JP2006010667A

JP2006010667A - 電波吸収体測定装置

Info

Publication number: JP2006010667A
Application number: JP2004216581A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Suzuki; 洋介鈴木
Original assignee: Keycom Corp
Current assignee: Keycom Corp
Priority date: 2004-06-28
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】光軸を精度良くあわせる手段と、電波を平行ビームにすることにより、電波吸収体の測定精度を高めると共にコンパクトにする。
【解決手段】軸のまわりを回転する腕と、その腕またはその近傍に光軸を軸の１点に向けた平行ビームタイプの誘電体レンズアンテナを取り付けた。なお、誘電体レンズアンテナはホーンアンテナと誘電体レンズからなり、その間には金属を入れないようにして、その間の乱反射を防止して平行ビームの精度を高めた。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電波吸収体の反射量または透過量を測定する分野に関する。

（非特許文献１）株式会社デバイスＤ４６１１スフェリカルポジショナカタログ

図２は従来の技術の１例である。１つの軸を中心とした半円弧のアンテナ取付具４があり、その取付具に軸方向に向けて取り付けた２つのホーンアンテナ１からなっている。この半円弧の中心２に試料３を配置する。
従来の技術では、アンテナを半円弧に取り付けるために、アンテナの方向が軸中心からずれ易い。また、アンテナがホーンアンテナであるために電波が球面波になってしまう。この球面波を平面波に近づけるには、アンテナと試料の間の距離を

数１

以上にする必要がある。

課題を解決するための手段

本発明は、アンテナの方向が軸中心からずれないようにするために、軸に回転できる腕を取り付け、腕または腕近傍にアンテナを取り付ける。また、アンテナに平行ビームタイプを用い、アンテナと試料の間の距離を短縮する。

発明の効果

・軸を中心に腕を回転させることにより、アンテナ系の光軸がいつも軸の１点を向いているため、測定精度が高い。
・ホーンアンテナと誘電体レンズの間に金属がないため、平行ビームに乱れが発生しない。このために測定精度が高い。
また、以下は平行ビームを用いることから実現した効果である。
・測定試料に入射させる電磁波の位相を、短い距離で等位相に近い状態を実現できることから、大きなスペースをとらない。
・周囲の散乱波が受信部に進入しにくく、ダイナミックレンジが大きくとれることから、電波暗室などを必要としない。
・斜入射特性の測定では、８０度という高入射角度まで対応させることが可能である。

発明を実施するための最良の形態・実施例

以下に実施例１を示す。図１は本発明の実施例であって、軸２を回転中心にした腕５がある。この腕の方向と平行にホーンアンテナ１と誘電体レンズ６が配置してある。垂直から斜めになっている角度を入射角７というが、この角度は角度固定ピン８を角度穴９に挿して定める。また、入射角の移動は電動機構などを用いても良い。
なお、図１を横から見た構成の１例を図３に示した。この場合、腕は片腕だけにしても良い。
電波吸収体の測定には３つの方法がある。垂直入射、斜入射および透過である。
垂直入射の場合は、図１の例えば左のレンズアンテナを垂直にして、右のレンズアンテナは右に倒しておく。そして垂直のものを使用する。
斜入射の場合は、図１に示した通りで、通常、入射角は、左と右で同じにする。なお、入射角を最大８５度までにして測定するときもある。
また、透過の場合は左のレンズアンテナと右のレンズアンテナが向き合うようにする。
その他に左右の入射角を変える場合もある。
この様にいろいろな測定に対応させる場合、軸を中心とした腕があると、光軸が変化しないので測定精度を高くできる。
ここに測定系および測定方法について示す。
●測定系および測定方法
○測定系
垂直入射における測定系のブロック図を図４に示す。また、斜入射における測定系のブロック図を図５に示す。
垂直入射では、一つの誘電体レンズを送受信アンテナとして、ベクトルネットワークアナライザを用いてＳ_１１（反射測定）を測定する。なお、反射波の影響を除去するために、必要な時間幅（ｇａｔｅｔｉｍｅ）だけの反射波を抽出する必要があるためにネットワークアナライザにはベクトルタイプを用いた。
また、斜入射では、２つの誘電体レンズを送信および受信アンテナとして、Ｓ_２１（伝送測定）を測定する。斜入射の場合には、多重反射の影響が考えられるが、反射を繰り返すごとに強度が減衰するため、時間軸の制御はあまり必要としない。この理由により、ダイナミックレンジが４５ｄＢ以下で良い場合は、ネットワークアナライザにスカラータイプも使用できる。なお、ダイナミックレンジが４５ｄＢ以上必要な場合は、ベクトルタイプを用いて必要な時間幅のみを測定に用いる。
透過の場合は、２つの誘電体レンズを対向させ、その間に試料を入れる。その他は斜入射の場合と同様である。
入射角度を制御する軸が試料面にあり、かつ、光軸が変動しない構造としているため、測定試料の設置精度は非常に高い。また、電波が拡散しにくく、たとえ拡散した散乱波があっても平行ビームへは散乱波が進入しにくいため、本測定は一般の居室で実施できる。
○測定方法
測定系の校正（キャリブレーション）の方法および測定方法を垂直入射時と斜入射時に分けて以下に示す。
垂直入射の場合
（１）ベクトルネットワークアナライザのＳ_１１ポートに長さ１ｍの同軸ケーブルを接続し、この同軸ケーブルの先端でベクトルネットワークアナライザの校正をショートとオープンについてのみ行う。
（２）同軸ケーブルの先端をホーンアンテナに接続し、次に誘電体レンズの下に光軸から４５°傾斜して金属板（アルミニウム）を置き、終端抵抗（５０Ω）の校正を行う。
（３）試料面に各辺の長さが１０波長以上のアルミニウム板を置き、Ｔｉｍｅｇａｔｅの調整をする。
（４）試料の各辺の長さが１０波長未満の場合は、試料と同じ形状のアルミニウム板を全反射として試料の測定を行う。
斜入射の場合
（１）ネットワークアナライザの出力ポートと入力ポートに長さ１ｍの同軸ケーブルを接続し、この同軸ケーブルの先端で出入力側各々の校正をショート、オープンおよび終端抵抗（５０Ω）について行う。
（２）入射角を１５°（全角で３０°）にして、同軸ケーブルを各々のホーンアンテナに接続する。そして、試料面に各辺の長さが１０波長以上のアルミニウム板を置き、スルーの校正を行う。
（２）ベクトルネットワークアナライザを用いる場合は、試料面にアルミニウム板を置いた状態で、Ｔｉｍｅｇａｔｅの調整をする。以下、試料の大きさとアルミニウム板による全反射の方法は垂直入射の場合と同じである。

以下に実施例２を示す。波長が短いミリ波帯に幾何光学的な考えを適用すると、光と同様に電波レンズを実現することができる。
代表的な電波レンズには誘電体レンズや金属プレートレンズなどがある。ここで、図６に示すように、誘電体レンズをホーンアンテナなどの前面に設置すると、二次位相誤差を補正でき、高利得で等位相に近い状態（ここでは、平行ビームと呼ぶ。）を有する電磁波を得ることができる。なお、ホーンアンテナを用いた場合、誘電体レンズ端部への放射電力が小さいため、サイドローブが小さくなっていることが分かる。
また、平行ビームを作るには、誘電体レンズの焦点にホーンアンテナの仮想点波減部を配置する。
このような誘電体レンズを用いると次に示す利点がある。
・ホーンアンテナと誘電体レンズ間の進行方向上に障害物がないので、この原因によるサイドローブが発生しにくい。
・レンズ面に反射防止膜を設けることにより、レンズによる反射の低減が容易に行える。
なお、ホーンアンテナと誘電体レンズの間に金属などがないと、金属面での電波の反射がなく、きれいな平行ビームを作れる。なお、プラスチックなどを用いてホーンアンテナと誘電体レンズを固定しても良い。また、金属を用いても、十分な電波吸収体を金属面に貼れば良い。
ここに、誘電体としてフッ素樹脂ＰＴＦＥを用いて設計し、測定に使用した誘電体レンズの概要を示す。
・直径１２０ｍｍフッ素樹脂ＰＴＦＥ製
焦点距離１２０ｍｍ
・表面の平滑度 ±１００μｍ
・誘電体レンズから試料までの距離２５０ｍｍ
試料面におけるビーム径および位相分布
図７および図８に試料面におけるビーム径および位相分布の５０ＧＨｚの場合について示した。ここに、受信プローブとして、導波管の端部を用いている。また、導波管壁は外側から削り落とし、０．２ｍｍ程度の厚さとして開放面での反射を低減させた。
図より、中心から外側に向け位相ずれが大きくなっているが、同時に振幅も小さくなっていくことがわかる。振幅が−１０ｄＢで電力は中心部の１０分の１であるから、−１０ｄＢのところでは位相ずれの影響はほとんど無視できることがわかる。この結果から、測定に適正な試料の大きさは、
５０ＧＨｚ：直径７０ｍｍ以上
と考えられる。

以下に実施例３を示す。
電波吸収体には、３０〜５０ＧＨｚで特性を有する抵抗被膜を用いたλ／４型電波吸収体を用いた。ここで、抵抗皮膜の面抵抗値は３８６Ω□であり、寸法１５０×１５０ｍｍおよび３００×３００ｍｍである。
試料の大きさと反射量の関係
１５０×１５０ｍｍと３００×３００ｍｍの試料について、入射角度が０°と４５°の場合について反射量を測定した結果を、図９および図１０に示す。
この結果、試料の大きさによる差はピーク周波数で０．８６ＧＨｚ、反射量で３．１０ｄＢであり、わずかな変化であった。また、理論値（計算値）とも良く一致していた。
そしてこのことより、誘電体レンズの平面波に近いとみなすことのできる領域７０ｍｍ以上の測定試料では、本測定法の有効性が確認できた。

従来の技術を示した平面図である。実施例１を示した正面図である。実施例１の横面図である。垂直入射における測定系である。斜入射における測定系である。実施例２のホーンアンテナと誘電体レンズの構成である。実施例２のビーム径および位相分布（５０ＧＨｚ）Ｅ面である。実施例２のビーム径および位相分布（５０ＧＨｚ）Ｈ面である。実施例３の反射量の測定結果（入射角０°）である。実施例３の反射量の測定結果（入射角４５°）である。

符号の説明

１ホーンアンテナ
２軸
３試料
４半円弧アンテナ取付具
５腕
６誘電体レンズ
７入射角
８角度固定ピン
９角度穴
１０金属板
１１ベクトルネットワークアナライザ
１２スカラーネットワークアナライザ

Claims

１つの軸を回転中心にして、１方向または２方向に配置する腕と該腕または腕の近傍に、該軸上の１点に向かう光軸を持つ電波レンズアンテナからなる電波吸収体測定装置。
請求項１の電波レンズアンテナから放射する電波が等位相に近い状態（ここでは平行ビームと呼ぶ）であることを特徴とする電波吸収体測定装置。
請求項２の電波レンズアンテナがホーンアンテナと誘電体レンズの組合せからなることを特徴とする電波吸収体測定装置。
請求項３の電波レンズアンテナにおいて、ホーンアンテナと誘電体レンズの間に金属が介在しないことを特徴とする電波吸収体測定装置。
請求項１から５において、腕が地表の垂直面内を動くように配置したことを特徴とする電波吸収体測定装置。