JPH10221389A - 周波数特性測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価な掃引信号源を用いることなく信頼性の
高い測定結果を得ることができ、アンテナ用増幅器の周
波数特性をアンテナを接続した状態で測定することので
きる周波数特性測定方法を提供する。 【解決手段】 ＧＰＳアンテナユニット１０をシールド
ボックス２２によって電磁波から遮蔽し、その出力信号
をポストアンプ３０によって増幅し、増幅された出力信
号の周波数特性をスペクトルアナライザ３８により計測
する。こうすれば、アンテナエレメントから広帯域にわ
たって一定振幅の熱雑音が発生するため、掃引信号源を
用いることなくアンテナ用増幅器の出力の周波数特性を
計測することができ、また、ＧＰＳアンテナユニット１
０を組み立てた状態で周波数特性を計測することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は周波数特性測定方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＧＰＳ（Global Positioning Sys
tem）が、自動車や船舶用の測位装置に広く利用されて
いる。図７は、こうした測位装置に外部接続されるＧＰ
Ｓアンテナユニットの構成を示す図である。同図に示す
ように、ＧＰＳアンテナユニット１０には、衛星からの
電波を受信するアンテナエレメント１２と、アンテナエ
レメント１２で受信した電波を増幅するアンテナ用増幅
器１４と、が内蔵されている。そして、アンテナ用増幅
器１４は、信号損失を低減させるために、アンテナエレ
メント１２の直下に配置されて最短距離で電気接続され
ている。

【０００３】ところで、このアンテナ用増幅器１４に
は、不意の外来電磁波による測位装置の誤動作を防止す
るため、図８に示すように、前段増幅器１６と後段増幅
器１８との間にバンドパスフィルタ２０が挿入されるの
が一般的である。したがって、こうしたＧＰＳアンテナ
ユニット１０の検査工程では、アンテナ用増幅器１４の
周波数特性が設計値通りとなっているかどうかを測定す
る必要がある。

【０００４】図９は、かかるアンテナ用増幅器１４の周
波数特性の一例を示す図であり、横軸に出力信号の周波
数をプロットし、縦軸に出力信号の振幅をプロットした
ものである。上述したＧＰＳアンテナユニット１０の検
査工程では、同図において、例えば、出力信号が最大振
幅から３ｄＢの低下に納まる周波数帯域幅、すなわち３
ｄＢ Ｄｏｗｎ 通過帯域幅や、中心周波数等が必要とさ
れる。

【０００５】そして、従来のＧＰＳアンテナユニット１
０の検査では、ネットワークアナライザやトラッキング
ジェネレータにより掃引信号をアンテナ用増幅器１４に
入力し、その周波数特性を測定していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に、ネッ
トワークアナライザやトラッキングジェネレータは高価
であって、ＧＰＳアンテナユニット１０の検査コストの
低廉化の障害となっていた。

【０００７】また、上記周波数特性の測定方法によれ
ば、アンテナ用増幅器１４の単体としての周波数特性し
か測定することができず、アンテナエレメント１２とア
ンテナ用増幅器１４とを接続し、ＧＰＳアンテナユニッ
ト１０を完成した状態における周波数特性を測定するこ
とはできなかった。このため、アンテナエレメント１２
等を接続した状態でアンテナ用増幅器１４の周波数特性
が歪んだとしても、それを検出できないため、測定結果
の信頼性が低いという問題もあった。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、高価な掃引信号源を用いること
なく信頼性の高い測定結果を得ることのできる周波数特
性測定方法を提供すること、及びアンテナ用増幅器の周
波数特性をアンテナを接続した状態で測定することので
きる周波数特性測定方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、被測定物に熱雑音を入力し、その入力に
対する被測定物の出力信号に基づいて被測定物の周波数
特性を測定することを特徴とする。

【００１０】本発明によれば、被測定物には抵抗体等か
ら発生する熱雑音が入力される。この熱雑音は、振幅が
小さいものの広帯域にわたってフラットな特性を有する
（白色雑音）ため、高価な掃引信号源と代替しうる。従
って、この熱雑音の入力に対する被測定物の出力信号に
基づいて、高価な信号源を用いることなく信頼性の高い
被測定物の周波数特性を測定することができる。

【００１１】また、本発明は、アンテナ用増幅器の入力
端子に接続されたアンテナを外来電磁波から遮断し、該
アンテナで発生する熱雑音の入力に対するアンテナ用増
幅器の出力信号を増幅し、増幅した出力信号の周波数特
性を計測することを特徴とする。

【００１２】本発明によれば、アンテナ用増幅器の入力
端子に電気接続されたアンテナが外来電磁波から遮蔽さ
れる。この結果、アンテナは一端が接地された抵抗体と
等価となり、そこで発生する広帯域にわたってフラット
な特性を有する熱雑音が、アンテナ用増幅器に入力され
ることになる。そして、この熱雑音の入力に対する出力
信号が増幅され周波数特性が測定される。こうすれば、
高価な掃引信号源を用いることなく、アンテナ用増幅器
をアンテナを接続した状態で、周波数特性を計測するこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づき詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明にかかる周波数特性測定方
法を実施するための機器構成を示す図である。同図に示
すように、被測定物であるＧＰＳアンテナユニット１０
は、外来電磁波を遮蔽するためのシールドボックス２２
内に配置され、同軸ケーブル２４を介して電源供給と信
号出力のためのバイアスネットワーク２６に接続されて
いる。このバイアスネットワーク２６には、ＧＰＳアン
テナユニット１０を駆動するためのＧＰＳアンテナユニ
ット駆動用電源２８が接続されるとともに、出力信号を
ポストアンプ３０に伝送するための同軸ケーブル３２が
接続されている。そして、同軸ケーブル３２の他端はポ
ストアンプ駆動用電源３４により駆動されるポストアン
プ３０に接続され、ポストアンプ３０の出力信号は同軸
ケーブル３６によりスペクトルアナライザ３８に入力さ
れている。こうして、ＧＰＳアンテナユニット１０の周
波数特性が計測される。

【００１５】図２は、以上説明した機器構成の回路構成
を示す図である。同図に示すように、シールドボックス
２２内に配置されたＧＰＳアンテナユニット１０には、
既に説明したように、アンテナエレメント１２と、その
直下に配置されたアンテナ用増幅器１４と、が内蔵され
ている。そして、アンテナ用増幅器１４の出力は同軸ケ
ーブル２４によりバイアスネットワーク２６に含まれる
ＲＦチョークコイル４０及びカップリングコンデンサ４
２に接続されている。こうして、アンテナ用増幅器１４
にＧＰＳアンテナユニット駆動用電源２８からのバイア
ス電圧が供給される。この際、ＲＦチョークコイル４０
の働きによって、ＧＰＳアンテナユニット駆動用電源２
８の側にＧＰＳアンテナユニット１０の出力信号に含ま
れる交流成分の漏出しないようになっており、さらに、
カップリングコンデンサ４２の働きにより、ポストアン
プ３０がＧＰＳアンテナユニット駆動用電源２８から供
給されるバイアス電圧から遮断されるようになってい
る。こうして、ＧＰＳアンテナユニット１０の出力う
ち、交流成分のみがポストアンプ３０に入力される。そ
して、こうしてポストアンプ３０に入力されたＧＰＳア
ンテナユニット１０の出力信号は所定出力にまで増幅さ
れ、スペクトルアナライザ３８に入力される。

【００１６】以上のように、ＧＰＳアンテナユニット１
０はシールドボックス２２内に配置されて外来電磁波の
影響を受けないため、アンテナ用増幅器１４の入力側回
路は、図３に示すように、アンテナエレメント１２の出
力インピーダンスである５０Ω程度の等価抵抗４４を介
して接地された状態と等価となる。そして、この等価抵
抗４４は広帯域で振幅が一定の熱雑音を発生する。こう
して、アンテナ用増幅器１４には、振幅が微弱であるこ
とを除けば、掃引信号と同等の信号が入力されることに
なる。従って、アンテナ用増幅器１４の出力信号をポス
トアンプ３０で増幅し、スペクトルアナライザ３８で観
測すれば、アンテナ用増幅器１４の周波数特性を測定す
ることができる。

【００１７】なお、上記熱雑音の振幅は非常に微弱であ
ることから、ポストアンプ３０の利得が小さい場合に
は、図４（ａ）に示すように、ＧＰＳアンテナユニット
１０の出力がスペクトルアナライザ３８の内部雑音に埋
もれてしまう。このため、図４（ｂ）に示すように、中
心周波数及び３ｄＢ Ｄｏｗｎ 通過帯域幅を測定するの
に十分なスペクトルアナライザ３８への信号入力を行う
ためには、ポストアンプ３０の利得として約２０ｄＢ以
上が必要となる。また、同軸ケーブル２４、３２及びバ
イアスネットワーク２６の挿入損失は同様の理由により
極力小さいこと（各々およそ０．５ｄＢ以下）が望まし
い。そうすれば、熱雑音に対するアンテナ用増幅器１４
の出力信号がスペクトルアナライザ３８の内部雑音に埋
もれることがなくなり、アンテナエレメント１２を接続
したアンテナ用増幅器１４の周波数特性を実用上必要な
範囲で測定することができる。なお、アンテナ用増幅器
１４の周波数特性を歪ませず忠実に増幅するため、でき
るだけ広帯域でフラットな特性を有するポストアンプ３
０を用いることが望ましい。例えば、ＧＰＳアンテナユ
ニット１０の測定では、３００ＭＨｚ以上の帯域幅でフ
ラットな特性であることが望ましい。

【００１８】ここで、従来の方法及び本周波数特性測定
方法によって実際に測定されたＧＰＳアンテナユニット
１０の周波数特性を、図５及び６に基づいて説明する。
図５は、ＧＰＳアンテナユニット１０に用いられるアン
テナ用増幅器１４の周波数特性を、従来通りネットワー
クアナライザを用いて単体で計測したものを示す図であ
る。一方、図６は、ＧＰＳアンテナユニット１０の周波
数特性を、本周波数特性測定方法を用いて計測したもの
を示す図である。これらの図に示すように、ネットワー
クアナライザ等を用いなくとも、本周波数特性測定方法
により中心周波数と３ｄＢ Ｄｏｗｎ 通過帯域幅とを十
分に計測することができる。

【００１９】以上説明した周波数特性測定方法によれ
ば、高価な掃引信号源を用いることなく、熱雑音を被測
定物に入力することにより、十分な信頼性を有する周波
数特性を計測することができる。特に、アンテナ用増幅
器１４においては、外来電磁波から遮蔽したアンテナエ
レメント１２を接続すれば、アンテナ用増幅器１４に熱
雑音を入力することができる。これにより、高価な掃引
信号源を用いることなく、十分な信頼性を有する周波数
特性を計測することができる。また、アンテナ用増幅器
１４の単体での周波数特性ではなく、アンテナエレメン
ト１２を接続した状態でのアンテナ用増幅器１４の周波
数特性を計測することができる。

【００２０】なお、以上説明した周波数特性方法は種々
の変形実施が可能である。例えば、上記説明ではＧＰＳ
アンテナユニットの周波数特性の計測について説明した
が、その他のアンテナ用増幅器についても同様に本方法
を用いることができる。

【００２１】さらに、他の素子や回路についても、外来
電磁波から遮蔽したアンテナあるいは高い周波数帯域で
リアクタンス成分が充分小さい抵抗素子（例えばサイズ
が非常に小さいチップ抵抗）等を接続するなどして熱雑
音を入力すれば、アンテナ用増幅器１４の場合と同様
に、高価な掃引信号源を用いることなく十分な信頼性を
有する周波数特性を計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる周波数特性測定方法を実施す
るための機器構成を示す図である。

【図２】 本発明にかかる周波数特性測定方法を実施す
るための機器構成の回路構成を示す図である。

【図３】 シールドボックス内のＧＰＳアンテナユニッ
トの等価回路を示す図である。

【図４】 ポストアンプの利得が十分でない場合のスペ
クトルアナライザにおける測定結果を説明する図であ
る。

【図５】 ＧＰＳアンテナユニットに用いられるアンテ
ナ用増幅器の周波数特性を、従来通りネットワークアナ
ライザを用いて単体で計測したものを示す図である。

【図６】 ＧＰＳアンテナユニットの周波数特性を、本
周波数特性測定方法を用いて計測したものを示す図であ
る。

【図７】 測位装置に外部接続されるＧＰＳアンテナユ
ニットの構成を示す図である。

【図８】 ＧＰＳアンテナユニットに内蔵されるアンテ
ナ用増幅回路の構成を示す図である。

【図９】 アンテナ用増幅回路の周波数特性を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０ ＧＰＳアンテナユニット、１２ アンテナエレメ
ント、１４ アンテナ用増幅器、３０ ポストアンプ、
３８ スペクトルアナライザ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物に熱雑音を入力し、その入力に
   対する被測定物の出力信号に基づいて被測定物の周波数
   特性を測定することを特徴とする周波数特性測定方法。
2. 【請求項２】 アンテナ用増幅器の入力端子に接続され
   たアンテナを外来電磁波から遮断し、該アンテナで発生
   する熱雑音の入力に対するアンテナ用増幅器の出力信号
   を増幅し、増幅した出力信号の周波数特性を計測するこ
   とを特徴とするアンテナ用増幅器の周波数特性測定方
   法。