JP2006343191A - 妨害排除能力試験装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 イミュニティ試験にかかる費用を抑え、イミュニティ試験の作業性を向上することのできる妨害排除能力試験装置を提供する。
【解決手段】 妨害排除能力試験装置において、供試機器に向けて試験用電波を放射するホーンアンテナは、1GHz用の角錐ホーン22と、この角錐ホーン22に直接装着されて1GHz帯の信号を給電可能な同軸導波管変換器24を備える。また、この同軸導波管変換器24は、角錐ホーン22から取り外すことができ、角錐ホーン22には、アダプタ30を介して、3GHz帯の信号を給電可能な同軸導波管変換器26を装着できる。このため、各試験毎に専用のホーンアンテナを準備する必要がなく、角錐ホーン22を各試験で共用できる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、電子機器の妨害排除能力試験(所謂イミュニティ試験)を行うための妨害排除能力試験装置に関する。
従来、この種の試験装置は、電波無響室の一端側に設置されたターンテーブル上に試験対象となる電子機器(以下、供試機器という)を載置すると共に、電波無響室の他端側に立設された支柱にホーンアンテナを固定し、このホーンアンテナから供試機器に向けて試験用の電磁波を放射させて、そのとき供試機器が正常動作しているか否かを判定することにより、供試機器の妨害波に対する耐性を検査するよう構成されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平7−55863号公報
ところで、こうしたイミュニティ試験は、試験対象となる供試機器の種別や用途に応じて、供試機器に照射する電磁波の強度や周波数が設定され、また、一つの供試機器に対して、周波数が異なる複数の電磁波を使ってイミュニティ試験が行われることもある。
このため、従来の妨害排除能力試験装置において、イミュニティ試験を行う供試機器を変更したり、或いは、供試機器に対する試験条件(電磁波の周波数)を変更する際には、試験に用いるホーンアンテナを、その試験に適したホーンアンテナに変更する必要があった。つまり、イミュニティ試験で用いられるホーンアンテナは、放射する電磁波の周波数(換言すればその波長)によって、ホーンや給電部の仕様が異なることから、供試機器に照射する電磁波の周波数を変更するには、ホーンアンテナを交換しなければならなかった。
このため、一つの試験装置で、試験に用いる電磁波の周波数を変更できるようにするには、各試験条件毎に、高価なホーンアンテナを準備しておかなければならず、コストがかかるとか、試験条件を変更する度に、ホーンアンテナを含む試験用の全ての機器を変更しなければならず、作業性が悪い、といった問題があった。
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、イミュニティ試験にかかる費用を抑え、しかも、イミュニティ試験の作業性を向上することのできる妨害排除能力試験装置を提供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、
ホーンアンテナから供試機器に向けて電磁波を放射することにより、供試機器の妨害排除能力を試験するのに使用される妨害排除能力試験装置であって、
前記ホーンアンテナは、
第1周波数帯の電磁波を放射するよう構成された第1ホーンと、
該第1ホーンに装着されて、前記第1周波数帯の送信信号を給電するための第1同軸導波管変換器と、
該第1同軸導波管変換器に換えて前記第1ホーンに装着可能に構成され、該第1ホーンへの装着時には、該第1ホーンを、前記第1周波数帯よりも高い第2周波数帯の電磁波を放射する第2ホーンとして機能させる筒状のアダプタと、
該アダプタの前記第1ホーンとは反対側に装着され、該アダプタと前記第1ホーンとにより構成される第2ホーンに対して、前記第2周波数帯の送信信号を給電するための第2同軸導波管変換器と、
を備えたことを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の妨害排除能力試験装置において、
前記各同軸導波管変換器を、前記第1ホーンから直線偏波の電磁波を放射させるように構成し、更に、
前記第1ホーンを、その放射軸線を中心に回動可能に支持する支持部材と、
該支持部材に支持された第1ホーンを、その放射軸線を中心に回動させて、該第1ホーンから放射される電磁波の偏波面の角度を調整するための第1偏波角度調整手段と、
を設けたことを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の妨害排除能力試験装置において、
前記各同軸導波管変換器は、
前記第1ホーンから直線偏波の電磁波が放射されるように電磁波を発生する放射素子と、
該放射素子を前記第1ホーンの放射軸線を中心に回転させることにより、前記第1ホーンから放射される電磁波の偏波面の角度を調整するための第2偏波角度調整手段と、
を備えたことを特徴とする。
また更に、請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3の何れかに記載の妨害排除能力試験装置において、前記アダプタと前記第2同軸導波管変換器とは一体形成されていることを特徴とする。
請求項1に記載の妨害排除能力試験装置によれば、ホーンアンテナにおいて、第1ホーンに第1同軸導波管変換器を直接装着するか、或いは、第1ホーンにアダプタを介して第2同軸導波管変換器を装着するかによって、イミュニティ試験の際に供試機器に照射する電磁波の周波数を変更することができる。
そして、第1ホーンは、何れの試験でも利用できることから、従来のように、各試験毎に、専用のホーンアンテナを準備する必要がなく、周波数の異なるイミュニティ試験を低コストで実現できる。また、試験条件を変更する際には、重量のあるホーン全てを交換する必要がないため、試験の変更作業も容易に行うことができるようになり、従来に比べて作業効率を向上できる。
次に、請求項2に記載の妨害排除能力試験装置においては、第1ホーンが、支持部材によって、その放射軸線を中心に回動可能に支持されており、その第1ホーンの回動位置を、第1偏波角度調整手段を介して調整できるようにされている。
このため、請求項2に記載の妨害排除能力試験装置によれば、第1ホーンに第1同軸導波管変換器を装着するか、或いは、第1ホーンにアダプタを介して第2同軸導波管変換器を装着した状態で、第1偏波角度調整手段を介して第1ホーンを回動させれば、第1ホーンから供試機器に放射される電磁波の偏波面を任意の角度に設定できることになり、垂直偏波や水平偏波等、異なる偏波角度の電磁波を使ったイミュニティ試験を簡単に行うことが可能となる。
また、請求項3に記載の妨害排除能力試験装置においては、各同軸導波管変換器に第2偏波角度調整手段が設けられており、この第2偏波角度調整手段を介して、電磁波発生用の放射素子を、第1ホーンの放射軸線を中心に回転させることができる。
このため、この請求項3に記載の妨害排除能力試験装置によれば、第2偏波角度調整手段を利用して、各同軸導波管変換器毎に、第1ホーンから供試機器に放射される電磁波の偏波面の角度を設定できることになり、請求項2に記載の装置と同様、異なる偏波角度の電磁波を使ったイミュニティ試験を簡単に行うことが可能となる。
また次に、請求項4に記載の妨害排除能力試験装置においては、アダプタと第2同軸導波管変換器とを一体形成していることから、第1ホーンにアダプタを介して第2同軸導波管変換器を装着する際の作業時間を短くすることができる。また、アダプタと第2同軸導波管変換器とは別々に管理する必要がないので、これらを別体で構成した場合に比べて、試験装置の管理を容易に行うことが可能となる。
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図1は、本発明が適用された実施形態の妨害排除能力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、本実施形態の妨害排除能力試験装置は、妨害波による供試機器5の耐性を測定するイミュニティ試験を行うために、供試機器5に向けて妨害波となる試験用の電磁波(以下、試験用電波という)を送信するものであり、試験用電波となる所定周波数帯の試験信号を発生する試験信号発生装置10と、この試験信号発生装置10から出力される試験信号を受けて試験用電波を放射するホーンアンテナ20と、から構成されている。なお、供試機器5とホーンアンテナ20とは、供試機器5が周囲の雑音等の影響を受けることのないよう、電波無響室内に設けられる。
また、試験信号発生装置10は、予め設定された所定周波数帯(本実施形態では、1GHz帯と3GHz帯の何れか)の試験信号を発生する信号発生器12と、この信号発生器12から出力された試験信号を増幅する増幅器14と、この増幅器14にて増幅された試験信号をホーンアンテナ20が接続される出力端子19まで伝送すると共に、ホーンアンテナ20側から出力端子19に入力された信号(試験用電波の反射波の受信信号等)を減衰させて増幅器14に戻るのを阻止するアイソレータ16と、から構成されている。
一方、ホーンアンテナ20は、図2(a)に示す如く、1GHzの電磁波を放射するために設計された1GHz用の角錐ホーン22と、この1GHz用の角錐ホーン22に装着されて、試験信号発生装置10から供給される1GHz帯の信号をその角錐ホーン22に給電する1GHz用の同軸導波管変換器24と、から構成されている。
また、このホーンアンテナ20は、1GHz用の角錐ホーン22から同軸導波管変換器24を取り外し、その代わりに、図2(b)に示すように、アダプタ30を装着し、更に、アダプタ30の角錐ホーン22とは反対側の開口端に、3GHz用の同軸導波管変換器26を装着することで、1GHz用の角錐ホーン22を、3GHz用の電磁ホーンとして利用できるようにされている。
つまり、図3に示すように、アダプタ30は、角錐ホーンであり、1GHz用の角錐ホーン22に装着される側の開口が、1GHz用の角錐ホーン22の開口端と同形状となるように、例えば、縦a2:約165mm、横b2:約83mmに設定されており、3GHz用の同軸導波管変換器26が装着される側の開口が、その同軸導波管変換器26の開口と同形状となるように、例えば、縦a1:約86.36mm、横b1:約43.18mmに設定されている。また、これら両開口の間の長さ(つまりアダプタ30における電磁波の放射軸線方向の長さ)Lは、1GHz帯の試験用電波の波長λg1(例えば約425.16mm)と3GHz帯の試験用電波の波長λg2(例えば約116.7mm)との間の中心の波長λgt(例えば約270.93mm)に対して、1/2の長さ「λgt/2」となるように設定されている。
このように構成された本実施形態の妨害排除能力試験装置によれば、1GHz用の角錐ホーン22に、1GHz用の同軸導波管変換器24を装着して、その同軸導波管変換器24に試験信号発生装置10から1GHz帯(例えば、周波数:1.15GHz)の試験信号を入力するようにすれば、供試機器5に1GHz帯の電磁波を放射してイミュニティ試験を行うことができ、逆に、1GHz用の角錐ホーン22に、アダプタ30を装着すると共に、その後端に3GHz用の同軸導波管変換器26を装着し、更に、その同軸導波管変換器26に試験信号発生装置10から3GHz帯(例えば、周波数:3.1GHz)の試験信号を入力するようにすれば、供試機器5に3GHz帯の電磁波を放射してイミュニティ試験を行うことができる。
従って、本実施形態の妨害排除能力試験装置によれば、試験用電波の周波数帯が異なる2種類のイミュニティ試験を行うために、従来のように、各試験専用のホーンアンテナを準備する必要がなく、イミュニティ試験を低コストで実現できる。
またこのように試験条件(試験用電波の周波数帯)を変更する際には、1GHz用の同軸導波管変換器24を、ホーンアンテナ20で最も大きい構成要素である1GHz帯の角錐ホーン22から取り外し、代わりに、この角錐ホーン22に比べて小型・軽量のアダプタ30と3GHz用の同軸導波管変換器26とを角錐ホーン22に装着するか、或いは、角錐ホーン22からアダプタ30を取り外し、代わりに、角錐ホーン22に比べて小型・軽量の1GHz用同軸導波管変換器24を角錐ホーン22に装着すればよいため、試験条件の変更作業も容易に行うことができるようになり、従来に比べて作業効率を向上できる。
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、本発明の技術範囲内にて種々の態様を採ることができる。
例えば、イミュニティ試験を行うに当たって、同軸導波管変換器24、26が直線偏波の電磁波を放射するように構成されている場合には、ホーンアンテナ20から放射する試験用電波の偏波面を、垂直、水平、といった任意の角度に設定したいという要求があるが、こうした要求に応えるためには、図2に示すように、1GHz用及び3GHz用の各同軸導波管変換器24,26に、内部の放射素子を放射軸線周りに物理的に回転させて偏波面を任意の角度に設定するための偏波切換装置25、27を設けるようにするとよい。
具体的には、図4に示すように、同軸導波管変換器24(又は26)には、角錐ホーン22(又はアダプタ30)に接続するための導波管44を設け、この導波管44の開口端とは反対側である後方には、放射素子として、直線偏波の電磁波を発生できるように導波管44の放射軸線に沿って矩形波状に曲折されたプローブP1を設ける。また、このプローブP1は、導波管44の後方に形成された信号変換部42側に突出させ、この信号変換部42にて、試験信号発生装置10から試験信号を受けるプローブP0からプローブP1へと試験信号を給電するようにする。そして、この信号変換部42の後方には、偏波切換装置25(又は27)として、ステップモータ若しくはサーボモータからなるモータ40を固定し、そのモータ40の回転軸40aにプローブP1の後端側を固定する。
この結果、プローブP1は、このモータ40を介して放射軸線を中心に回転させることができるようになり、延いては、同軸導波管変換器24(又は26)から出射される試験用電波の偏波面を任意の角度に設定できることになる。
なお、図4に示すように、偏波切換装置25(又は27)において、モータ40の回転軸40aには、回転角度検出用のスリットを設けた回転板46が固定され、この回転板46の周囲には、そのスリットを検出してモータ40の回転角度(延いては試験用電波の偏波面の角度)を表す回転角度信号を発生する回転センサ48が配置されている。
これは、回転センサ48から出力される回転角度信号に基づき、試験用電波の偏波面の角度を検出しつつ、その角度が所望の角度となるように、モータ40を駆動できるようにするためであり、この構成により、ホーンアンテナ20から供試機器5に向けて放射する試験用電波の偏波面の角度を簡単に設定・変更することができるようになる。
一方、このようにホーンアンテナ20から供試機器5に向けて放射する試験用電波の偏波面の角度を設定・変更できるようにするには、必ずしも、各同軸導波管変換器24、26に偏波切換装置25、27を設ける必要はなく、図5に示すように、1GHz及び3GHzの各イミュニティ試験で共用される1GHz用の角錐ホーン22の前後端を、その放射軸線周りに回転可能に支持し、モータ70を介して角錐ホーン22自体を直接回転させることにより、試験用電波の偏波面を任意の角度に設定・変更するように構成してもよい。
つまり、図5(a)は、角錐ホーン22とこれを支持する載置台80とを横方向から見た正面図であり、図5(b)はこれらを角錐ホーン22の開口端側から見た側面図であるが、この図5に示すように、角錐ホーン22の前後の開口端には、それぞれ、円盤状の鍔部22a、22bを設け、載置台80には、これら各鍔部22a、22bの周囲を、複数のローラ62を介して角錐ホーン22の放射軸線周りに回動可能に支持する、一対の支持部材60を設ける。また、角錐ホーン22の外周面にはプーリ64を設け、載置台80にはモータ70を固定して、このモータ70の回転軸にもプーリ66を設ける。そして、これら各プーリ64,66をベルト65で連結する。
この結果、モータ70を回転させれば、角錐ホーン22がその放射軸線周りに回動することになり、この角錐ホーン22に同軸導波管変換器24を装着するか、或いは、アダプタ30を介して同軸導波管変換器26を装着して、イミュニティ試験を行う際には、ホーンアンテナ20から供試機器5に向けて放射する試験用電波の偏波面の角度を簡単に設定・変更することができるようになる。
一方、上記実施形態では、アダプタ30は、角錐ホーンであり、その側壁は、先端側から後端側まで連続したテーパ状であるものとして説明したが、アダプタ30は、必ずしもホーン形状にする必要はなく、例えば、図6に示すように、筒状で開口面積が異なる3つの導波管30a、30b、30cを、その放射軸線を一致させて、開口面積が小から大へと段階的に変化するように順に配置し、これらを互いに連結した階段形状にしてもよい。
なお、この場合、開口面積が最も小さく、3GHz用の同軸導波管変換器26に接続される導波管30aの開口は、同軸導波管変換器26の開口に合わせて、例えば、縦a1:約86.36mm、横b1:約43.18mmに設定すればよく、また、開口面積が最も大きく、1GHz用の角錐ホーン22に装着される導波管30cの開口は、角錐ホーン22の開口に合わせて、例えば、縦a2:約165mm、横b2:約83mmに設定すればよいが、中間の開口面積を有する導波管30bの開口については、1GHz帯の試験用電波の波長λg1(例えば約425.16mm)と3GHz帯の試験用電波の波長λg2(例えば約116.7mm)との間の中心の波長λgt(例えば約270.93mm)に対応して、例えば、縦a3:約119.4mm、横b3:約60mmに設定するとよい。
またこの場合、導波管30a、30b、30cの放射軸線方向の長さLa、Lb、Lcは、それぞれ、波長λg1、波長λg2、中心波長λgtの1/2の長さ、若しくは、これらの整数倍の長さに設定すればよい。
次に、上記実施形態では、アダプタ30、及び、このアダプタ30を介して角錐ホーン22に装着される3GHz用の同軸導波管変換器26は、各々別体に形成されるものとして説明したが、図7に示すように、アダプタ30と同軸導波管変換器26とを一体化したアダプタ一体型の3GHz用同軸導波管変換器90を準備しておき、3GHz帯の試験用電波を使ってイミュニティ試験を行う際には、1GHz用の角錐ホーン22に、このアダプタ一体型の3GHz用同軸導波管変換器90を装着するようにしてもよい。
そして、このようにすれば、第1ホーンとしての角錐ホーン22に3GHz用の同軸導波管変換器を装着する際に、この同軸導波管変換器とアダプタとを接続する必要がないので、その装着作業を短時間で行うことができる。また、アダプタと3GHz用の同軸導波管変換器とを別々に管理する必要がないので、これらを別体で構成した場合に比べて、試験装置の管理を容易に行うことができるようになる。
また次に、上記実施形態では、第1ホーンとしての角錐ホーン22に対して、同軸導波管変換器24を直接接続するか、或いは、アダプタを介して同軸導波管変換器26を装着するか、を切り換えることにより、試験用電波の周波数を、1GHz帯と3GHz帯との何れかに変更するものとして説明したが、これらの周波数は一例であり、角錐ホーン22やアダプタ30の形状(開口面積や長さ等)を適宜設定することにより、ホーンアンテナ20から放射させる2種類の試験用電波を各々任意の周波数帯に設定することができる。
また、試験用電波の周波数を、角錐ホーン22に直接同軸導波管変換器24を装着したときの基本周波数(1GHz)から、例えば、3GHz、5GHz、というように複数の異なる周波数に変更できるようにするには、その変更したい周波数毎に、アダプタ30及び同軸導波管変換器26を準備しておけばよいが、この場合には、図7に示すように、アダプタ30と同軸導波管変換器26とを一体化したものを各周波数帯毎に複数(図では、アダプタ一体型の3GHz用同軸導波管変換器90と、同じく5GHz用同軸導波管変換器92と、の2種類)準備しておくようにすれば、試験用電波の周波数をより短時間で変更することができる。
また、このように、試験用電波の周波数を、角錐ホーン22単体で放射可能な基本周波数(1GHz)から、3GHz、5GHz、というように複数の異なる周波数に変更できるようにするには、図8に示すように、上記実施形態のアダプタ30とは別に、このアダプタ30の角錐ホーン22とは反対側に5GHz用の同軸導波管変換器96を装着するためのアダプタ94を設け、このアダプタ94とアダプタ30とによって、同軸導波管変換器96から出射された5GHz帯の試験用電波を角錐ホーン22から放射させるようにしてもよい。
つまり、試験用電波の周波数を3段階以上に変更できるようにする場合には、第1ホーン単体で放射可能な試験用電波の次に周波数が高い試験用電波を第1ホーンから放射させるための第1アダプタ、第1アダプタと第1ホーンとを介して放射可能な試験用電波の次に周波数が高い試験用電波を第1アダプタと第1ホーンとを介して放射させるための第2アダプタ、…というように、試験用電波の周波数が上昇するにつれて、使用するアダプタの数が増加するように、複数のアダプタを準備しておき、イミュニティ試験の際には、試験用電波の周波数に応じて第1ホーンに装着するアダプタの数を変更して、そのアダプタの後端側に、対応する周波数帯の同軸導波管変換器を装着するようにしてもよい。
また更に、上記実施形態では、本発明の第1ホーンや、第1ホーンと共に第2ホーンを形成するアダプタは、それぞれ、導波路の断面が四角形となる角錐ホーンにて構成されるものとして説明したが、これらは、導波路の断面が円形となる円錐ホーンにて構成してもよい。
また、上記実施形態では、直線偏波の電磁波によりイミュニティ試験を行う場合について説明したが、同軸導波管変換器24、26内に位相差板などの円偏波発生器を介在させることにより、円偏波の電磁波を放射するようにしたものであっても、本発明を適用できる。
実施形態の妨害排除能力試験装置全体の構成を表す概略構成図である。 実施形態のホーンアンテナの構成及びその使用方法を説明する説明図である。 実施形態のアダプタの構成を表す説明図である。 試験用電波の偏波面の角度を調整できるようにした同軸導波管変換器の構成を表す説明図である。 角錐ホーン全体を回転させて試験用電波の偏波面の角度を調整する機構を表す説明図である。 アダプタの他の構成例を表す説明図である。 アダプタと同軸導波管変換器とを一体化したホーンアンテナの構成を表す説明図である。 試験用電波の周波数に応じてアダプタの数を変更するように構成されたホーンアンテナを表す説明図である。
符号の説明
5…供試機器、10…試験信号発生装置、12…信号発生器、14…増幅器、16…アイソレータ、19…出力端子、20…ホーンアンテナ、22…角錐ホーン、22a,22b…鍔部、24…同軸導波管変換器(1GHz用)、25…偏波切換装置(1GHz用)、26…同軸導波管変換器(3GHz用)、27…偏波切換装置(3GHz用)、30…アダプタ、30a,30b,30c…導波管、40…モータ、40a…回転軸、42…信号変換部、44…導波管、46…回転板、48…回転センサ、60…支持部材、62…ローラ、64…プーリ、65…ベルト、66…プーリ、70…モータ、80…載置台、90…同軸導波管変換器(アダプタ一体型・3GHz用)、92…同軸導波管変換器(アダプタ一体型・5GHz用)、94…アダプタ、96…同軸導波管変換器(5GHz用)、P0,P1…プローブ。

Claims (4)

  1. ホーンアンテナから供試機器に向けて電磁波を放射することにより、供試機器の妨害排除能力を試験するのに使用される妨害排除能力試験装置であって、
    前記ホーンアンテナは、
    第1周波数帯の電磁波を放射するよう構成された第1ホーンと、
    該第1ホーンに装着されて、前記第1周波数帯の送信信号を給電するための第1同軸導波管変換器と、
    該第1同軸導波管変換器に換えて前記第1ホーンに装着可能に構成され、該第1ホーンへの装着時には、該第1ホーンを、前記第1周波数帯よりも高い第2周波数帯の電磁波を放射する第2ホーンとして機能させる筒状のアダプタと、
    該アダプタの前記第1ホーンとは反対側に装着され、該アダプタと前記第1ホーンとにより構成される第2ホーンに対して、前記第2周波数帯の送信信号を給電するための第2同軸導波管変換器と、
    を備えたことを特徴とする妨害排除能力試験装置。
  2. 前記各同軸導波管変換器を、前記第1ホーンから直線偏波の電磁波を放射させるように構成し、更に、
    前記第1ホーンを、その放射軸線を中心に回動可能に支持する支持部材と、
    該支持部材に支持された第1ホーンを、その放射軸線を中心に回動させて、該第1ホーンから放射される電磁波の偏波面の角度を調整するための第1偏波角度調整手段と、
    を設けたことを特徴とする請求項1に記載の妨害排除能力試験装置。
  3. 前記各同軸導波管変換器は、
    前記第1ホーンから直線偏波の電磁波が放射されるように電磁波を発生する放射素子と、
    該放射素子を前記第1ホーンの放射軸線を中心に回転させることにより、前記第1ホーンから放射される電磁波の偏波面の角度を調整するための第2偏波角度調整手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項1に記載の妨害排除能力試験装置。
  4. 前記アダプタと前記第2同軸導波管変換器とは一体形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載の妨害排除能力試験装置。
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