JP5139450B2

JP5139450B2 - 電磁環境適合性能試験のためのチューナブルアンテナ

Info

Publication number: JP5139450B2
Application number: JP2009549401A
Authority: JP
Inventors: マエル・ゴダール
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2028-02-12
Also published as: US8421677B2; BRPI0807045A2; FR2912558B1; JP2010518770A; CN101646952B; EP2122373B1; WO2008101834A1; EP2122373A1; FR2912558A1; CA2677182A1; CN101646952A; CA2677182C; US20100007562A1; RU2465610C2; RU2009134110A

Description

本発明は、電磁環境適合性能（ＥＭＣ）試験を実行するアンテナに関する。

飛行機または自動車にある電子装置は、他の装置と及び環境と電磁的に相互作用する。
特定の範囲に対して、電子装置は、この環境を妨げ、さらに電磁的侵略をいくらか受けやすい。

電磁環境は、汚染度がシチュエーションに応じて可変であり、例えば高電流のスイッチング、エネルギーネットワーク上の過渡電流、ラジオ放送の放射、無線通信ネットワーク、レーダーのパルス、静電放電、雷放電、宇宙雑音及び放射源からの電磁的パルスなどの起こりうる漏洩電磁波(electromagnetic threat)を含む。

そして、他の装置に近接して動作するように設計されたさまざまな電子装置が正確に働くことを確実にするため、設計工程中とこの電磁装置を備えるシステムを有効にして内蔵する工程中とにおいて電磁環境適合性能（ＥＭＣ）を検証することが必要である。このため、ＥＭＣの検証は、多くの他の電子装置がある状態で、かつしばしば不利となる電磁環境の状態で、電子装置の正確な動作を補償するように設計されている。

このため、このような検証は、開発プロセスの各工程に適合する多数のＥＭＣ試験が実行されることを必要とする。

これら試験は、４つのカテゴリ、
− 伝導雑音放射試験(conducted emission tests)、
− 伝導雑音感受性試験(conducted susceptibility tests)、
− 放射雑音放射試験(radiated emission tests)、及び
− 放射雑音感受性試験(radiated susceptibility tests)、
に分類される。

放射試験は、好ましいとみなされる所定の限度を越えて電子装置がノイズを放射しないことを検証し、感受性試験は、電子装置が上記ノイズ対して十分な免疫があることを検証する。

コンピュータタイプの電子装置は、それぞれが互いに連絡する複数の電子部品を備える複数の電気回路板を備える。

感受性試験中において、検査は、電磁界中でさまざまな電子部品が互いに正確にやり取りするか否かを確認するように構成されている。

いわゆるストリップラインアンテナは、放射雑音感受性試験を実行するために使用され、磁界を形成して電気回路板に照射することが知られている。

ストリップラインアンテナは、コンテインメント(containment)を形成し、所定の比較的均一な電磁界は、コンテインメント内に形成される。電気回路板は、このコンテインメント内に位置し、このため所定の電磁界にさらされる。そして、電気回路板の動作は、電磁界にさらされている間に検証される。

既知のタイプのストリップラインアンテナは、その例が図１に示されており、互いに平行かつ互いに向かい合う２つの金属プレート１０２、１０４と、２つの三角形状をなす長手方向端部１０２．１、１０２．２、１０４．１、１０４．２それぞれと、を備え、プレート１０２、１０４の三角形端部１０２．１、１０２．２、１０４．１、１０４．２それぞれは、同じ側に位置する他方のプレート１０４、１０．２の三角形端部に向けて傾けられている。したがって、前方から見ると、アンテナは、平行なプレート１０２、２０４によって形成される２つの平行な長辺と、対の状態で平行でありかつ三角形端部１０２．１、１０２．２、１０４．１、１０４．２によって形成される他の２対の短辺と、を有する六角形状をなす。

プレート１０２、１０４は、高さｈを有する絶縁スペーサを用いて所定の一定距離だけ離間している。

アンテナを形成する異なる部分は、一定形状で互いに対して固定されている。

無線周波数の電力増幅器は、一方の長手方向端部に出力され、第２の端部は、５０オームのインピーダンスを有する電力抵抗に位置している。

このアンテナの内部に形成された電磁界は、垂直偏向されている。ボルト／メートル（Ｖ／ｍ）における電界値は、高さｈに起因し、以下の関係、

により付与され、ｐはワットにおける注入電力であり、Ｚはアンテナインピーダンスであり、ｈは上プレート１０２、１０４を離間させる距離である。

電磁界は、カットオフ周波数ｆ_ｃ１０までプレート１０２、１０４間にある空間内で均一であり、アンテナは、カットオフ周波数ｆ_ｃ１０において複共振状態で動作し、もはや単共振状態で動作しない。このカットオフ周波数は、以下の関係、

により付与され、ここで、ｃは速度であり、Ｌはアンテナ幅、すなわち平行なプレート１０２、１０４の幅である。

このため、電磁界は、このカットオフ周波数まで均一であり、ストリップラインは、このカットオフ周波数を越えて使用されるが、試験領域における電磁界の均一性は、プローブ及びワットメータを用いて検査され、電磁界値がすべての点で必須の規格と同等または必須の規格よりも大きいことを確実にするべきである。

このタイプのアンテナの有利点は、幅広い周波数にわたって強力な電磁界を形成できる点である。広帯域であるという事実は、購入するアンテナの数を制限し、取り付ける時間を低減する。したがって、試験は、狭帯域のバンドパスアンテナが使用される場合よりもより迅速に行われる。

しかしながら、最新式のストリップラインアンテナのサイズは、一定である。このため、増幅器で使用可能な電力は、使用されるアンテナが試験される電気回路板に対して大きすぎるとき、最適に使用されない。さらに、アンテナの内部で得られる電磁界値は、制限される。

このため、このタイプのアンテナを用いて、増幅器の電力は、プレート間の空間を補償するために増加されなければならない。関係式（Ｉ）は、電磁界が電力の平方根に比例することを示している。したがって、電力を大きく増加させることは、電磁界を十分に増加させるために必要である。

高周波増幅器のコストは、同様に高く、その電力の増加は、そのコストに比例する。

さらに、このタイプのストリップラインアンテナがその一定のカットオフ周波数を超えて作動する場合、アンテナでは、共振モードを動かすことができない。

したがって、本発明の１つの目的は、低コストで異なる電気回路板のための最適な放射雑音感受性試験を実行するために使用されることができるアンテナを提供することである。

本発明の他の目的は、動かすことができる共振モードのカットオフ周波数を超えて放射雑音感受性試験を実行するために使用されることができるアンテナを提供することである。

上記目的は、ストリップラインタイプのアンテナであって寸法が可変である、特に２つの可変である平行プレート間に可変な空間を形成して増幅器の電力を最適に使用することができるアンテナを用いることによって達成される。これは、高電力増幅器を使用する必要性を回避する。

関係式（Ｉ）を見ると、電磁界は、平行プレートを離間させる距離に反比例する。このため、高さが可変であるアンテナについて、増幅器によって出力される最大電力の使用を最適化できる。

また、アンテナの長さは、可変であり、すなわち、平行プレートは、長手方向で延長可能である。このため、共振モードは、アンテナがそのカットオフ周波数を越えて使用される場合に動かされる。

本発明の目的は、主として、電磁環境適合性能試験のためのアンテナにおいて、平行な長手方向軸を有する上プレート及び下プレートであって互いに所定距離で支持されておりかつ長手方向プレートによってそれぞれの長手方向端部において機械的に接続されている上プレート及び下プレートを備え、上記上及び下プレートと前記長手方向プレートは、所定空間を区画し、前記上及び下プレートと前記長手方向プレートとは、互いに対して移動自在に取り付けられており、寸法が変更されることが可能な空間を区画することを特徴とするアンテナである。

有利には、上プレート及び下プレートは、高さが可変であるスペーサを用いて所定距離で維持される。そして、スペーサは、伸縮自在のタイプである。

例えば、長手方向プレートは、上プレートの長手方向端部にある第１回動連結部を用いて移動自在に取り付けられており、上及び下プレートを分離する距離は、変更される。これにより、増幅器が出力する最大電力の使用が最適化される。

例えば、第１回動連結部は、電気伝導材料で形成されており、上プレート及び長手方向プレートの間と下プレート及び長手方向プレートの間との導電性を維持する。

有利には、本発明におけるアンテナは、長手方向の寸法が可変である上プレートを備え、すなわち、上及び下プレートの長手方向それぞれの長手方向の寸法は、可変である。この発明によれば、アンテナがそのカットオフ周波数を超えて作動していると、共振モードは、変更される。

例えば、サイズが可変である長手方向プレートは、伸縮自在タイプで形成され、雄部分及び雌部分を備え、雄及び雌部分は、恒久的に電気的に接触している。

上プレートの雄部分は、下プレートの雌部分と向かい合うように配置され、アンテナの質量を均一に分布させる。

特に有利には、導電性のバネ結合部は、雄部分と雌部分との間に設けられ、雄部分と雌部分との間の単純かつ信頼性のある電気的接触を形成する。

上及び下プレートは、例えば長方形状をなし、これらが長手方向で延長されたときに上及び下プレートの形状の連続性を可能にする。

一変形形態において、４つの長手方向プレートがあり、これらは、三角形状をなし、２つのプレートは、一辺を介して上プレートの長手方向端辺に接続され、２つのプレートは、一辺を介して下プレートの長手方向短辺に接続され、長手方向プレートは、頂点で接続される上及び下プレートに向かい合う辺に沿って延在する。

例えば、頂点で接続される一対の長手方向プレートは、第２ヒンジ部を介して上記長手方向プレートそれぞれに接続される接続素子を用いて接続され、上記接続素子は、長手方向プレートであってこれらが接続する長手方向プレートを電気的に隔離し、かつ下プレート及び上プレートに電気的に接続される。

有利には、アンテナは、アンテナの長手方向端部を支持する手段を備え、上記支持手段は、高さが可変である。支持手段は、アンテナの剛性を高め、これによりアンテナの２つの長手方向端部を通過しかつ上及び下プレートと平行な平面に対するアンテナの対称構造を維持する。

他の変形形態において、下プレートは、グラウンドプレートである。

２つの三角形状の長手方向プレートがあり、各プレートは、一辺を介して上プレートの長手方向短辺に接続され、頂点を下プレートに接続する。

本発明は、以下の説明及び添付の図面を参照することにより、より理解されるだろう。

最新式のストリップラインアンテナを示す斜視図である。本発明におけるストリップラインアンテナの好ましい例示的な実施形態を示す斜視図である。図２のアンテナを示す詳細図である。図２のアンテナを示す別の詳細図である。図２のアンテナの分離素子を示す図である。図２に示すストリップラインアンテナの変形例を示す斜視図である。図２のアンテナの別の変形実施形態を示す斜視図である。本発明におけるアンテナの別の例示的な実施形態を示す斜視図である。

図２は、本発明におけるストリップラインアンテナの好ましい例示的な実施形態を示しており、ストリップラインアンテナは、互いに平行に配置されかつ互いを向かい合う上プレート２及び下プレート４を備える。これらプレート２及び４は、図示の例において長方形をなしている。上プレート２及び下プレート４それぞれは、その長手方向端部において、長手方向プレート６、８、１０、１２それぞれを備えている。例における長手方向プレート６、８、１０、１２は、三角形状をなしており、一辺６．１、８．１、１０．１、１２．１を介して上及び下プレート２、４それぞれの一辺２．１、２．２、４．１、４．２に接続されている。

上プレート２及び下プレート４それぞれの長手方向プレート６、１０であって同じ側に配置されている長手方向プレート６、１０は、上プレート及び下プレート４それぞれに接続される辺６．１、１０．１とは反対側の角部６．２、１０．２において接続している。

上プレート２及び下プレート４それぞれの長手方向プレート８、１２であって同じ側に配置されている長手方向プレート８、１２は、上プレート２及び下プレート４それぞれに接続される辺８．１、１２．１とは反対側の頂点８．２、１２．２において接続している。

このため、正面視において、アンテナは、六角形状をなし、２つの平行な長辺と、対になっている４つの短辺と、を備える。

無線周波数の電力増幅器は、１つの長手方向端部に出力し、第２の端部は、例えば５０オームのインピーダンスを有する電力抵抗に位置する。

上プレート２及び下プレート４と長手方向プレート６、８、１０、１２は、内部空間Ｅを区画する。

本発明において、内部空間の寸法は、可変であり、試験される電気回路板のためのアンテナを最適化する。

本発明において、上プレート２及び下プレート４を離間する距離ｈは、変更されうる。

これを達成するため、長手方向プレート６、８、１０、１２は、上プレート２及び下プレート４に対して移動自在であるように取り付けられている。

この構造は可動に形成されており、アンテナの高さは、調節されうる。この可動性により、増幅器及び５０オーム抵抗に接続される部分の変形が防止される。

ここで、長手方向プレート６、１０を詳細に説明するが、プレート８、１２の説明は同様である。

図示の例において、蝶番タイプのヒンジ部を用いた回動連結部１６は、辺２．１及び６．１に沿って長手方向プレート６及び上プレート２の間で回動される。

このため、長手方向プレート６は、上プレート２の辺２．１に沿ってＸ軸回りで上プレートに対して回転移動自在である。

長手方向プレート１０は、下プレート４において一辺４．１で第１回動連結部１７を用いてＸ’軸回りで回転移動自在に取り付けられており、Ｘ’軸は、Ｘ軸と平行である。例えば、回動連結部１７は、ヒンジ部１６と同一のヒンジ部である。

長手方向プレート６、１０は、同様に頂点６．２、１０．２において同様に移動自在に接続されている。

長手方向プレート６、１０を接続素子２２に接続する２つの第２回動連結部１８、２０は、同様に設けられている。これら回動連結部は、第１回動連結部１６、１７と平行である。

例えば、回動連結部１８、２０は、ヒンジ部１６、１７と同一タイプのヒンジ部１８、２０であってもよい。

このため、上プレート２及び下プレート４の間の距離ｈは、変更されうる。

したがって、ｈを低減することにより、関係（Ｉ）を適用すると、電磁界を増大させることができる。

電磁界は、高さｈを半分にすることによって２倍にされる一方、増幅器による電力の出力は、４倍にされなければならない。

したがって、「増幅器及び本発明におけるストリップラインアンテナ」の組立体における全体コストは、「標準的な増幅器及びストリップラインアンテナ」の組立体よりも非常に低い。本発明におけるアンテナは、利用可能な電力を最適化し、電気回路板の寸法にできるだけ近接して適合するように合わせられることができる。

ヒンジ部１６、１７、１８、２０は、導電性材料で形成されており、アンテナの異なる部分間の良好な電気的な導電性を確保する。

ヒンジ部と重なり合う追加のワイヤ導体であってアンテナ幅を横断して均一に配置された追加のワイヤ導体を用いることは可能である。

接続素子２２は、例えばテフロン（登録商標）で形成された絶縁ブロックであってプレート６及び１０を機械的に接続し、これらを電気的に隔離させる絶縁ブロックと、Ｎタイプコネクタであってそのコアが上プレート２に接続され、本体部が下プレート４に接続されているＮタイプコネクタと、を備える。

さらに、アンテナがスペーサ１４を備える場合、スペーサは、図５に示すように、これらが高さで可変であるように設計されている。例えば、これらは、伸縮自在である。例えば、これらスペーサは、電気的に絶縁性のプラスチック材料で形成されてもよい。

図示の例において、スペーサ１４は、４つの角部において上プレート２及び下プレート４に向かい合って配置されている。

スペーサは、ネジを用いて手動で調節されうる。例えばラックタイプの手段など、他の手段は、使用されてもよい。スペーサの高さの変更は、同様に電気モータによって制御されてもよい。

好ましい例示的な実施形態において、上プレート２及び下プレート４が可変である長さｌを有して配置されることは有利であり、ストリップラインアンテナは、アンテナがカットオフ周波数を越えて使用されるときに共振モードが動かされるように形成される。

ここで、上プレート２を詳細に説明するが、下プレート４の構造は、同様である。

図示の例において、上プレート２は、伸縮自在である。上プレートは、雌部分２４及び雄部分２６を備え、雄部分は、雌部分２４内に差し込まれ、雌部分２４内でスライドして上プレート２の長さｌを変更することができる。雄部分２６及び雌部分２４は、同様に電気的に接続されている。

このため、上プレートの長さは、比率が約２で変更される。

雄部分及び雌部分の間には、スライドを容易にするために間隙ｊがある。

間隙ｊが電気伝導体に破損を形成することを防止することは、特に有利であり、図３に示すように、電気伝導材料で形成されたバネ結合部２８は、雄部分２６及び雌部分２４の間に設けられて雌部分２４及び雄部分の間の恒久的な電気的接触を達成しつつ、容易なスライドを可能とするように構成されている。したがって、上プレート２は、電気的に単一部品である。

例えばネジタイプの手段など、部分２４及び２６が互いに対して不動とする手段は、設けられている。

導電結合部は、しっかりと固定されており、２つの部分２４、２５は、互いに対して固定した位置で維持される。

最新のストリップラインアンテナにおいて、異なる部分は、互いにしっかりと固定されており、アンテナは、必然的にその六角形状を維持する。

本発明において、異なる部分が互いに対して移動自在であるため、接続素子２２によって形成されるアンテナの端部を支持する手段を設けてアンテナの剛性を増大させることは、有利である。

図示の例において、これら支持手段は、調節可能な高さ伸縮自在スタンド３０で構成されており、高さは、スタンド３０においてアンテナの内部空間の寸法の変更に応じて調節される。このため、アンテナは、設定された形状を維持する。例えば、スタンド３０は、伸縮自在のスペーサ１４と同一タイプであってもよい。

異なる可動部分間の摩擦について、アンテナを決定された位置で維持するのに十分な高さとすることは、可能である。

図７は、図２におけるアンテナの変形例であり、上プレート２の雄部分２４と下プレート４の雌部分３２とは、互い違いになっており、アンテナの質量を構造全体にわたって均一に分布させるという有利点を有する。雌部分２４、３４の質量は、通常雄部分の質量よりも大きい。

図２は、アンテナの例示的な実施形態を示しており、雄部分は、上下になっている。

雄部分及び雌部分は、同一材料で形成されてもよい。

もちろん、長さが可変である上及び下プレート２及び４を含まないアンテナとすることは、可能である。この場合、端部プレートのみが可動であり、これによりアンテナの高さは、変更される。

もちろん、本発明の範囲外とすることなく、上及び下プレートのみが長さが可変であるアンテナとすることは、可能である。

図８に示す別の例示的な実施形態において、本発明におけるストリップラインアンテナは、上プレート２’と、上プレート２’の長手方向端部に接続される長手方向プレート６’及び８’と、を備え、この組立体は、グラウンドプレート３６上で支持されている。

上プレート２’と長手方向プレート６’及び８’とで構成される組立体は、上述と同様の方法でヒンジ接続されており、ストリップラインアンテナを寸法が可変であるようにする。

この例において、上プレート２’の幅は、可変であり、サイドプレートは、上プレート２’で移動自在に取り付けられているが、単一の長さが可変である上プレート２’を備える、または上プレート２’で移動可能なサイドプレートのみを備えるアンテナは、可能である。

例えば、アンテナの異なる部分は、銅、真鍮またはアルミニウムで形成されてもよい。

上及び下プレートと長手方向プレートとを備えるアンテナであって形状が説明した形状と異なるアンテナは、同様に、本発明の範囲内である。

２，２’ 上プレート，プレート、４下プレート，プレート、２．１，２．２，４．１，４．２，長手方向端部，長手方向端辺，一辺、６．１，８．１，１０．１，１２．１一辺、６，６’，８，８’，１０，１２長手方向プレート、１４スペーサ、１６，１７第１回動連結部，回動連結部，ヒンジ部、１８，２０第２回動連結部，回動連結部，ヒンジ部、２４，３４雌部分、２６，３２雄部分、２８バネ結合部、３０伸縮自在スタンド，スタンド（支持手段）、３６グラウンドプレート、Ｅ空間、ｈ距離

Claims

電磁環境適合性能試験を実行するアンテナであって、
平行な長手方向軸を有する上プレート（２）及び下プレート（４）であって、互いに所定距離（ｈ）で維持され、それぞれの長手方向端部（２．１、２．２、４．１、４．２）において長手方向プレート（６、８、１０、１２）によって機械的に接続される上プレート（２）及び下プレート（４）を備え、
前記上プレート（２）及び前記下プレート（４）と前記長手方向プレート（６、８、１０、１２）とが、所定空間（Ｅ）を区画するアンテナにおいて、
前記上プレート（２）及び前記下プレート（４）と前記長手方向プレート（６、８、１０、１２）とは、互いに対して移動自在に取り付けられており、寸法が変更されることが可能な空間を区画することを特徴とするアンテナ。
前記上プレート（２）及び前記下プレート（４）は、高さが変更可能なスペーサ（１４）を用いて、所定距離（ｈ）で維持されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
前記スペーサ（１４）は、伸縮自在であることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ。
前記長手方向プレート（６、８、１０、１２）は、前記上プレート（２）の前記長手方向端部（２．１、２．２、４．１、４．２）にある第１回動連結部（１６、１７）を用いて移動自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナ。
前記第１回動連結部（１６、１７）は、電気伝導材料で形成されていることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ。
少なくとも前記上プレート（２）は、変更可能な長手方向寸法を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のアンテナ。
前記上プレート（２）は、伸縮自在タイプで形成され、雄部分（２６）及び雌部分（２４）を備え、
前記雄部分（２６）及び前記雌部分（２４）は、恒久的に電気的に接触していることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
前記上プレート（２）及び前記下プレート（４）は、変更可能な長手方向寸法を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のアンテナ。
前記上プレート（２）及び前記下プレート（４）は、伸縮自在タイプで形成され、
前記上プレート（２）及び前記下プレート（４）それぞれは、雄部分（２６、３２）及び雌部分（２４、３４）を備え、
前記雄部分（２６、３２）及び前記雌部分（２４、３４）は、恒久的に電気的に接触していることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ。
前記上プレート（２）の前記雄部分（２６）は、前記下プレートの前記雌部分の上方にあり、
前記上プレートの前記雌部分は、前記下プレート（４）の前記雄部分（３２）の上方にあることを特徴とする請求項９に記載のアンテナ。
導電性のバネ結合部（２８）は、前記雄部分（２６、３２）及び前記雌部分（２４、３４）の間に設けられ、前記雄部分（２６、３２）及び前記雌部分（２４、３４）の間で恒久的な電気的接触を形成することを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載のアンテナ。
前記上プレート（２）及び／または前記下プレート（４）は、長方形状をなすことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のアンテナ。
４つの前記長手方向プレート（６、８、１０、１２）を備え、
前記長手方向プレートは、三角形状をなし、
２つの前記長手方向プレート（６、８）は、一辺（６．１、８．１）を介して前記上プレート（２）の長手方向端辺（２．１、２．２）に接続され、
２つの前記長手方向プレート（１０、１２）は、一辺（１０．１、１２．１）を介して前記下プレート（４）の長手方向端部（４．１、４．２）に接続され、
前記長手方向プレートは、前記下及び上プレートを向く辺に沿って延在し、頂点で接続されることを特徴とする請求項１２に記載のアンテナ。
頂点で接続される一対の前記長手方向プレートは、当該長手方向プレートそれぞれを第２回動連結部（１８、２０）を介して接続された接続素子（２２）を用いて接続され、
前記接続素子は、前記長手方向プレートであってこれらが接続する長手方向プレートを電気的に隔離し、かつ前記下プレート及び前記上プレートに接続されることを特徴とする請求項１３に記載のアンテナ。
当該アンテナの長手方向端部を支持する支持手段（３０）を備え、
前記支持手段は、高さが可変であることを特徴とする請求項１３または１４に記載のアンテナ。
前記下プレート（４）は、グラウンドプレート（３６）であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のアンテナ。
２つの三角形状の前記長手方向プレートを備え、
前記長手方向プレートそれぞれは、一辺を介して前記上プレートの長手方向端辺に接続されかつ頂点を前記下プレートに接続することを特徴とする請求項１６に記載のアンテナ。