CN102735948A - 电场计测装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种电场计测装置，可排除导入到测定区域内的供电线，提高在电波暗室等设备内的电场计测的精度及可靠性。该电场计测装置的特征在于，在区域内配置有向光强度调制器施加DC偏压的DC偏压电路，在区域外配置有控制DC偏压的DC偏压控制部。将与从该DC偏压控制部输出的DC偏压相关的电信号通过电气-光学转换器(E/O)转换为光信号，通过光纤导入到该区域内，将该光信号通过配置在该区域内的光学-电气转换器(O/E)转换为电信号，将该电信号输入到该DC偏压电路。
Description
技术领域
本发明涉及一种电场计测装置，尤其涉及一种电子设备等的放射电磁波噪声测定、电波暗室等的电磁波测定设备评价、天线评价等电磁场计测领域的模拟光传送技术等中使用的电场计测装置。
背景技术
放射电磁波噪声等的测定在利用电波暗室等设备抑制了测定对象外的电磁波的测定环境下来进行。因此，通过暗室内的接收天线接收的信号被传送到相邻的测定室中，通过设置在其中的测定器来进行计测。
近年来，随着电子设备的高速化，电磁波噪声高频化，需要超过1GHz、根据情况需要超过10GHz的频率来进行评价。本申请人在专利文献1中提出了以下方法：利用具有马赫-曾德型(Mach-Zehnder)光波导的光调制器、光纤等的光纤传送装置，对通过接收天线接收的信号进行光传送。
并且，进行计测的装置发出的噪声电平为预想以外的电平的情况较多，且使用同一设备进行各种测定。因此，有些情况下，传送的信号电平的范围存在数十dB这样非常大的强度差。为了容易地判断这些输入电平的异常，在专利文献2中提出了新的电场计测装置的方案。
在专利文献1或2中，将天线检测出的电信号通过具有马赫-曾德型光波导的光调制器发送，因此需要将光调制器的DC偏压始终保持为适当的状态。因此使用供电线将DC偏压控制所需要的DC信号或DC电压导入到电磁波计测的区域内。
通过供电线提供直流电压等时，对电磁波的测定造成的影响与交流信号相比较少，但噪声易进入到供电线自身，测定区域外的噪声可能通过供电线被带入到测定区域内，造成测定精度、可靠性降低。
专利文献1：日本特开2010-127777号公报
专利文献2：日本特愿2010-36770号(2010年2月23日申请)
发明内容
本发明要解决的课题是，提供一种电场计测装置，其可解决上述课题，排除导入到测定区域内的供电线，提高在电波暗室等设备内的电场计测的精度及可靠性。
为解决上述课题，本发明具有以下技术特征。
(1)一种电场计测装置，对由设置在检测电磁波的区域内的被测定装置产生的电磁波的电场强度进行测定，其特征在于，在该区域内配置有：天线；放大该天线的输出信号的RF放大器；根据来自该RF放大器的输出信号进行光调制的、具有马赫-曾德型光波导的光强度调制器；以及向该光强度调制器施加DC偏压的DC偏压电路，在该区域外配置有：光源部；接受来自该光强度调制器的输出光的受光部；根据来自该受光部的输出信号的强度变化，控制提供到该光强度调制器的DC偏压的DC偏压控制部；以及根据该受光部的输出测定该电场强度的测定器，通过光纤将光波从该光源部导入到该光强度调制器，通过光纤将光波从该光强度调制器导出到该受光部，将与从该DC偏压控制部输出的DC偏压相关的电信号通过电气-光学转换器转换为光信号，通过光纤导入到该区域内，将该光信号通过配置在该区域内的光学-电气转换器转换为电信号，将该电信号输入到该DC偏压电路。
(2)根据上述(1)所述的电场计测装置，其特征在于，在该区域内配置有驱动该RF放大器和该DC偏压电路的DC电源。
(3)根据上述(1)所述的电场计测装置，其特征在于，共用连接该光强度调制器和该受光部的光纤、以及连接该电气-光学转换器和该光学-电气转换器的光纤，在该光纤的两端附近配置有波长合波分波元件。
(4)根据上述(1)所述的电场计测装置，其特征在于，在该区域内配置有：信号强度检测器，检测该天线的输出信号的强度是否超过了预定的电平；信号发生器，根据该信号强度检测器的检测结果，生成检测结果信号；以及合波器，使来自该RF放大器的输出信号、该检测结果信号及DC偏压合波，根据该合波器的输出信号，通过该光强度调制器进行光调制，并且，在该区域外配置有显示器，该显示器从该受光部的输出检测基于该检测结果信号的信号，显示其检测结果。
(5)根据上述(4)所述的电场计测装置，其特征在于，具有衰减器，该衰减器根据该信号强度检测器的结果，衰减该天线的输出信号的强度。
(6)根据上述(4)所述的电场计测装置，其特征在于，具有RF放大控制部，该RF放大控制部根据该信号强度检测器的结果，控制该RF放大器的输出。
如本发明的电场计测装置所示，将与从DC偏压控制部输出的DC偏压相关的电信号通过电气-光学转换器转换为光信号，通过光纤导入到区域内，将该光信号通过配置在该区域内的光学-电气转换器转换为电信号，并将该电信号输入到DC偏压电路，因此从测定区域外导入到该区域内的线路仅是光纤，可以抑制来自区域外的噪声侵入到区域内，提高电场计测的精度及可靠性。
附图说明
图1是表示本发明涉及的电场计测装置的概要图。
图2是表示图1的头部2和控制部6的构成的图。
图3是表示图1的头部2和控制部6的构成的应用例的图。
具体实施方式
以下参照优选例详细说明本发明。
图1是表示本发明涉及的电场计测装置的概要的图。对被测定装置(EUT)8产生的电磁波(波纹箭头)的电场强度进行测定，该被测定装置(EUT)设定在检测电波暗室10等的电磁波的区域内。标记9是放置转盘等被测定装置的放置台。
本发明中的“检测电磁波的区域”不限于电波暗室，是指开阔试验场等、为了检测被测定装置产生的电磁波而设置该被测定位置的空间。
并且，“检测电磁波的区域”外是指，对被测定装置产生的电磁波进行计测时不产生障碍的区域，可以是电波暗室的外部、充分远离被测定装置的场所，还可如下述测定室所示，是收纳有主体部、测定器、并隔断机器产生的电磁波泄漏到“检测电磁波的区域”的空间。
以下以电波暗室及测定室为例进行说明。
电波暗室10内配置有：天线1；头部2，该头部2组装了具有马赫-曾德型光波导的光强度调制器。天线1的输出信号和专利文献1一样，施加到光强度调制器的调制电极，改变马赫-曾德型光波导的折射率。通过该折射率变化，传送该光波导的光波的相位被调制，从马赫-曾德型光波导射出的光波的光强度被调制。标记3是将天线1配置在规定位置的天线定位单元。
光强度调制器优选使用在具有电气光学效果的基板上形成有光波导及调制电极的行进波型光调制器。作为具有电气光学效果的基板，例如可使用铌酸锂、钽酸锂、PLZT(锆钛酸铅镧)、及石英系材料等。马赫-曾德型的光波导通过用热扩散法、质子交换法等使Ti等扩散到基板表面，或形成脊型凸部，从而可形成在具有电气光学效果的基板上。调制电极由施加来自天线的输出信号的信号电极、接地电极构成，可通过Ti/Au的电极图案的形成及镀金法等形成在基板上。进一步，根据需要可在光波导形成后的基板表面设置电介质SiO2等缓冲层，也可抑制光波导的上侧形成的电极造成的光波的吸收、散射。
作为光强度调制器的偏压点的调整方法，在上述调制电极中，对来自天线的输出电压重叠施加DC偏压，从而可调整光强度调制器的偏压点。并且其构成也可以是，在调制电极以外另行组装偏压点控制用的电极，对该电极施加DC偏压。
电波暗室10的外部邻接有测定室11，在该测定室11内设置有控制头部2的计测装置的控制部6以及EMI接收器等测定器7。头部2和控制部6仅通过光纤4结合。
图2是更详细地说明头部2及控制部6中的构成的图。
来自接收天线的输出信号(30MHz以上)导入到头部2，并输入到放大器。放大器是使天线的输出信号放大的RF放大器。
来自作为该RF放大器的放大器的输出信号、及来自下述DC偏压电路的DC偏压合波。合波器在图中以标记“+”表示。并且配置有光强度调制器(MZ型调制器)，其具有根据该合波器的输出信号进行光调制的马赫-曾德型光波导。
控制部6上设有作为光源部的半导体激光(LD)、作为驱动该半导体激光的控制电路的LD控制电路，从半导体激光输出一定电平的连续(CW)光，在光纤中传送，并输入到头部2的MZ型调制器。
并且，控制部6中设有受光部(高速PD、监控PD)，其接收来自作为光强度调制器的MZ型调制器的输出光。受光部在图2中由二个受光元件(PD)构成，也可由一个PD构成，可将来自该PD的输出信号分离为30MHz以上的高频信号、及作为与DC偏压控制相关的信号带的例如小于30MHz的低频信号。
在高速PD中，检测相当于天线的输出信号的30MHz以上的信号，将通过了高通滤波器(HPF)的信号用放大器放大，导入到测定器7。
监控PD的信号例如输出小于30MHz的低频信号，输入到DC偏压控制电路。在作为DC偏压控制部的偏压控制电路中，根据来自作为受光部的监控PD的输出信号的强度变化，决定提供到光强度调制器的DC偏压。
与从DC偏压控制部输出的DC偏压相关的电信号通过电气-光学转换器(E/O)转换为光信号。该光信号通过光纤导入到测定区域内，通过配置在该区域内的光学-电气转换器(O/E)转换为电信号。并且，该电信号输入到DC偏压电路，从而向光调制器施加基于DC偏压控制部的输出的DC偏压。
DC偏压控制中使用的光纤可独立于连接光调制器和监控PD的光纤而设置，但为了减少铺设的光纤的根数，如图2所示，也可共享该光纤。此时，在光纤端部配置波长合波分波元件(WDM1、WDM2)或循环器(circu1ator)，需要将来自光调制器的输出光、及与DC偏压控制相关的光波根据光波的行进方向高效地分离。
并且，在头部(2)中，配置有用于对作为放大器的RF放大器、偏压电路进行驱动的蓄电池即DC电源。该DC电源不产生交流信号等的噪声，因此无损于电场计测的精度、可靠性。
光强度调制器的驱动电压-光强度输出的关系曲线(Vπ调制曲线)是正弦函数，因此一般情况下，最大光强度的1/2点成为偏压调整的中心。当然，偏压的中心点不限于该1/2点，考虑与监控PD的散粒噪声的兼容，也可以采用比1/2点低的强度电平。
在进行电场计测前，根据需要进行偏压点调整，具体而言，从光源部的LD将光波导入到光强度调制器，扫描施加到该光强度调制器的偏压，计测监控光的输出电平最高的值，例如找出表示该最高值的1/2值的偏压。
因此，在调整偏压点时，无需在现有的光调制器的偏压点控制中常用的低频信号等交流信号，可进一步抑制电波暗室内的噪声放射。当然，在不妨碍电场计测的范围内，也可重叠低频信号等交流信号来控制偏压点。
接着参照图3说明头部2及控制部6的应用例。图3所示的发明的特征在于，进一步附加了专利文献2公开的、监控天线接收的信号电平的单元。
向头部2导入来自接收天线的输出信号(30MHz以上)，通过RF分配器，输出信号被分配到放大器和RF检测器。RF检测器检测该输出信号的强度，将该检测信号导入到电平检测电路，从而检测该输出信号的强度是否超过了预定的电平。RF检测器和电平检测电路组合，构成信号强度检测器。并设有信号发生器，其根据该信号强度检测器的检测结果，生成检测结果信号。例如，在信号发生器中，当光调制器超过引起失真的一定电平时，用来自接收天线的输出信号带外的低频信号(小于20MHz)进行强度调制。
来自作为该RF放大器的放大器的输出信号、来自该信号发生器的检测结果信号、以及来自DC偏压电路的DC偏压合波。并且配置有光强度调制器(MZ型调制器)，其根据该合波器的输出信号进行光调制。
监控PD的信号输出低于30MHz的低频信号，通过Bias-T等分支元件一分为二后，分别输出到DC偏压控制电路及监控检测电路。另外，此时，在DC偏压控制电路的前段插入透过与光调制器的DC偏压控制相关的信号的特定频带的透过滤波器、在监控检测电路的前段插入透过信号发生器生成的检测结果信号的其他特定频带的透过滤波器即可。并且，这些透过滤波器也可以内置于DC偏压控制电路、监控检测电路内。
从来自作为受光部的监控PD的输出信号，通过监控检测电路检测出信号发生器生成的检测结果信号。例如，检测出来自接收天线的输出信号超过预定电平时产生的低频信号(小于300MHz)，根据该检测结果，在显示装置中显示过输入状态。
本发明的电场计测装置可进一步对进入到RF放大器、光调制器的天线的输出信号的强度自动进行调整，抑制传送装置的输出饱和、失真。
在接收天线和RF分配器之间、或RF分配器和放大器之间，配置有衰减接收天线的输出信号的强度的可变衰减器。并且和图3一样，可根据由RF检测器及电平检测电路构成的信号强度检测器的结果，在接收天线的输出信号的强度超过预定电平时，控制该可变衰减器，调整输入到RF放大器、光强度调制器的信号电平。
并且，作为RF放大控制部，也可设置根据该信号强度检测器的结果控制RF放大器的输出的构成，省略可变衰减器。
如上所述，天线的输出信号的强度自动调整时，向与控制部连接的测定器输出的输出信号电平改变，在测定器侧，难以判断该变化是自动调整造成的，还是接收电磁波自身电平下降。为解决这一问题，通过可变衰减器、RF放大器调整信号输出时，可与表示该调整电平的信号一并从信号发生器作为检测结果信号的一部分输出，并发送到控制部。在控制部中，也可以从检测结果信号中提取与调整电平相关的信号，进行测定器的输出信号电平的校准等。
进一步，作为向头内的各种部件供电并进行驱动的电源，也可以组装入作为DC电源的蓄电池。该蓄电池不仅可用于作为RF放大器的放大器、DC偏压电路的驱动源使用，而且可作为构成信号强度检测器的RF检测器、电平检测电路、信号发生器等的驱动源使用。
如上所述，根据本发明，可提供一种电场计测装置，其可排除导入到测定区域内的供电线，提高在电波暗室等设备内的电场计测的精度及可靠性。
Claims (6)
1.一种电场计测装置，对由设置在检测电磁波的区域内的被测定装置产生的电磁波的电场强度进行测定，其特征在于，
在该区域内配置有：天线；放大该天线的输出信号的RF放大器；根据来自该RF放大器的输出信号进行光调制的、具有马赫-曾德型光波导的光强度调制器；以及向该光强度调制器施加DC偏压的DC偏压电路，
在该区域外配置有：光源部；接受来自该光强度调制器的输出光的受光部；根据来自该受光部的输出信号的强度变化，控制提供到该光强度调制器的DC偏压的DC偏压控制部；以及根据该受光部的输出测定该电场强度的测定器，
通过光纤将光波从该光源部导入到该光强度调制器，
通过光纤将光波从该光强度调制器导出到该受光部，
将与从该DC偏压控制部输出的DC偏压相关的电信号通过电气-光学转换器转换为光信号，通过光纤导入到该区域内，将该光信号通过配置在该区域内的光学-电气转换器转换为电信号，将该电信号输入到该DC偏压电路。
2.根据权利要求1所述的电场计测装置，其特征在于，在该区域内配置有驱动该RF放大器和该DC偏压电路的DC电源。
3.根据权利要求1所述的电场计测装置，其特征在于，共用连接该光强度调制器和该受光部的光纤、以及连接该电气-光学转换器和该光学-电气转换器的光纤，在该光纤的两端附近配置有波长合波分波元件。
4.根据权利要求1所述的电场计测装置，其特征在于，在该区域内配置有：信号强度检测器，检测该天线的输出信号的强度是否超过了预定的电平；信号发生器，根据该信号强度检测器的检测结果，生成检测结果信号；以及合波器，使来自该RF放大器的输出信号、该检测结果信号及DC偏压合波，根据该合波器的输出信号，通过该光强度调制器进行光调制，并且，
在该区域外配置有显示器，该显示器从该受光部的输出检测基于该检测结果信号的信号，显示其检测结果。
5.根据权利要求4所述的电场计测装置，其特征在于，具有衰减器，该衰减器根据该信号强度检测器的结果，衰减该天线的输出信号的强度。
6.根据权利要求4所述的电场计测装置，其特征在于，具有RF放大控制部，该RF放大控制部根据该信号强度检测器的结果，控制该RF放大器的输出。
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