JP4593215B2 - Interference exclusion capability test equipment - Google Patents
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Description
本発明は,電子機器の妨害排除能力(イミュニティとも言う)試験のための妨害排除能力試験装置に関するものである。
The present invention relates to a disturbance rejection capability test apparatus for testing a disturbance rejection capability (also referred to as immunity) of an electronic device.
従来,電波暗室内に試供体を配置し,同じ電波暗室内に固定したバイコニカルアンテナや対数周期アンテナから,水平もしくは垂直偏波の電磁波を前記供試体に印加する放射電磁界試験法や,TEMセルおよびGTEMセルなどを用いるTEM導波路法などがある。(例えば,特許文献1参照)。
また,TEMセルにおいて試験空間を大きくする方法として,テーパ部を持たない面を底面とする略台形に形成されたTEMセルが開示されている。(例えば,特許文献2参照)。
Conventionally, a specimen is placed in an anechoic chamber, and a radiated electromagnetic field test method in which horizontal or vertically polarized electromagnetic waves are applied to the specimen from a biconical antenna or a log-periodic antenna fixed in the same anechoic chamber. There is a TEM waveguide method using a cell and a GTEM cell. (For example, refer to Patent Document 1).
Further, as a method for increasing the test space in the TEM cell, a TEM cell formed in a substantially trapezoidal shape having a bottom surface having no tapered portion is disclosed. (For example, refer to Patent Document 2).
しかし,上記特許文献1に記載されている提案の技術では供試機器として,アンテナから放射する試験電波の電界強度が比較的低い(200V/m)場合であっても,その製品(供試機器)の使用状況により十分耐える場合は問題ないが,たとえばその製品を搭載した自動車等の移動体で航空機の離発着に使用される誘導用のレーダー装置の近くを走行すると,車載されている電子機器が誤作動して正しく機能しなくなったり,場合によっては致命的な故障になったりするという問題が発生することがわかった。
そこで発明者らはこの問題を解決するため上記試験電波の電界強度を上げることを試みたが,600V/mの電界強度が必要であり,これを上記提案の技術のように1台の増幅器・アンテナで実現する場合,高耐電圧のアンテナが必要になるばかりでなく,高耐電圧・高出力の電力増幅装置が必要であり,妨害排除能力試験装置が物理的に大型化するという問題があった。
また,アンテナから放射する電波の伝送ロスが低いTEMセルを使用すれば,アンテナから放射する電磁界レベルを下げることができるので,比較的容易に試験平面において600V/mの電界強度を得ることができる。ところが,TEMセルは放射電磁界試験法に比べ試験空間が狭いうえ,供試機器をTEMセル内に収容するためには,TEMセルに設けられた小さい供試品収容扉を開け,その中に供試品を収容しなければならず,作業性が著しく低下してしまうという問題があった。
However, in the proposed technique described in Patent Document 1, even if the electric field strength of the test radio wave radiated from the antenna is relatively low (200 V / m), the product (test equipment) However, if it travels close to the radar equipment for guidance that is used for taking off and landing of an aircraft on a moving body such as an automobile equipped with the product, the on-board electronic equipment It has been found that problems such as malfunctions and malfunctions may occur, and in some cases, fatal failures may occur.
In order to solve this problem, the inventors tried to increase the electric field strength of the test radio wave. However, the electric field strength of 600 V / m is necessary, and this is applied to a single amplifier, as in the proposed technique. When implemented with an antenna, not only a high withstand voltage antenna is required, but also a high withstand voltage and high output power amplifying device is required, and there is a problem that the interference exclusion capability test device is physically enlarged. It was.
Also, if a TEM cell with low transmission loss of radio waves radiated from the antenna is used, the electromagnetic field level radiated from the antenna can be lowered, so that an electric field strength of 600 V / m can be obtained relatively easily on the test plane. it can. However, the TEM cell has a smaller test space than the radiated electromagnetic field test method, and in order to accommodate the EUT in the TEM cell, a small EUT storage door provided in the TEM cell is opened, There was a problem that the workability was remarkably deteriorated because the specimen had to be accommodated.
そこで本願においては,こうした問題点を解決するためになされたものであり,その目的は,低出力の電力増幅装置を使用しても,試験平面において規格範囲内の電界強度が得られる妨害排除能力試験装置を提供することである。
そのほかの目的は,供試機器の設置が容易な妨害排除能力試験装置を提供することである。
そのほかの目的は,ローコストな妨害排除能力試験装置を提供することである。
そのほかの目的は,反射波の影響を受けない妨害排除能力試験装置を提供することである。
Therefore, the present application has been made to solve these problems, and its purpose is to eliminate the interference that can obtain the electric field strength within the specified range in the test plane even when a low-power power amplifier is used. It is to provide a test device.
Another object is to provide a disturbance exclusion capability test device that facilitates installation of the EUT.
Another object is to provide a low-cost interference exclusion capability test device.
Another object is to provide a disturbance rejection test device that is not affected by reflected waves.
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,
高周波信号を発生する信号発生器と,
導波管内部に電磁波を放射するためのプローブを備え,該プローブから放射された電磁波をホーンを介して外部に放射するよう構成されたホーンアンテナと,
前記信号発生器からの高周波信号を増幅して前記プローブに供給することで,前記プローブから電磁波を放射させる増幅装置と,
絶縁物にて形成され,供試機器を載置可能なターンテーブルと,
を備え,前記ターンテーブルを前記ホーンアンテナのホーン内に設けたことを特徴とする妨害排除能力試験装置を要旨としている。 The invention described in claim 1 made to achieve such an object,
A signal generator for generating a high-frequency signal,
Comprising a probe for radiating electromagnetic waves into the waveguide section, and the horn antenna configured to emit to the outside electromagnetic waves emitted from the probe through the horn,
An amplifying device that radiates an electromagnetic wave from the probe by amplifying a high-frequency signal from the signal generator and supplying the amplified signal to the probe;
A turntable formed of an insulating material on which the EUT can be placed ;
The provided, are summarized as interference exclusion capability testing apparatus characterized in that a said turntable before Symbol horn antenna in the horn.
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,前記ホーンアンテナを,電波無響室内に設置してなることを特徴とする。 The invention described in
請求項1に記載の妨害排除能力試験装置によれば,供試機器を載置するためのターンテーブルがホーンアンテナのホーン内に設置されているので,ホーンアンテナのホーン内にて,プローブから放射された電磁波を供試機器に照射することができる。よって,増幅装置として,低出力の電力増幅装置を使用しても,試験平面において規格範囲内の電界強度が得られ,かつ,供試機器の設置が容易でローコストな妨害排除能力試験装置を提供することができる。 According to the interference exclusion capability testing apparatus of the first aspect, since the turntable for mounting the EUT is installed in the horn of the horn antenna, the probe radiates from the horn of the horn antenna. The test equipment can be irradiated with the electromagnetic wave. Therefore, even if a low-power power amplifying device is used as the amplifying device, an electric field strength within the standard range can be obtained on the test plane, and a low-cost interference elimination capability testing device that can easily install the EUT is provided. can do.
また,請求項2に記載の発明によれば,ホーンアンテナが電波無響室内に設置されるので,反射波の影響を受けない妨害排除能力試験装置を提供することができる。
Further, according to the invention described in
以下に,本発明を具体化した実施形態の例を,図面を基に詳細に説明する。
Hereinafter, an example of an embodiment embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明を適用した第1実施例の妨害排除能力試験装置の説明図を示している。
1はホーンアンテナ,2はプローブ,3は供試機器,4はターンテーブル,5は信号発生器,6は電力増幅装置,7は伝送線,8は電波無響室,9は電波吸収体である。10は妨害排除能力試験装置である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a disturbance exclusion capability test apparatus according to a first embodiment to which the present invention is applied.
1 is a horn antenna, 2 is a probe, 3 is an EUT, 4 is a turntable, 5 is a signal generator, 6 is a power amplifier, 7 is a transmission line, 8 is an anechoic chamber, and 9 is an electromagnetic wave absorber. is there.
電波吸収体9は,前記電波無響室8の内部全面に貼り付けてあり,該電波無響室内に放射された電磁波および,供試機器等により反射した電磁波を吸収して熱エネルギーに変換するためのものである。
また,電波無響室8の内部には,ホーンアンテナ1が備えられ,該ホーンアンテナ1のホーンの内部にはターンテーブル4が備えられており,該ターンテーブル4の上に供試機器3が載置されている。なお,ターンテーブル4は電磁波の透過率が高い絶縁物で形成されており,たとえば,合成樹脂材料が使用されている。
また,ホーンアンテナ1の導波管内には電磁波を放射するためのプローブ2が備えられており,該プローブ2はホーンアンテナ1の導波管の壁面から波長の略4分の1だけ開口面寄りに取り付けてある。なお,ホーンアンテナ1及びプローブ2は導電材料で形成されている。
また,本実施例では円形のホーンアンテナを使用したが,矩形であっても良い。
信号発生器5は,本実施例では1〜1.5GHzをスイープする発振器が使用されている。
電力増幅装置6は,信号発生器5で発生した高周波信号を所定の電力になるように増幅するためのものである。
伝送線7は上記高周波信号が減衰することなく,電磁波の影響を軽減できる高シールドタイプの同軸ケーブルが使用されている。
The
Inside the anechoic chamber 8, the horn antenna 1 is provided, in the interior of the horn said horn antenna 1 and the
In addition, a
In this embodiment, a circular horn antenna is used, but a rectangular horn antenna may be used.
In this embodiment, the
The power amplifying
The
次に,動作について説明する。
信号発生器5で発生した1〜1.5GHzのスイープ信号は電力増幅装置6(本実施例では200W使用)で増幅される。そして,増幅された高周波信号はプローブ2に供給され,ホーンアンテナ1から供試機器3に向けて放射される。そして,供試機器2が載置されているターンテーブル3の試験平面(本実施例ではφ30cm)に均一な電磁界を発生させる。
また,供試機器3を通過した電磁波や,供試機器等で反射した反射波は電波吸収体9で吸収され熱エネルギーに変換される。
Next, the operation will be described.
The 1 to 1.5 GHz sweep signal generated by the
In addition, the electromagnetic wave that has passed through the
次に,試験平面において1.3GHzにおける電界強度600V/mを実現するために必要なプローブ2の供給電力の求める。
まず,受信電界強度が600(V/m)を(dBμ/m)の単位に変換すると,
受信電界強度 A=20×Log(600×1E6)
ここで,aEbはa×10のb乗を表すものとする。
したがって,
A=175.56(dBμ/m)
となる。
次に,電界強度(dBμ/m)を電圧(dBμ)に変換する。
電圧 Et=E+G+Le−(Lf×L)−6
ここで,Et=受信機入力信号電圧(dBμ)
E=電界強度(dBμ/m)
G=アンテナ利得(dBi) ただし,0dBiとする。
Le=アンテナの実効長(dB)
=20×Log(λ/π)
λ=波長(m)
Lf=単位長あたりのケーブル損失(dB/m)
L=ケーブル長(m) ただし,0mとする。
開放値から終端値への換算のため6dB補正
したがって,
λ=3E8/1.3E9
=0.23(m)
Le=20×Log(0.23/3.14)
=−22.7(dB)
Et=175.56−22.7−6
=146.86(dBμ)
となる。
次に,電圧(dBμ)を電力(dBm)に換算する。
電力 Pi=Et−20×Log(√0.001×√50×1E6)
ここで,Pi=受信レベル(dBm)
Et=受信機入力信号電圧(dBμ)
したがって,
Pi=146.86−20×5.35
=39.86(dBm)
となる。
Next, the supply power of the
First, when the received electric field strength is converted from 600 (V / m) to a unit of (dBμ / m),
Received electric field strength A = 20 × Log (600 × 1E6)
Here, aEb represents a × 10 to the bth power.
Therefore,
A = 175.56 (dBμ / m)
It becomes.
Next, the electric field strength (dBμ / m) is converted into a voltage (dBμ).
Voltage Et = E + G + Le− (Lf × L) −6
Where Et = receiver input signal voltage (dBμ)
E = field strength (dBμ / m)
G = antenna gain (dBi) where 0 dBi.
Le = effective length of antenna (dB)
= 20 × Log (λ / π)
λ = wavelength (m)
Lf = Cable loss per unit length (dB / m)
L = Cable length (m) where 0 m.
6dB correction for conversion from open value to end value
λ = 3E8 / 1.3E9
= 0.23 (m)
Le = 20 × Log (0.23 / 3.14)
= -22.7 (dB)
Et = 175.56-22.7-6
= 146.86 (dBμ)
It becomes.
Next, the voltage (dBμ) is converted into electric power (dBm).
Power Pi = Et−20 × Log (√0.001 × √50 × 1E6)
Where Pi = reception level (dBm)
Et = receiver input signal voltage (dBμ)
Therefore,
Pi = 146.86-20 × 5.35
= 39.86 (dBm)
It becomes.
ここで,ホーンアンテナの損失Γ1を−1dBとすると供給電力Pは上式より,
P=Pi−Γ1
=39.86+1
=41(dBm)
=13(W)
となる。
また,前記プローブが対向する供試機器の側面の位置におけるホーンの軸線に
垂直な面の断面積と,前記プローブが対向する供試機器の側面の断面積の比を
−12dB(約6%)とすると供給電力Pは上式より,
P=Pi−面積比(dB)
=41+12
=53(dBm)
=200(W)
となる。上記面積比について詳しく説明すると,ホーン内に電磁界が発生するが,
すべての電磁波が前記供試機器に照射されることはないため,実際に照射される
供試機器の大きさにより上記供給電力を制御する必要があるためである。
一方,自由空間に放射する従来の方法で,600V/mの電界強度を得るには
下記に示すとおり,供給電力が28(KW)必要になる。
自由空間に放射する場合の供給電力Pfは次式により求められる。
Pf=Pi+Γ0
ここで,Γ0=自由空間伝搬損失(34.7dB)
したがって,
Pf=39.86+34.7
=74.56 (dBm)
=28576(W)
となる。
したがって,本発明を適用することにより,140分の1程度の供給電力で所要の性能を得ることができるという効果を奏する。
Here, if the loss Γ1 of the horn antenna is −1 dB, the supplied power P is
P = Pi-Γ1
= 39.86 + 1
= 41 (dBm)
= 13 (W)
It becomes.
The ratio of the cross-sectional area of the surface perpendicular to the axis of the horn at the position of the side surface of the EUT facing the probe to the cross-sectional area of the side surface of the EUT facing the probe is -12 dB (about 6%). Then, the supplied power P is
P = Pi−Area ratio (dB)
= 41 + 12
= 53 (dBm)
= 200 (W)
It becomes. When the area ratio is described in detail, an electromagnetic field is generated in the horn.
This is because all of the electromagnetic waves are not irradiated onto the EUT, so it is necessary to control the supplied power according to the size of the EUT that is actually irradiated.
On the other hand, in order to obtain an electric field strength of 600 V / m by the conventional method of radiating into free space, 28 (KW) of supplied power is required as shown below.
Supply power Pf in the case of radiating into free space is obtained by the following equation.
Pf = Pi + Γ0
Here, Γ0 = Free space propagation loss (34.7 dB)
Therefore,
Pf = 39.86 + 34.7
= 74.56 (dBm)
= 28576 (W)
It becomes.
Therefore, by applying the present invention, it is possible to obtain the required performance with a power supply of about 1/140.
このように,ホーンアンテナの内部に供試機器を配置したので
ホーンアンテナから放射された電磁波がロスすることなく供試機器を載置した試験平面に均一な電磁界を発生させることができ,自由空間に放射する従来の方法に比べて伝搬経路での損失(送受信間距離1m,周波数1.3GHzの自由空間伝搬損失Γ0は34.7dB)に比べて損失が小さくなり,その結果,アンテナに供給する電力を略700分の1に少なくできるという優れた効果を奏する。
In this way, because the EUT is placed inside the horn antenna, a uniform electromagnetic field can be generated on the test plane on which the EUT is placed without loss of electromagnetic waves radiated from the horn antenna. Compared to the conventional method of radiating into space, the loss is smaller than the loss in the propagation path (the free space propagation loss Γ0 of the distance between transmission and reception is 1 m, frequency 1.3 GHz is 34.7 dB). An excellent effect of reducing the power to be reduced to about 1/700 is obtained.
次に本発明の第2の実施形態として図2を参照して説明する。尚,以下の説明では,上記第1の実施形態の信号処理装置と同様の構成要素については同一符号を付与し,詳細な説明は省略する。
図2において,妨害排除能力試験装置20は,電波無響室8の代わりに,電波吸収体21,壁体22を備えている。電波吸収体21の大きさは少なくとも,ホーンアンテナ1のホーンの延長線上の任意の点を結んだ面積に略等しくするのが望ましい。このように構成することにより,大掛りな電波無響室8を備える必要がなく狭い空間で効率よく試験することができる。また,電磁波の放射方向に広い空間が得られる場合は前記電波吸収体21,壁体22を省略しても良い。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, the same components as those in the signal processing apparatus of the first embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In FIG. 2, the interference rejection
次に本発明の第3の実施形態として図3を参照して説明する。尚,以下の説明では,上記第1の実施形態の信号処理装置と同様の構成要素については同一符号を付与し,詳細な説明は省略する。
図3において,妨害排除能力試験装置30は,供試機器3に放射する電磁波の偏波面を任意に変更できるようにした例を示したものである。
一端が閉塞された円形導波管1aにはフランジ1dと,歯車1cと,同軸コネクタ1bを備えている。そして,ホーン1fにもフランジ1eを備えている。そして,フランジ1dとフランジ1eを嵌合し,フランジ固定具25でもって固定具24aに固定されている。
また,アンテナ設置金具24にはホーンアンテナを固定するための固定具24a,24bが備えており,このうち,固定具24aには電動機23が取り付けられている。そして,電動機に取り付けられた歯車と前記歯車1cが嵌合して前記円形導波管1aを軸線方向に回動するようになっている。
そして,前記電動機23を駆動することにより,前記円形導波管1aが回動し,円形導波管に内蔵されているプローブの角度が変化しプローブから放射される電磁波の偏波面が変化する。また,供試機器3(換言するとホーン1f)は固定具24に固定されているので,プローブの角度に対応した偏波面の電磁波を照射することができる。このように構成することにより,プローブの角度を任意に調整することができ,水平偏波,垂直偏波ならびに,回転磁界等試験できる偏波の種類を増やすことができる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, the same components as those in the signal processing apparatus of the first embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In FIG. 3, the disturbance exclusion
The circular waveguide 1a closed at one end is provided with a flange 1d, a
The
By driving the
尚,本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく,以下に例示するように,本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部を適宜に変更して実施することも可能である。
たとえば,本実施例ではホーン内に供試機器を配置したが,たとえば,ホーンの開口部にホーンの端部と勘合する導波管を接続し,この導波管内に供試機器を設置しても上記同様に効果を得ることができる。また,本実施例では試験周波数として1〜1.5GHzを使用したがこれに限定されるものではなく,VHF帯〜SHF帯であれば使用できる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately changing each part without departing from the spirit of the present invention, as exemplified below.
For example, in this embodiment, the EUT is placed in the horn. For example, a waveguide fitting with the end of the horn is connected to the opening of the horn, and the EUT is installed in this waveguide. The effect can be obtained in the same manner as described above. Moreover, although 1-1.5 GHz was used as a test frequency in a present Example, it is not limited to this, If it is VHF band-SHF band, it can be used.
10・20・30…妨害排除能力試験装置,1…ホーンアンテナ,2…プローブ,3…供試機器,4…ターンテーブル,5…信号発生器,6…電力増幅装置,7…伝送線,8…電波無響室,9・21…電波吸収体,22…壁体,23…電動機,24…アンテナ設置金具,25…フランジ固定具。
10.20.30: Interference rejection capability test apparatus, 1 ... Horn antenna, 2 ... Probe, 3 ... EUT, 4 ... Turntable, 5 ... Signal generator, 6 ... Power amplifier, 7 ... Transmission line, 8 ... Anechoic chamber, 9.21 ... Absorber, 22 ... Wall, 23 ... Electric motor, 24 ... Antenna mounting bracket, 25 ... Flange fixture.
Claims (2)
導波管内部に電磁波を放射するためのプローブを備え,該プローブから放射された電磁波をホーンを介して外部に放射するよう構成されたホーンアンテナと,
前記信号発生器からの高周波信号を増幅して前記プローブに供給することで,前記プローブから電磁波を放射させる増幅装置と,
絶縁物にて形成され,供試機器を載置可能なターンテーブルと,
を備え,前記ターンテーブルを前記ホーンアンテナのホーン内に設けたことを特徴とする妨害排除能力試験装置。 A signal generator for generating a high-frequency signal,
A horn antenna having a probe for radiating electromagnetic waves inside the waveguide, and configured to radiate electromagnetic waves radiated from the probe to the outside via the horn;
An amplifying device that radiates an electromagnetic wave from the probe by amplifying a high-frequency signal from the signal generator and supplying the amplified signal to the probe;
A turntable formed of an insulating material on which the EUT can be placed ;
The provided, interference exclusion capability testing apparatus characterized in that a said turntable before Symbol horn antenna in the horn.
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