases where there is a difference of 0.023 m and 1.076 m in the lengths of the input / output
図2は、本実施例の測定対象の送信アンテナシステムの一例を示す斜視図である。この送信アンテナシステムはそれぞれ異なる方角を向いた4つの送信アンテナ30を上下2段に用いて全方位に電波を放射するものである。光電界センサヘッド12は、各送信アンテナ30に対して相対的に同じ位置に設置される。図3は送信アンテナへの光電界センサヘッドの設置方法の一例を示す図であり、図3(a)は平面図、図3(b)は側面図である。図3に示すように、送信アンテナ30は、電波を放射するアンテナ本体31の裏面に反射板32を有し、前面および側面が防水カバーであるレドーム33に覆われた送信アンテナである。なお、図3においてはアンテナ本体31として4L形双ループアンテナ素子を用いている。光電界センサヘッド12は、反射板32に設けた穴34よりアンテナ本体31と反射板32との間の所定の位置に挿入される。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the transmitting antenna system to be measured in this embodiment. This transmitting antenna system radiates radio waves in all directions by using four transmitting
図3において、光電界センサヘッド12は、光電界センサヘッド12に接続された入出力光ファイバピッグテイルの一部と共に絶縁体材料で構成された筐体に収納され、その筐体が反射板32の外側に設置された固定ボックスに着脱可能に固定される。
In FIG. 3, the optical electric
図4は光電界センサヘッドの送信アンテナへの取付構造の一例を示す図であり、図4(a)は側面図、図4(b)は裏面図である。図4において、円筒状の筐体35は光電界センサヘッド12と光電界センサヘッドに接続された入出力光ファイバピッグテイル36の一部を内蔵し、反射板32の裏面に固定された固定ボックス37の取り付け部38に固定される。固定ボックス37には反射板32の穴34に対応した穴を有し、その穴の裏側に取り付け部38が形成されている。また、光電界センサヘッド12が目的とするアンテナ本体31と反射板32の間の位置で、目的とする電界成分に対して感度が得られるように、穴34の位置が設定され、かつ、筐体35が反射板32に対して斜めに挿入されるように構成されている。筐体35は固定されたときに反射板32より内側に突出する部分の大部分はフッ素樹脂などの絶縁体材料で構成され、取り付け部38と結合する結合部35Aは金属で構成されている。結合部35Aの端部の外周にはねじが形成され、取り付け部38はそのねじに嵌め合うねじが内周に形成された円筒部分を有している。また、光ファイバピッグテイル36の先端には光ファイバコネクタが形成され、取り付け部38の底部を通って固定ボックス37の側面に設置された受け側の光ファイバコネクタ39に挿入される。固定ボックス37は光電界センサヘッド12を固定後、裏側より蓋37Aにより密封され、蓋37Aの周囲をねじにより固定する。
4A and 4B are views showing an example of a structure for attaching an optical electric field sensor head to a transmitting antenna, FIG. 4A is a side view, and FIG. 4B is a back view. In FIG. 4, the
ここで、図4の構成において、FBG20は光ファイバコネクタ39に挿入された光接続コネクタ40に内蔵されている。光接続コネクタ40の外側に入出力光ファイバ21が接続される。このような構成により、光電界センサヘッド12と入出力光ファイバ21との間に余分なスペースを必要としないでFBG20をコンパクトに挿入することができる。
Here, in the configuration of FIG. 4, the
なお、本実施例の送信アンテナはUHF帯、すなわち周波数470〜710MHzの電波を放射し、穴34の直径は20〜50mm程度であるので、穴34の直径は電波の波長の1/10程度以下となり、穴34の存在によるアンテナ特性への影響は非常に小さい。
The transmitting antenna of this embodiment emits radio waves in the UHF band, that is, a frequency of 470 to 710 MHz, and the diameter of the
図5は本実施例の光電界センサヘッドに内蔵される反射型の光変調器の構成を模式的に示す図であり、図5(a)は平面図、図5(b)は断面図である。図5において、
光変調器25は、電気光学効果を有する結晶基板であるXカットのニオブ酸リチウム(LiNbO3)結晶から作られた基板26と、基板26の上面側にTi拡散によって作られた分岐干渉型光導波路27と、基板26の上面側に成膜されたバッファ層28と、バッファ層28の上に成膜された電極アンテナ29と、基板26の一方の端部に設置された光反射部43とから構成されている。
5A and 5B are views schematically showing the configuration of a reflection type optical modulator built in the optical electric field sensor head of this embodiment, FIG. 5A is a plan view, and FIG. 5B is a sectional view. is there. In FIG. 5,
The
分岐干渉型光導波路27は、入力光の入射側に延びる1本の入出力光導波路27aと、入出力光導波路27aから二股に分岐して延びる2本の位相シフト導波路27b,27cとから形成されている。入出力光導波路27aや位相シフト光導波路27b,27cは、延伸方向に垂直な方向の幅寸法Wが等しい。位相シフト光導波路27b,27cは、それらの延伸方向の長さ寸法がほぼ等しい。
The branch interference type
光導波路27a〜27cの幅寸法Wは、5〜10μmの範囲にある。各位相シフト光導波路27b,27cの延伸方向の長さ寸法は、10〜30mmの範囲にある。位相シフト光導波路27bと27cは、その中央部分が幅方向へ所定寸法で離間し、互いに平行に延びている。中央部分における光導波路27bと27cの間の離間寸法は、20〜50μmの範囲にある。なお、光導波路27a〜27cの幅寸法Wや各位相シフト光導波路27b,27cの長さ寸法、光導波路27b,27cの離間寸法について特に限定はなく、それら寸法を任意に設定することができる。
The width dimension W of the optical waveguides 27a to 27c is in the range of 5 to 10 μm. The length dimension of each phase shift
バッファ層28は、光導波路27を伝播する光の一部が電極アンテナ29に吸収されることを防止する目的で設けられる。バッファ層28は、二酸化ケイ素(SiO2)から作られ、その厚さ寸法は100〜1000nm程度である。ダイポールアンテナと類似の検出アンテナとして機能する電極アンテナ29は、一方が入出力光導波路27aの側に位置し、他方が光反射部43の側に位置するように、延伸方向へ並んでいる。それらの電極アンテナ29は、スパッタリング等によって成膜されたクロム(Cr)と金(Au)の2層膜である。電極アンテナ29は、空間を伝播する電波を受け、その電波の電界強度に比例した電気信号を誘起する。
The
光反射部43の側に位置する電極アンテナ29は位相シフト光導波路27bと27cの間に配置された駆動電極部29aを有し、入出力光導波路27aの側に位置する電極アンテナ29は、位相シフト光導波路27b,27cを挟んで駆動電極部29aの両側に配置された駆動電極部29b,29cを有する。それら駆動電極部29a,29b,29cは、光導波路27b,27cと平行に延伸方向へ延びている。電極アンテナ29の延伸方向の両端間の長さは5〜10mm程度である。
The
基板26の一方の端部に入出力光導波路27aの光入出射端が形成され、他方の端部に光反射部43が設置されている。入出力光導波路27aの光入出射端には光ファイバ41の入出射端面が結合している。光反射部43は、入出力光導波路27aから入射して位相シフト光導波路27b,27cを伝播した光を反射し、位相シフト光導波路27b,27cから入出力光導波路27aへ戻して伝播させる。電極アンテナ29が電波を受けたことにより誘起された電圧が駆動電極部29aと29b、29cとの間に互いに逆向きに印加されることにより位相シフト光導波路27bと27cには互いに逆向きの屈折率変化が生じ、それらを通過する光に互いに逆極性の位相シフトが生ずることにより、それらの光が合流するときに互いに干渉して強度変化が生ずる。これにより電極アンテナ29で受けた電波の電界強度変化に対応した光強度変化を有する変調光が得られる。
A light input / output end of the input / output optical waveguide 27a is formed at one end of the
なお、本実施例においては反射型の光変調器を用いており、同じ駆動電極部を折り返して2回光が通過するので、より高い変調効率が得られる。または、同じ変調効率を得るための駆動電極部の長さが短くてよいので電極容量を低減でき、より広帯域化が可能となる。また、出力光導波路を入力光導波路と一体化でき、位相シフト光導波路の長さを短くできるので光電界センサヘッドの小型化が可能となる。 In this embodiment, a reflection type light modulator is used, and the same drive electrode portion is folded back to allow light to pass through twice, so that higher modulation efficiency can be obtained. Alternatively, since the length of the drive electrode portion for obtaining the same modulation efficiency may be short, the electrode capacitance can be reduced and a wider band can be obtained. Further, the output optical waveguide can be integrated with the input optical waveguide, and the length of the phase shift optical waveguide can be shortened, so that the optical electric field sensor head can be miniaturized.
図6は光電界センサヘッドの構成を示す平面図である。光変調器25と光ファイバ41との結合部がセンサパッケージ42に内蔵され、密封されている。図6はセンサパッケージ42の蓋を被せる前の状態を示している。なお、センサパッケージ42は検出する電界に影響を及ぼさないようにガラスやフッ素樹脂などの絶縁体材料で構成され、その形状は、幅及び高さが10〜20mm程度、長さは50〜100mm程度である。
FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the optical electric field sensor head. The coupling portion between the
本実施例において、変調用光源14のレーザ光源としては、例えば、1.55μmの波長を有し、出力50mWの半導体レーザ光源を使用できる。光電界センサヘッドに使用するレーザ光は、その波長が1.26〜1.68μmの範囲にあればよく、その電力量が1〜100mWの範囲にあればよい。レーザ光の波長が1.68μmを超過すると、光ファイバにおいて不要なノイズが発生し、光ファイバを伝搬することにより損失が生ずるからである。レーザ光の電力量が100mWを超過すると、不必要な電力量を有するレーザ光を光電界センサヘッド12に供給することになり、その結果、送受信装置11の消費電力を低減することができない。
In this embodiment, as the laser light source of the
また、補正用光源16としては、例えば、変調用光源の波長λ1が1.55μmの場合、波長1.53μmの半導体レーザ光源を使用できる。一般的なWDMカプラによって変調用光源の入力光と合成し、一般的なFBGで変調光と分離する場合、補正用光源16の波長λ2は変調用光源14の波長λ1と0.01〜0.05μm程度離れていればよい。また、補正用光源16の出力は1〜10mW程度であればよい。
Further, as the correction light source 16, for example, when the wavelength λ1 of the modulation light source is 1.55 μm, a semiconductor laser light source having a wavelength of 1.53 μm can be used. When the light is combined with the input light of the modulation light source by a general WDM coupler and separated from the modulation light by a general FBG, the wavelength λ2 of the correction light source 16 is the wavelength λ1 of the
図7は実施例2に係るアンテナ特性測定装置を用いた測定システムのブロック構成図である。図7において、本実施例の測定システム50は、O/E変換された電気信号に基づいて電界強度を測定することにより送信アンテナから放射される電波の強度を測定することが可能なアンテナ特性測定装置である。本実施例の測定システム50の基本的な構成は実施例1の測定システム10と同様である。但し、本実施例においては、送受信装置51において、光サーキュレータ18からの変調光と補正用光信号をWDMカプラ52により分離し、補正用光信号をO/E変換器53に入力してその光強度を検出する。検出された補正用光信号の光強度信号は、レベル測定器54に入力され、予め補正用光源の出力に対して設定された基準の光強度と比較されて補正値が算出され、空中線監視装置24に送られて電波信号の強度の測定値が補正される。
FIG. 7 is a block configuration diagram of a measurement system using the antenna characteristic measuring device according to the second embodiment. In FIG. 7, the measurement system 50 of the present embodiment measures antenna characteristics capable of measuring the strength of radio waves radiated from a transmitting antenna by measuring the electric field strength based on the O / E-converted electric signal. It is a device. The basic configuration of the measurement system 50 of the present embodiment is the same as that of the measurement system 10 of the first embodiment. However, in this embodiment, in the transmission /
変調光に含まれる電波信号の振幅又は強度はその場の電界強度に依存するため、検出された電波信号の強度又は振幅を計測すれば、そのアンテナから放射された電波の強度を測定することができる。本実施例においては、空中線監視装置24に電波の強度の測定回路が含まれており、O/E変換器15により検出された電波信号により電波の強度が測定される。O/E変換器53に入力する補正用光信号の強度は、補正用光源16の出力が一定であれば、それぞれの入出力光ファイバ21の損失と対応する。そこで、補正用光信号の光強度に基づいて、入出力光ファイバ21の損失に依存する電波の強度の測定値に対する補正値を算出することができる。
Since the amplitude or intensity of the radio wave signal contained in the modulated light depends on the electric field strength in the place, if the intensity or amplitude of the detected radio wave signal is measured, the intensity of the radio wave radiated from the antenna can be measured. it can. In this embodiment, the
光ファイバ伝送路の損失は、光ファイバ間の接続部での接続損失、コネクタ損失などが存在し、それらは故障や劣化などにより変動する可能性があるので、本実施例の電波の強度の測定における補正は、光電界センサヘッドの設置時のみでなく、定常的に行うように設定してもよい。この場合、入出力光ファイバの損失変動を常に測定し、その値によって測定された電波信号の強度を自動的に補正して出力するような回路構成も可能である。 The loss of the optical fiber transmission line includes a connection loss at a connection portion between optical fibers, a connector loss, and the like, which may fluctuate due to a failure or deterioration. Therefore, the measurement of the radio wave intensity of this embodiment is performed. The correction in the above may be set not only when the optical electric field sensor head is installed but also on a steady basis. In this case, it is possible to configure a circuit in which the loss fluctuation of the input / output optical fiber is constantly measured, and the strength of the radio wave signal measured by the value is automatically corrected and output.
なお、補正用光源16を変調する基準信号の強度が一定であれば、上記のように補正用光信号の光強度を測定するのではなく、補正用光信号に含まれる基準信号の強度を測定して、その変動より入出力光ファイバ21の損失変動量を求め、電波の強度の測定値の補正を行うことも可能である。また、補正用光信号の光強度を測定することにより、電波の強度の測定値のみ補正する場合には、補正用光源を基準信号で変調することは不要となる。
If the intensity of the reference signal that modulates the correction light source 16 is constant, the intensity of the reference signal included in the correction optical signal is measured instead of measuring the optical intensity of the correction optical signal as described above. Then, it is also possible to obtain the amount of loss fluctuation of the input / output
本発明は上記の実施例に限定されるものではないことは言うまでもなく、測定システムの構成や使用する光電界センサヘッドの構成など様々な変形が可能である。 Needless to say, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications such as the configuration of the measurement system and the configuration of the optical electric field sensor head to be used are possible.
上記の実施例では、各光電界センサヘッド12に接続された入出力光ファイバ21と送受信装置11又は51との間を光スイッチ19により順次切り替えて接続したが、測定する送信アンテナの数が少ない場合は、変調用光源14や補正用光源16を複数設けるか、または変調用光源14の光や補正用光源16の光を分配して各光電界センサヘッドに供給してもよい。
In the above embodiment, the input / output
上記の実施例では光電界センサヘッド12の光変調器として反射型の光変調器25を用いたが、透過型の光変調器を用いてもよい。透過型の光変調器の構成例としては、例えば上記の光変調器25と同じ基板を用い、その基板に同様の形状の光導波路や電極アンテナを形成して構成できる。但し、透過型の光変調器の場合、図5(a)において、光反射部43の代わりに入射側と対称に位相シフト光導波路27から合流する出力光導波路を設け、その出力端面に出力光ファイバを結合して出力する。また、透過型の光変調器を用いる場合、入力光ファイバと出力光ファイバはそれぞれ別個に分離されて設置されるので、変調用光源14からの入力光が入力光ファイバに結合され、補正用光信号のみが光サーキュレータ18を介して出力光ファイバに入力される。出力光ファイバからの変調光及び補正用光信号の反射光が光サーキュレータを介してO/E変換器15に入射する。この構成で光スイッチを用いる場合、入力光ファイバと出力光ファイバとを同時に切り替える機能を有する光スイッチが必要である。
In the above embodiment, the reflection
上記の実施例では光電界センサヘッド12は送信アンテナ30の反射板32の穴34に挿入して設置したが、光電界センサヘッド12の設置場所は、送信アンテナから放射される電波によるある程度の大きさの電界が存在する場所であれば他の場所であってもよい。
In the above embodiment, the optical electric
反射型回折格子としては、FBGだけでなく、回折格子やコリメータ等の個別部品を組み合わせても構成可能である。また、その設置場所は、コネクタ内蔵に限らず、光電界センサヘッドの光ファイバピッグテイルの入射端または出射端等に設置してもよい。 The reflection type diffraction grating can be configured by combining not only the FBG but also individual parts such as a diffraction grating and a collimator. Further, the installation location is not limited to the built-in connector, and may be installed at the incident end or the outgoing end of the optical fiber pigtail of the optical electric field sensor head.
10、50 測定システム
11、51 送受信装置
12 光電界センサヘッド
14 変調用光源
15、53 O/E変換器
16 補正用光源
17、52 WDMカプラ
18 光サーキュレータ
19 光スイッチ
20 FBG
21 入出力光ファイバ
22 基準信号源
23 分波器
24 空中線監視装置
25 光変調器
26 基板
27 分岐干渉型光導波路
27a 入出力光導波路
27b、27c 位相シフト光導波路
28 バッファ層
29 電極アンテナ
29a、29b、29c 駆動電極部
30 送信アンテナ
31 アンテナ本体
32 反射板
33 レドーム
34 穴
35 筐体
35A 結合部
36 光ファイバピッグテイル
37 固定ボックス
37A 蓋
38 取り付け部
39 光ファイバコネクタ
40 光接続コネクタ
41 光ファイバ
42 センサパッケージ
43 光反射部
54 レベル測定器
10, 50
21 Input / output
30 Transmitting
Claims (7)
前記変調用光源とは異なる波長を有する補正用光源と、前記光電界センサヘッドと前記出力光ファイバとの間にそれぞれ設置された前記変調用光源の波長を通過し前記補正用光源の波長を反射する反射型回折格子とを有し、
前記補正用光源の強度を基準信号で変調して得られる補正用光信号を前記O/E変換器側より前記出力光ファイバに入力し、前記反射型回折格子により反射して前記O/E変換器側に戻る前記補正用光信号を検出して前記基準信号と比較することにより、それぞれの前記出力光ファイバに依存する電波の位相の測定値を補正することを特徴とするアンテナ特性測定装置。 In a transmitting antenna system that emits radio waves using a plurality of antennas, modulated light that is arranged in the vicinity of at least two of the antennas and that modulates the intensity of the input light input by the optical fiber according to the field strength of the electric field. At least two optical electric field sensor heads that output the above, a modulation light source that supplies the input light to the optical electric field sensor head, an O / E converter that converts the modulated light into an electric signal, and the input light. At least two input optical fibers that are transmitted from the modulation light source to each of the optical electric field sensor heads, and at least two output optical fibers that transmit the modulated light from each of the optical electric field sensor heads to the O / E converter. An antenna characteristic measuring device that measures the phase of radio waves radiated from at least two antennas by measuring the electric field strength based on the O / E-converted electric signal.
It passes through the wavelength of the correction light source having a wavelength different from that of the modulation light source and the wavelength of the modulation light source installed between the optical electric field sensor head and the output optical fiber, and reflects the wavelength of the correction light source. Has a reflective diffraction grating and
The correction optical signal obtained by modulating the intensity of the correction light source with a reference signal is input to the output optical fiber from the O / E converter side and reflected by the reflection type diffraction grating to perform the O / E conversion. An antenna characteristic measuring device, characterized in that it corrects a measured value of a radio wave phase depending on each output optical fiber by detecting the correction optical signal returning to the device side and comparing it with the reference signal.
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