JP2010256248A

JP2010256248A - 供試体の保持装置

Info

Publication number: JP2010256248A
Application number: JP2009108486A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Mori; 淳一郎毛利
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2010-11-11

Abstract

【課題】広い角度範囲で供試体を角変位させても正確に指向特性を測定することができる供試体の保持装置を提供する。
【解決手段】供試体Ｓが着脱可能に搭載される取付け部３５を、取付け部３５よりも背後側で水平軸線Ｌ_Ｈまわりに角変位させる第１駆動手段３６と、第１駆動手段３６が搭載され、第１駆動手段３６を鉛直軸線Ｌ_Ｖまわりに角変位させる第２駆動手段３７とを設け、供試体Ｓを第１駆動手段３６によって、供試体Ｓが搭載される取付け部３５を、この取付け部３５よりも背後側で水平軸線Ｌ_Ｈまわりに角変位させ、第２駆動手段３７によって第１駆動手段３６を鉛直軸線Ｌ_Ｖまわりに角変位させて、供試体Ｓの送信特性および受信特性を測定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電磁波を放射する送信アンテナおよび超音波を発振する超音波発振器などを供試体として搭載し、電気的特性および音響的特性などを測定するために好適に実施することができる供試体の保持装置に関する。

近年、車両盗難を防止するため、車室内の物体の移動を検出して、侵入者をより高精度で検知することができる侵入検知センサの開発が進められている。前記侵入検知センサは、車両のフロントウインド中央の上部において、室内照明灯などが装備されたオーバーヘッドコンソールに水平に対して後部座席寄りに傾斜させて設けられており、車室内にマイクロ波などの電波を送信し、送信した電波の反射波を受信し、受信した電波の変量から車室内の移動物体が侵入者か否かを判定することができるように構成されている。

前記受信した電波の変量は、電波を放射している範囲に移動物体が存在すると、移動物体からの反射波と送信波との位相が変化するため、この位相差の変化として検出され、この位相差に基づいて侵入者の有無を判別することができる。

車室内への侵入者を高精度で検知するため、侵入検知センサに用いられる送信アンテナおよび受信アンテナには、高い指向特性および電磁環境両立性（Electro Magnetic
Compatibility；略称ＥＭＣ）が要求されている。このＥＭＣに関する国際規格は、国際標準化機構（略称ＩＳＯ）、国際電気標準会議（略称ＩＥＣ）および国際無線障害特別委員会（略称ＣＩＳＰＲ）によって定められている。

前記侵入センサの指向特性およびＥＭＣの評価には、測定系ノイズレベル試験、周波数試験、電界均一性試験、規定電界強度発生試験およびフィルタボックス周波数特性試験などが行われ、これらの試験は電波暗室内で行われる。

電波暗室内で測定したアンテナ特性は、電波暗室の内壁などからの反射による誤差、測定システムの測定精度に起因する誤差、放射電波の準静電界成分および誘導電界成分による誤差、利得測定の基準として使用する標準アンテナの利得精度による誤差、アンテナの設置位置および測定動作に起因する誤差などを含む。特に設置位置および測定動作に起因する誤差は、指向特性測定においては送信アンテナと受信アンテナとの相対位置の変化が大きく影響するため、電波暗室内には、送信アンテナおよび受信アンテナのいずれか一方を、他方に対して変位させるための供試アンテナ試験用治具が装備されている。

図１は、従来技術の供試アンテナ試験用治具１を簡略化して示す斜視図である。従来技術の供試体の保持装置としての供試アンテナ試験用治具１は、互いに間隔をあけて平行に配置される一対の側板２，３と、各側板２，３をその長手方向一端部寄りの部位で連結する連結板４と、基端部が連結板４の中央部に固定され、連結板４から垂直に突出して設けられる支持部材５と、支持部材５の遊端部に固定され、供試体Ｓが搭載される取付け具６とを有する。前記供試体Ｓは、たとえば侵入検知センサである。

前記供試体Ｓは、たとえば特許文献１に記載されるマイクロストリップアンテナが筐体内に収容された構造である。前記マイクロストリップアンテナは、誘電体基板の表面に複数のアンテナ素子が配列して設けられ、各アンテナ素子の位相と振幅とを制御することによって、所望の指向特性を有する送受信アンテナを実現することができる。

供試アンテナ試験用治具１は、取付け具６に装着された供試体Ｓの表面Ｓ１、より具体的にはマイクロストリップアンテナの電波放射面および電波受信面を含む共通な一平面を通る水平軸線Ｌ_Ｈまわりに一方の回転方向Ａ１および他方の回転方向Ａ２に角変位させる第１駆動手段７と、前記水平軸線Ｌ_Ｈに直交する鉛直軸線Ｌ_Ｖまわりに一方の回転方向Ｂ１および他方の回転方向Ｂ２に角変位させる第２駆動手段８とを有する。

前記第１駆動手段７は、前記側壁３に水平軸線Ｌ_Ｈと同軸に固定される第１スプロケットホイールと、前記水平軸線Ｌ_Ｈ上に同軸に設けられる回転軸と、この回転軸に固定される第２スプロケットホイールと、第１および第２スプロケットホイールに巻き掛けられて張架されるチェーンと、前記回転軸に前記一方の回転方向Ａ１および前記他方の回転方向Ａ２に回転力を与える水平回転用モータとを含んで構成される。

前記第２駆動手段８は、前記供試アンテナ試験用治具１が搭載され、この供試アンテナ試験用治具１を鉛直軸線Ｌ_Ｖまわりに前記一方の回転方向Ｂ１および前記他方の回転方向Ｂ２に角変位させる鉛直回転用モータとを含む。このような第２駆動手段８は、たとえば特許文献２に記載される不要輻射の測定装置のターンテーブルによって実現される。

特開２００８−２７８０６６号公報特開２００１−３２４５２４号公報

図２は、図１に示される従来技術の供試アンテナ試験用治具１を用いて供試体Ｓの電界強度を測定したときの測定結果を示す図である。同図において、横軸は供試体Ｓを鉛直軸線Ｌ_Ｖまわりに前記一方の回転方向Ｂ１および前記他方の回転方向Ｂ２の角変位角度であり、縦軸は電界強度である。供試体Ｓによって受信された電界強度を測定したときの測定結果を示す。

前述の供試アンテナ試験用治具１の取付け具６に、供試体Ｓを図１の仮想線で示されるように、水平軸線Ｌ_Ｈおよび鉛直軸線Ｌ_Ｖを含む仮想一平面上に、前記電波放射面および電波受信面を含む共通な一平面が一致するように搭載し、供試アンテナ試験用治具１を水平にした姿勢で、第２駆動手段８によって供試アンテナ試験用治具１を鉛直軸線Ｌ_Ｖまわりに−９０°〜＋９０°の範囲にわたって角変位させ、供試体Ｓの放射アンテナからの電波をそれぞれ放射し、互いに周波数の異なるこれらの電波を、供試体Ｓの前方の定位置に設置された受信アンテナによって受信した電界強度を示している。

図２に仮想線で示すように、−５０°〜−８０°の車両左側に相当する領域Ｒ１および＋４５°〜＋６０°に相当する車両右側に相当する領域Ｒ２では、電界強度の大きな低下があり、指向特性を損ねていることが判る。これらの領域Ｒ１，Ｒ２は、前述の供試アンテナ試験用治具１の各側板２，３の取付け具６の両側に配置される各端部２ａ，３ａによる影響であることが判明している。

したがって、このような供試アンテナ試験用治具１では、供試体Ｓを鉛直軸線Ｌ_Ｖまわりの広い角度範囲にわたって指向特性を正確に測定することができないという問題がある。

このような問題は、超音波を発振する超音波発振器と、発振した超音波の反射波を受信するマイクロフォンとを具備する超音波を用いた侵入検知センサの指向特性試験を行う場合にも発生し、マイクロフォンによって受信された音圧レベルが鉛直軸線Ｌ_Ｖまわりに同様な角度位置、すなわち−５０°〜−８０°の車両左側に相当する領域Ｒ１および＋４５°〜＋６０°に相当する車両右側に相当する領域Ｒ２で極度の減衰を生じ、広い角度範囲にわたって正確な指向特性を測定することができないという問題がある。

本発明の目的は、広い角度範囲で供試体を角変位させても正確に指向特性を測定することができる供試体の保持装置を提供することである。

本発明は、送信部および受信部の少なくとも一方を備える供試体が着脱可能に搭載される取付け部を有し、前記取付け部を、前記取付け部よりも背後側で、前記取付け部に搭載された供試体の表面を通る水平軸線まわりに角変位させる第１駆動手段と、
前記第１駆動手段が搭載され、この第１駆動手段を、前記水平軸線に交差する鉛直軸線まわりに角変位させる第２駆動手段とを含むことを特徴とする供試体の保持装置である。

本発明に従えば、第１駆動手段によって、供試体が搭載される取付け部を、この取付け部よりも背後側で水平軸線まわりに角変位させ、第２駆動手段によって前記第１駆動手段を鉛直軸線まわりに角変位させて、供試体の送信特性および受信特性を測定することができる。

供試体は、送信部だけを具備する構成、受信部だけを具備する構成、および送信部と受信部との両者を具備する構成のいずれであってもよい。供試体が送信部だけを具備する構成である場合には、別途に定位置に設置された受信装置によって、供試体の送信部から送信された送信波を受信し、その受信結果から前記送信部の送信特性を測定することができる。また、供試体が受信部だけを具備する構成である場合には、別途に定位置に設置された送信装置によって送信波を送信し、送信された送信波を供試体の受信部によって受信し、その受信結果から前記受信部の受信特性を測定することができる。さらに、供試体が送信部と受信部との両者を具備する構成である場合には、別途に製品の使用環境を想定または模擬した反射壁を定位置に設置し、供試体の送信部から送信波を送信し、送信された送信波の前記反射壁による反射波を供試体の受信部によって受信し、その受信結果から前記送信部の送信特性または受信部の受信特性を測定することができる。

第１駆動手段は、前述のように、供試体が着脱可能に搭載される取付け部を有し、この取付け部を、該取付け部よりも背後側で、該取付け部に搭載された供試体の表面を通る水平軸線まわりに角変位させる。また、第２駆動手段は、第１駆動手段が搭載され、この第１駆動手段を、前記水平軸線に交差する鉛直軸線まわりに角変位させる。これらの第１および第２駆動手段によって、供試体を水平軸線Ｌ_Ｈおよび鉛直軸線Ｌ_Ｖまわりに任意の方向へ指向させ、治具による影響を排除した状態で、供試体の特性を正確に測定することができる。

本発明によれば、供試体を第１駆動手段の取付け部に搭載して水平軸線まわりに角変位させ、第２駆動手段によって第１駆動手段を前記水平軸線に交差する鉛直軸線まわりに角変位させるので、供試体の周囲の構造体による送信特性または受信特性への影響を排除し、正確な指向特性を得ることができる。

従来技術の供試アンテナ試験用治具１を簡略化して示す斜視図である。図１に示される従来技術の供試アンテナ試験用治具１を用いて供試体Ｓの電界強度を測定したときの測定結果を示す図である。本発明の一実施形態の供試体の保持装置２０が電波暗室２１内に設置されたアンテナ特性測定設備２２の簡素化した断面図である。図３に示す供試体の保持装置２０の側面図である。移動体４１の簡素化した縦断面図である。図４の切断面線ＶＩ−ＶＩから見た断面図である。移動体４１付近を背後側から見た斜視図である。

図３は、本発明の一実施形態の供試体の保持装置２０が電波暗室２１内に設置されたアンテナ特性測定設備２２の簡素化した断面図である。電波暗室２１内には、受信側台座２３と送信側台座２４とが設置され、送信側台座２４には、本実施形態の供試体の保持装置２０が搭載される。

電波暗室２１は、天井２５、床２６、側壁２７などの各内面に複数の四角錐状の電波吸収体２８を張り付けて構成される。電波吸収体２８は、ウレタン吸収体およびフェライト吸収体から成る。ウレタン吸収体は発泡ウレタンにカーボンを含浸させた四角錐状の成形体であり、主として高い周波数に対する減衰特性に優れている。フェライト吸収体は、タイル状の磁性体であり、主として低い周波数の減衰特性に優れている。これらの吸収体を組み合わせることによって、１０ＭＨｚ〜３０ＧＨｚの周波数帯域で試験を行うことができる電波暗室２１が構築される。

電波暗室２１の容量は、アンテナ間必要距離Ｌ１０と必要なクワイエットゾーンの大きさとによって決定される。クワイエットゾーンとは、反射波を極力抑えた電界変動の少ない領域をいい、この領域内にアンテナを設置する。クワイエットゾーンの大きさは、使用するアンテナが指向特性の測定等でポジショナ３０によって水平軸線Ｌ_Ｈおよび鉛直軸線Ｌ_Ｖまわりに回転しても、その領域内に収まるサイズに設定され、これにアンテナ間必要距離Ｌ１０を加え、電波暗室２１のサイズが決定される。

受信側台座２３の上端部には、支柱３１が立設され、支柱３１の上端部の送信側台座２４側に臨む側面には治具３２が設けられ、治具３２には受信アンテナ３３が着脱可能に搭載される。また、送信側台座２４には、本実施形態の供試体の保持装置２０が装備される。

供試体の保持装置２０は、送信部および受信部の少なくとも一方を備える供試体Ｓが着脱可能に搭載される取付け部３５を有し、この取付け部３５を背後側で供試体Ｓの表面を通る水平軸線Ｌ_Ｈまわりに角変位させる第１駆動手段３６と、第１駆動手段３６が搭載され、この第１駆動手段３６を前記水平軸線Ｌ_Ｈに交差する鉛直軸線Ｌ_Ｖまわりに角変位させる第２駆動手段３７とを含む。

図４は、図３に示す供試体の保持装置２０の側面図である。前記第１駆動手段３６は、第２駆動手段３７によって鉛直軸線Ｌ_Ｖまわりに回転駆動され、水平軸線Ｌ_Ｈを中心とする円弧状の案内レール４０と、案内レール４０に移動自在に設けられる移動体４１と、基端部が前記移動体４１に固定され、遊端部に前記供試体Ｓが搭載される前述の取付け部３５が設けられる棒状の支持体４２とを含む。

図５は移動体４１の簡素化した縦断面図であり、図６は図４の切断面線ＶＩ−ＶＩから見た断面図であり、図７は移動体４１付近を背後側から見た斜視図である。前記移動体４１は、支持体４２の基端部が固定される本体部４３と、本体部４３に設けられ、水平軸線Ｌ_Ｈに平行な軸線まわりに回転駆動される前後各一対の駆動輪４４と、本体部４３に設けられ、水平軸線Ｌ_Ｈに平行な軸線まわりに回転自在な前後各一対の従動輪４５と、案内レール４０の背後側の表面に平行に固定され、各駆動輪４４が噛合する一対のラック４６と、案内レール４０の内側の表面に平行に固定され、各従動輪４５が転動する一対のレール４７と、本体部の一側部に装着され、前後の各駆動輪４４に回転力をそれぞれ付与するモータＭ１，Ｍ２とを有する。

前記供試体Ｓは、たとえば車両盗難を防止するため、車室内へ侵入を検出する侵入検知センサであり、マイクロ波を照射している範囲に移動物体が侵入したとき、物体からの反射波と発振源の位相差が変化するため、この位相差の変化を検出して侵入検知信号を出力して、侵入検知に伴う各種の機器を制御する。このような侵入検知センサは、第１の方向を車室の左右方向に、第２の方向を車室の前後方向（車両進行方向）にそれぞれ一致するように、車室内の天井の左右中央に設置される。これによって、４つのメインローブをサイドピラーを除く車室内左右方向へ、ドア等の窓ガラスの周辺部等の車体の外板の方向に向けて、車室内の侵入を検出すべき領域へ放射される電波の強度Ｐ１と、ガラスから車外に放射される電波の強度Ｐ２との差を大きくして、サイドピラー方向を除く左右周辺部全域において侵入を検知することができる。

このような侵入検知センサを代替する供試体Ｓには、マイクロストリップアンテナが内蔵される。マイクロストリップアンテナは、誘電体基板の表面に複数のアンテナ素子が配列して設けられ、各アンテナ素子の位相と振幅とを制御することによって、所望の指向特性を有する送受信アンテナを実現することができる。

本実施形態によれば、第１駆動手段３６によって、供試体Ｓが搭載される取付け部３５を、この取付け部３５よりも背後側で水平軸線Ｌ_Ｈまわりに角変位させ、第２駆動手段３７によって前記第１駆動手段３６を鉛直軸線Ｌ_Ｖまわりに角変位させて、供試体Ｓの送信特性および受信特性を測定することができる。

供試体Ｓは、送信部だけを具備する構成、受信部だけを具備する構成、および送信部と受信部との両者を具備する構成のいずれであってもよい。供試体Ｓが送信部だけを具備する構成である場合には、別途に定位置に設置された受信装置によって、供試体Ｓの送信部から送信された送信波を受信し、その受信結果から前記送信部の送信特性を測定することができる。

また、供試体Ｓが受信部だけを具備する構成である場合には、別途に定位置に設置された送信装置によって送信波を送信し、送信された送信波を供試体Ｓの受信部によって受信し、その受信結果から前記受信部の受信特性を測定することができる。

さらに、供試体Ｓが送信部と受信部との両者を具備する構成である場合には、別途に製品の使用環境を想定または模擬した反射壁を定位置に設置し、供試体Ｓの送信部から送信波を送信し、送信された送信波の前記反射壁による反射波を供試体Ｓの受信部によって受信し、その受信結果から前記送信部の送信特性または受信部の受信特性を測定することができる。

第１駆動手段３６は、前述のように、供試体Ｓが着脱可能に搭載される取付け部３５を有し、この取付け部３５を、該取付け部３５よりも背後側で、該取付け部３５に搭載された供試体Ｓの表面を通る水平軸線Ｌ_Ｈまわりに角変位させる。また、第２駆動手段３７は、第１駆動手段３６が搭載され、この第１駆動手段３６を、前記水平軸線Ｌ_Ｈに交差する鉛直軸線Ｌ_Ｖまわりに角変位させる。これらの第１および第２駆動手段３６，３７によって、供試体Ｓを水平軸線Ｌ_Ｈおよび鉛直軸線Ｌ_Ｖまわりに任意の方向へ指向させ、治具による影響を排除した状態で、供試体Ｓの特性を正確に測定することができる。

本発明の他の実施形態では、前記供試体Ｓは、ＡＭラジオアンテナ、ＦＭラジオアンテナ、ＦＭ−ＶＩＣＳアンテナ、キーレスエントリーアンテナ、ＴＶアンテナ、ＤＡＢアンテナ、ＧＰＳアンテナ、ＶＩＣＳアンテナ、ＶＩＣＳビーコンアンテナ、Ｓ帯デジタル放送アンテナ、ＢＳアンテナ、または衝突防止レーダアンテナを代替するアンテナであってもよい。

本発明のさらに他の実施形態では、前記供試体Ｓは超音波発振器およびマイクロフォンの少なくとも一方であってもよい。

２０供試体の保持装置
２１電波暗室
２２アンテナ特性測定設備
２３受信側台座
２４送信側台座
２５天井
２６床
２７側壁
２８電波吸収体
３１支柱
３２治具
３３受信アンテナ
３５取付け部
３６第１駆動手段
３７第２駆動手段
４０案内レール
４１移動体
４２支持体
４３本体部
４４駆動輪
４５従動輪
４６ラック
４７レール
Ｌ_Ｈ水平軸線
Ｌ_Ｖ鉛直軸線
Ｍ１，Ｍ２モータ
Ｓ供試体

Claims

送信部および受信部の少なくとも一方を備える供試体が着脱可能に搭載される取付け部を有し、前記取付け部を、前記取付け部よりも背後側で、前記取付け部に搭載された供試体の表面を通る水平軸線まわりに角変位させる第１駆動手段と、
前記第１駆動手段が搭載され、この第１駆動手段を、前記水平軸線に交差する鉛直軸線まわりに角変位させる第２駆動手段とを含むことを特徴とする供試体の保持装置。
前記第１駆動手段は、
前記第２駆動手段によって前記鉛直軸線まわりに回転駆動され、前記水平軸線を中心とする円弧状の案内レールと、
前記案内レールに移動自在に設けられる移動体と、
基端部が前記移動体に固定され、遊端部に前記供試体が搭載される取付け部が設けられる支持体とを含むことを特徴とする請求項１に記載の供試体の保持装置。
前記移動体は、前記支持体の基端部が固定される本体部と、本体部に設けられ、前記第１軸線に平行な軸線まわりに回転駆動される駆動輪と、本体部に設けられ、前記第１軸線に平行な軸線まわりに回転自在な従動輪とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の供試体の保持装置。
前記供試体は、送信アンテナおよび受信アンテナの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の供試体の保持装置。
前記供試体は、超音波発振器およびマイクロフォンの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の供試体の保持装置。