JP2006250571A - Ｅｍｃ試験用電界強度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、電界強度の測定結果を目視で容易に確認でき、しかも、電界強度の測定範囲を高精度に規定し得るＥＭＣ試験用の電界強度測定装置を、低コストで実現する。
【解決手段】 電界強度測定装置２０は、ＥＭＣ試験（詳しくはイミュニティ試験）用の電波を受信する受信アンテナとして、微小ループアンテナ２４を備え、この微小ループアンテナ２４からの受信信号の信号レベルを、表示部２６を構成する複数の発光ダイオードを利用して段階的に表示するように構成されている。また、本体２２内には、受信信号を検波してその信号レベルを基準電圧と比較することにより、点灯させる発光ダイオードの個数を決定する測定回路が設けられるが、その電源電圧は、受信信号を検波した検波信号の一部を平滑化することにより生成される。
【選択図】 図２

Description

ＥＭＣ試験用のアンテナ装置から試験対象物に向けて放射された電波の電界強度を測定するＥＭＣ試験用電界強度測定装置に関する。

従来より、電子装置や電子部品の電磁環境適合性（ＥＭＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）を評価するＥＭＣ試験として、試験の対象物（電子装置や電子部品）自身から放射される妨害波の大きさを測定するエミッション試験（ＥＭＩ試験）と、外部からの妨害波を受けた際の機器の耐性を測定するイミュニティ試験（ＥＭＳ試験）とが知られている。

そして、エミッション試験では、試験対象物から放射される妨害波の大きさを測定する必要があり、イミュニティ試験では、試験対象物に対して妨害波として照射する試験用電波の強度や照射範囲を国際電気標準会議（ＩＥＣ）等の国際規格に則って設定する必要があるため、ＥＭＣ試験を行う際には電界強度測定装置が用いられる。

こうしたＥＭＣ試験用の電界強度測定装置は、通常、ＥＭＣ試験を行う電波暗室内に、無指向性のアンテナ素子からなるプローブを、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸方向（換言すれば３次元方向）に配置し、各プローブからの受信信号を光信号に変換して電波暗室外に設置された測定装置まで伝送することによって、この測定装置側で電波暗室内の各プローブの設置位置での電界強度を表示するように構成されている。

しかし、この種の電界強度測定装置では、各プローブの設置位置での電界強度（換言すれば試験対象物周囲の電界強度）を正確に測定することができるものの、電界強度測定装置が高価になるため、ＥＭＣ試験装置を簡単に構築することができなかった。

一方、試験対象物周囲での妨害波の分布を目視で確認できるようにするために、ダイポールアンテナと電界強度表示用のランプとを備え、ダイポールアンテナからの受信信号の信号レベルに応じてランプを点灯させることにより、そのランプの明るさにて妨害波の強度を表示するよう構成された電界強度測定装置を、電波暗室内でＸ・Ｙ・Ｚ方向に移動させることが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。

そして、この提案の電界強度測定装置によれば、電界強度測定用の受信アンテナとして一つのダイポールアンテナを用いるだけであり、しかも、ランプの点灯状態によって電界強度を一目で確認できることから、ＥＭＣ試験用の電界強度測定装置としては、従来のものに比べて極めて安価に構成でき、しかも、使い勝手を向上することができる。
特許第３０４３４９０号公報

しかしながら、上記提案の電界強度測定装置は、受信アンテナとしてダイポールアンテナを使用するため、電界強度の測定位置の精度が要求されるＥＭＣ試験装置では、採用することができなかった。

つまり、ＥＭＣ試験においては、試験対象物から放射される妨害波の電界強度、若しくは、ＥＭＣ試験用アンテナから放射される試験用電波の電界強度を測定すべき位置が、試験対象物からの離隔距離として規定されていることから、ＥＭＣ試験の精度を高めるには、電界強度測定装置による電界強度の測定位置を高精度に設定する必要がある。

しかし、ダイポールアンテナは、アンテナ素子（つまりダイポール）の周囲の電界を受信するものであるため、アンテナの長さよりも短い範囲内で電界強度を測定することができない。

この結果、ＥＭＣ試験の精度が要求される場合には、上記提案の電界強度測定装置を使用することはできず、上述した無指向性アンテナからなるプローブを用いた高価な電界強度測定装置を使用する必要があった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、電界強度の測定結果を目視で容易に確認でき、しかも、電界強度の測定範囲を高精度に規定し得るＥＭＣ試験用の電界強度測定装置を、低コストで実現することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、ＥＭＣ試験用の電波暗室内に設けられ、試験対象物から放射される妨害波若しくは試験対象物に向けて放射される試験用電波の電界強度を測定するＥＭＣ試験用電界強度測定装置であって、妨害波若しくは試験用電波を受信するための受信アンテナと、電界強度を識別可能に表示するための表示手段と、受信アンテナからの受信信号を検波する検波手段と、この検波手段から出力される検波信号の信号レベルを電界強度として表示手段に表示させる表示制御手段とを備え、受信アンテナをループアンテナにて構成したことを特徴とする。

このように、本発明のＥＭＣ試験用電界強度測定装置においては、受信アンテナとしてループアンテナを備え、このループアンテナからの受信信号の信号レベルを、表示手段に表示するよう構成されていることから、ダイポールアンテナを使用した場合に比べて、ＥＭＣ試験を高精度に行うことができる。

つまり、ループアンテナは、ダイポールをループ状に曲折したものであるため、ダイポールに比べて、狭い範囲で電界強度を測定できる。また、ループアンテナは、所謂微小ループアンテナとして、ループの半径を、電界強度の測定対象となる電波の波長の１０分の１以下に設定すれば、電界強度の測定範囲をそのループ内に制限することができるだけでなく、雑音電界にも強くなり、しかも、その実効高も簡単に計算できる。

よって、本発明のように、ＥＭＣ試験用電界強度測定装置において、受信アンテナをループアンテナ（より好ましくは微小ループアンテナ）にて構成すれば、試験対象物から放射される妨害波、若しくは、ＥＭＣ試験用アンテナから試験対象物に向けて放射された試験用電波の電界強度を、予め設定された測定位置で極めて高精度に測定することができるようになるのである。

また、本発明のＥＭＣ試験用電界強度測定装置においては、ループアンテナを介して得られた受信信号の信号レベルを表示手段に表示することから、電界強度の測定結果を目視で簡単に確認することができ、受信信号を電気信号に変換して測定装置まで伝送する装置に比べ、使い勝手を向上できると共に、安価に実現できる。

次に、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＥＭＣ試験用電界強度測定装置において、表示制御手段は、電源電圧から信号レベル判定用の複数の基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、この基準電圧生成手段にて生成された複数の基準電圧と検波信号とを各々大小比較することにより、電界強度を段階的に表す検出信号を生成する検出信号生成手段とを備え、この検出信号にて表示手段に電界強度を表示させることを特徴とする。

この請求項２に記載のＥＭＣ試験用電界強度測定装置によれば、測定対象となる電波の電界強度を表示手段に段階的に表示させることができ、使用者は、その表示状態から電界強度測定装置（詳しくはループアンテナ）の設置位置での電界強度を感覚的に把握することができる。

また次に、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のＥＭＣ試験用電界強度測定装置において、表示手段は、一列に配置された複数の発光素子からなり、表示制御手段は、その複数の発光素子を検出信号にて点灯又は消灯させることにより、表示手段に電界強度を表示させることを特徴とする。

この請求項３に記載のＥＭＣ試験用電界強度測定装置によれば、電界強度をＬＣＤ等に表示するようにした場合に比べて、表示手段を極めて簡単に構成することができ、延いては、当該装置の低コスト化を図ることができる。また、このように複数の発光素子の点灯・消灯によって電界強度を表示するようにすれば、その表示位置から離れた位置からでも電界強度を目視にて確認できることになり、装置の使い勝手を向上することもできる。

一方、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れかに記載のＥＭＣ試験用電界強度測定装置において、受信アンテナからの受信信号に基づき当該装置の動作用の電源電圧を生成する電源電圧生成手段を備えたことを特徴とする。

この請求項４に記載のＥＭＣ試験用電界強度測定装置によれば、電界強度を測定して表示するのに必要な電力を確保するために電池を組み込む必要がなく、当該装置の小型化を図ることができる。

なお、電源電圧生成手段にて電源電圧を生成するには、受信信号が高電力である必要があり、試験対象物から放射される微弱な妨害波を測定する際には、電源電圧を生成できないことが考えられるので、請求項４に記載のＥＭＣ試験用電界強度測定装置は、ＥＭＣ試験の内、特に、試験対象物に対して妨害波となる試験用電波を放射するイミュニティ試験において、その試験用電波の電界強度を測定するのに使用するようにするとよい。

また次に、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のＥＭＣ試験用電界強度測定装置において、電源電圧生成手段は、検波手段から出力される検波信号の一部を取り込み、平滑化することにより、電源電圧を生成することを特徴とする。

この請求項５に記載のＥＭＣ試験用電界強度測定装置によれば、検波手段からの検波信号が、信号レベル測定用と電源電圧生成用とに分配されて使用されることから、電源電圧生成のために受信信号を整流する整流素子を別途設ける必要がなく、電源電圧生成手段を簡素化して、当該装置の低コスト化を図ることができる。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本実施形態のＥＭＣ試験装置全体の構成を表す構成図である。
図１に示すように、本実施形態のＥＭＣ試験装置は、妨害波による試験対象物６の耐性を測定するイミュニティ試験を行うために、試験対象物６に向けて試験用の妨害波（試験用電波）を送信するものであり、試験用電波となる高周波信号を発生する発振器１２と、この発振器１２から出力される高周波信号を所定レベルまで増幅する増幅器１４と、この増幅器１４にて増幅された高周波信号を受けて、試験用電波を試験対象物６に向けて放射するホーンアンテナ１０とを備える。

そして、ホーンアンテナ１０は、ＥＭＣ試験用の電波暗室２内に支柱８を介して所定高さ位置に設置されており、試験対象物６は、電波暗室２内にてホーンアンテナ１０から所定距離だけ離れた位置に設置されたテーブル４上に載置される。

イミュニティ試験は、ホーンアンテナ１０から試験対象物６に向けて試験用電波を放射している状態で、試験対象物６の動作を監視することにより、試験対象物６の妨害波に対する耐性を測定するものであるが、この試験を行うに際には、試験対象物６に照射される試験用電波の強度や照射範囲を試験用の規格に則って設定しておく必要がある。

このため、ＥＭＣ試験を行うに当たっては、図１に点線で示すように、試験対象物６が載置されるテーブル４上やテーブル４の周囲に電界強度測定装置２０を設置して、試験用電波の電界強度を測定し、その測定結果が試験用の規格内に入るように、増幅器１４からホーンアンテナ１０に出力する高周波信号の信号レベルや、ホーンアンテナ１０の開口面の向きを調整する、初期設定作業が行われる。

次に、この初期設定作業で使用される電界強度測定装置２０について説明する。
図２に示すように、この電界強度測定装置２０は、後述する電界強度測定用の測定回路を電波吸収体で覆われた筐体内に収納してなる本体２２と、この本体２２の上部外壁に固定された微小ループアンテナ２４とから構成されている。そして、この本体２２の側壁には、電界強度を表示するための表示部２６が設けられている。

なお、この表示部２６は、本発明（詳しくは請求項３に記載）の表示手段に相当するものであり、複数（本実施形態では５個）の発光ダイオードＤ１１〜Ｄ１ｎ（図３参照）を本体２２の側壁に縦一列に配置することにより構成されている。そして、電界強度は、その複数の発光ダイオードＤ１１〜Ｄ１ｎが、下方に配置された発光ダイオードＤ１ｎから順に点灯されることにより、段階的に表示される。

つまり、本実施形態の電界強度測定装置２０は、その設置位置での試験用電波の電界強度が極めて低い場合には、最も下に位置する発光ダイオードＤ１ｎのみを点灯し、その電界強度が極めて高い場合には、全ての発光ダイオードＤ１１〜Ｄ１ｎを点灯し、電界強度が適正レベルであれば最も下に位置する発光ダイオードＤ１ｎから中間に位置する発光ダイオード（例えばＤ１３）までを点灯する、というように、点灯する発光ダイオードＤ１の数にて電界強度を段階的に表示するのである。

次に、電界強度測定装置２０の本体２２に収納された測定回路の構成を図３を用いて説明する。
図３に示すように、電界強度測定装置２０には、微小ループアンテナ２４の両端に接続されて、微小ループアンテナ２４から受信信号を取り込むための一対の端子からなる入力端子Ｔｉｎが備えられている。そして、この入力端子Ｔｉｎに入力された受信信号は、一方の端子に接続された検波手段としてのダイオードＤ０によりダイオード検波され、その検波後の受信信号（検波信号）は、ダイオードＤ０のカソードに接続された２つの抵抗Ｒ０、Ｒ１１にて２系統に分配される。なお、入力端子Ｔｉｎの他方の端子は、当該電界強度測定装置２０のグランドラインＧＮＤに接続されている。

また、抵抗Ｒ１のダイオードＤ０とは反対側は、抵抗Ｒ２を介してグランドラインＧＮＤに接続されると共に、発光ダイオードＤ１１〜Ｄ１ｎと同数のコンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２，…ＣＯＭｎの非反転入力端子（＋）にそれぞれ接続されている。

一方、抵抗Ｒ０のダイオードＤ０とは反対側には、アノードがグランドラインＧＮＤに接続されたツェナーダイオードＺＤのカソードが接続されると共に、負極側がグランドラインＧＮＤに接続されたコンデンサＣ１の正極側が接続されている。このため、抵抗Ｒ０側に分配された検波信号は、コンデンサＣ１にて平滑化され、ツェナーダイオードＺＤの降伏電圧で決まる一定電圧に制御される。

なお、このようにコンデンサＣ１及びツェナーダイオードＺＤを介して生成される電圧は、測定回路の電源電圧として、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭｎに供給される。従って、本実施形態では、抵抗Ｒ０、コンデンサＣ１、及びツェナーダイオードＺＤが、本発明の電源電圧生成手段に相当する。

また、この抵抗Ｒ０のダイオードＤ０とは反対側は、抵抗Ｒ３、Ｒ４１，Ｒ４２，…Ｒ４ｎの直列回路を介してグランドラインＧＮＤに接続されている。この結果、上記のように生成された電源電圧は、これら各抵抗Ｒ３、Ｒ４１〜Ｒ４ｎにて分圧されることになる。

また、これら各抵抗Ｒ３、Ｒ４１〜Ｒ４ｎの接続点は、それぞれ、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭｎの反転入力端子（−）に接続されている。このため、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭｎの反転入力端子（−）には、各抵抗Ｒ３、Ｒ４１〜Ｒ４ｎの接続点に生じる分圧電圧が、基準電圧として入力されることになる。

そして、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭｎの非反転入力端子（＋）には、抵抗Ｒ１を介して検波電圧が印加されることから、各コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭｎでは、検波電圧（換言すれば微小ループアンテナ２４にて受信された試験用電波の電界強度）と各抵抗Ｒ３、Ｒ４１〜Ｒ４ｎにて生成された基準電圧とが各々大小比較されることになる。

このため、各コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭｎからは、検波電圧が個々の基準電圧よりも高い場合にハイレベルとなり、検波電圧が個々の基準電圧以下である場合にローレベルとなり、全体的には検波電圧（延いては試験用電波の電界強度）を表すｎビットの検出信号（検出データ）が出力されることになる。

また、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭｎの出力端子は、それぞれ、発光素子としての発光ダイオードＤ１１〜Ｄ１ｎのアノードに接続されており、発光ダイオードＤ１１〜Ｄ１ｎのカソードは、それぞれ、抵抗Ｒ５１〜Ｒ５ｎを介してグランドラインＧＮＤに接続されている。

このため、各発光ダイオードＤ１１〜Ｄ１ｎは、検波電圧が基準電圧よりも高いと判定したコンパレータＣＯＭｎ，…から出力されるハイレベルの信号により、下方の発光ダイオードＤ１ｎ側から順に点灯されることになり、使用者は、その点灯状態から、試験用電波の電界強度を黙視で簡単に確認することができる。

なお、本実施形態において、抵抗Ｒ３、Ｒ４１〜Ｒ４ｎ及びコンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭｎは、本発明の表示制御手段に相当し、この内、特に、抵抗Ｒ３、Ｒ４１〜Ｒ４ｎは、本発明（詳しくは請求項２に記載）の基準電圧生成手段に相当し、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭｎは、本発明（詳しくは請求項２に記載）の検出信号生成手段に相当する。

以上説明したように、本実施形態の電界強度測定装置２０には、ＥＭＣ試験（詳しくはイミュニティ試験）用の電波を受信する受信アンテナとして、微小ループアンテナ２４が備えられており、この微小ループアンテナ２４からの受信信号の信号レベルを、表示部２６に段階的に表示するようにされている。

このため、本実施形態の電界強度測定装置２０によれば、受信アンテナとしてダイポールアンテナを使用した場合に比べて、電界強度測定装置２０の設置位置での試験用電波の電界強度を精度よく測定することが可能となる。

また、本実施形態では、受信アンテナとして、ループの半径が受信対象となる電波の波長の１０分の１以下に設定された微小ループアンテナ２４を使用することから、電界強度の測定範囲をそのループ内に制限することができるだけでなく、雑音電界にも強くなり、しかも、その実効高も簡単に計算できる。

また、本実施形態では、複数の発光ダイオードＤ１１〜Ｄ１ｎを検波信号の信号レベルに応じた個数分だけ点灯させることで、試験用電波の電界強度を段階的に表示することから、使用者は、その電界強度を目視で簡単に確認することができる。よって、本実施形態の電界強度測定装置２０によれば、従来装置に比べて、使い勝手を向上できると共に、安価に実現することができる。

また、本実施形態の電界強度測定装置２０においては、検波信号の一部を平滑化することにより電源電圧を生成するように構成されていることから、動作用の電力を確保するために電池を組み込む必要がなく、当該装置の小型化を図ることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術範囲を逸脱しない範囲内にて、種々の態様を採ることができる。

例えば、上記実施形態では、表示部２６は複数の発光ダイオードにて構成されており、電界強度の表示は、点灯させる発光ダイオードの個数を変化させることによって行うものとして説明したが、表示部２６を発光色を変更可能なランプにて構成し、電界強度は、そのランプの色を変化させることにより、表示するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、イミュニティ試験の初期設定を行うのに用いる電界強度測定装置を例に採り説明したが、本発明は、エミッション試験において、試験対象物から放射される妨害波の強度を測定するのに用られる電界強度測定装置であっても、上記実施形態と同様に構成して、同様の効果を得ることができる。ただし、この場合、測定すべき電界強度のレベルが低いことから、内部回路を駆動するための電池を内蔵させる必要はある。

実施形態のＥＭＣ試験装置全体の構成を表す構成図である。 実施形態の電界強度測定装置の外観を表す説明図である。 実施形態の電界強度測定装置の回路構成を表す電気回路図である。

符号の説明

２…電波暗室、４…テーブル、６…試験対象物、８…支柱、１０…ホーンアンテナ、１２…発振器、１４…増幅器、２０…電界強度測定装置、２２…本体、２４…微小ループアンテナ、２６…表示部、Ｔｉｎ…入力端子、Ｄ０…ダイオード、ＺＤ…ツェナーダイオード、Ｃ１…コンデンサ、ＣＯＭ１〜ＣＯＭｎ…コンパレータ、Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４１〜Ｒ４ｎ，Ｒ５１〜Ｒ５ｎ…抵抗、Ｄ１１〜Ｄ１ｎ…発光ダイオード。

Claims (5)

1. ＥＭＣ試験用の電波暗室内に設けられ、試験対象物から放射される妨害波若しくは試験対象物に向けて放射される試験用電波の電界強度を測定するＥＭＣ試験用電界強度測定装置であって、
   前記妨害波若しくは試験用電波を受信するための受信アンテナと、
   前記電界強度を識別可能に表示するための表示手段と、
   前記受信アンテナからの受信信号を検波する検波手段と、
   該検波手段から出力される検波信号の信号レベルを前記電界強度として前記表示手段に表示させる表示制御手段と、
   を備え、前記受信アンテナをループアンテナにて構成したことを特徴とするＥＭＣ試験用電界強度測定装置。
2. 前記表示制御手段は、
   前記電源電圧から信号レベル判定用の複数の基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、
   該基準電圧生成手段にて生成された複数の基準電圧と前記検波信号とを各々大小比較することにより、前記電界強度を段階的に表す検出信号を生成する検出信号生成手段と、
   を備え、該検出信号にて前記表示手段に前記電界強度を表示させることを特徴とする請求項１に記載のＥＭＣ試験用電界強度測定装置。
3. 前記表示手段は、一列に配置された複数の発光素子からなり、
   前記表示制御手段は、該複数の発光素子を前記検出信号にて点灯又は消灯させることにより、前記表示手段に前記電界強度を表示させる、
   ことを特徴とする請求項２に記載のＥＭＣ試験用電界強度測定装置。
4. 前記受信アンテナからの受信信号に基づき当該装置の動作用の電源電圧を生成する電源電圧生成手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のＥＭＣ試験用電界強度測定装置。
5. 前記電源電圧生成手段は、前記検波手段から出力される検波信号の一部を取り込み、平滑化することにより、前記電源電圧を生成することを特徴とする請求項４に記載のＥＭＣ試験用電界強度測定装置。

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