JP3020859B2 - インパルス電磁波の放射装置 - Google Patents

インパルス電磁波の放射装置

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JP3020859B2
JP3020859B2 JP7350275A JP35027595A JP3020859B2 JP 3020859 B2 JP3020859 B2 JP 3020859B2 JP 7350275 A JP7350275 A JP 7350275A JP 35027595 A JP35027595 A JP 35027595A JP 3020859 B2 JP3020859 B2 JP 3020859B2
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和夫 井尻
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、各種電
子機器に対する電磁波障害の対策を検討するような場合
において簡易にイミュニティ試験を行なう際などに、各
種電子機器に対しインパルス電磁波(衝撃電磁波)を放
射するのに使用されるインパルス電磁波放射装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】各種電子機器に対する電磁波障害を調べ
る試験としては、従来から、IEC(国際電気標準会
議)規格、SENELEC規格(欧州規格)等の規格に
基づいて、雑音電磁波に対する電子機器の耐性を評価す
るための放射無線周波数電磁界イミュニティ(以下、
「放射イミュニテイ」と略す)試験が行なわれている。
この放射イミュニティ試験は、電子機器(供試体)に規
格で規定されている電解強度1〜10V/mの電磁波を
80〜1,000MHzの周波数域の範囲で連続して放
射し、この際の供試体の誤動作の有無を確認することに
より、放射イミュニティレベル(放射耐性レベル)を測
定する試験である。
【0003】放射イミュニティ試験は、周囲の環境への
電磁妨害となるため、屋外では実施することができず、
試験を行なうためには電波暗室(電波無響室)が必要で
ある。また、この試験は、高出力のRFアンプ(無線周
波数アンプ)とバイコニカルアンテナ(測定周波数域8
0〜200MHzの広帯域アンテナ)や対数周期アンテ
ナ(測定周波数域200〜1,000MHzの広帯域ア
ンテナ)等の広帯域放射アンテナとを使用して行なわれ
る。このため、放射イミュニティ試験を行なうには多大
のコストを必要とする。しかも、従来から行なわれてい
る上記試験方法では、供試体である電子機器に電磁波を
連続放射した際に電子機器が誤動作を起こすかどうか、
といった試験結果が得られるだけである。従って、この
結果から、電子機器の放射イミュニティ対策の方法を決
定することは非常に困難であり、その対策を講じるため
には、スペクトラムアナライザ、ストレージオシロスコ
ープなど高額の試験装置が必要であり、また、対策決定
までに多大の時間を要することとなる。
【0004】上記したような現状に鑑み、本発明者ら
は、供試体である電子機器に対してインパルス電磁波を
放射し、そのインパルス電磁波の強度(入射レベル)と
その際における供試体内部の空間或いは電源回路、電子
回路、伝送線路などの受信波の強度(受信・応答レベ
ル)とを測定し、その測定結果から供試体のサセプティ
ビリティ(感受性)を示す受信・応答特性(入射レベル
に対する受信・応答レベルを示した伝達関数)を求め
て、妨害波の主要受信経路を特定するとともに、供試体
の放射イミュニティレベルを予測評価することにより、
放射イミュニティ対策の方法を容易に決定することがで
き、しかも、従来の上記放射イミュニティ試験を実施す
るための設備コストに比べて著しく低コストで実施する
ことができる試験方法を提案してきた。この簡易イミュ
ニティ試験では、前記したように供試体に対しインパル
ス電磁波を放射するのに、インパルス電磁波の放射装置
が使用される。
【0005】インパルス電磁波放射装置として、本発明
者は研究報告において、図4に示すようなダブルインパ
ルス電圧発生回路40を有した構成の装置を既に公表し
ている。このインパルス電磁波放射装置は、ダブルイン
パルス電圧発生回路40の入力側を直流電源に接続し、
その出力側をダイポールアンテナやループアンテナ等の
放射アンテナの給電点に接続して構成されている。
【0006】ダブルインパルス電圧発生回路40は、イ
ンパルス電圧発生回路12とインパルス電圧生成回路4
2とから構成されている。インパルス電圧発生回路12
は、充電抵抗14と放電コンデンサ16とを直列に接続
し、放電コンデンサ16に放電抵抗18を並列に接続し
て、放電コンデンサ16と放電抵抗18との間にそれぞ
れに直列に高周波スイッチ20を介挿接続した回路構成
を有しており、例えば、充電抵抗14は100KΩ、放
電コンデンサ16は30pF、放電抵抗18は50Ωで
ある。このインパルス電圧発生回路12からは、図3の
(a)に示すようにパルス幅が数ナノ秒(nS)から数
十ナノ秒である第1インパルス電圧Aが発生させられ
る。
【0007】インパルス電圧生成回路42は、抵抗型の
分配器44及び合成器46、同軸遅延線48並びにアッ
テネータ(減衰器)50から構成されている。このイン
パルス電圧生成回路42では、インパルス電圧発生回路
12によって発生させられた第1インパルス電圧Aか
ら、図3の(c)に示すように、第1インパルス電圧A
より半周期分遅延し、かつ、第1インパルス電圧Aによ
って生じる図3の(b)に示すような減衰振動波Bを打
ち消す電圧レベルを有する第2インパルス電圧Cが生成
される。そして、ダブルインパルス電圧発生回路40か
らは、図3の(c)に示すようなダブルインパルス電圧
が出力される。
【0008】図4に示したダブルインパルス電圧発生回
路40は、図2に示したようなダイポールアンテナやル
ープアンテナ等の放射アンテナ30(図2は、抵抗接続
型ダイポールアンテナを例示する)の給電点に接続され
る。図2に示した放射アンテナ30は、アンテナエレメ
ント32、平衡−不平衡変換器34、整合抵抗36及び
同軸給電線38により構成されている。整合抵抗36
は、放射アンテナ30の給電点(平衡−不平衡変換器3
4の入力点)に並列に接続されている。この整合抵抗3
6は、ダブルインパルス電圧発生回路40から放射アン
テナ30へ伝送されるダブルインパルス電圧の波形がア
ンテナ・インピーダンスのリアクタンス成分によって乱
されないように放射アンテナ30の給電点の伝送線路に
対するインピーダンス整合をとる目的で接続されてお
り、例えば抵抗値が50Ωである。
【0009】ダブルインパルス電圧発生回路40から出
力された図3の(c)に示すようなダブルインパルス電
圧は、同軸給電線38を通して放射アンテナ30に印加
される。この場合、一般に、放射アンテナ30にはリア
クタンス成分が存在するため、図3の(a)に示したよ
うなインパルス電圧Aが放射アンテナ30の給電点に印
加されると、アンテナエレクメント32上に図(b)に
示すような減衰振動波Bを生じて、放射アンテナ30か
ら放射される電磁波は減衰振動波となる。ところが、こ
のインパルス電磁波放射装置では、図3の(c)に示す
ように第1インパルス電圧Aより半周期分遅れて、第1
インパルス電圧Aによって生じる減衰振動波Bを打ち消
す電圧レベルを有する第2インパルス電圧Cが放射アン
テナ30の給電点に印加されるので、第1インパルス電
圧Aによって生じる減衰振動波Bが、第2インパルス電
圧C及びそれによって生じる減衰振動波で相殺され、ア
ンテナエレメント32上に減衰振動波が生じないで、放
射アンテナ30からは、図3の(d)に示すようなイン
パルス電磁波Dが放射されることになる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】図4に示したダブルイ
ンパルス電圧発生回路40を有した構成の装置を使用す
れば、図3の(d)に示すようなインパルス電磁波Dを
放射することができ、それを信号源として使用すること
により、供試体である電子機器の高周波受信・応答特性
を測定することができ、その測定結果から供試体の放射
イミュニティレベルを容易に予測し、供試体内部の電磁
妨害波の主要な受信経路を特定して、その受信経路を絶
つ手段を考えることにより、放射イミュニティの対策を
容易に決定することができる。しかしながら、図4に示
したようなダブルインパルス電圧発生回路40の回路構
成、特にインパルス電圧生成回路42の回路構成では、
分配器44と分成器46とによって伝送損失、例えば1
2dB程度の伝送損失を生じることになる。
【0011】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、伝送損失を生じることなくインパル
ス電磁波を効率良く放射することができるインパルス電
磁波放射装置を提供することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は、第1インパ
ルス電圧を発生するインパルス電圧発生回路と、このイ
ンパルス電圧発生回路によって発生させられた第1イン
パルス電圧から、それより半周期分遅延しかつその第1
インパルス電圧によって生じる減衰振動波を打ち消す電
圧レベルを有する第2インパルス電圧を生成するインパ
ルス電圧生成回路と、前記インパルス電圧発生回路によ
って発生させられた第1インパルス電圧と前記インパル
ス電圧生成回路によって生成された第2インパルス電圧
とが供給され、1つのインパルス電磁波を放射する放射
アンテナとから構成されたインパルス電磁波放射装置に
おいて、可変抵抗を終端した遅延線路で前記インパルス
電圧生成回路を構成したことを特徴とする。
【0013】上記構成のインパルス電磁波放射装置で
は、インパルス電圧生成回路により、インパルス電圧発
生回路で発生した第1インパルス電圧より半周期分遅延
しかつその第1インパルス電圧によって生じる減衰振動
波を打ち消す電圧レベルを有する第2インパルス電圧が
生成され、その第2インパルス電圧と前記第1インパル
ス電圧とが放射アンテナの給電点に印加され、放射アン
テナから1つのインパルス電磁波が放射される。このと
き、インパルス電圧生成回路は可変抵抗を終端した遅延
線路で構成され、従来のインパルス電圧生成回路のよう
に分配器及び合成器を設けていないので、伝送損失が少
なく高効率で第2インパルス電圧が生成される。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の最良の実施形態
について図面を参照しながら説明する。
【0015】この発明に係るインパルス電磁波放射装置
は、図1に示すダブルインパルス電圧発生回路10と図
2に示す放射アンテナ30とから構成されている。ダブ
ルインパルス電圧発生回路10のインパルス電圧発生回
路12並びに放射アンテナ30の構成及び作用は、上記
した従来のインパルス電磁波放射装置と全く同じであ
り、その説明を省略する。また、インパルス電磁波放射
装置における基本動作も、上記した従来装置と特に変わ
るところが無いので、説明が重複することになる部分に
ついては、その説明を省略する。
【0016】このダブルインパルス電圧発生回路10の
インパルス電圧生成回路22は、可変抵抗26を終端し
た同軸遅延線24から構成されている。可変抵抗26
は、インパルス電圧生成回路22によって生成される第
2インパルス電圧Cが、インパルス電圧発生回路12で
発生した第1インパルス電圧Aによって放射アンテナ3
0に生じる減衰振動波B(図3参照)を打ち消す電圧レ
ベルとなるように調節するための可変減衰器となる。こ
のインパルス電圧生成回路22により、インパルス電圧
発生回路12で発生した第1インパルス電圧Aから、図
3の(c)に示すように、第1インパルス電圧Aより半
周期分遅れた第2インパルス電圧Cが生成されるが、こ
の回路には従来のインパルス電圧生成回路42のように
分配器44及び合成器46を設けていないので、伝送損
失が少なく高効率で第2インパルス電圧Cが生成され
る。そして、ダブルインパルス電圧発生回路10の出力
端子が同軸給電線38を介して放射アンテナ30に接続
され、放射アンテナ30の給電点に図3の(c)に示す
ようなダブルインパルス電圧が印加され、従来のインパ
ルス電磁波放射装置と同様に動作して、放射アンテナ3
0から図3の(d)に示すようなインパルス電磁波Dが
放射される。
【0017】尚、第2インパルス電圧を生成するため
の、可変抵抗26を終端した同軸遅延線24を、図2に
示した放射アンテナ30の給電点に直接に接続するよう
にしてもよい。
【0018】このインパルス電磁波放射装置によれば、
パルス幅が数ナノ秒〜数十ナノ秒である極く短時間の高
出力インパルス電磁波を放射することができ、このイン
パルス電磁波は数十KHz〜1GHzの高帯域周波数成
分を持っているので、供試体である電子機器の高周波受
信・応答特性を測定するのに十分な信号源として使用す
ることが可能である。そして、このインパルス電磁波
は、数ナノ秒〜数十ナノ秒という、自然界で生じる雷に
よる電磁波の数千分の1以下の極く短時間だけ放射アン
テナ30から放射され、かつ、電界強度が数V/m以下
である極微小の電磁波であるので、屋外に放射されたと
しても何ら問題を生じない。従って、試験場所として電
波暗室を必要とせず、また、高出力のRFアンプも必要
としない。さらに、さらに、抵抗装加型進行波アンテナ
や自己補対アンテナ、自己相似アンテナなどの大型の広
帯域アンテナなどを使用しなくてもよく、放射アンテナ
の構造が簡易で形状が小型になる。
【0019】また、上述した規格に基づく放射イミュニ
ティ試験は、供試体に対し1〜10V/mの高出力電磁
波を連続的に放射して供試体である電子機器の誤動作の
有無を確認するものであり、その試験によって電子機器
を構成している電子回路が劣化する可能性が高いが、こ
の発明に係るインパルス電磁波放射装置を使用した試験
では、インパルス電磁波放射装置から供試体に放射され
る電磁波は、極く短時間でかつ微小であるので、試験に
よる電子機器の劣化を生じる心配は無い。
【0020】
【発明の効果】インパルス電磁波を信号源として使用し
供試体である電子機器の高周波受信・応答特性を測定し
て放射イミュニティの対策を容易に決定するための試験
を行なう場合に、この発明に係るインパルス電磁波放射
装置を使用すれば、伝送損失を生じることなくインパル
ス電磁波を効率良く放射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態の1例を示し、インパルス
電磁波の放射装置の構成要素の1つをなすインパルス電
圧発生回路及びインパルス電圧生成回路の回路構成図で
ある。
【図2】同じく、インパルス電磁波の放射装置の構成要
素の1つをなす放射アンテナのの概略構成図である。
【図3】この発明に係るインパルス電磁波放射装置にお
ける作用を説明するための図である。
【図4】従来のインパルス電磁波放射装置のインパルス
電圧発生回路及びインパルス電圧生成回路の回路構成図
である。
【符号の説明】
10 ダブルインパルス電圧発生回路 12 インパルス電圧発生回路 22 インパルス電圧生成回路 24 同軸遅延線 26 可変抵抗 30 放射アンテナ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1インパルス電圧を発生するインパル
    ス電圧発生回路と、 このインパルス電圧発生回路によって発生させられた第
    1インパルス電圧から、それより半周期分遅延しかつそ
    の第1インパルス電圧によって生じる減衰振動波を打ち
    消す電圧レベルを有する第2インパルス電圧を生成する
    インパルス電圧生成回路と、 前記インパルス電圧発生回路によって発生させられた第
    1インパルス電圧と前記インパルス電圧生成回路によっ
    て生成された第2インパルス電圧とが供給され、1つの
    インパルス電磁波を放射する放射アンテナとからなる、
    インパルス電磁波の放射装置において、 前記インパルス電圧生成回路を、可変抵抗を終端した遅
    延線路で構成したことを特徴とする、インパルス電磁波
    の放射装置。
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