JPH11264851A

JPH11264851A - 電界強度測定装置

Info

Publication number: JPH11264851A
Application number: JP8827998A
Authority: JP
Inventors: Hajime Kato; 一加藤; Ryoichi Kondo; 良一近藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 1999-09-28

Abstract

(57)【要約】【課題】空間の電磁波に電気的影響を与えることがな
く、取り回しが自由でありかつ送受信間に障害物があっ
た場合でも正確な信号伝送が可能な電界強度測定装置を
提供する。【解決手段】空間の電磁波を受信してこの電磁波の電
界強度の大きさに応じた信号に変換する受信アンテナ
と、受信アンテナと一体的に構成されており、受信アン
テナからの信号を電磁波より高い周波数の搬送波で変調
し電磁波に対して直交する偏波面を有する電磁波で再送
信する再送信手段と、再送信された電磁波を受信する再
送信波用受信手段と、再送信波用受信手段に接続された
電界強度測定手段とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナで受信し
た信号を後段の測定器に伝送して測定を行うように構成
した電界強度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話やコンピュータ等の普及
に伴い、電子機器から発生する放射電磁波が大きな問題
となってきており、これら電子機器から放射される電磁
波について実際に測定することが非常に重要となってき
ている。このような放射電磁波を測定するには、通常、
電波暗室内に電子機器を設置し、同じく電波暗室内に設
けたアンテナを用いて電界強度を測定する。

【０００３】図８は、従来の電界強度測定装置の特にア
ンテナ部分の構成を概略的に示す斜視図である。

【０００４】同図に示すように、電波暗室内で電界強度
測定を行う場合、一般に、バイコニカルアンテナ等のア
ンテナ８０１で空間の電磁波の電界強度を受信し、アン
テナ８０１に取り付けられた同軸ケーブル等の給電線８
０２により受信信号を電波暗室外に設けられた測定器ま
で伝送して測定を行う。

【０００５】しかしながら、同軸ケーブル等の金属製の
給電線８０２を使用して信号の伝送を行った場合、電磁
波が給電線８０２で反射及び干渉し、測定値に電気的影
響を与えてしまう。特に垂直偏波を測定する場合、信号
の偏波面と鉛直方向に垂れ下がる給電線８０２の向きと
が等しくなるので、給電線８０２自身の反射及び干渉が
最も大きくなり正確な測定ができなくなる。

【０００６】また、アンテナ８０１を使用して電界強度
を測定する場合、アンテナ８０１を任意の位置に自由自
在に移動させる必要がある。しかしながら、従来の装置
によると、給電線８０２がアンテナ８０１の動きを阻害
することから自由自在にアンテナ８０１を取り回しすこ
とが非常に困難であった。

【０００７】給電線による電磁波の反射及び干渉という
問題を解決するために、アンテナで受信した信号を光信
号に変換し、光ファイバケーブルを伝送させて遠方の測
定器に導く方法が存在する。

【０００８】しかしながら、この方法によっても、光フ
ァイバケーブルが同軸ケーブルと同様にアンテナの動き
を阻害し、自由自在のアンテナ取り回しを困難にさせて
しまう。

【０００９】光ファイバケーブルを使わずに光信号を空
間中に送受信する方法も考案されているが、この方法で
は、送信機と受信機との直線間に障害物がある場合、光
信号が障害物に遮られてしまうので信号の伝送ができな
い。

【００１０】そこで、測定場の電磁界を乱すことなく、
取り回し自由で障害物の有無に関わらず正確な測定を行
うことのできる電界強度測定装置の開発が望まれてい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の電界強度測定装
置において解決しなければならない課題をまとめると、
以下のようになる。（１）アンテナからの給電線に同軸ケーブルを使用する
場合、同軸ケーブルに電磁波が反射及び干渉してしまっ
て正確な測定を行うことができない。特に垂直偏波では
電磁波と鉛直方向に垂れ下がる給電線の向きが等しいの
で給電線での反射及び干渉が最も大きくなり正確な電界
強度測定ができない。また、給電線が有限長なのでアン
テナの動きを阻害し自由自在に取り回すことができな
い。（２）受信した信号を光信号に変換に変換し、光ファイ
バケーブルを用いて伝送した場合、有線のケーブルを用
いるのでアンテナを自由自在に取り回すことができな
い。（３）光信号を直接空間中に放出して信号の送受信を行
った場合、送受信機間に障害物が存在すると光を遮り正
確な信号伝達を行うことができない。

【００１２】従って本発明の目的は、空間の電磁波に電
気的影響を与えることのない電界強度測定装置を提供す
ることにある。

【００１３】本発明の他の目的は、取り回しが自由な電
界強度測定装置を提供することにある。

【００１４】本発明のさらに他の目的は、送受信間に障
害物があった場合でも正確な信号伝送が可能な電界強度
測定装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、空間の
電磁波を受信してこの電磁波の電界強度の大きさに応じ
た信号に変換する受信アンテナと、受信アンテナと一体
的に構成されており、受信アンテナからの信号を電磁波
より高い周波数の搬送波で変調し電磁波に対して直交す
る偏波面を有する電磁波で再送信する再送信手段と、再
送信された電磁波を受信する再送信波用受信手段と、再
送信波用受信手段に接続された電界強度測定手段とを備
えた電界強度測定装置が提供される。

【００１６】空間の電磁波をその電界強度に応じた大き
さの信号に変換し空間の電磁波に対し直交する偏波面で
かつ空間の電磁波よりも高い周波数の搬送波で変調し
て、受信アンテナと一体に構成された再送信手段から再
送信波用受信手段に向けて再送信する。つまり、受信ア
ンテナと測定器間の信号伝送が無線で行われるため、給
電線を使用したときのように電磁波の反射及び干渉を受
けることなく、従って、微少な信号であっても正確に測
定を行うことができる。

【００１７】また、空間の電磁波よりも搬送波のほうが
周波数が高いので互いのスペクトル分布の分離も可能で
ある。さらに、再送信波は空間の電磁波に対して直交偏
波なので、互いに干渉することが無く正確な測定を行う
ことができる。加えて、アンテナには給電線が接続され
ないので、アンテナを自由自在に取り回すことができ
る。

【００１８】再送信手段が、受信アンテナからの信号を
空間の電磁波より高い周波数の搬送波で変調する変調器
と、変調器の出力を電磁波に対して直交する偏波面を有
する電磁波で再送信する再送信アンテナとを含んでいる
ことが好ましい。

【００１９】再送信波用受信手段が、再送信された電磁
波と同じ偏波面で受信してこの再送信された電磁波の電
界強度の大きさに応じた信号に変換する再送信波用受信
アンテナを含んでいることも好ましい。

【００２０】再送信波用受信手段のアンテナを再送信手
段の再送信アンテナと同一の方向に設置することによ
り、同一の偏波面の再送信された電磁波を効率よく受信
することができる。しかも、これと直交する偏波面を持
つ空間の電磁波の影響を受けることなく正確な信号の無
線伝送を行うことができる。なお、再送信用受信手段か
ら測定器までの給電線は、床面を這わせることができる
ので、反射及び干渉の無い信号の伝送が可能となる。

【００２１】再送信手段が、受信アンテナからの信号を
デジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、デジタル
信号を空間の電磁波より高い周波数の搬送波で変調する
変調器と、変調器の出力を電磁波に対して直交する偏波
面を有する電磁波で再送信する再送信アンテナとを含ん
でいることも好ましい。

【００２２】空間の電磁波はアナログ信号で伝送してい
るため、アナログ−デジタル変換後に信号の再送信を行
うことにより空間の電磁波と再送信された電磁波との周
波数成分を分離することができ、互いの干渉を防止する
ことが可能になる。さらに、デジタル信号による伝送な
ので、ノイズが混入した場合でも伝送精度の劣化が発生
しない。また、再送信信号を空間の電磁波よりも高い周
波数の搬送波で変調して再送信することにより、互いに
干渉しあうことがなく、スペクトル分布を分離すること
ができる。さらにまた、再送信アンテナの長さを再送信
信号のλ／２にしたとき最も効率よく再送信を行うこと
ができるので、再送信アンテナの長さは再送信信号の周
波数が高いことから受信アンテナに比べて短くなる。ま
た、受信アンテナに電気的影響を与えることがなくな
る。

【００２３】このアナログ−デジタル変換を行う場合、
再送信波用受信手段が、再送信された電磁波と同じ偏波
面で受信してこの再送信された電磁波の電界強度の大き
さに応じた信号に変換する再送信波用受信アンテナと、
再送信波用受信アンテナからの信号をアナログ信号に変
換するＤ／Ａコンバータとを含んでいることが好まし
い。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明の実施形
態を詳細に説明する。

【００２５】図１は本発明の一実施形態における電界強
度測定装置の主要部の構成を概略的に示す斜視図であ
り、図２は図１に示す受信モジュールの斜視図である。

【００２６】電界強度測定装置は、図１に示す受信モジ
ュール１０１と、再送信波用受信機１０２と、この再送
信波用受信モジュール１０２に接続される図示されてい
ない測定器とから構成される。受信モジュール１０１
は、空間の電磁波１０３に応じた電界強度を受信し、信
号処理した後、再送信波１０４を送信する。再送信波１
０４は再送信波用受信モジュール１０２で受信されて信
号処理された後、後段の図示しない測定器へ送られる。

【００２７】図２から理解できるように、受信モジュー
ル１０１は、主に受信アンテナ２０１と再送信アンテナ
２０２と再送信波用送信機２０３とから構成される。

【００２８】再送信用アンテナ２０２及び再送信波用送
信機２０３は、互いの容量性結合を等しくするために、
受信アンテナ２０１の給電点部分に対称に設置されてい
る。

【００２９】再送信アンテナ２０２は、再送信する信号
が受信信号と干渉することがないように、受信アンテナ
２０１の伸展方向に対し直交する伸展方向で取り付けら
れ、受信する空間の電磁波の偏波面に対して直交する偏
波面で送信する構造となっており、前述したように、受
信アンテナ２０１の給電点部分に対称に設置されてい
る。受信モジュール１０１は、受信アンテナ２０１、再
送信アンテナ２０２及び再送信波用送信機２０３が対称
的に配置されているので、各素子間の容量性結合が打ち
消されて正確な信号受信を行うことができる。

【００３０】再送信アンテナ２０２からは、空間の電磁
波よりも周波数が高く波長の短い再送信波が送信され
る。再送信波の出力が最も大きくなるアンテナの長さが
信号のλ／２のときなので、再送信アンテナ２０２のア
ンテナ長は、受信アンテナ２０１のアンテナ長よりも短
くなり、その分、電気的影響を小さくすることができ
る。

【００３１】例えば、３００ＭＨｚ以下の周波数に良く
用いられるバイコニカルアンテナを受信アンテナ２０１
に使用した場合、アンテナの長さは１ｍ以上となり、こ
れに対して再送信波の周波数を２ＧＨｚとすると再送信
アンテナ２０２のアンテナ長は７．５ｃｍ程度になる。
この場合、再送信アンテナ２０２のアンテナ長は、受信
アンテナ２０１の１０分の１以下になるので、電気的影
響を小さくすることができる。

【００３２】図３は、図２に示した再送信波用送信機２
０３の構成を概略的に示すブロック図である。

【００３３】同図に示すように、再送信波用送信機２０
３は、受信アンテナ２０１に接続される前段整合回路３
００と、この整合回路３００に接続されている前段増幅
器３０１と、この増幅器３０１に接続されているミキサ
３０２と、ミキサ３０２に接続されている発振器３０３
と、同じくミキサ３０２に接続されている後段増幅器３
０４と、増幅器３０４に接続されさらに再送信アンテナ
２０２に接続される後段整合回路３０５と、この再送信
波用送信機２０３の電源を供給する電池３０６とから主
として構成されている。

【００３４】受信アンテナ２０１で受信した信号は、ア
ンテナと再送信波用送信機とのインピーダンス整合を取
るための前段整合回路３００を通り、信号処理が可能な
まで前段増幅器３０１で増幅される。前段増幅器３０１
にて増幅後、信号はミキサー３０２において発振器３０
３で生成された空間の電磁波よりも高い周波数の搬送波
で変調される。この際、互いの信号の干渉を防止するた
め搬送波の周波数は空間の電磁波の周波数の２倍以上に
することが望ましい。

【００３５】搬送波で変調された信号は、後段増幅器３
０４において再送信できるレベルまで増幅される。後段
増幅器３０４で増幅された信号は、再送信アンテナ２０
２と回路部とのインピーダンス整合を取るための後段整
合回路３０５を通り、再送信アンテナ２０２より送信さ
れる。

【００３６】図４は、図１に示す再送信波用受信モジュ
ール１０２の斜視図である。

【００３７】同図に示すように、再送信波用受信モジュ
ール１０２は、再送信波用受信アンテナ４０１と、再送
信波用受信機４０２と、給電線４０３とから主として構
成されている。再送信波用受信アンテナ４０１で受信モ
ジュール１０１からの再送信波を受信し、再送信波用受
信機４０２でもとの空間の電磁波の電界強度に応じた信
号に変換され、この信号は給電線４０３を通って後段の
図示しない測定器に伝送される。

【００３８】再送信波受信用アンテナ４０１は、再送信
波の偏波面により、同図に示すように角度が変更できる
ようになっている。例えば、再送信波の偏波面が水平偏
波のときアンテナ４０１を水平に向ければ良いし、垂直
偏波の場合はアンテナ４０１を垂直向きに変更すれば良
い。

【００３９】再送信波受信モジュール１０２は、最も形
状の大きなアンテナ４０１部分であっても長さが約７．
５ｃｍ（再送信波のλ／２）程度なので、再送信波用受
信モジュール１０２全体としても高さ１０ｃｍ程度に作
ることができる。これは、１辺が数ｍ以上の電波暗室に
比べて大きさが十分小さいので、電気的影響は無視でき
る。また、再送信波用受信モジュール１０２から伸びる
給電線４０３は、空間中に垂らすのではなく、床面を這
わせるので反射及び干渉が無く正確な測定を行うでき
る。

【００４０】図５は、図４に示した再送信波用受信機４
０２の構成を概略的に示すブロック図である。

【００４１】同図に示すように、再送信波用受信機１０
２は、再送信波受信用アンテナ４０１に接続された整合
回路５００と、整合回路５００に接続されたローパスフ
ィルタ５０１と、このローパスフィルタ５０１に接続さ
れた増幅器５０２とから主に構成されている。再送信さ
れた信号は、再送信波受信用アンテナ４０１で受信後、
再送信波用受信アンテナ４０１と回路部とのインピーダ
ンス整合を取るための整合回路５００に送られる。この
信号は、整合回路５００を通過後、再送信波中に含まれ
る搬送波成分を取り除くためにローパスフィルタ５０１
を通過することにより、測定信号成分のみとなる。その
後、信号は増幅器５０２において、後段の測定器まで伝
送可能なまでに増幅される。

【００４２】以上述べた実施形態によれば、受信アンテ
ナ１０１から後段の測定器までの信号伝送を無線で行う
ので、金属製の給電線を使用したときに発生した反射及
び干渉を防ぐことができ、正確な電界強度測定が可能と
なる。さらに、給電線及び光ファイバケーブルのような
有線のケーブルを使用しないので、アンテナの移動を自
由自在に行うことができ、取り回しが容易になる。

【００４３】図６は本発明の他の実施形態における再送
信波用送信機の構成を概略的に示すブロック図であり、
図７はこの実施形態における再送信波用受信機の構成を
概略的に示すブロック図である。

【００４４】本実施形態の電界強度測定装置は、機械的
構成は、図１の実施形態における電界強度測定装置と同
一であるが、受信モジュール１０１内の再送信波用送信
機の構成と再送信波用受信モジュール１０２内の再送信
波用受信機の構成とが異なっている。本実施形態におい
て、図１の実施形態と同じ構成要素には同一の参照符号
を用いるが、構成の異なる再送信波用送信機及び再送信
波用受信機については２０３′及び４０２′をそれぞれ
用いることとする。

【００４５】図６に示すように、受信モジュール１０１
内の再送信波用送信機２０３′は、受信アンテナ２０１
に接続される前段整合回路６００と、この整合回路６０
０に接続された前段増幅器６０１と、この増幅器６０１
に接続されたＡ／Ｄコンバータ６０２と、Ａ／Ｄコンバ
ータ６０２に接続された変調回路６０３と、変調回路６
０３に接続された後段増幅器６０４と、増幅器６０４に
接続されていると共にさらに再送信アンテナ２０２に接
続される後段整合回路６０５と、この再送信波用送信機
２０３′に電源を供給する電池６０６とから主として構
成されている。

【００４６】受信アンテナ２０１で受信した信号は、こ
の受信アンテナ２０１と再送信波用送信機２０３′との
インピーダンス整合を取るための前段整合回路６００を
通り、信号処理が可能なまで前段増幅器６０１で増幅さ
れる。前段増幅器６０１にて増幅された信号は、Ａ／Ｄ
コンバータ６０２に入力されデジタル信号に変換され
る。さらに信号は、変調回路６０３で空間の電磁波より
も高い周波数の搬送波にのせられ、後段増幅器６０４に
おいて再送信できるレベルまで増幅される。後段増幅器
６０４で増幅された信号は、再送信アンテナ２０２と回
路部とのインピーダンス整合を取るための後段整合回路
６０５を通り、この再送信アンテナ２０２より送信され
る。

【００４７】Ａ／Ｄコンバータ６０３は、空間の電磁波
と再送信波のスペクトル分布を分離し、互いの干渉を防
止するために用いる。本実施形態では、受信モジュール
１０１と再送信波用受信モジュール１０２との間を伝送
する信号が、デジタル信号に変換されているので、ノイ
ズが混入した場合にも高品質の信号伝送を行うことがで
きる。

【００４８】Ａ／Ｄコンバータの代わりに、Ｖ−Ｆコン
バータ、周波数変換器等を用いて空間の電磁波と再送信
波とのスペクトル成分を分離し、互いの干渉を防止して
も良い。

【００４９】変調回路６０３で用いる変調方式として
は、ＦＳＫ、ＡＳＫ、ＰＳＫ又はＱＰＳＫ等のいかなる
変調方式であっても使用可能である。図７に示すよう
に、再送信波用受信モジュール１０２内の再送信波用受
信機４０２′は、再送信波受信用アンテナ４０１に接続
される整合回路７００と、この整合回路７００に接続さ
れた増幅器７０１と、増幅器７０１に接続された復調回
路７０２と、復調回路７０２に接続されたＤ／Ａコンバ
ータ７０３とから主として構成されている。

【００５０】再送信された信号は、再送信波受信用アン
テナ４０１で受信後、このアンテナ４０１と回路部との
インピーダンス整合を取るための整合回路７００に送ら
れる。整合回路７００を通過後の信号は、増幅器７０１
で増幅され、さらに、復調回路７０２で復調され、Ｄ／
Ａコンバータ７０３でアナログ信号に変換されて後段の
測定器に送られる。

【００５１】復調回路７０２は、再送信波の変調方式を
用いて復調する必要があるので、再送信波の変調方式に
対応したものを用いることは言うまでもない。

【００５２】以上述べた実施形態によれば、受信アンテ
ナ１０１から後段の測定器までの信号伝送を無線で行う
ので、金属製の給電線を使用したときに発生した反射及
び干渉を防ぐことができ、正確な電界強度測定が可能と
なる。さらに、給電線及び光ファイバケーブルのような
有線のケーブルを使用しないので、アンテナの移動を自
由自在に行うことができ、取り回しが容易になる。加え
て、本実施形態では、受信モジュールと再送信波用受信
モジュールとの間の信号伝送がデジタル信号によりなさ
れるのでノイズか混入した場合でも高品質の信号伝送を
行うことができより正確な測定が可能となる。

【００５３】以上述べた実施形態は全て本発明を例示的
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。

【００５４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、空間の電磁波をその電界強度に応じた大きさの信号
に変換し空間の電磁波に対し直交する偏波面でかつ空間
の電磁波よりも高い周波数の搬送波で変調して、受信ア
ンテナと一体に構成された再送信手段から再送信波用受
信手段に向けて再送信する。つまり、受信アンテナと測
定器間の信号伝送が無線で行われるため、給電線を使用
したときのように電磁波の反射及び干渉を受けることな
く、従って、微少な信号であっても正確に測定を行うこ
とができる。また、空間の電磁波よりも搬送波のほうが
周波数が高いので互いのスペクトル分布の分離も可能で
ある。さらに、再送信波は空間の電磁波に対して直交偏
波なので、互いに干渉することが無く正確な測定を行う
ことができる。加えて、アンテナには給電線が接続され
ないので、アンテナを自由自在に取り回すことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における電界強度測定装置
の主要部の構成を概略的に示す斜視図である。

【図２】図１に示す受信モジュールの斜視図である。

【図３】図２に示した再送信波用送信機の構成を概略的
に示すブロック図である。

【図４】図１に示す再送信波用受信モジュールの斜視図
である。

【図５】図４に示した再送信波用受信機の構成を概略的
に示すブロック図である。

【図６】本発明の他の実施形態における再送信波用送信
機の構成を概略的に示すブロック図である。

【図７】図６の実施形態における再送信波用受信機の構
成を概略的に示すブロック図である。

【図８】従来の電界強度測定装置の特にアンテナ部分の
構成を概略的に示す斜視図である。

【符号の説明】

１０１受信モジュール１０２再送信波用受信モジュール２０１受信アンテナ２０２再送信アンテナ２０３、２０３′ 再送信波用送信機３００、６００前段整合回路３０１、６０１前段増幅器３０２ミキサ３０３発振器３０４、６０４後段増幅器３０５、６０５後段整合回路３０６、６０６電池４０１再送信波受信用アンテナ４０２、４０２′ 再送信波用受信機４０３給電線５００、７００整合回路５０１ローパスフィルタ５０３、７０１増幅器６０２Ａ／Ｄコンバータ６０３変調回路７０２復調回路７０３Ｄ／Ａコンバータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空間の電磁波を受信して該電磁波の電界
強度の大きさに応じた信号に変換する受信アンテナと、
該受信アンテナと一体的に構成されており、該受信アン
テナからの信号を前記電磁波より高い周波数の搬送波で
変調し該電磁波に対して直交する偏波面を有する電磁波
で再送信する再送信手段と、該再送信された電磁波を受
信する再送信波用受信手段と、該再送信波用受信手段に
接続された電界強度測定手段とを備えたことを特徴とす
る電界強度測定装置。
【請求項２】前記再送信手段が、前記受信アンテナか
らの信号を前記空間の電磁波より高い周波数の搬送波で
変調する変調器と、該変調器の出力を前記電磁波に対し
て直交する偏波面を有する電磁波で再送信する再送信ア
ンテナとを含んでいることを特徴とする請求項１に記載
の装置。
【請求項３】前記再送信波用受信手段が、前記再送信
された電磁波と同じ偏波面で受信して該再送信された電
磁波の電界強度の大きさに応じた信号に変換する再送信
波用受信アンテナを含んでいることを特徴とする請求項
１又は２に記載の装置。
【請求項４】前記再送信手段が、前記受信アンテナか
らの信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ
と、該デジタル信号を前記空間の電磁波より高い周波数
の搬送波で変調する変調器と、該変調器の出力を前記電
磁波に対して直交する偏波面を有する電磁波で再送信す
る再送信アンテナとを含んでいることを特徴とする請求
項１に記載の装置。
【請求項５】前記再送信波用受信手段が、前記再送信
された電磁波と同じ偏波面で受信して該再送信された電
磁波の電界強度の大きさに応じた信号に変換する再送信
波用受信アンテナと、該再送信波用受信アンテナからの
信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータとを含
んでいることを特徴とする請求項４に記載の装置。