JP4200230B2 - 近傍電界測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば宇宙航行体に搭載される通信機器等の通信系の近傍電界を測定するのに用いる近傍電界測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、通信の分野においては、高出力の通信機器を扱う場合、わずかな非線形性によりパッシブインタモジュレーション(PIM)と称する混変調(IM)が発生することが知られている。このパッシブインタモジュレーションは、線形性を有する通信用構造物や通信機器等の通信系が、ほんのわずかな非線形性により混変調(IM)が生じることにより発生する。
【0003】
ところで、通信の分野における移動体衛星通信にあっては、特に、宇宙空間に配備した宇宙航行体に搭載した通信系の送信部の出力が高出力で、その受信部の受信レベルが非常に低く、その送受信のレベル差が非常に大きいという特徴を有する。このような通信系の送受信部でレベル差が大きな場合には、例えば高出力の送信系からの送信波の混変調による周波数が、受信部の受信帯域にかかると、干渉を起こして高精度な通信が困難となる。
【0004】
そこで、宇宙空間に配備する通信機器や通信構造物を含む通信系にあっては、予め、地上でパッシブインタモジュレーションの発生状況を評価することで、高精度な通信を実現する方法が考えられている。
【0005】
しかしながら、現状では、パッシブインタモジュレーションの発生状況を高精度に測定する手法が確立されていないことにより、パッシブインタモジュレーションの発生を確実に防止するのが困難なものであった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の通信系にあっては、パッシブインタモジュレーションの発生により通信精度が低下されるという問題を有する。
【0007】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、構成簡易にして、パッシブインタモジュレーションの発生状況の高精度な測定を実現し得るようにした近傍電界測定装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は、周波数の異なる複数の送信信号を通信系に照射する信号送信手段と、前記複数の送信信号に基づいて非線形のパッシブインタモジュレーションと同じ周波数を有するレファレンス混変調信号を生成する混変調信号生成手段と、この混変調信号生成手段で生成したレファレンス混変調信号を送信する送信手段と、前記複数の送信信号が照射された前記通信系からの信号及び前記送信手段から送信されるレファレンス混変調信号を受信して、該レファレンス混変調信号に基づいて前記通信系からの信号の中から前記レファレンス混変調信号と同一の周波数を有する測定混変調信号を抽出するスキャン調整可能な混変調信号受信手段と、この混変調信号受信手段をスキャン調整して前記通信系からの信号を選択する制御手段と、前記混変調信号受信手段で抽出した測定混変調信号を、前記混変調信号生成手段で生成したレファレンス混変調信号と比較して電界の発生レベルを算出する演算処理手段とを備えて近傍電界測定装置を構成した。
【0009】
上記構成によれば、混変調信号受信手段は、周波数の異なる複数の送信信号の照射にともなう通信系からの信号と、前記複数の送信信号に基づいて生成した第3の周波数を有するレファレンス混変調信号を受信して、通信系からの信号の中から前記レファレンス混変調信号と同一の周波数を有する測定混変調信号を抽出する。そして、この測定混変調信号を、演算処理手段で上記レファレンス混変調信号と比較して、複数の送信信号を照射した通信系の非線形による電界の発生レベルが算出される。
【0010】
従って、通信系のパッシブインタモジュレーションの発生箇所の把握と共に、その電界の発生レベルに基づいて通信系の非線形に対する高精度な評価ができることにより、信頼性の高い高精度な通信系の構築に寄与することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0012】
図1は、この発明の一実施の形態に係る近傍電界測定装置を示すもので、測定送信系を構成する第1及び第2の信号発生器10、11は、その出力端が第1及び第2の分配器12、13に接続される。この第1及び第2の信号発生器10、11は、例えば後述するパッシブインタモジュレーション測定系30の制御部31を介して選択的に駆動されて異なる周波数f1、f2の第1及び第2の送信信号を発振して第1及び第2の分配器12、13に出力する。
【0013】
この第1及び第2の分配器12、13は、その一方の出力端が、増幅器14、15を介して第1及び第2の放射器16、17が接続され、第1及び第2の信号発生器10、11からの第1及び第2の送信信号を増幅器14、15を介して第1及び第2の放射器16、17に分配出力する。この第1及び第2の放射器16、17は、被測定体、例えば人工衛星等の宇宙航行体に搭載される通信系を構成するアンテナ反射鏡18に対向配置され、入力した第1及び第2の送信信号をアンテナ反射鏡18に照射する。
【0014】
また、上記第1及び第2の分配器12、13は、その各他方の出力端が非線形素子で構成されるミキサ19に接続され、第1及び第2の信号発生器10、11からの第1及び第2の送信信号をミキサ19に分配出力する。ミキサ19には、その出力端に第3の分配器20が接続され、入力した第1及び第2の送信信号に基づいた周波数f3のレファレンス混変調信号を生成して第3の分配器20に出力する。
【0015】
第3の分配器20は、その一方の出力端が第3の放射器21に接続され、ミキサ19からのレファレンス混変調信号を第3の放射器21に分配出力する。この第3の放射器21は、上記パッシブインタモジュレーション測定系30のスキャン装置32に照射する。
【0016】
スキャン装置32は、プローブ33がスキャン調整可能に設けられており、上記制御部31を介してプローブ33がスキャン制御されて上記アンテナ反射鏡18からの所望の信号を選択的に取得する。
【0017】
また、第3の分配器20は、その他方の出力端がパッシブインタモジュレーション測定系30の受信部34一方の入力端に接続され、ミキサ19からのレファレンス混変調信号を受信部34に分配出力する。受信部34は、その他方の入力端に上記スキャン装置32の出力端がフィルタ35を介して接続され、スキャン装置32で受信して抽出した周波数f1、f2の信号を取り除いた測定混変調信号を含む信号の中からさらにフィルタ35で抽出された周波数f3の測定混変調信号が入力される。
【0018】
この受信部34は、その入出力端が上記制御部31及び演算処理系を構成する計算機36に接続され、入力したレファレンス混変調信号に基づいて測定混変調信号を受信して制御部31及び計算機36に出力する。
【0019】
制御部31は、計算機36に接続され、この計算機36を介して指令信号が入力される。また、制御部31は、その第1の出力端が上記スキャン装置の信号入力端に接続され、その第2及び第3の出力端が、上記第1の分配器12と増幅器14との間に配設される第1のスイッチ22の信号入力端及び上記第3の放射器21の前段に配設される第2のスイッチ23の信号入力端に接続される。
【0020】
上記計算機36は、例えば上記第3の放射器21の特性及びその入力電力値と、該第3の放射器21のホログラフィーにより算出される値と、受信部34で受信された測定混変調信号の値とに基づいてアンテナ反射鏡18のパッシブインタモジュレーションによる電界の発生レベルを求める。
【0021】
上記構成において、アンテナ反射鏡18のパッシブモジュレーションによる電界の発生レベルを測定する場合には、第1及び第2の信号発生器10、11を駆動した状態で、第1のスイッチ22を制御部31を介してオン制御して、第2のスイッチ23をオフ制御し、第3の放射器21の影響を確認する。
【0022】
ここで、第1及び第2の信号発生器10、11で発生した周波数f1、f2の第1及び第2の送信信号は、第1及び第2の分配器12、13に入力され、増幅器14、15を介して第1及び第2の放射器16、17に入力される。この第1及び第2の放射器16、17は、入力した第1及び第2の送信信号をアンテナ反射鏡18に照射する。
【0023】
同時に、第1及び第2の分配器12、13は、第1及び第2の送信信号をミキサ19に出力する。ミキサ19は、上述したように周波数f3のレファレンス混変調信号を生成して第3の分配器20を介して受信部34に出力する。
【0024】
この際、受信部34には、アンテナ反射鏡18からの測定混変調信号を含む信号がスキャン装置32に取り込まれて、周波数f1、f2の信号が取り除かれた後、フィルタ35で抽出された周波数f3の信号が入力される。受信部34は、レファレンス混変調信号と周波数f3の信号を比較して測定混変調信号を抽出して計算機36に出力する。計算機36は、入力した測定混変調信号に基づいて第3の放射器21の特性に影響されないアンテナ反射鏡18のパッシブモジュレーションを算出する。
【0025】
また、上記第1のスイッチ22をオフ制御した状態で、第2のスイッチ23をオン制御して、第3の放射器21の特性を検出する。ここで、上記ミキサ19からのレファレンス混変調信号は、第3の分配器20を介して第3の放射器21に入力され、この第3の放射器21を介して放射され、このレファレンス混変調信号がスキャン装置32のプローブ33で取得される。
【0026】
同時に、上記第2の信号発生器11からの第2の送信信号のみが、第2の分配器13及び増幅器15を介して第2の放射器17に入力される。ここで、スキャン装置32は、そのプローブ33に第2の放射器17から放射された第2の送信信号による信号を含む信号が取り込まれ、その第2の送信信号による信号を取り除いてレファレンス混変調信号のみを抽出する。
【0027】
このレファレンス混変調信号は、フィルタ35を通って周波数f3の信号のみが抽出されて受信部34に入力され、この受信部34で受信したレファレンス混変調信号が抽出されて計算機36に入力される。ここで、計算機36は、受信部34からのレファレンス混変調信号と第3の分配器21からのレファレンス混変調信号に基づいて第3の放射器21の特性が検出される。
【0028】
そして、上記第1及び第2のスイッチ22、23の双方をオフ制御した状態で、スキャン装置32を駆動すると、アンテナ反射鏡18には、上記パッシブインタモジュレーションの存在しない状態になることで、その出力をフィルタ35を介して受信部34で受信し、その出力を計算機36で信号処理することにより、上記パッシブインタモジュレーション測定系30の性能判定が実行される。
【0029】
このように上記第3の放射器21の特性及び影響、パッシブインタモジュレーション測定系30の性能を把握した状態で、アンテナ反射鏡18のパッシブインタモジュレーションの測定が実行される。先ず、上記第1及び第2のスイッチ22、23の双方がオンされて上記第1及び第2の信号発生器10、11が駆動される。すると、第1及び第2の信号発生器10、11からの第1及び第2の送信信号は、第1及び第2の分配器12、13で分配されて増幅器14、15を介して第1及び第2の放射器16、17に導かれてアンテナ反射鏡18に照射される。
【0030】
同時に、上記第1及び第2の送信信号は、第1及び第2の分配器12、13を介してミキサ19に入力されてレファレンス混変調信号が生成され、このレファレンス混変調信号は、第3の分配器20を介して上記第3の放射器21及び受信部34に分配出力される。ここで、第3の放射器21は、入力したレファレンス混変調信号をスキャン装置32に向けて放射する。
【0031】
スキャン装置32は、第3の放射器21からのレファレンス混変調信号を取り込むと共に、アンテナ反射鏡18からの測定混変調信号を含む信号を取り込んで、レファレンス混変調信号に基づいて上記第1及び第2の送信信号に対応する信号を取り除いた測定混変調信号を抽出してフィルタ35に出力する。フィルタ35は、入力した測定混変調信号から周波数f3の信号のみを抽出して上記受信部34に出力する。受信部34は、レファレンス混変調信号に対応した測定混変調信号を抽出して制御部31及び計算機36に出力する。
【0032】
ここで、計算機36は、例えば上記第3の放射器21の特性及びその入力電力値と、該第3の放射器21のホログラフィーにより算出される値と、受信部34で受信された測定混変調信号の値とに基づいてアンテナ反射鏡18のパッシブインタモジュレーションによる電界の発生レベルを求める。このアンテナ反射鏡18は、この計算機36で求めた各部の電界の発生レベルに基づいてその評価が実現される。
【0033】
このようにアンテナ反射鏡18のパッシブインタモジュレーションによる電界の発生レベルを求める場合には、上記第3の放射器21の影響状態、あるいはパッシブインタモジュレーション測定系30の性能判定が考慮される。
【0034】
ここで、上記制御部31は、入力した測定混変調信号及び計算機36からの指令に基づいて上記スキャン装置32のプローブ33を、アンテナ反射鏡18の各部における測定混変調信号を含む信号を取得するように駆動制御して、アンテナ反射鏡18全体のパッシブインタモジュレーションによる電界の発生レベルを測定する。
【0035】
また、上記通信系全体のパッシブインタモジュレーションを評価する場合には、その他、例えば図2に示すように通信系を構成する構造物24のパッシブインタモジュレーションによる電界の発生レベルが、同様にして検出される。このようにして、通信系の各部について、同様の手法でパッシブインタモジュレーションによる電界の発生レベルが検出されて、通信系全体について評価が実行される。
【0036】
このように、上記通信系近傍電界測定装置は、異なる周波数f1、f2の第1及び第2の送信信号をアンテナ反射鏡18に照射して、このアンテナ反射鏡18からの測定混変調信号を含む信号をスキャン装置32で取り込むと共に、上記第1及び第2の送信信号の基づいた非線形のパッシブインタモジュレーションと同じ周波数f3のレファレンス混変調信号を生成して、このレファレンス混変調信号を上記スキャン装置32で取り込み、このレファレンス混変調信号に基づいて真の測定混変調信号を抽出してアンテナ反射鏡18のパッシブインタモジュレーションによる電界の発生レベルを算出するように構成した。
【0037】
これによれば、アンテナ反射鏡18全体のパッシブインタモジュレーションの発生箇所の把握と共に、その電界の発生レベルに基づいてアンテナ反射鏡18の非線形に対する高精度な評価ができることにより、信頼性の高い高精度な通信系の構築に寄与することができる。
【0038】
なお、上記実施の形態では、レファレンス混変調信号を非線形素子を用いて生成するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、その他の方法で生成するように構成してもよい。
【0039】
また、上記実施の形態では、周波数f1、f2を有する第1及び第2の送信信号の2波を用いて構成した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、2波以上の周波数の異なる送信信号を用いて構成することも可能である。
【0040】
さらに、上記実施の形態では、第1のスイッチ22を、第1の分配器12と増幅器14との間に配設するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、例えば第2の分配器13と増幅器15との間に配設するように構成して略同様の効果が期待できる。または、第1の分配器12と増幅器14の間、及び第2の分配器13と増幅器15との間の双方にスイッチを配設するように構成してもよい。
【0041】
また、上記実施の形態では、アンテナ反射鏡18を備えた通信系のパッシブインタモジュレーションによる電界の発生レベルを検出するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、例えば図3に示すような直接放射型アンテナ25を備えた通信系においても同様にしてパッシブモジュレーションによる電界の発生レベルを検出することが可能である。この図3においては上述した図1と同一部分について同一符号を付して、その詳細な説明について省略する。
【0042】
即ち、図3の直接放射型アンテナ25の測定を行う場合には、上記第1及び第2の放射器16、17を備えることなく、増幅器14、15から出力される周波数f1、f2の第1及び第2の送信信号を直接反射型アンテナ25の入力端に供給する方法が採用される。
【0043】
そして、この直接放射型アンテナ25の測定を行う場合には、測定送信系の増幅器14、15を、直接放射型アンテナ15に内蔵される増幅器で兼用するように構成してもよい。
【0044】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【0045】
例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0046】
【発明の効果】
以上詳述したように,この発明によれば、構成簡易にして、パッシブインタモジュレーションの発生状況の高精度な測定を実現し得るようにした近傍電界測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態に係る近傍電界測定装置の構成を示したブロック図である。
【図2】図1の近傍電界測定装置を用いて構造物のパッシブインタモジュレーションの測定を行う状態を示したブロック図である。
【図3】この発明の他の実施の形態に係る近傍電界測定装置の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
10 … 第1の信号発生器。
11 … 第2の信号発生器。
12 … 第1の分配器。
13 … 第2の分配器。
14 … 増幅器。
15 … 増幅器。
16 … 第1の放射器。
17 … 第2の放射器。
18 … アンテナ反射鏡。
19 … ミキサ。
20 … 第3の分配器。
21 … 第3の放射器。
22 … 第1のスイッチ。
23 … 第2のスイッチ。
24 … 構造物。
25 … 直接放射型アンテナ。
30 … パッシブモジュレーション測定部。
31 … 制御部。
32 … スキャン装置。
33 … プローブ。
34 … 受信部。
35 … フィルタ。
36 … 計算機。
Claims (3)
- 周波数の異なる複数の送信信号を通信系に照射する信号送信手段と、
前記複数の送信信号に基づいて非線形のパッシブインタモジュレーションと同じ周波数を有するレファレンス混変調信号を生成する混変調信号生成手段と、
この混変調信号生成手段で生成したレファレンス混変調信号を送信する送信手段と、
前記複数の送信信号が照射された前記通信系からの信号及び前記送信手段から送信されるレファレンス混変調信号を受信して、該レファレンス混変調信号に基づいて前記通信系からの信号の中から前記レファレンス混変調信号の周波数と同一の周波数を有する測定混変調信号を抽出するスキャン調整可能な混変調信号受信手段と、
この混変調信号受信手段をスキャン調整して前記通信系からの信号を選択する制御手段と、
前記混変調信号受信手段で抽出した測定混変調信号を、前記混変調信号生成手段で生成したレファレンス混変調信号と比較して電界の発生レベルを算出する演算処理手段と
を具備したことを特徴とする近傍電界測定装置。 - さらに、前記信号送信手段から送信する複数の送信信号の少なくとも一方を選択的に断する第1のスイッチ手段と、
前記混変調信号生成手段で生成したレファレンス混変調信号を、前記混変調信号受信手段に送信するのを選択的に断する第2のスイッチ手段と
を備えたことを特徴とする請求項1記載の近傍電界測定装置。 - 前記通信系は、宇宙航行体に搭載されることを特徴とする請求項1又は2記載の近傍電界測定装置。
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