JP4526945B2 - Ｅｍｃ試験用アンテナ装置及びｅｍｃ試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＥＭＣ試験、特に、妨害波による試験対象物の耐性を測定するイミュニティ試験、を行うのに好適なＥＭＣ試験用アンテナ装置、及び、このアンテナ装置を用いたＥＭＣ試験装置に関する。

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。

また、このイミュニティ試験（ＥＭＳ試験）では、試験対象物に対し、妨害波として、所定周波数帯（例えば、放射電磁界試験では、数十ＭＨｚ〜数ＧＨｚ）の試験用電波を照射することになるが、このとき試験対象物に照射する試験用電波の強度や照射範囲は、国際電気標準会議（ＩＥＣ）等の国際規格で規定されている。

このため、イミュニティ試験を行う際に用いられる妨害波（換言すれば試験用電波）の送信装置は、通常、所望の指向特性が得られるホーンアンテナと、そのホーンアンテナから試験用電波を放射させるための高周波信号を発生する発振器と、発振器からの高周波信号を所定レベルまで増幅してホーンアンテナに入力する増幅器とから構成され、この増幅器からホーンアンテナに入力される高周波信号の信号レベルを調整することにより、試験対象物に対して適正レベルの試験用電波を照射できるようにしている（例えば、特許文献１等参照）。
特開２００３−１２１４８５号

ところで、ＥＭＣ試験を行う際には、通常、試験対象物や上述したホーンアンテナ等の送信アンテナ、電界強度測定用の受信アンテナ等は、電波暗室内に収納され、上述した発振器や増幅器等、他の測定用機器は電波暗室の外に配置される。

このため、上述したイミュニティ試験を行う際には、ホーンアンテナとホーンアンテナに送信用の高周波信号を入力する増幅器とは、同軸ケーブルを介して接続された状態で、電波暗室の中と外とに配置されることになり、その接続用の同軸ケーブルが長くなって、この同軸ケーブルによる高周波信号の伝送損失が大きくなる（例えば、同軸ケーブルが３ｍである場合、１．３ＧＨｚの高周波信号の伝送損失は約０．５ｄＢとなる）ことから、その損失分を増幅器で補う必要があった。

しかし、イミュニティ試験では、試験対象物に対して高レベルの妨害波を照射する必要があるため、増幅器には高レベルの高周波信号を出力可能なものを使用する必要があり、増幅器とホーンアンテナとを接続する同軸ケーブルでの高周波信号の伝送損失を補うためには、増幅器の増幅率だけでなく、その出力レベルを更に大きくする必要があることから、増幅器のコストが著しく高くなり、場合によっては、同軸ケーブルでの伝送損失を補うことのできる増幅器を実現することができなくなる、という問題があった。

また、増幅器の増幅率や出力レベルを高めると、増幅器での消費電力、延いては、その発熱量が増加するため、増幅器の放熱対策が必要となり、これによっても、増幅器のコストアップを招くという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、ＥＭＣ試験、特に、妨害波による試験対象物の耐性を測定するイミュニティ試験（ＥＭＳ試験）を行うに当たって、妨害波としての試験用電波を送信するのに用いられる増幅器のコストアップを招くことなく、試験対象物に対して試験用電波を適正に照射できるように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、ホーンアンテナを備え、該ホーンアンテナから試験対象物に向けて試験用電波を放射することにより、該試験対象物のＥＭＣ試験を行うためのアンテナ装置であって、ＥＭＣ試験用の高周波信号を増幅して前記ホーンアンテナに入力するための増幅器が、前記ホーンアンテナを開口面側から見たときに該開口面に隠れるように、前記ホーンアンテナの外壁に固定され、しかも、前記ホーンアンテナのホーンの開口端側には、試験用電波の放射特性を補正する導波管が設けられていることを特徴とする。

このように、本発明のＥＭＣ試験用アンテナ装置においては、ホーンアンテナと、このホーンアンテナにＥＭＣ試験用の高周波信号を入力する増幅器とが一体化され、しかも、ホーンアンテナのホーンの開口端側には、試験用電波の放射特性を補正するための導波管が設けられている。
このため、従来のように、ホーンアンテナと増幅器とを長い同軸ケーブルで接続する必要がなく、増幅器には従来に比べて低出力のものを使用することができるようになり、増幅器のコストを下げて、ＥＭＣ試験（特にイミュニティ試験）用のシステムを低コストで実現できる。また、ホーンアンテナのホーンの開口端側に設けられた導波管により、試験用電波の放射特性を補正することができることから、試験対象物に対して試験用電波を適正に照射できるようになる。

また、増幅器は、ホーンアンテナを開口面側から見たときにその開口面に隠れるように、ホーンアンテナの外壁に固定されることから、ホーンアンテナが放射した試験用電波の反射波が増幅器に直接入射するようなことはない。このため、増幅器は、その反射波の影響を受けることなく動作できることになり、増幅器を反射波から保護するための特殊なシールド構造の筐体を使用することなく、増幅器をホーンアンテナと一体化することができる。

また更に、増幅器は、ホーンアンテナに一体化されることから、増幅器が発生した熱は、ホーンアンテナに伝わり、ホーンアンテナを介して放熱されることになる。このため、本発明によれば、増幅器の放熱のために増幅器に放熱用のフィンを設ける必要がなく、これによっても、増幅器（延いてはＥＭＣ試験用のシステム）の低コスト化を図ることができる。

なお、こうした放熱効果をより有効に発揮できるようにするには、請求項２に記載のように、増幅器を、ホーンアンテナと一体化可能な金属筐体内に収納するようにするとよい。つまり、このようにすれば、増幅器にて発生した熱は、その金属筐体を介して、ホーンアンテナに効率よく伝達されることになり、ホーンアンテナによる放熱効果を有効に発揮することができるようになる。

一方、本発明のように、ホーンアンテナの外壁に増幅器を固定して、これら各部を一体化した場合、アンテナ装置全体の形状は、凹凸のある不安定な形状となるため、その運搬時や設置時の取り扱いが面倒で、作業性が低下するという問題がある。

そこで、こうした問題を防止するには、請求項３に記載のように、アンテナ装置全体を、矩形の箱体内に収納するようにしてもよい。そして、このようにすれば、本発明のアンテナ装置の外形は、矩形の箱形状となり、運搬時や設置時の取り扱いが簡単になって、その際の作業性を向上することができる。また、矩形の箱体にアンテナ装置を収納することで、アンテナ装置、特に増幅器を、保護することもできることから、アンテナ装置自体の信頼性も向上できる。

なお、このようにアンテナ装置を矩形の箱体に収納する場合、アンテナの開口面を除く箱体部分は、少なくともその表面を電波吸収体で形成することが望ましい。また、このようにアンテナ装置を矩形の箱体に収納することによって、増幅器からの熱を充分放熱できなくなった場合には、箱体に放熱用のファンを設けて、箱体内を強制的に冷却するようにしてもよい。

ところで、本発明のアンテナ装置において、ホーンアンテナは、試験用電波として、偏波面の角度（偏波角）が一定の電波を送信できるものであってもよいが、ＥＭＣ試験（特にＥＭＳ試験）を効率よく行うには、ホーンアンテナから放射する電波の偏波面を垂直から水平へと段階的若しくは無段階に変化させることができるとよい。

そして、このためには、請求項４に記載のように、ホーンアンテナには、当該ホーンアンテナを開口面側から見たとき、外壁からホーンの中心軸に向かって延出され、その中心軸上で延長線同士が互いに直交するように配置された一対のプローブを設け、増幅器を、その一対のプローブにそれぞれ高周波信号を入力できるように構成するか、或いは、請求項５に記載のように、ホーンアンテナには、ホーンの後端側に延設された導波管内に、ホーンアンテナを開口面側から見たときホーンの中心軸上で互いに直行するように配置された一対のダイポールアンテナ素子を設け、増幅器を、その一対のダイポールアンテナ素子にそれぞれ高周波信号を入力できるように構成するとよい。

つまり、このようにすれば、増幅器から、ホーンアンテナに設けられた一対のプローブ若しくは一対のダイポールアンテナ素子に入力される高周波信号のレベル差を調整することによって、ホーンアンテナから放射される試験用電波の偏波角を変化させることができるようになり、各偏波角毎にＥＭＣ試験（特にＥＭＳ試験）を行う際には、ホーンアンテナの設置角度を調整する必要がなく、ＥＭＣ試験（特にＥＭＳ試験）を極めて効率よく行うことが可能となる。

またこの場合、増幅器には、請求項６に記載のように、高周波信号を２分配する分配回路と、この分配回路にて分配された高周波信号をそれぞれ増幅して出力するための一対の増幅回路と、この増幅回路の前段若しくは後段で高周波信号を減衰させて高周波信号の信号レベルを調整するための一対の減衰回路とを設け、各増幅回路の増幅率及び各減衰回路の減衰量の少なくとも一方を外部から調整することにより、ホーンアンテナから放射される電波の偏波面を制御できるように構成するとよい。

つまり、このようにすれば、ホーンアンテナを構成する一対のプローブ若しくは一対のダイポールアンテナ素子に入力される高周波信号のレベル差を任意に設定して、ホーンアンテナから放射される試験用電波の偏波角を任意に切り換えることができるようになる。

また、請求項６に記載の装置において、増幅器には、更に請求項７に記載のように、分配回路にて２分配された高周波信号の位相差を調整可能な位相調整回路を設けるようにすれば、ホーンアンテナを構成する一対のプローブ若しくは一対のダイポールアンテナ素子に入力される高周波信号の位相差により、ホーンアンテナから放射される試験用電波を直線偏波から円偏波若しくは楕円偏波に切り換えることもできるようになり、ＥＭＣ試験（ＥＭＳ試験）に用いる電波をより広範囲に切り換えることができるようになる。

なお、ホーンアンテナから放射される試験用電波の偏波角を変化させるためには、必ずしも、ホーンアンテナに対して一対のプローブ若しくは一対のダイポールアンテナ素子（所謂クロスダイポール）を設ける必要はなく、請求項８に記載のように、ホーンアンテナには、ホーンの中心軸に直交するように配置された１本のプローブと、このプローブの中心軸回りの傾きを調整するための偏波切換用モータとを設けるようにしてもよい。

そして、ホーンアンテナをこのように構成すれば、偏波切換用モータを介してプローブの傾きを調整することにより、ホーンアンテナから放射される電波の偏波面を制御できるようになり、増幅器を、一対のプローブ若しくは一対のダイポールアンテナ素子に入力する高周波信号のレベル差を調整できるように構成する必要がないため、請求項６又は請求項７に記載のものに比べて、増幅器の構成を簡単にすることができる。

一方、本発明のＥＭＣ試験用アンテナ装置を用いて実際に試験対象物のＥＭＣ試験（詳しくはＥＭＳ試験）を行う場合、ＥＭＣ試験用アンテナ装置から試験対象物への電波の放射特性や試験対象物のホーンアンテナに対する向きを手動で変化させつつ、これら各試験条件下での試験対象物の動作状態を監視するようにしてもよいが、このような試験方法では、試験対象物の妨害波に対する耐性を評価するのに手間と時間がかかる。

そこで、本発明（請求項１〜請求項８）のＥＭＣ試験アンテナ装置を用いて試験対象物のＥＭＣ試験（詳しくはＥＭＳ試験）を行う際には、ＥＭＳ試験装置を、請求項９に記載のように構成するとよい。

すなわち、請求項９に記載のＥＭＣ試験装置は、請求項１〜請求項８の何れかに記載のＥＭＣ試験用アンテナ装置と、試験対象物を載置するためのターンテーブルと、このターンテーブルを回転させてＥＭＣ試験用アンテナ装置に対する試験対象物の向きを変化させるテーブル駆動用モータと、ＥＭＣ試験実行時に生じる試験対象物の異常動作を検出する検出手段と、ＥＭＣ試験用アンテナ装置から試験対象物への電波の放射特性が予め設定された試験条件で変化するよう、ＥＭＣ試験用アンテナ装置及びテーブル駆動用モータを制御し、その制御中に検出手段にて試験対象物の異常動作が検出されると、そのときの試験条件を記憶手段に格納する制御手段とを備えたことを特徴とする。

したがって、この請求項９に記載のＥＭＣ試験装置によれば、制御手段がＥＭＣ試験用アンテナ装置及びテーブル駆動用モータを制御を制御するのに用いる試験条件を予め設定しておくことで、ＥＭＣ試験（詳しくはＥＭＳ試験）を、試験条件を所望の条件で変化させつつ自動で実行させることができるようになり、ＥＭＣ試験を行う使用者は、その試験終了後に、記憶手段に格納されたデータに基づき、試験対象物が試験用電波の影響を受けるか否かを確認したり、試験対象物が試験用電波の影響を受けた際の試験条件（試験用電波の周波数、強度、偏波面といったホーンアンテナからの電波の放射特性やその放射電波を受ける試験対象物の向き等）を確認することができる。

なお、ＥＭＣ試験用アンテナ装置として、特に請求項６又は請求項７に記載のアンテナ装置を用いる場合、増幅器からホーンアンテナの一対のプローブ（若しくは一対のダイポールアンテナ素子）に入力される高周波信号のレベル差や位相差を調整すれば、ホーンアンテナから放射される試験用電波の偏波面を制御できることから、制御手段としては、請求項１０に記載のように、増幅器及びテーブル駆動用モータを制御することにより、ＥＭＣ試験用アンテナ装置から放射される電波の偏波面及びこのＥＭＣ試験用アンテナ装置に対する試験対象物の向きを、予め設定された試験条件で変化させるように構成するとよい。

また、ＥＭＣ試験用アンテナ装置として、請求項８に記載のアンテナ装置を用いる場合には、偏波切換用モータを介してホーンアンテナから放射される試験用電波の偏波面を制御できることから、制御手段としては、請求項１１に記載のように、偏波切換用モータ及びテーブル駆動用モータを制御することにより、ＥＭＣ試験用アンテナ装置から放射される電波の偏波面及びこのＥＭＣ試験用アンテナ装置に対する試験対象物の向きを、予め設定された試験条件で変化させるように構成するとよい。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明が適用された第１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２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２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１０と、この発振器１０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２０と、この増幅器２０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２に向けて放射する角錐型のホーンアンテナ３０とを備える。

また、後述するが、本実施形態では、増幅器２０は、ホーンアンテナ３０の外壁に固定されており、ＥＭＣ試験の際には、ホーンアンテナ３０と共にＥＭＣ試験用の電波暗室内に配置されることから、発振器１０から増幅器２０に至る高周波信号の伝送路（同軸ケーブルからなる）上には、電源装置１２からの電源電圧（直流電圧）を高周波信号に重畳して、電波暗室内の増幅器２０まで伝送させるための混合器１４が設けられている。

次に、増幅器２０は、図２に示すように、発振器１０から混合器１４を介して伝送されてくる高周波信号を入力するための入力端子Ｔ１と、増幅後の高周波信号をホーンアンテナ３０に出力するための出力端子Ｔ２とを備える。なお、これら各端子Ｔ１，Ｔ２は、混合器１４やホーンアンテナ３０と同軸ケーブルを介して接続できるように、同軸型の接栓にて構成されている。

そして、入力端子Ｔ１には、入力信号を直流信号成分（電源信号）と高周波信号成分とに分離する電源分離フィルタ２１が接続されており、この電源分離フィルタ２１にて抽出された直流信号成分（電源信号）は、電源回路２２に入力され、電源回路２２で、内部回路駆動用の直流定電圧（電源電圧）に変換される。

また、電源分離フィルタ２１を通過した高周波信号成分（つまり試験用電波発生用の高周波信号）は、増幅回路２３、減衰量を調整可能な可変減衰回路（所謂アッテネータ）２４、及び増幅回路２５を介して、所定レベルまで増幅され、アイソレータ２６を介して、出力端子Ｔ２まで伝送される。

この結果、出力端子Ｔ２からホーンアンテナ３０には、一定レベルの高周波信号が出力され、ホーンアンテナ３０から試験対象物に向けて試験用電波が放射されることになる。また、ホーンアンテナ３０から放射した試験用電波が試験対象物２や試験対象物２周囲の物体で反射され、その反射波が、ホーンアンテナ３０にて受信されて、その受信信号が出力端子Ｔ２に入力されたとしても、その受信信号をアイソレータ２６にて減衰させることができることから、増幅回路２５をその受信信号から保護することができる。

また、この増幅器２０は、金属製の筐体内に収納されており、図３に示す如く、ホーンアンテナ３０において、ホーン３４の後端側に延設された方形の導波管３２の一つの側壁に固定されている。そして、この増幅器２０の出力端子Ｔ２と、ホーンアンテナ３０の入力端子とは、同軸ケーブル３１を介して接続されている。なお、図３（ｂ）から明らかな如く、増幅器２０は、ホーンアンテナ３０を開口面側から見たとき、その開口面で全体が隠れるように、ホーンアンテナ３０に固定されている。

このように、本実施形態のＥＭＣ試験装置においては、角錐型のホーンアンテナ３０と、このホーンアンテナ３０にＥＭＣ試験用の高周波信号を入力する増幅器２０とが一体化されていることから、従来のように、ホーンアンテナ３０と増幅器２０とを長い同軸ケーブルで接続する必要がなく、ホーンアンテナ３０と増幅器２０とを接続する同軸ケーブル３１にて生じる高周波信号の伝送損失を補うために、増幅器２０に高出力のものを使用する必要がない。このため、ホーンアンテナ３０と増幅器２０とからなる本実施形態のアンテナ装置を用いれば、従来のＥＭＣ試験装置に比べて、増幅器２０のコストを下げて、ＥＭＣ試験装置を低コストで実現できるようになる。

また、増幅器２０は、ホーンアンテナ３０を開口面側から見たときにその開口面に隠れるように配置されることから、ホーンアンテナ３０が放射した試験用電波の反射波が増幅器２０に直接入射するようなことはない。このため、増幅器２０は、その反射波の影響を受けることなく動作できることになり、増幅器２０を反射波から保護するための特殊なシールド構造の筐体を使用することなく、増幅器２０をホーンアンテナ３０と一体化することができる。

また、増幅器２０は、金属筐体に収納されてホーンアンテナ３０の側壁に固定されることから、増幅器２０が発生した熱は、金属筐体を介して、表面積が大きいホーンアンテナ３０に伝わり、ホーンアンテナ３０を介して放熱されることになる。このため、増幅器２０の放熱のために増幅器２０に放熱用のフィンを設ける必要がなく、これによっても増幅器２０（延いてはＥＭＣ試験装置）の低コスト化を図ることができる。

なお、図３において、（ａ）は、ホーンアンテナ３０に増幅器２０を固定したアンテナ装置全体の構成を表す斜視図であり、（ｂ）は、そのアンテナ装置を開口面とは反対側から見た状態を表す背面図である。

そして、本発明のアンテナ装置は、図４に示すように、ホーンアンテナ３０のホーン３４の開口端側に導波管３６を設け、この導波管３６により、試験用電波の放射特性を補正するように構成される。
なお、本発明のアンテナ装置は、図４に示すように、アンテナ装置全体を、電波の放射特性に影響を与えることのない合成樹脂製（若しくは紙製）の矩形の箱体（ケース）３８内に収納するようにしてもよい。

なお、図４において、（ａ）は、アンテナ装置をホーンアンテナ３０の上方から見た平面図、（ｂ）は、アンテナ装置をホーンアンテナの中心軸とは直行する横方向（図４（ａ）に示す矢印Ｘ方向）から見た状態を表す側面図、（ｃ）は、アンテナ装置をホーンアンテナ３０の開口面側（図４（ａ）に示す矢印Ｙ方向）から見た状態を表す側面図である。

そして、このように矩形のケース３８内にアンテナ装置を収納すれば、アンテナ装置の外形が凹凸のない矩形の箱形状となり、運搬時や設置時の取り扱いが簡単になって、その際の作業性を向上することができる。

またこの場合、ケース３８内に緩衝材３９を設けて、アンテナ装置をケース３８内に位置決めすることで、アンテナ装置（特に増幅器２０）を、外部からの衝撃から保護することもでき、延いては、アンテナ装置の故障をなくして、その信頼性を向上することもできる。

なお、このようにアンテナ装置を矩形のケース３８内に収納する場合、ケース３８のホーンアンテナ３０の開口面（図４では導波管３６の開口面）に対応する開口側側壁３８ａは、特に電波の放射特性に影響を与えることのないよう、図４に示すように高発泡率の発泡性樹脂にて構成するとよい。また、ホーンアンテナ３０の電波の放射特性に影響を与えることのないようにするためには、ケース３８には開放側側壁３８ａは形成せず、ケース３８のホーンアンテナ３０の開口面に対応する部分は、そのまま開放するようにしてもよい。また、ケース３８のホーンアンテナ３０の開口面に対応する部分以外は、電波吸収体で覆うことにより、不要な電波を吸収するようにしてもよい。

一方、このようにアンテナ装置を矩形のケース３８内に収納した場合、増幅器２０からの熱を放熱できなくなることがあるので、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ケース３８に放熱用のファン３８ｆを設けて、ケース３８内を強制的に冷却するようにしてもよい。

ただし、この場合、ケース３８の開口側側壁３８ａを開放せずに発泡性樹脂等で閉塞したときには、ホーンアンテナ３０の開口面周囲に、外気導入孔３８ｂを形成して、ケース３８とホーンアンテナ３０との間の空間部分に外気を導入できるようにし、冷却用のファン３８ｆは、ケース３８のホーンアンテナ３０の開口面とは反対側側壁の上方位置に設けるようにするとよい。

つまり、このようにすれば、ファン３８ｆの回転により、ホーンアンテナ３０の開口面側からケース３８とホーンアンテナ３０との間の空間内に外気を導入して、ホーンアンテナ３０の外壁に沿って外気を流動させることができるようになり、ケース３８内のホーンアンテナ３０を効率よく冷却することができるようになる。
［第２実施形態］
次に、図５は、第２実施形態のアンテナ装置の構成を表し、（ａ）は、そのアンテナ装置の斜視図であり、（ｂ）は、そのアンテナ装置を開口面とは反対側から見た状態を表す背面図である。

図５に示す如く、本実施形態のホーンアンテナ３０は、第１実施形態と同様、角錐型であるが、ホーンアンテナ３０の後端側の導波管３２内には、ホーンアンテナ３０を開口面側から見たとき、外壁からホーン３４の中心軸に向かって延出されてその中心軸上では延長線同士が互いに直交するように、一対のプローブＰａ、Ｐｂが固定されている。

そして、これら各プローブＰａ、Ｐｂが導波管３２内部に向けて突設された導波管３２の２つの側壁（外壁）には、それぞれ、各プローブＰａ、Ｐｂに直接接続されて高周波信号を供給するための出力増幅器２０ａ、２０ｂが固定されており、導波管３２の更にもう一つの側壁（外壁）には、図１に示した混合器１４からの入力信号を２分配し、同軸ケーブル３１ａ、３１ｂを介して、各出力増幅器２０ａ、２０ｂに入力するための分配増幅器２０ｓが固定されている。

なお、これら各増幅器２０ａ、２０ｂ、２０ｓは、第１実施例の増幅器２０と同様、金属製の筐体内に収納され、内部で発生した熱をこの筐体を介してホーンアンテナ３０側に放熱できるようにされている。

ここで、分配増幅器２０ｓには、図６に示すように、図１に示した発振器１０から混合器１４を介して伝送されてくる高周波信号を入力するための入力端子Ｔ１と、増幅後の高周波信号を上記各出力増幅器２０ａ、２０ｂに出力するための一対の出力端子Ｔ２ａ、Ｔ２ｂとが設けられている。なお、これら各端子Ｔ１、Ｔ２ａ、Ｔ２ｂは、混合器１４や各出力増幅器２０ａ、２０ｂと同軸ケーブルを介して接続できるように、同軸型の接栓にて構成されている。

そして、第１実施形態の増幅器２０と同様、入力端子Ｔ１には、入力信号を直流信号成分（電源信号）と高周波信号成分とに分離する電源分離フィルタ２１が接続されており、この電源分離フィルタ２１にて抽出された直流信号成分（電源信号）は、電源回路２２に入力され、電源回路２２で、内部回路及び各出力増幅器２０ａ、２０ｂを定電圧駆動するための直流定電圧（電源電圧）に変換される。

一方、電源分離フィルタ２１を通過した高周波信号成分（つまり試験用電波発生用の高周波信号）は、増幅回路２３により所定レベルまで増幅された後、分配回路２７にて２分配されて、出力端子Ｔ２ａ、Ｔ２ｂまで伝送される。

また、分配回路２７から各出力端子Ｔ２ａ、Ｔ２ｂに至る信号線路上には、分配回路２７にて２分配された各系統の高周波信号に対し、電源回路２２から出力された電源電圧を重畳するための混合回路２８ａ、２８ｂが設けられている。

従って、分配増幅器２０ｓから各出力増幅器２０ａ，２０ｂには、増幅回路２３にて増幅された高周波信号と電源回路２２にて生成された直流定電圧（電源電圧）とが、同軸ケーブル３１ａ、３１ｂを介して伝送されることになる。

次に、出力増幅器２０ａ、２０ｂには、それぞれ、分配増幅器２０ｓから同軸ケーブル３１ａ、３１ｂを介して伝送されてくる高周波信号を入力するための入力端子Ｔ３ａ、Ｔ３ｂが備えられている。なお、この入力端子Ｔ３ａ、Ｔ３ｂも、上述した他の端子と同様、同軸型の接栓にて構成されている。

そして、各出力増幅器２０ａ、２０ｂにおいて、入力端子Ｔ３ａ、Ｔ３ｂには、それぞれ、入力信号を直流信号成分と高周波信号成分とに分離する電源分離フィルタ２１ａ、２１ｂが接続されており、この電源分離フィルタ２１ａ、２１ｂにて抽出された直流信号成分は、電源電圧として内部回路に供給される。

また、電源分離フィルタ２１ａ、２１ｂを通過した高周波信号成分（つまり試験用電波発生用の高周波信号）は、位相調整用の移相回路２９ａ、２９ｂ、及び、減衰量を調整可能な可変減衰回路（所謂アッテネータ）２４ａ、２４ｂを介して、増幅回路２５ａ、２５ｂに入力され、これら各増幅回路２５ａ、２５ｂにて所定レベルまで増幅された後、アイソレータ２６ａ、２６ｂを介して、ホーンアンテナ３０内の各プローブＰａ、Ｐｂまで伝送される。

この結果、ホーンアンテナ３０から放射される試験用電波の偏波方式は、各出力増幅器２０ａ、２０ｂ内の可変減衰回路２４ａ，２４ｂの減衰量を調整することにより決定される高周波信号の出力レベルと、各出力増幅器２０ａ、２０ｂ内の移相回路２９ａ，２９ｂによる移相量を調整することにより決定される高周波信号の位相とにより、直線偏波、円偏波、楕円偏波の何れかに設定できることになる。

つまり、各出力増幅器２０ａ、２０ｂ内の移相回路２９ａ，２９ｂによる移相量を調整することにより、各出力増幅器２０ａ、２０ｂから出力される高周波信号の位相を同相（位相差：０）に設定すれば、ホーンアンテナ３０からは、各プローブＰａ、Ｐｂに入力される高周波信号のレベル差に応じて偏波面の角度（偏波角）が決定される直線偏波の電波が放射されることになる。

具体的には、出力増幅器２０ａからプローブＰａに所定レベルの高周波信号を出力させ、出力増幅器２０ｂからプローブＰｂへの高周波信号の出力を停止（信号レベル：０）させれば、ホーンアンテナ３０からは垂直偏波の電波が放射され、逆に、出力増幅器２０ｂからプローブＰｂには所定レベルの高周波信号を出力させ、出力増幅器２０ａからプローブＰａへの高周波信号の出力を停止（信号レベル：０）させれば、ホーンアンテナ３０からは水平偏波の電波が放射され、各出力増幅器２０ａ、２０ｂから各プローブＰａ、Ｐｂに同レベルの高周波信号を出力させれば、ホーンアンテナ３０からは偏波角４５度の直線偏波の電波が放射される。

また、各出力増幅器２０ａ、２０ｂ内の可変減衰回路２４ａ、２４ｂの減衰量を調整することにより、各出力増幅器２０ａ、２０ｂから出力される高周波信号の信号レベルを同レベルに設定し、各出力増幅器２０ａ、２０ｂ内の移相回路２９ａ、２９ｂによる移相量を調整することにより、各出力増幅器２０ａ、２０ｂから出力される高周波信号に位相差を設定（位相差≠０）すれば、ホーンアンテナ３０からは、円偏波若しくは楕円偏波の電波が放射されることになる。

具体的には、各出力増幅器２０ａ、２０ｂから出力される高周波信号の位相差を９０度（若しくはその奇数倍）に設定すれば、ホーンアンテナ３０からは円偏波の電波が放射され、各出力増幅器２０ａ、２０ｂから出力される高周波信号の位相差を９０度（若しくはその奇数倍）以外の角度に設定すれば、ホーンアンテナ３０からは楕円偏波の電波が放射される。

従って、本実施形態のアンテナ装置によれば、各出力増幅器２０ａ、２０ｂ内の移相回路２９ａ，２９ｂによる移相量及び可変減衰回路２４ａ、２４ｂの減衰量を調整することにより、各出力増幅器２０ａ、２０ｂから出力される高周波信号の位相差及び信号レベルを調整すれば、ホーンアンテナ３０から放射される電波を直線偏波、円偏波、楕円偏波の何れかに設定し、しかも、そのときの偏波角や偏波面の旋回方向を任意に設定できるようになる。

よって、本実施形態のアンテナ装置を用いれば、試験用電波として所望の偏波方式の電波を放射できることになり、各種電波を用いたＥＭＣ試験（詳しくはＥＭＳ試験）を一つのアンテナ装置で効率よく行うことができるようになる。

ここで、ＥＭＣ試験（詳しくはＥＭＳ試験）を行うに当たって、ホーンアンテナ３０から垂直偏波及び水平偏波の２種類の電波を放射できればよい場合には、ホーンアンテナ３０に設けられた２つのプローブＰａ、Ｐｂの一方にだけ高周波信号を入力するようにすればよい。

そして、このためには、図７（ａ）に示すように、ホーンアンテナ３０に対して一つの増幅器２０を設け、図７（ｂ）に示すように、この増幅器２０には、図２に示した第１実施例のものに２つの出力端子Ｔ２ａ、Ｔ２ｂを設け、更に、アイソレータ２６ａ、２６ｂの出力を２つの出力端子Ｔ２ａ、Ｔ２ｂの何れかに選択的に接続する偏波切換スイッチＳＷを設けるようにすればよい。

また、本実施形態のアンテナ装置のように、各出力増幅器２０ａ、２０ｂ内の移相回路２９ａ，２９ｂによる移相量及び可変減衰回路２４ａ、２４ｂの減衰量を調整することにより、ホーンアンテナ３０から放射される電波の偏波方式を任意に設定できるようにする場合、ホーンアンテナ３０には、必ずしも２つのプローブＰａ、Ｐｂを設ける必要はなく、図８に示すように、導波管３２内で、その後端（ただし、後端は閉塞されているものとする）から試験用電波の波長λの４分の１（λ／４）だけ入った位置に、ホーンアンテナ３０を開口面側から見たときホーン３４の中心軸上で互いに直行するように配置された一対のダイポールアンテナ素子Ａ、Ａ′及びＢ、Ｂ′からなるクロスダイポール３３を設けるようにしてもよい。

なお、図８において、（ａ）は、導波管３２内にクロスダイポール３３を設けたホーンアンテナ３０の構成を表す斜視図であり、（ｂ）は、そのホーンアンテナ３０を用いて構成されたアンテナ装置を開口面とは反対側から見た状態を表す背面図である。

また、このようにホーンアンテナ３０の導波管３２内にダイポールアンテナ素子Ａ、Ａ′及びＢ、Ｂ′からなるクロスダイポール３３を設けた場合には、各出力増幅器２０ａ及び２０ｂから、各ダイポールアンテナ素子Ａ、Ａ′及びＢ、Ｂ′に高周波信号を入力するようにすればよいが、各ダイポールアンテナ素子Ａ、Ａ′及びＢ、Ｂ′にはアイソレータ２６ａ、２６ｂから出力された同軸系の高周波信号を直接入力することができないことから、図９に示すように、各出力増幅器２０ａ及び２０ｂには、アイソレータ２６ａ、２６ｂからの出力を各ダイポールアンテナ素子Ａ、Ａ′及びＢ、Ｂ′に入力できるようにするために、伝送路を、同軸系の不平衡な伝送路からダイポールアンテナ素子側の平衡な伝送路に変換（所謂、不平衡−平衡変換）を行うバラン３５ａ及び３５ｂをそれぞれ設け、このバラン３５ａ及び３５ｂを介して、各ダイポールアンテナ素子Ａ、Ａ′及びＢ、Ｂ′に高周波信号を入力するようにすればよい。

そして、このようにホーンアンテナ３０内に給電用のアンテナ素子としてクロスダイポール３３を設けた場合、ホーンアンテナ３０から放射可能な電波の周波数範囲を広範囲（例えば２０ＭＨｚ〜１８ＧＨｚ）に設定する際に、プローブＰａ、Ｐｂを用いた場合に比べて、ホーンアンテナ３０全体を小型化することができる。なお、クロスダイポール３３に代えて、対数周期アンテナ等、他のアンテナ素子を設けるようにしても同様の効果は得られる。

一方、本実施形態では、ホーンアンテナ３０から放射する電波の偏波方式を変更できるようにするために、ホーンアンテナ３０には、給電用の２つのプローブＰａ、Ｐｂ（若しくはクロスダイポール３３）を設けるものとして説明したが、ホーンアンテナ３０からは直線偏波の電波を放射し、その偏波角だけを変更できればよい場合には、図１０に示すように、ホーンアンテナ３０を円錐型にし、その導波管３２内に、導波管３２（延いてはホーン３４）の中心軸と平行となるようにカギ状のプローブＰ１を配置すると共に、このプローブＰ１を、導波管３２の後端側に設けた偏波切換用モータ４０の回転軸４２に固定し、この偏波切換用モータ４０を用いて、プローブＰ１を導波管３２の中心軸周りに回転させることにより、ホーンアンテナ３０からの放射電波（直線偏波）の偏波角を調整するようにしてもよい。

そして、このようにすれば、偏波切換用モータ４０を利用して試験用電波の偏波角を調整できることから、ホーンアンテナ３０に一体的に固定する増幅器としては、図２に示した第１実施形態の増幅器２０をそのまま利用することができ、増幅器２０の構成を簡素化できる。

なお、このように偏波切換用モータ４０を利用して試験用電波の偏波角を調整する場合には、その回転位置を正確に検知する必要があるため、偏波切換用モータ４０には、ステッピングモータ、若しくは、サーボモータを使用すればよい。

そして、偏波切換用モータ４０にステッピングモータを使用する場合には、図１０に例示すように、その回転軸４２に基準回転位置検出用のスリットを設けた回転板４６を設け、その回転板４６のスリットを、投・受光素子からなる位置センサ４８にて検出するようにすればよい。つまり、このようにすれば、ステッピングモータの回転位置を、基準回転位置からのステッピングモータの駆動ステップ数に基づき検知して、ホーンアンテナ３０から放射される試験用電波の偏波角を正確に制御することができるようになる。

また、偏波切換用モータ４０にサーボモータを使用する場合には、サーボモータに内蔵されたロータリエンコーダからの検出信号に基づきステッピングモータの回転位置を検知して、ホーンアンテナ３０から放射される試験用電波の偏波角を制御するようにすればよい。

また、このように偏波切換用モータ４０を利用してプローブＰ１を回転させる場合、プローブＰ１には、高周波信号を直接給電することが困難であるため、図１０に示す如く、そのプローブＰ１への高周波信号の給電のために、偏波切換用モータ４０の回転軸４２に固定されているプローブＰ１の後端側を、導波管４４内に配置し、この導波管４４の一端に設けた給電用のプローブＰ０を介して、プローブＰ１に高周波信号を給電するようにすればよい。

つまり、導波管４４とプローブＰ０とにより、同軸導波管変換器を構成し、この変換器をプローブＰ１と結合させることにより、プローブＰ０を介してプローブＰ１に高周波信号を給電するようにするのである。

また、偏波切換用モータ４０の回転軸４２は、偏波切換用モータ４０とプローブＰ１とを電気的に遮断できるだけでなく、強度が必要であることから、例えばポリスチレン等の合成樹脂で構成すればよい。
［第３実施形態］
次に、図１１は、第３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１１に示すように、本実施形態のＥＭＣ試験装置は、図１０に示したホーンアンテナ３０を用いて試験対象物２のイミュニティ試験を自動で行うためのものであり、試験対象物２を載置するターンテーブル４と、このターンテーブル４の支柱６の下方に設けられ、ターンテーブル４を支柱６を中心に回転させるためのテーブル駆動用モータ８と、このテーブル駆動用モータ８を駆動するためのモータ駆動回路５２と、ターンテーブル４に載置された試験対象物２からの出力信号に基づき、試験対象物２の異常動作を検知するためのエラー検出回路５６と、ホーンアンテナ３０の偏波切換用モータ４０を駆動するためのモータ駆動回路５４と、ホーンアンテナ３０から試験用電波を放射させるための高周波信号を発生する周波数可変型の発振器１０と、これら各部（詳しくは、モータ駆動回路５２、５４、エラー検出回路５６、及び発振器１０）に接続されて、各種試験条件下でのイミュニティ試験を自動で行う測定装置５０とが備えられている。

この測定装置５０は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータから構成されており、ハードディスク等に記憶されたイミュニティ試験用の制御プログラムに従い、下記の手順でイミュニティ試験を実行する。

すなわち、測定装置５０は、モータ駆動回路５２及び５４を介して、テーブル駆動用モータ８及び偏波切換用モータ４０を駆動することにより、試験対象物２の試験条件を変化させつつ、各試験条件下でエラー検出回路５６にて試験対象物２の異常が検出されたか否かを判定し、エラー検出回路５６にて試験対象物２の異常が検出されると、その異常内容とそのときの試験条件とを関連づけてハードディスク等の記憶手段に格納する。

なお、偏波切換用モータ４０に設けられた基準位置検出用の位置センサ４８からの検出信号は、測定装置５０に入力され、測定装置５０は、イミュニティ試験の開始直後には、偏波切換用モータ４０を駆動して、位置センサ４８からの検出信号に基づき、偏波切換用モータ４０の回転位置を基準位置に設定する初期設定処理を行い、その後、偏波切換用モータ４０の駆動ステップ数に基づき試験用電波の偏波角を確認しつつ、その偏波角を予め設定された試験条件に従い変化させる。

また、テーブル駆動用モータ８は、例えば、サーボモータにて構成されており、測定装置５０には、そのテーブル駆動用モータ８に内蔵されたロータリエンコーダ９からの検出信号が入力される。そして、測定装置５０は、このロータリエンコーダ９からの検出信号に基づき、ターンテーブル４の回転位置（延いては、試験対象物２のホーンアンテナ３０に対する向き）を確認しつつ、その回転位置を試験条件に従い変化させる。

このように、本実施形態のＥＭＣ試験装置によれば、ホーンアンテナ３０から放射される試験用電波の偏波角や、試験対象物２のホーンアンテナ３０に対する向き、或いは、発振器１０の発振周波数で決まる試験用電波の周波数、といった各種試験条件を、予め設定された試験条件に従い変化させつつ、イミュニティ試験を自動で行うことができる。そして、試験後は、使用者がパーソナルコンピュータを操作して、ハードディスク等の記憶手段に格納された異常時の試験条件等を読み取ることで、試験対象物２の妨害波に対する耐性を判定することができる。

またこの場合、試験結果をグラフや図形で表示するようにすれば、使用者は、試験対象物２において妨害波の影響を受けやすい場所を視覚的に認識することができるようになり、試験対象物２の耐性向上のための対策を効率よく検討することが可能となる。

なお、本実施形態においては、図１０に示した偏波切換用モータ４０付きのホーンアンテナ３０を用いてイミュニティ試験を行うＥＭＣ試験装置について説明したが、第２実施形態にて説明した他のアンテナ装置、つまり、ホーンアンテナ３０の導波管３２内に一対のプローブＰａ、Ｐｂ若しくはクロスダイポール３３を設けたアンテナ装置を用いることによっても、試験条件を変化させつつイミュニティ試験を自動で行うＥＭＣ試験装置を実現することができる。

そして、この場合には、測定装置５０において、偏波切換用モータ４０を駆動制御する代わりに、図６又は図９に示した出力増幅器２０ａ、２０ｂ内の移相回路２９ａ、２９ｂ及び可変減衰器２４ａ、２４ｂの移相量や減衰量を制御するか、或いは、図７に示した増幅器２０内の偏波切換スイッチＳＷを切り換えるようにすればよい。

第１実施形態のＥＭＣ試験装置全体の構成を表す構成図である。 第１実施形態の増幅器の構成を表す構成図である。 第１実施形態のアンテナ装置の構成を表す説明図である。 第１実施形態のアンテナ装置をケース内に収納した状態を表す説明図である。 第２実施形態のアンテナ装置の構成を表す説明図である。 第２実施形態のアンテナ装置に設けられる分配増幅器及び出力増幅器の構成を表す説明図である。 第２実施形態のアンテナ装置の第１の変形例を表す説明図である。 第２実施形態のアンテナ装置の第２の変形例を表す説明図である。 図８に示したアンテナ装置に設けられる出力増幅器の構成を表す説明図である。 第２実施形態のアンテナ装置の第３の変形例を表す説明図である。 第３実施形態のＥＭＣ試験装置全体の構成を表す説明図である。

符号の説明

２…試験対象物、４…ターンテーブル、６…支柱、８…テーブル駆動用モータ、９…ロータリエンコーダ、１０…発振器、１２…電源装置、１４…混合器、２０…増幅器、２０ａ，２０ｂ…出力増幅器、２０ｓ…分配増幅器、２１，２１ａ，２１ｂ…電源分離フィルタ、２２…電源回路、２３，２５，２５ａ，２５ｂ…増幅回路、２４ａ，２４ｂ…可変減衰回路、２６，２６ａ，２６ｂ…アイソレータ、２７…分配回路、２８ａ，２８ｂ…混合回路、２９ａ，２９ｂ…移相回路、３０…ホーンアンテナ、３１，３１ａ，３１ｂ…同軸ケーブル、３２，３６，４４，…導波管、３３…クロスダイポール、３４…ホーン、３５ａ，３５ｂ…バラン、３８…ケース、３８ａ…開口側側壁、３８ｂ…外気導入孔、３８ｃ…ファン、３９…緩衝材、４０…偏波切換用モータ、４２…回転軸、４６…回転板、４８…位置センサ、５０…測定装置、５２，５４…モータ駆動回路、５６…エラー検出回路、Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ′…ダイポールアンテナ素子、Ｐａ，Ｐｂ，Ｐ０，Ｐ１…プローブ、ＳＷ…偏波切換スイッチ。

Claims (11)

1. ホーンアンテナを備え、該ホーンアンテナから試験対象物に向けて試験用電波を放射することにより、該試験対象物のＥＭＣ試験を行うためのアンテナ装置であって、
   ＥＭＣ試験用の高周波信号を増幅して前記ホーンアンテナに入力するための増幅器が、前記ホーンアンテナを開口面側から見たときに該開口面に隠れるように、前記ホーンアンテナの外壁に固定され、
   しかも、前記ホーンアンテナのホーンの開口端側には、試験用電波の放射特性を補正する導波管が設けられていることを特徴とするＥＭＣ試験用アンテナ装置。
2. 前記増幅器が発する熱を前記ホーンアンテナを介して放熱できるように、前記増幅器を、前記ホーンアンテナと一体化可能な金属筐体内に収納してなることを特徴とする請求項１記載のＥＭＣ試験用アンテナ装置。
3. 当該アンテナ装置は、矩形の箱体に収納されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＥＭＣ試験用アンテナ装置。
4. 前記ホーンアンテナは、当該ホーンアンテナを開口面側から見たとき、外壁からホーンの中心軸に向かって延出され、該中心軸上では延長線同士が互いに直交するように配置された一対のプローブを備え、
   前記増幅器は、該一対のプローブにそれぞれ高周波信号を入力可能に構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ＥＭＣ試験用アンテナ装置。
5. 前記ホーンアンテナは、ホーンの後端側に延設された導波管内に、当該ホーンアンテナを開口面側から見たときホーンの中心軸上で互いに直行するように配置された一対のダイポールアンテナ素子を備え、
   前記増幅器は、該一対のダイポールアンテナ素子にそれぞれ高周波信号を入力可能に構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ＥＭＣ試験用アンテナ装置。
6. 前記増幅器は、
   前記高周波信号を２分配する分配回路と、
   該分配回路にて分配された高周波信号をそれぞれ増幅して出力するための一対の増幅回路と、
   該増幅回路の前段若しくは後段で前記高周波信号を減衰させて、該高周波信号の信号レベルを調整するための一対の減衰回路とを備え、
   前記各増幅回路の増幅率及び前記各減衰回路の減衰量の少なくとも一方を外部から調整することにより、前記ホーンアンテナから放射される電波の偏波面を制御可能に構成されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のＥＭＣ試験用アンテナ装置。
7. 前記増幅器は、前記分配回路にて２分配された高周波信号の位相差を調整可能な位相調整回路を備えたことを特徴とする請求項６に記載のＥＭＣ試験用アンテナ装置。
8. 前記ホーンアンテナは、ホーンの中心軸に直交するように配置された１本のプローブと、該プローブの中心軸回りの傾きを調整するための偏波切換用モータとを備え、該偏波切換用モータを介して前記プローブの傾きを調整することにより、当該ホーンアンテナから放射される電波の偏波面を制御可能に構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ＥＭＣ試験用アンテナ装置。
9. 請求項１〜請求項８の何れかに記載のＥＭＣ試験用アンテナ装置と、
   試験対象物を載置するためのターンテーブルと、
   該ターンテーブルを回転させて前記ＥＭＣ試験用アンテナ装置に対する前記試験対象物の向きを変化させるテーブル駆動用モータと、
   ＥＭＣ試験実行時に生じる前記試験対象物の異常動作を検出する検出手段と、
   前記ＥＭＣ試験用アンテナ装置から前記試験対象物への電波の放射特性が予め設定された試験条件で変化するよう、前記ＥＭＣ試験用アンテナ装置及び前記テーブル駆動用モータを制御し、該制御中に前記検出手段にて前記試験対象物の異常動作が検出されると、そのときの試験条件を記憶手段に格納する制御手段と、
   を備えたことを特徴とするＥＭＣ試験装置。
10. 前記ＥＭＣ試験用アンテナ装置として、請求項６又は請求項７に記載のＥＭＣ試験用アンテナ装置を備え、
    前記制御手段は、少なくとも該ＥＭＣ試験用アンテナ装置から放射される電波の偏波面及び該ＥＭＣ試験用アンテナ装置に対する前記試験対象物の向きが予め設定された試験条件で変化するよう、前記増幅器及び前記テーブル駆動用モータを制御することを特徴とする請求項９に記載のＥＭＣ試験装置。
11. 前記ＥＭＣ試験用アンテナ装置として、請求項８に記載のＥＭＣ試験用アンテナ装置を備え、
    前記制御手段は、少なくとも該ＥＭＣ試験用アンテナ装置から放射される電波の偏波面及び該ＥＭＣ試験用アンテナ装置に対する前記試験対象物の向きが予め設定された試験条件で変化するよう、前記ＥＭＣ試験用アンテナ装置の偏波切換用モータ及び前記テーブル駆動用モータを制御することを特徴とする請求項９に記載のＥＭＣ試験装置。