JP2006184264A - アンテナ装置および磁界発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ループエレメントならびにそれに接続される回路要素の特性を正確に把握して、発生する磁界あるいは入射する磁界を電磁界理論・電気回路論どおりに求め、高周波磁界計測用アンテナの高精度な校正を可能にする。
【解決手段】電力分離合成回路６の端子をコネクタ７ないしコネクタ９で構成し
、アンテナユニット１の給電端をコネクタ２とコネクタ３で構成し、電力分離合成回路６とアンテナユニット１とを各々接離自在に結合して電力分離合成回路６の特性を正確に測定できるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高周波磁界の測定に用いる高周波磁界計測用アンテナの感度を求める校正作業を精度良く行うためのアンテナ装置および磁界発生装置に関するもので、とくに、電磁界理論や電気回路論どおりの高周波磁界を空間に発生させる、あるいは受信した磁界に対して電磁界理論や電気回路論どおりの電圧を受信機に発生させるEMI（電磁妨害）測定用装置に関する。

最近、ＩＣカードや電子タグをはじめとする認証装置、ＩＨクッキングヒータをはじめとする調理機器等、高周波磁界を用いた電子装置が普及しつつあり、これらの装置が普及するに伴い、装置から漏洩する電磁波が、ラジオ放送等、各種通信機器へ妨害を与えたり、人体への影響を与えたりすることが懸念されている。

前記の問題を解決するためには、各種電子装置から放射される高周波磁界を正確に測定する技術が必要であるが、測定を正確に行うためには、高周波磁界を測定するために使用するアンテナの受信感度を正確に求める校正作業を行うことが不可欠である。

高周波磁界測定用ループアンテナを校正するためのループアンテナとしては、非特許文献１に開示されているように同軸線路を用いたループアンテナエレメントや、非特許文献２に開示されているようにアンテナ給電部にバラン（平衡・不平衡変換装置）を装着したループアンテナが広く用いられている。

非特許文献１に開示されている測定装置は、図１１に示すように、同軸線路５２で作成した不平衡給電型のループアンテナを用いるものである。この場合、信号発生器６０の出力電力は、同軸線路５２の一端に接続されたコネクタ５６を通してループエレメント５１に供給される。なお、同軸線路５２の他端には終端抵抗（０Ωの場合も含む）５５を接続している特徴がある。

このような不平衡給電型ループアンテナでは、ループアンテナに既知の電流を流すことによって発生する磁界を同軸線路５２の構造、ループエレメント５１の形状などにそって電磁界理論を展開して決定する。次に、その磁界中に感度が未知の同様な高周波磁界計測用アンテナを配置して、そのアンテナに接続された受信機に生じた電圧を測定することによって、高周波磁界計測用アンテナの受信感度を決定する。

しかし、ループアンテナを流れるコモンモード電流成分を求めることが困難であり、電磁界理論どおりに厳密な磁界を発生しているか否か、あるいは受信電圧を生じているか否かを評価することができなかった。また、誤差評価が行えなかった。

非特許文献２に開示されている測定装置は、図１２に示すように、導体棒で作成した平衡給電型のループアンテナを用いるものである。ここでは、信号発生器７０の出力電力は、コネクタ６６が接続されたバラン（平衡・不平衡変換装置）６３を通して導体棒で作成したループエレメント６１に供給される。ループエレメント６１とバラン６３は、ループエレメント６１と同じ導体棒からなる平衡線路６２を介して一体に結合されているという特徴がある。

この場合もループアンテナに、不平衡給電型ループアンテナの場合と同様に、既知の電流を流すことによって発生する磁界を平衡線路６２の構造、ループエレメント６１の形状
などにそって電磁界理論を展開して決定し、次に、その磁界中に感度が未知の同様な高周波磁界計測用アンテナを配置して、高周波磁界計測用アンテナの受信感度を決定する。

このような平衡給電型ループアンテナでは、平衡線路６２、ループエレメント６１の部分については厳密な理論展開ができるものの、バラン６３が平衡線路６２と一体に結合されているために、バラン６３自体の特性を正しく評価することができない。そのため、電磁界理論どおりに厳密な磁界を発生しているか否か、あるいは受信電圧が生じているか否かを評価することができなかった。また、誤差評価が行えなかった。

上述のように不平衡給電型ループアンテナや平衡給電型ループアンテナを用いる従来の技術では、ループエレメントと信号発生器あるいは受信機間に挿入される回路要素の特性が正しく把握できないので、ループエレメントが電磁界理論どおりに厳密な磁界を発生しているか否か、あるいは受信電圧を生じているか否かを評価することができなかった。また、誤差評価が行えなかった。そのため高周波磁界計測用アンテナの感度を示す値である「アンテナ係数」を求める校正作業が、精度良く行えなかった。

また、高周波磁界測定用ループアンテナを校正する従来の方法においては、非特許文献１に開示されているようにアンテナへの電力入力部に熱電対を装着した高周波磁界を発生させるための送信ループアンテナや、非特許文献２に開示されているようにループエレメント部に電流を測定するための熱電対を装着した磁界発生用アンテナが広く用いられている。

非特許文献１に開示されている測定装置は、図１３に示すように、同軸線路で作成したループエレメント１８６と信号発生器１９０との間に熱電対１８７を取り付けて、ループエレメント１８６に流れる電流を計器１８９により測定する送信ループアンテナ装置である。

この場合、高周波磁界を測定するために使用するアンテナの受信感度を求める校正作業は次のように行う。

まず、熱伝対１８７により求めた電流値から放射磁界の値を理論的に求める。次に、その磁界中に置かれた高周波磁界計測用アンテナに生じた受信電圧との比から、高周波磁界計測用アンテナの受信感度である「アンテナ係数」を決定する。

また、非特許文献２に開示されている測定装置は、図１４に示すように、導体棒で作成したループエレメント１９１に直接熱電対１９２を取り付け、計器１９３を用いてループアンテナに流れる電流を測定する送信ループアンテナ装置である。

この場合も、高周波磁界を測定するために使用するアンテナの受信感度を求める校正作業は、図１３の場合と全く同様に、熱伝対１９２を用いて求めた電流値から放射磁界の値を理論的に求める。次に、その磁界中に置かれた高周波磁界計測用アンテナに生じた受信電圧との比から、高周波磁界計測用アンテナの受信感度である「アンテナ係数」を決定する。

しかし、このような従来の高周波磁界を発生させる送信ループアンテナ装置において、信号線に挿入した熱伝対が高周波電流の周波数や測定時の温度によって特性が変化するので、電流の測定値の精度が低いという問題を抱えていた。また、熱電対の構造上、故障しやすい欠点があった。

これらの問題はループエレメント部に流れる電流値を正確に測定することを困難にし、
従って、発生磁界を正確に求めることを困難にしていた。
米国 電気電子技術者学会 論文誌、ＩＭ−２９巻、４号、（４５３頁、図２、図３、図５） 電子情報通信学会 英文論文誌Ｂ、Ｅ７８−Ｂ巻、２号（９０頁、図４）

本発明は、ループエレメントならびにそれに接続される回路要素の特性を正確に把握して、発生する磁界あるいは入射する磁界を電磁界理論・電気回路論どおりに求め、高周波磁界計測用アンテナの高精度な校正が可能なアンテナ装置を提供することを目的としている。

また本発明は、熱伝対を用いることなく高周波電流を求め、測定周波数や測定時の温度に依存しない磁界により高周波磁界計測用アンテナの校正が正確に行える磁界発生装置を提案することを目的としている。

本発明によれば、第１端子、第２端子、第３端子を有し、該第１端子より信号が入力されたときは信号を二つに分離して各々の信号を前記第２端子と第３端子から出力するとともに、前記第２端子と第３端子より各々信号が入力されたときはそれら信号を合成して第１端子から出力する電力分離合成回路と、送信用又は受信用ループエレメントを有するアンテナユニットと具備し、該アンテナユニットの給電端の一方を前記電力分離合成回路の第２端子に他方を第３端子に各々接離自在に結合したことを特徴とするアンテナ装置が得られる。

また本発明は、前記アンテナユニットの前記給電端が前記電力分離合成回路との接続・分離を自在にする同軸型コネクタで構成されているアンテナ装置を提供する。

さらに本発明は、前記電力分離合成回路が前記第１端子より入力される信号を２等分するとともに、前記第２端子と第３端子側より入力される信号を合算する等分・合算手段と、前記第２端子と第３端子より出力される信号間並びに前記第２端子と第３端子より入力される信号間に１８０度の位相差を与える位相手段とを備えているアンテナ装置を提供する。

また本発明は、前記電力分離合成回路の前記第１端子ないし第３端子が各々同軸型コネクタで構成されているアンテナ装置を提供する。

さらに本発明によれば、磁界を発生させるためのアンテナ装置と、該アンテナ装置の信号入力部における進行波電圧、後進波電圧および反射係数のうちの２項目、あるいは信号入力部における電圧および反射係数を測定する測定手段とを具備し、該測定手段より得られた進行波電圧、後進波電圧および反射係数のうちの２項目、あるいは入力部における電圧および反射係数と前記アンテナ装置の特性値とを用いて前記アンテナ装置が発生した磁界を求めるようにしたことを特徴とする磁界発生装置が得られる。

また本発明は、前記アンテナ装置がループエレメントを有するアンテナユニットと、該アンテナユニットと接離自在に結合された電力分離合成回路とを有することを特徴とする磁界発生装置を提供する。

さらに本発明は、前記測定手段が方向性結合器あるいは方向性ブリッジを使用して前記アンテナ装置の信号入力部における進行波電圧および後進波電圧を測定する電圧測定手段と、該電圧測定手段にて測定した進行波電圧と後進波電圧との比に基づき信号入力部における反射係数を算出する算出手段とを備えたことを特徴とする磁界発生装置を提供する。

また本発明は、前記測定手段が平衡ブリッジで構成された測定回路あるいはＲＦ−ＩＶ法測定回路の所定の２ヶ所の電圧を各々求める電圧測定手段と、該電圧測定手段によりもとめた各々の電圧に基づき前記アンテナ装置の信号入力部における進行波電圧と反射係数とを算出する算出手段とを備えたことを特徴とする磁界発生装置を提供する。

本発明のアンテナ装置によれば、アンテナユニットに平衡給電を行うようにしたので、コモンモード電流成分による影響を抑制することができる。また、電力分離合成回路とアンテナユニットとを接離自在に結合したので、電力分離合成回路自体の特性を精度よく測定、評価することができ、コモンモード電流成分による影響の誤差評価が可能となる。

従って、入力電力に応じて電磁界理論どおりに厳密な磁界を発生させるとともに、入射磁界に対して理論どおりの出力電圧を発生させて、アンテナの高精度な校正が行える。

またアンテナユニットの給電端を同軸型コネクタで構成しているので、アンテナユニットと電力分離合成回路との接続が安定し、効果的な校正が行える。

さらに本発明のアンテナ装置によれば、電力分離合成回路が等分・合算手段と、第２端子と第３端子より出力される信号並びに入力される信号に１８０度の位相差を与える位相手段とを備えているので、ループエレメントに所定周波数の電流が最も効果的に流れるようになるとともに、ループエレメントから所定周波数の受信信号を最も効果的に取り出すことができる。

従って、ループエレメントから所定周波数に対して磁界を効率よく発生させることができるとともにループエレメントに到来した磁界を効率よく受信することができる。

また本発明のアンテナ装置によれば、前記電力分離合成回路の第１端子ないし第３端子を同軸型コネクタで構成したので、電力分離合成回路自体の特性を測定する際に測定器との接続が安定し、効果的な校正が行える。

本発明の磁界発生装置によれば、アンテナ装置の信号入力部における進行波電圧、後進波電圧および反射係数のうちの２項目、あるいは信号入力部における電圧および反射係数とアンテナ装置の特性値とを用いてアンテナ装置が発生した磁界を求めるようにしたので、熱伝対による電流測定が不要になる。

従って、求められた磁界は測定周波数や測定時の温度に依存しないものとなり、高周波磁界計測用アンテナの校正が正確に行える。

また本発明の磁界発生装置によれば、アンテナ装置がループエレメントを有するアンテナユニットと電力分離合成回路とを接離自在に結合しているので、アンテナユニットと電力分離合成回路とをそれぞれ分離して各々の特性を正確に求めることができる。

従って、ループアンテナから発生する磁界も精度良く求めることが可能となる。

さらに本発明の磁界発生装置によれば、方向性結合器あるいは方向性ブリッジを使用し
て得られた信号入力部における進行波電圧と後進波電圧との比に基づき信号入力部における反射係数を算出するようにしたので、測定手段が簡素な構成になりしかも算出値が測定周波数や測定時の温度に対して高い安定性を示す。

また本発明の磁界発生装置によれば、平衡ブリッジで構成された測定回路あるいはＲＦ−ＩＶ法測定回路の所定の２ヶ所の電圧に基づき信号入力部における進行波電圧と反射係数とを算出するようにしたので、ブリッジ構成あるいは抵抗値の組み合わせを変えることにより測定感度を自由に調整することが可能である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態のアンテナ装置の要部構成図であり、図１において１は同軸線路を用いて作成したアンテナユニットであり、同軸線路の一部は円状に丸められてループエレメント１１を形成しており、ループエレメント１１の接合部４においてその外導体が電気的に接触している。またループエレメント１１の接合部４と対向する位置の同軸線路の外導体にはスリット５が切られており、ループエレメント１１の給電部として動作する。

ループエレメント１１は、スリット５の中心と接合部４を結ぶ鎖線イに対して、対称となる寸法・性能を有している。

同軸線路の両端には電力分離合成回路６に接続するための同軸型のコネクタ２とコネクタ３が取り付けられていて、コネクタ２、コネクタ３と接合部４との間はハの字状に鎖線イに対して対称となる寸法・性能を有する伝送線路部となっている。

電力分離合成回路６は同軸型のコネクタ７、コネクタ８、コネクタ９を有し、コネクタ９は信号発生器１０と接続され、コネクタ７、コネクタ８はそれぞれアンテナエレメント１のコネクタ２、コネクタ３に接続されている。信号発生器１０から入力された電力は、電力分離合成回路６にて大きさを２等分され、１８０度の位相差を与えられてコネクタ７、コネクタ８から出力される。

図２は電力分離合成回路６のブロック構成図を示し、図２において１３はコネクタ９側から入力された信号を２等分して各々端子１４、端子１５から出力するとともに端子１４、端子１５から入力された信号を合算してコネクタ９側に出力する等分・合算手段である。等分・合算手段１３の端子１４とコネクタ７の間には１８０度の位相差を与える位相手段１６が接続され、端子１５は直接コネクタ９に接続されている。

等分・合算手段１３と１８０度の位相差を与える位相手段１６を設けたことに
より、ループエレメント１１には１８０度の位相差をもつ所定周波数に対し電流が最も効果的に流れるようになる。一方それ以外の周波数の電流は抑制される。

また、ループエレメント１１が受信した磁界に関し、所定周波数の信号を最も効果的に取り出すことができる。

なお、電力分離合成回路６はシールドケースに収納されていて、電力を正確に分離合成するとともに、コネクタ７、コネクタ８の間の分離度が大きく、かつ電力の漏洩が無いものとなっている。

次にこのように構成されたアンテナ装置が発生する磁界について説明する。 アンテナユニット１のループエレメント１１の諸特性は、同軸線路の構造およびループエレメント１１の寸法により電磁界理論に基づいた理論計算、あるいは電磁界解析の計算機シミュレーションによって求める。また、ループエレメント１１の接合部４からコネクタ２、コネクタ３までの伝送線路部１２の特性は同軸線路の構造、伝送線路部１２の形状によって同様に電磁界理論に基づいて求める。

電力分離合成回路６の反射係数などの特性は、コネクタ７、コネクタ８とコネクタ９にそれぞれ、ベクトルネットワークアナライザ等を接続して正確に測定する。

アンテナユニット１のループエレメント１１の特性と伝送線路部１２の特性、電力分離合成回路６の特性は、電気回路論を用いて合成される。これにより求めたコネクタ９における反射係数と信号発生器１０から入力される電力を用いて、ループエレメント１１のスリット５の部分を流れる電流値を求める。この電流値からループエレメント１１が発生する磁界が得られる。

（第２の実施の形態）
アンテナユニットは、同軸線路に限らず、導体棒を用いて作成することもできる。図３は本発明の第２の実施の形態のアンテナ装置の要部構成図であり、図３において２１は導体棒を用いて作成したアンテナユニットを示し、これに接続する電力分離合成回路については第１の実施の形態のアンテナ装置と同じであるので、図示を省略している。導体棒はループエレメント３１を形成するために円状に丸められ、開口部２４においてハの字状に対称に外側に折り曲げられている。アンテナユニット２１は、開口部２４の中心を通る鎖線ロに対して、左右対称となる寸法・性能を有している。

導体棒の折り曲げられた先端には、第１の実施の形態のアンテナ装置と同じく電力分離合成回路６に接続するための同軸型のコネクタ２２とコネクタ２３が取り付けられている。開口部２４とコネクタ２２、コネクタ２３の間の導体棒は伝送線路部３２であり、導体棒を使ったアンテナユニット２１の場合、同軸線路を用いたアンテナユニット１の場合にみられた接合部４やスリット５は不要となる。

このアンテナユニット２１のループエレメント３１の諸特性は、導体棒の構造およびループエレメント３１の寸法により電磁界理論に基づいた理論計算、あるいは電磁界解析の計算機シミュレーションによって求める。また、伝送線路部３２の特性は導体棒の構造、伝送線路部１２の形状によって同様に電磁界理論に基づいて求める。

従って、第１の実施の形態のアンテナユニット１に代えてアンテナユニット２１を電力分離合成回路６に接続することで、ループエレメント３１に流れる電流値が求められる。この電流値からループエレメント３１が発生する磁界が得られる。

（第３の実施の形態）
図４は本発明の第３の実施の形態のアンテナ装置の要部構成図である。
このアンテナ装置は、図１に示したアンテナユニット１と電力分離合成回路６を用いて、信号発生器１０に代わって電力分離合成回路６に受信機４０を接続した構成となっており、ループエレメント１１に入射した磁界を求める装置である。

ループエレメント１１、伝送線路部１２、電力分離合成回路６の各々の特性が、第１の実施の形態のアンテナ装置と同じに各々求められる。それらを合成することにより、ループエレメント１１に入射した磁界と受信機４０に生じる電圧との関係を理論的に求める。ここで得られた関係から、受信電圧を測定することでループエレメント１１に入射した磁
界が求められる。

アンテナ装置の特性は、一般にループエレメント１１に入射した磁界と受信機４０で測定された出力電圧の比で定義されるアンテナ係数で表される。アンテナ係数をＡＦ〔ｄＢ（Ｓ／ｍ）〕、受信電圧をＶ〔ｄＢ（Ｖ）〕、磁界強度をＨ〔ｄＢ（Ａ／ｍ）〕としたとき、磁界強度Ｈ〔ｄＢ（Ａ／ｍ）〕は次式（１）のようになる。

Ｈ〔ｄＢ（Ａ／ｍ）〕＝ＡＦ〔ｄＢ（Ｓ／ｍ）〕＋Ｖ〔ｄＢ（Ｖ）〕 （１）
第１の実施の形態ないし第３の実施の形態においては、ループエレメントの形状を円としているが、ループエレメントの形状は円に限らず三角、四角或いは他の形とすることもできる。

また、電力分離合成回路とアンテナユニットを接続・分離を自在にするための手段は同軸型コネクタに限らず、他の型のコネクタとすることもできる。

これらアンテナ装置は、数ＫＨｚないし数１０ＧＨｚと広範囲の周波数にわたり適用可能である。

（第４の実施の形態）
図５は本発明の第４の実施の形態の磁界発生装置の要部構成図である。

図５において１０１は、図１に示したアンテナ装置と同じ構成のアンテナ装置である。アンテナ装置１０１は同軸線路を用いて作られたアンテナユニット１０２と電力分離合成回路１０３とからなり、アンテナ装置１０１の入力端には入力電圧および反射係数を測定するためのベクトルネットワークアナライザ１０６が接続されている。

アンテナユニット１０２にはループエレメント１２１が設けられているとともに電力分離合成回路１０３と接離自在に結合するコネクタ１２２、コネクタ１２３が設けられ、ループエレメント１２１の中央部にはループアンテナの給電部として動作するスリット１２５が設けられている。

電力分離合成回路１０３は同軸型のコネクタ１３１、コネクタ１３２、コネクタ１３３を有し、コネクタ１３１はベクトルネットワークアナライザ１０６と接続され、コネクタ１３２、コネクタ１３３はそれぞれアンテナユニット１０２のコネクタ１２２、コネクタ１２３に接続されている。

電力分離合成回路１０３のブロック構成は、図２に示した電力分離合成回路６のブロック構成と同じである。

図６はベクトルネットワークアナライザ１０６のブロック構成図を示し、図６において１６１は図示を省略した信号発生器からの信号がコネクタ１３１側に供給される進行波電圧Ｖ_g ^＋を測定する電圧計、１６２は後進波電圧Ｖ_g ⁻測定する電圧計であり、信号発生器と電圧計１６１ならびに電圧計１６２は図示を省略したいわゆる方向性結合器あるいは方向性ブリッジによって互いに結合されている。１６３は進行波電圧Ｖ_g ^＋および後進波電圧Ｖ_g ⁻から反射係数Γinを次式（２）より求める算出器である。

Γin＝Ｖ_g ⁻／Ｖ_g ^＋ （２）
このように構成されたアンテナ装置１０１のループエレメント１２１を流れる電流Ｉ_Loopは、進行波電圧Ｖ_g ^＋、反射係数Γin、アンテナユニット１０２の特性値および電力分離合成回路１０３の特性値を用いて次式によって求める。

この数式で使用された記号は各々次の通りである。

γ ：電力分離合成回路１０３とループエレメント１２１をつなぐ同軸線路の伝搬定数
L ：電力分離合成回路１０３とループエレメント１２１をつなぐ同軸線路の長さ
Z’₀ ：電力分離合成回路１０３とループエレメント１２１をつなぐ同軸線路の特性インピーダンス
S₁₁, S_D1, S_1D, S_DD ：電力分離合成回路１０３のコネクタ１３２、コネクタ１３３を流れる電圧をディファレンシャルモード電圧V_Dとコモンモード電圧V_Cで表示した場合のＳパラメータ（散乱行列）であり、次の関係を満足する値である。

ここで、添字の１、２、３は、電力分離合成回路１０３のコネクタ１３１、コネクタ１３２、コネクタ１３３の各開口に対応する。とくに、電力分離合成回路１０３が振幅を１／２、位相差を１８０度で信号を分離合成するので、S₁₃＝−S₁₂、S₂₂＝S₃₃であり、S_C1、S_1C、S_DC、S_CDは、ゼロとなる。

このように入力電圧と反射係数とアンテナユニット１０２の特性値および電力分離合成
回路１０３の特性値を用いてアンテナ装置１０１のループエレメント１２１を流れる電流Ｉ_Loopを求め、続いて、この電流Ｉ_Loopによって発生する磁界を理論的に得る。

電力分離・合成回路が理想的な場合に得られる電流は、すなわち、ディファレンシャルモード電流であるが、理想的でない場合にはコモンモード電流も発生する。このとき、コモンモード電流が、ディファレンシャルモード電流に影響を及ぼし、正確な電流推定が困難になる。その誤差を評価するには、次式を使う。

ここで、Γ_Cは、ループエレメント部におけるコモンモード電流に対する反射係数である。

（第５の実施の形態）
信号入力部における入力電圧および反射係数を測定する測定手段はベクトルネットワークアナライザに限られるものではなく、インピーダンスメータを用いてもよい。

図７は本発明の第５の実施の形態の磁界発生装置の要部構成図であり、いわゆる平衡ブリッジ回路を使用した測定器のブロック構成を示す。図７において、平衡ブリッジ回路を使用した測定器１０７は、第４の実施の形態の磁界発生装置の場合と同様に、図示を省略した信号発生器とアンテナ装置のコネクタ１３１に接続されている。

１７１、１７２は、平衡ブリッジ回路の測定端子間に発生した電圧Ｖ_１、電圧Ｖ_２を測定する電圧計、１７３は電圧計１７１、電圧計１７２により求めた電圧Ｖ_１、電圧Ｖ_２よりコネクタ１３１の電圧Ｖと電流Ｉを求める算出器、１７４は算出器１７３にて求めた電圧Ｖと電流Ｉ並びに測定器１０７とコネクタ１３１間の伝送線路１７５の特性インピーダンスＺ_Ｏから反射係数Γinおよび進行波電圧Ｖ_g ^＋を求める算出器である。ここで、電圧Ｖ、電流Ｉ、反射係数Γin、進行波電圧Ｖ_g ^＋、後進波電圧Ｖ_g ⁻にはそれぞれ次式の関係がある。

Ｖ＝Ｖ_g ^＋＋Ｖ_g ^＝ （３）
Ｉ＝（Ｖ_g ^＋−Ｖ_g ^＝）／Ｚ_Ｏ
Γin＝〔（Ｖ／Ｉ）−Ｚ_Ｏ〕／〔（Ｖ／Ｉ）＋Ｚ_Ｏ〕
Ｖ_g ^＋＝（Ｖ＋Ｚ_ＯＩ）／２
これら反射係数Γinと進行波電圧Ｖ_g ^＋を使用して、第４の実施の形態の磁界発生装置の場合と全く同様にループエレメント１２１を流れる電流を求める。

第５の実施の形態において信号入力部における入力電圧および反射係数は平衡ブリッジ回路を使用した測定器の所定端子間に生じる電圧を各々使用して求めたが、抵抗器で構成されたＲＦ−ＩＶ法といわれる測定回路の所定の２ヶ所の電圧を各々使用してもまったく同様に求めることができる。

第４の実施の形態の磁界発生装置および第５の実施の形態の磁界発生装置においては、反射係数Γinと進行波電圧Ｖ_g ^＋を求めて、ループエレメントを流れる電流を求めた。しかし、進行波電圧、後進波電圧および反射係数には前述の式（２）の関係があるので、測定手段としては進行波電圧、後進波電圧および反射係数のうちの２項目を測定することができるものであれば十分である。

また、前述の式（２）の関係に加えて、アンテナ装置の信号入力部における進行波電圧、後進波電圧および信号入力部における電圧には前述の式（３）の関係があるので、信号入力部における電圧と反射係数より進行波電圧は次式のように求められる。

Ｖ_g ^＋＝Ｖ／（１＋Γin）
従って、測定手段としては式（３）で表される信号入力部における電圧および反射係数とを測定することができるものでもよい。

（実施例１）
図８は、図１に示した第１の実施の形態のアンテナ装置の実施例に係わる特性図であり、図８において横軸は周波数（ＭＨｚ）を、縦軸は電流（ｍＡ）を各々示す。曲線Ａは電力分離合成回路６に所定の入射電力があったときにループエレメント１１に流れる電流値を各測定周波数に対して示したものである。

この電流値を用いてループエレメント１１が発生させる磁界を理論的に決定することができる。

図９は、図８に示した各電流値を用いて決定した発生磁界の特性図であり、図９の横軸は周波数（ＭＨｚ）を、縦軸は磁界強度〔ｄＢ（Ａ／ｍ）〕を各々示す。曲線Ｂは各測定周波数に対して理論的に決定した磁界強度を示したものである。

（実施例２）
図１０は、図４に示した第３の実施の形態のアンテナ装置の実施例に係わる特性図であり、図１０において横軸は周波数（ＭＨｚ）を、縦軸はアンテナ係数〔ｄＢ（１／ｍ）〕を各々示す。曲線Ｃは各周波数に対するアンテナ係数を示し、このアンテナ係数と受信機４０で測定した電圧値から前記式（１）を用いてループエレメント１１に入射した磁界を得ることができる。

本発明に係わるアンテナ装置および磁界発生装置は、高周波磁界の測定に用いる高周波磁界計測用アンテナの感度を求める校正作業を精度良く行うための装置、すなわち、理論計算によって求められる標準磁界を利用して被校正アンテナのアンテナ係数を決定する標準磁界法や、理論計算によってアンテナ係数が求められる標準アンテナにより到来磁界を求めて被校正アンテナのアンテナ係数を決定する標準アンテナ法の装置としてとして広く利用できるとともに、最近普及しつつある電子装置から漏れる電磁妨害波（不要電磁波）を精度良く測定する装置として広く利用できる。

本発明の第１の実施形態のアンテナ装置の構成を示す要部構成図である。 本発明の第１の実施形態のアンテナ装置に係わる電力分離合成回路のブロック構成図である。 本発明の第２の実施形態のアンテナ装置の構成を示す要部構成図である。 本発明の第３の実施形態のアンテナ装置の構成を示す要部構成図である。 本発明の第４の実施の形態の磁界発生装置の要部構成図である 本発明の第４の実施の形態の磁界発生装置に係わるベクトルネットワークアナライザのブロック構成図である。 本発明の第５の実施の形態の磁界発生装置に係わる平衡ブリッジ回路を使用した測定器のブロック構成図である。 図１に示した第１の実施の形態のアンテナ装置の実施例に係わる特性図である。 図１に示した第１の実施の形態のアンテナ装置の実施例に係わる他の特性図である。 図４に示した第３の実施の形態のアンテナ装置の実施例に係わる特性図である。 非特許文献１に掲載の送信ループアンテナ装置の説明図である。 非特許文献２に掲載の送信ループアンテナ装置の説明図である。 非特許文献１に開示されている磁界発生装置の説明図である。 非特許文献２に開示されている磁界発生装置の説明図である。

符号の説明

１、２１、１０２ アンテナユニット
２、３、２２、２３ コネクタ
４ 接合部
５ スリット
６、１０３ 電力分離合成回路
７、８、９ コネクタ
１０ 信号発生器
１１、３１ ループエレメント
１２、３２ 伝送線路部
１３ 等分・合算手段
１６ 位相手段
２４ 開口部
４０ 受信機
１０１ アンテナ装置
１０６ ベクトルネットワークアナライザ
１０７ 平衡ブリッジを使用した測定器
１２１ ループエレメント
１２２、１２３ コネクタ
１２５ スリット
１３１、１３２、１３３ コネクタ
１６１、１６２ 電圧計
１６３ 算出器
１７１、１７２ 電圧計
１７３、１７４ 算出器
１７５ 伝送線路

Claims (8)

1. 第１端子、第２端子、第３端子を有し、第１端子より信号が入力されたときは該入力信号を二つに分離して各々の信号を前記第２端子と第３端子から出力するとともに、第２端子と第３端子より各々信号が入力されたときはそれら入力信号を合成して第１端子から出力する電力分離合成回路と、送信用又は受信用ループエレメントを有するアンテナユニットと具備し、該アンテナユニットの給電端の一方を前記電力分離合成回路の第２端子に他方を第３端子に各々接離自在に結合したことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記アンテナユニットは、前記給電端が前記電力分離合成回路との接続・分離を自在にする同軸型コネクタで構成されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記電力分離合成回路は、前記第１端子より入力される信号を２等分するとともに、前記第２端子と第３端子側より入力される信号を合算する等分・合算手段と、前記第２端子と第３端子より出力される信号間にあるいは前記第２端子と第３端子より入力される信号間に１８０度の位相差を与える位相手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
   記載のアンテナ装置。
4. 前記電力分離合成回路は、前記第１端子ないし第３端子が各々同軸型コネクタで構成されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
5. 磁界を発生させるためのアンテナ装置と、該アンテナ装置の信号入力部における進行波電圧、後進波電圧および反射係数のうちの２項目、あるいは信号入力部における電圧および反射係数を測定する測定手段とを具備し、該測定手段より得られた進行波電圧、後進波電圧および反射係数のうちの２項目、あるいは入力部における電圧および反射係数と前記アンテナ装置の特性値とを用いて前記アンテナ装置が発生した磁界を求めるようにしたことを特徴とする磁界発生装置。
6. 前記アンテナ装置は、ループエレメントを有するアンテナユニットと、該アンテナユニットと接離自在に結合された電力分離合成回路とを有することを特徴とする請求項５記載の磁界発生装置。
7. 前記測定手段は、方向性結合器あるいは方向性ブリッジを使用して前記アンテナ装置の信号入力部における進行波電圧および後進波電圧を測定する電圧測定手段と、該電圧測定手段にて測定した進行波電圧と後進波電圧との比に基づき前記信号入力部における反射係数を算出する算出手段とを備えたことを特徴とする請求項５記載の磁界発生装置。
8. 前記測定手段は、平衡ブリッジで構成された測定回路あるいはＲＦ−ＩＶ法測定回路の所定の２ヶ所の電圧を各々求める電圧測定手段と、該電圧測定手段によりもとめた各々の電圧に基づき前記アンテナ装置の信号入力部における進行波電圧と反射係数とを算出する算出手段とを備えたことを特徴とする請求項５記載の磁界発生装置。
   

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