JP2005167950A - ノイズ測定用多素子アンテナ - Google Patents

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Abstract

【課題】 片手で持てる程度の軽量で操作性が良く，しかも高感度に都市空間ノイズ分布が測定できるアンテナを提供する。
【解決手段】 ログペリオディックアンテナとループアンテナを誘電体基板で合成させただけの従来のアンテナでは，現地で必要なＶＨＦ帯とＵＨＦ帯の周波数に対する感度特性を均一化できず，携帯に便利でかつ片手で測定できるログペリオディックアンテナとループアンテナの外形が同程度の合成した大きさとなると，ループアンテナが分担する低い周波数が著しく感度が低くなる。これを避けるため，中心層にアースとなるエレメントを挿入させ３層のログペリオディックアンテナの構造にして，ストリップ線路の波長短縮効果によって，感度を低周波数の方へシフトさせ，全体的に周波数に対する感度を均一化させている。
【選択図】 図１

Description

現在，電子機器や産業用機器の増加に伴い，妨害電波となる電波ノイズが都市空間を飛び交って電磁環境を悪化させている。本発明は，屋外の都市空間ノイズを，高感度に測定するためのアンテナに関する。
電磁環境の悪化の影響を受けて，ある特定場所に設置した電子機器類が誤動作等のノイズトラブルを起している。従来はその現地でＶＨＦ帯とＵＨＦ帯の都市空間ノイズ分布を感度良く測定するには，片手で持つには到底不可能な大きさの大型アンテナを持ち込む必要があった。また小型でアンテナパターンにアース面を付随させる誘電体利用のログペリオディックアンテナはあるが，広帯域でかつ高感度での屋外ノイズ測定用には向いていない。
特開平 １１−２３４０３１ （図１参照）
本発明は，ノイズトラブルの早急な原因解明のため，現地で都市空間ノイズ分布すなわち妨害電波の発見を感度良く，しかも片手で持てて操作性が良く測定できるアンテナを提供することを目的としている。
前記課題を解決するために，請求項１に記載の発明は，ログペリオディックアンテナとループアンテナを誘電体基板で合成させただけの従来のアンテナでは，現地でＶＨＦ帯とＵＨＦ帯の妨害電波をキャッチできる良好な均一化した感度特性が得られず，携帯に便利でかつ片手で操作できるループアンテナとログペリオディックアンテナの外形が同程度の大きさとなると，ループアンテナが分担する低い周波数の方が著しく感度が低くなる傾向がある。
これを避けるため，３層の中心層にアース面を挿入した３層ログペリオディックアンテナの構造で，ストリップ線路の波長短縮効果によって，周波数に対する感度を低い周波数の方へシフトさせ，全体的に周波数に対する感度を均一化させてバランスを取ったのが，本発明のノイズ測定用多素子アンテナである。
トラブルの対象機器が存在する現地で，均一的な感度のアンテナがあれば，妨害電波となる電波ノイズを発生する装置が周辺の工場内に隠れていても，稼動していれば本発明のアンテナが高感度のため，数十ｍの遠方からでも妨害電波を探すことが可能なことは，フィールドテストで実証済みである。その測定結果が明確になれば，ノイズトラブル対策が早急に行なえる。
請求項２に記載の発明は，周波数ごとの校正されたアンテナ係数を保有しているため，分割させても使用できる。アンテナの分割は屋外への運搬に便利となる。
以下，本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は３層ログペリオディックアンテナの一例であり，アース面となる中心層を持つ。図２はループアンテナの一例で２枚使えば蝶羽根状のループアンテナになる。
図３は図１，２のアンテナを合成した一例の本発明のノイズ測定用多素子アンテナである。図４はノイズ測定用多素子アンテナを３層ログペリオディックアンテナと蝶羽根ループアンテナと同軸ケーブルの３つに分解した一例である。
図１において，伝送線路１は誘電体表裏に各１本ある。表に片方のログペリオディックアンテナエレメントパターン２と，中心層のパターンはアンテナエレメントと同幅の伝送線路を中心に左右対称に一部増設させた，ストリップ線路３を形成していて，アンテナエレメントに対してはアース面の機能を持つ。表及び裏のアンテナエレメントとアース面は抵抗素子４で，てっぺん２箇所と最下の２個所の合計４個所を接続する。裏側にはもう片方のログペリオディックアンテナエレメント５がある。各アンテナエレメントとアース面とでストリップ線路が形成され，波長短縮効果が生まれる。
図２は，ループアンテナの一例で，ループアンテナ６は誘電体表裏に各１本ずつ存在し，蝶羽根状に合成すると合計４本になる。図３のバラン７を通して前記ループ４本を合成している。図４中の同軸ケーブル８は，図３の手で持つ柄の端部分から取り出しているのは接続の一例である。アンテナでキャッチされた電波は，携帯用スペクトラムアナライザの入力端子に入り，都市空間ノイズ分布が測定され，すなわち妨害電波が存在すれば検出できる。
図５は周波数に対する感度特性である。規格測定用大型アンテナ９と本発明のノイズ測定用多素子アンテナ１０との感度の比較を示す。１０は９に比べ体積比で１／４の小ささにもかかわらず，全体的に高感度でしかも均一化が図られている。
図６はギガ帯の感度特性である。規格測定用ホーンアンテナ１１と本発明のノイズ測定用多素子アンテナ１２とのギガ帯での感度比較を示す。
図７は本発明のノイズ測定用多素子アンテナの指向特性で矢印方向がアンテナの先端方向を示す。１００ＭＨｚのときの指向特性１３と，８００ＭＨｚのときの指向特性１４を示す。全体的に等方性を示している。
図８は本発明のノイズ測定用多素子アンテナを使った高周波ウェルダのフィールドテストの結果で，発生している電界の距離減衰特性の一例を示す。図８中には理論的減衰値１５と，フィールドで妨害波としてキャッチできた電界強度１６を示す。この事例では距離７０ｍの遠方からでも妨害電波の検出が可能であった。
請求項１及び２に対する発明の内容は，現地での妨害電波の発見のためにノイズ測定用多素子アンテナを使用すれば，広帯域でかつ高感度で都市空間ノイズ分布の測定が可能で，産業上例えば周辺の工場にノイズ源である強い妨害電波を発生する装置が隠れていても，効率良く迅速に見つけ出すことに利用できる。従って，その後のノイズ対策が早急に実施できる。
請求項１から２記載発明の一実施例の３層ログペリオディックアンテナである。 請求項１から２記載発明の一実施例のループアンテナである。 請求項１から２記載発明の一実施例であり，ノイズ測定用多素子アンテナの外観図の写真である。 請求項２記載発明の一実施例であり，ノイズ測定用多素子アンテナの３分割状態の写真である。 本発明のＶＨＦ帯の周波数に対する感度特性の一例である。 本発明のＵＨＦ帯の周波数に対する感度特性の一例である。 本発明ノイズ測定用多素子アンテナの指向感度特性の一例である。 本発明のノイズ測定用多素子アンテナを使ったときの，高周波ウェルダのフィールドテストで，妨害電波の距離減衰特性の一例を示す。
符号の説明
１ 伝送線路
２ 表面のログペリオディックアンテナエレメント
３ 中心層にある伝送線路を中心に左右対称にアンテナエレメントを増設したアース面の機能を持つストリップ線路
４ 抵抗素子
５ 裏面のログペリオディックアンテナエレメント
６ ループアンテナ
７ バラン
８ 同軸ケーブル
９ 規格測定用大型アンテナの感度特性
１０ ノイズ測定用多素子アンテナの感度特性
１１ 規格測定用ホーンアンテナのギガ帯の感度特性
１２ ノイズ測定用多素子アンテナのギガ帯の感度特性
１３ ノイズ測定用多素子アンテナの１００ＭＨｚでの指向特性
１４ ノイズ測定用多素子アンテナの８００ＭＨｚでの指向特性
１５ 高周波ウェルダのフィールドテストでの理論的な距離減衰特性
１６ 高周波ウェルダのフィールドテストでの発生電界の距離減衰特性

Claims (2)

  1. ログペリオディックアンテナパターン形成に３層の誘電体基板を使用し，中心層はアース面の機能を持たせるため，伝送線路に対して左右対称にアンテナエレメントを増設させてストリップ線路を形成させ，アンテナパターンとアース面は，抵抗素子で接続した３層ログペリオディックアンテナと，誘電体基板の両面にループアンテナパターンを形成したもの２枚を，蝶羽根状に向かい合わせバランで合成した蝶羽根ループアンテナの中心位置上に，３層ログペリオディックアンテナを組み合わせて，一体化構造を介しての特徴を持つノイズ測定用多素子アンテナ。
  2. 前記一体化構造は，該３層ログペリオディックアンテナと該蝶羽根ループアンテナとに分割しても，おのおのアンテナの機能を発揮できることを特徴とする請求項１記載のノイズ測定用多素子アンテナ。
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