WO2010061906A1 - 電界計測装置 - Google Patents

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WO2010061906A1
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intensity modulator
electric field
light intensity
optical fiber
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徳一 宮崎
猛 坂井
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住友大阪セメント株式会社
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    • G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
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    • G01R29/0871—Complete apparatus or systems; circuits, e.g. receivers or amplifiers

Definitions

  • the present invention relates to an electric field measurement device, and more particularly to an electric field measurement device that measures the electric field strength of an electromagnetic wave generated from a device under measurement installed in an area for detecting an electromagnetic wave such as an anechoic chamber.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • EMI emission
  • an output signal from an antenna is transmitted using a transmission line composed of an RF preamplifier and a coaxial cable.
  • a transmission line composed of an RF preamplifier and a coaxial cable.
  • electromagnetic noise in the GHz band of 1 to 6 GHz is transmitted through a coaxial cable, most of the output signal is lost in the coaxial cable, making measurement difficult.
  • the electromagnetic wave noise generated from the device under measurement has a weak signal level in the first place, and there is a concern that it will be buried in the noise of the measuring instrument.
  • the measurement space (distance between the device under test and the antenna) in the detection area for detecting electromagnetic waves such as an anechoic chamber is about several meters to several tens of meters
  • the transmission distance is about several meters. For this reason, it is necessary to bring the receiving antenna and the measurement device close to each other, and in some cases, a part of the measurement device is arranged in an area where electromagnetic waves are detected. Measurement preparation is also complicated.
  • Patent Document 1 a technique of using a light intensity modulator having a Mach-Zehnder type optical waveguide for an electric field sensor head has been proposed.
  • Patent Document 2 discloses that an electric signal such as a bias control voltage applied to the light intensity modulator does not cause a new noise. As shown, a so-called bias-free light intensity modulator that does not apply a bias control voltage to the light intensity modulator is used.
  • the bias-free light intensity modulator has a transmission characteristic of the detection signal such that the bias point adjustment accuracy deteriorates and the signal output level fluctuates due to the temperature change of the test environment or the stress fluctuation of the fixing means of the light intensity modulator. Deterioration occurs. Further, additional work such as a manufacturing yield problem of the light intensity modulator and adjustment of the operating point of the individual element occurs, and it is difficult to reduce the cost. Furthermore, since the bias-free light intensity modulator needs to be additionally provided with a mechanical configuration for adjusting the bias point as shown in Patent Document 2, it is difficult to reduce the size of the electric field sensor head.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an electric field measuring apparatus that solves the above-described problems, enables highly stable transmission, and allows the electric field sensor head to be miniaturized.
  • the electric field measuring device for measuring the electric field strength of the electromagnetic wave generated from the device to be measured installed in the area for detecting the electromagnetic wave
  • an antenna and a light intensity modulator having a Mach-Zehnder type optical waveguide are provided, and an output signal of the antenna is applied to a modulation electrode of the light intensity modulator, Outside the area, a light source unit, a light receiving unit, and a DC bias control unit for controlling a DC bias voltage supplied to the light intensity modulator based on the light intensity of the output light from the light intensity modulator are provided.
  • a light wave from the light source unit is introduced into the light intensity modulator by an optical fiber;
  • a light wave is derived from the light intensity modulator to the light receiving unit by an optical fiber;
  • a DC bias voltage is supplied from the DC bias controller to the light intensity modulator through a feeder line.
  • the light source unit emits steady light having a constant light intensity
  • the DC bias control unit controls the light intensity of the output light.
  • the DC bias voltage is set so that the average value becomes constant.
  • an amplifier for amplifying the output signal of the antenna is provided in the area, and a DC voltage is supplied from a power supply circuit provided outside the area.
  • the amplifier is supplied by a feeder line.
  • the invention according to claim 4 is characterized in that in the electric field measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, the power supply line is provided with a low-pass filter for interrupting an AC signal.
  • the light intensity modulator is a reflection type modulator in which a light wave incident part and a light emission part are the same
  • the optical fiber for introducing the light wave from the light source unit to the light intensity modulator and the optical fiber for deriving the light wave from the light intensity modulator to the light receiving unit are configured by one optical fiber, and are outside the area.
  • the circulator provided in the optical fiber separates the light wave incident on the optical fiber from the light source unit and the light wave emitted from the optical fiber to the light receiving unit.
  • an antenna and a light intensity modulator having a Mach-Zehnder type optical waveguide are provided in an electromagnetic wave detection area, and an output signal of the antenna is applied to the modulation electrode of the light intensity modulator.
  • a DC bias control unit that controls the DC bias voltage supplied to the light intensity modulator based on the light intensity of the output light from the light source unit, the light receiving unit, and the light intensity modulator.
  • a light wave from the light source unit is introduced into the light intensity modulator by an optical fiber, a light wave from the light intensity modulator is led to the light receiving unit by an optical fiber, and a DC bias voltage is supplied from the DC bias control unit.
  • the bias point of the light intensity modulator is always maintained in an appropriate state, and the transmission characteristics are stabilized against temperature fluctuations. Moreover, only the minimum necessary components such as the main body of the light intensity modulator are installed in the area where electromagnetic waves are detected, and the conventional mechanical configuration for adjusting the bias point is not required. It is also possible to reduce the size of the electric field sensor head. Furthermore, only the optical fiber and the DC bias voltage feed line are connected to the antenna and the light intensity modulator constituting the electric field sensor head, and the light source unit, the light receiving unit, the DC bias control unit, etc. Since it is arranged outside the area to be detected, unnecessary noise emission within the area can be suppressed, and more accurate measurement can be performed.
  • the light source unit emits steady light having a constant light intensity
  • the DC bias control unit is configured so that the average value of the light intensity of the output light from the light intensity modulator is constant. Since the DC bias voltage is set, AC signals such as low-frequency signals that are frequently used in bias point control of optical modulators are not required for bias point control, and noise emission in the area where electromagnetic waves are detected is further suppressed. It becomes possible to do.
  • an amplifier that amplifies the output signal of the antenna is provided in an area for detecting electromagnetic waves, and a DC voltage is supplied to the amplifier from a power supply circuit provided outside the area by a feeder line. Since the signal intensity of the output signal from the antenna can be increased and applied to the light intensity modulator, electromagnetic wave noise from the device under test can be detected with higher accuracy. In addition, since only a DC voltage is applied to the amplifier, it does not become a noise emission source in an area where electromagnetic waves are detected.
  • the power supply line is provided with a low-pass filter for blocking an AC signal, it is possible to further suppress bringing an AC signal that causes noise emission into an area where electromagnetic waves are detected. Therefore, it is possible to provide a highly reliable electric field measuring device.
  • the light intensity modulator is a reflection type modulator in which the incident part and the emitting part of the light wave are the same, and the light wave from the light source part to the light intensity modulator in the area where the electromagnetic wave is detected.
  • the optical fiber to be introduced and the optical fiber from which the light wave is derived from the light intensity modulator to the light receiving unit are configured by one optical fiber, and the optical fiber is connected to the optical fiber from the light source unit by a circulator provided outside the area. Since the incident light wave and the light wave emitted from the optical fiber to the light receiving unit are separated, the burden of connecting the light intensity modulator and the optical fiber can be reduced, and one optical fiber is used in the area. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of an electric field measuring apparatus according to the present invention.
  • the electric field strength of the electromagnetic wave (dashed arrow) generated from the device under test (EUT) 8 set in the area for detecting the electromagnetic wave such as the anechoic chamber 10 is measured.
  • Reference numeral 9 denotes a mounting table on which a device to be measured such as a turntable is mounted.
  • the “area for detecting electromagnetic waves” in the present invention is not limited to an anechoic chamber, and means a space in which the device under measurement is installed in order to detect electromagnetic waves generated by the device under measurement, such as an open site. .
  • “outside of the area where electromagnetic waves are detected” means an area that does not become an obstacle when measuring the electromagnetic waves generated by the device under measurement, outside the anechoic chamber, at a location sufficiently away from the device under measurement, May be a space in which the main body and the measuring device are housed and the electromagnetic wave generated from the device is prevented from leaking into the “area for detecting the electromagnetic wave” as in the measurement chamber described later.
  • an anechoic chamber and a measurement chamber will be described as examples.
  • an antenna 1 and a head portion 2 incorporating a light intensity modulator having a Mach-Zehnder type optical waveguide are arranged.
  • the output signal of the antenna 1 is applied to the modulation electrode of the light intensity modulator as in Patent Document 1 or 2, and changes the refractive index of the Mach-Zehnder type optical waveguide. Due to this refractive index change, the phase of the light wave propagating through the optical waveguide is modulated, and the light intensity of the light wave emitted from the Mach-Zehnder type optical waveguide is modulated.
  • Reference numeral 3 denotes antenna positioning means for arranging the antenna 1 at a predetermined position.
  • a traveling wave optical modulator in which an optical waveguide and a modulation electrode are formed on a substrate having an electro-optic effect can be suitably used.
  • the substrate having an electro-optic effect for example, lithium niobate, lithium tantalate, PLZT (lead lanthanum zirconate titanate), and a quartz-based material can be used.
  • the Mach-Zehnder type optical waveguide can be formed on a substrate having an electro-optic effect by diffusing Ti or the like on the substrate surface by a thermal diffusion method, a proton exchange method, or the like, or forming a ridge type convex portion.
  • the modulation electrode includes a signal electrode for applying an output signal from the antenna and a ground electrode, and can be formed on the substrate by forming a Ti / Au electrode pattern, a gold plating method, or the like. Furthermore, if necessary, a buffer layer such as dielectric SiO 2 may be provided on the surface of the substrate after the optical waveguide is formed to suppress absorption and scattering of light waves by the electrodes formed on the upper side of the optical waveguide.
  • an electrode for controlling the bias point may be separately incorporated, and a DC bias voltage may be applied to such an electrode.
  • a measurement chamber 11 is adjacent to the outside of the anechoic chamber 10, and a measuring device main body 6 for controlling the head unit 2 and a measuring device 7 such as an EMI receiver are installed in the measurement chamber 11.
  • the head part 2 and the main body part 6 are joined by a composite wire such as an optical fiber or a feeder line.
  • Reference numeral 5 denotes an AC signal blocking low-pass filter provided on the feeder line, and is configured so that an AC signal does not enter the anechoic chamber when a DC bias voltage or the like is supplied from the main body 6 to the head. Yes.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the head unit 2 and the main body unit 6 in more detail.
  • the head unit 2 is provided with an amplifier 21 for introducing an output signal 31 from the antenna 1 and amplifying the signal.
  • the output signal amplified by the amplifier 21 is applied to the modulation electrode of the light intensity modulator 22. Since the signal intensity of the output signal from the antenna can be increased and applied to the light intensity modulator, electromagnetic wave noise from the device under measurement can be detected with higher accuracy.
  • the amplifier 21 is supplied with electric power from a power supply circuit 61 provided in the main body 6.
  • the voltage applied to the amplifier 21 is a DC voltage and is supplied by the feeder line 41. Since only the DC voltage is supplied in this way, noise generation in the anechoic chamber is suppressed. Furthermore, a low-pass filter 51 is disposed on the feeder line 41 as necessary in order to effectively suppress the generation of noise.
  • a light source unit 62 such as a semiconductor laser is introduced into the light intensity modulator 22 using an optical fiber 42.
  • Reference numeral 63 denotes a light source driving circuit for driving the light source unit 62.
  • the light wave introduced from the light source unit undergoes intensity modulation in response to the output signal of the antenna 1 in the light intensity modulator, and is introduced into the light receiving unit 64 through the optical fiber 43.
  • the light receiving unit 64 is a light receiving element such as a photodiode, and outputs a detection signal 32 corresponding to the light intensity of the output light of the light intensity modulator.
  • the detection signal 32 is introduced into the measuring instrument 7 in FIG. 1 and the noise emission level (intensity, frequency, etc.) of the device under test 8 is detected.
  • a bias control circuit is provided in the main body 6 in order to adjust the bias point of the light intensity modulator 22.
  • a part of the light wave propagating through the optical fiber 43 is extracted as indicated by reference numeral 33 using a photocoupler or the like, and the output light of the light intensity modulator is monitored by the detector 65.
  • the output light of the light intensity modulator is directly observed, but there is another method using radiation mode light emitted from the multiplexing part of the Mach-Zehnder type optical waveguide.
  • the detection signal of the detector 65 is introduced into the DC bias controller 66, and a DC bias voltage applied to the light intensity modulator is set so that the detection signal becomes a predetermined value (the output light of the light intensity modulator has a predetermined intensity). adjust.
  • the DC bias voltage is applied using the power supply line 44, and a low-pass filter is incorporated in the middle of the power supply line as necessary to suppress the generation of noise in the anechoic chamber.
  • V ⁇ modulation curve the relationship curve (V ⁇ modulation curve) between the drive voltage of the light intensity modulator and the light intensity output is a sine function
  • the half point of the maximum light intensity is the center of the bias point adjustment.
  • the center point of the bias is not limited to such a 1 ⁇ 2 point, and an intensity level lower than the 1 ⁇ 2 point can be adopted in consideration of the shot noise of the light receiving unit 64.
  • the bias point is adjusted as necessary. Specifically, a light wave is introduced from the light source unit 62 into the light intensity modulator, and a bias voltage applied to the light intensity modulator is set. Sweep is performed to measure a value at which the output level of the monitor light is maximum, and a bias voltage indicating a value that is 1 ⁇ 2 of the maximum value is found.
  • the above-described photocoupler can be provided in the optical fiber 42 as well. Further, when the light source unit is a semiconductor laser, it is possible to detect a back beam.
  • the head unit 2 installed in the anechoic chamber is not provided with the minimum necessary members such as a light intensity modulator and an amplifier, the head unit can be miniaturized. Furthermore, since the head unit 2 and the main unit 6 are connected only by an optical fiber and a feed line that supplies a DC voltage, transmission over a long distance and low loss is possible even when compared with a coaxial cable or the like. It becomes.
  • the Mach-Zehnder type optical waveguide of the light intensity modulator As the Mach-Zehnder type optical waveguide of the light intensity modulator, the incident waveguide, the incident waveguide is branched into two branch waveguides, and the two branch waveguides are joined together to emit light.
  • the description has focused on a normal Mach-Zehnder type optical waveguide connected to the waveguide.
  • the light intensity modulator used in the present invention is configured such that a reflecting means is provided in the middle of two branch waveguides, and the reflected light wave travels back through the branch waveguides and is emitted again from the incident waveguide.
  • a so-called “reflection modulator” may be used.
  • a reflection type modulator When such a reflection type modulator is used, only one optical fiber is required to join the main body and the head, and a circulator connected to the optical fiber is provided on the main body so that the light enters the optical fiber from the light source. It is also possible to separate the light wave to be emitted from the light wave emitted from the optical fiber to the light receiving unit.

Abstract

　高安定な伝送を可能とし、電界センサヘッドの小型化も可能となる電界計測装置を提供することを目的とする。 　電波暗室１０などの電磁波を検出するエリア内に設定された被測定装置８から発生する電磁波の電界強度を測定する電界計測装置において、 　該エリア内に、アンテナ１と、マッハツェンダー型光導波路を有する光強度変調器（ヘッド部２）とを設けると共に、該アンテナの出力信号が該光強度変調器の変調電極に印加されており、 　該エリア外に、本体部６として、光源部と、受光部と、該光強度変調器からの出力光の光強度に基づき該光強度変調器に供給するＤＣバイアス電圧を制御するＤＣバイアス制御部とを設け、 　該光源部から光波を該光強度変調器に光ファイバ（４）によって導入し、 　該光強度変調器から光波を該受光部に光ファイバ（４）によって導出し、 　該ＤＣバイアス制御部からＤＣバイアス電圧を該光強度変調器に給電線（４）で供給することを特徴とする。

Description

電界計測装置
　本発明は、電界計測装置に関し、特に、電波暗室などの電磁波を検出するエリア内に設置された被測定装置から発生する電磁波の電界強度を測定する電界計測装置に関する。
　各種の電子電気機器は、それ自体が発生する電磁波ノイズを所定値以下に制限する必要がある。これは、このような電磁波ノイズにより、他の電子電気機器が誤動作したり、これらの機器を扱う人体への影響を抑制するためである。
　ＥＭＣ分野では、近年の電子電気機器の高速化や無線ＬＡＮなどの普及に伴い、ＧＨｚ帯にわたるＥＭＣ（電磁両立性）が重要となっている。特に、電子電気機器の放射するノイズを測定するエミッション（ＥＭＩ）測定では、電波暗室などの電磁波を検出するエリア内で被測定装置から放射される微小なノイズをアンテナで検出し、測定器に伝送する必要がある。
　従来、ＥＭＩ測定では，アンテナからの出力信号はＲＦプリアンプと同軸ケーブルで構成される伝送線路を利用して伝送されている。しかしながら、例えば、１～６ＧＨｚというＧＨｚ帯の電磁波ノイズを同軸ケーブルで伝送すると、出力信号の大半が同軸ケーブル内で失われ、測定が困難となる。特に、ＥＭＩ測定では、被測定装置から発生する電磁波ノイズは、そもそも信号レベルが微弱であり、測定器のノイズに埋もれることが危惧される。
　また、電波暗室などの電磁波を検出する検出エリア内の測定空間（被測定装置とアンテナとの距離）が数ｍ～十数ｍ程度であること考慮すると、電波暗室（検出エリア）のアンテナから検出エリア外の測定装置までの伝送距離は、数十ｍ程度を確保することが必要となる。これに対し、同軸ケーブルを利用してＧＨｚ帯の電気信号を伝送した場合、伝送距離は数ｍ程度となる。このため、受信アンテナと測定装置との間を近接させることが必要となり、場合によっては、電磁波を検出するエリア内に測定装置の一部が配置されるなど、測定の信頼性が低下すると共に、測定準備も煩雑化する。
　これに対し、特許文献１に示すように、マッハツェンダー型光導波路を有する光強度変調器を電界センサヘッドに用いる技術が、提案されている。
　通常、電界センサヘッドに光強度変調器を用いる場合には、光強度変調器に印加されるバイアス制御電圧などの電気信号が、新たなノイズ発生の原因となることを避けるため、特許文献２に示すように、光強度変調器にバイアス制御電圧を印加しない、所謂、バイアスフリーの光強度変調器が利用されている。
特許第３４０４６０６号公報 特許第３０４９１９０号公報
　しかしながら、バイアスフリーの光強度変調器は、試験環境の温度変化や光強度変調器の固定手段の応力変動で、バイアス点調整精度が劣化し、信号出力レベルが変動するなど検出信号の伝送特性の劣化が生じる。また、光強度変調器の製造歩留まりの問題や、個別素子の動作点調整など追加的作業が発生し、コスト低減が難しい。さらに、バイアスフリーの光強度変調器は、特許文献２に示すように、バイアス点を調整する機械的構成を別途付加する必要があるため、電界センサヘッド部の小型化が困難となる。
　本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、高安定な伝送を可能とし、電界センサヘッドの小型化も可能となる電界計測装置を提供することである。
　上記課題を解決するため、請求項１に係る発明では、電磁波を検出するエリア内に設置された被測定装置から発生する電磁波の電界強度を測定する電界計測装置において、
　該エリア内に、アンテナと、マッハツェンダー型光導波路を有する光強度変調器とを設けると共に、該アンテナの出力信号が該光強度変調器の変調電極に印加されており、
　該エリア外に、光源部と、受光部と、該光強度変調器からの出力光の光強度に基づき該光強度変調器に供給するＤＣバイアス電圧を制御するＤＣバイアス制御部とを設け、
　該光源部から光波を該光強度変調器に光ファイバによって導入し、
　該光強度変調器から光波を該受光部に光ファイバによって導出し、
　該ＤＣバイアス制御部からＤＣバイアス電圧を該光強度変調器に給電線で供給することを特徴とする。
　請求項２に係る発明では、請求項１に記載の電界計測装置において、該光源部は、一定の光強度を有する定常光を出射し、該ＤＣバイアス制御部は、該出力光の光強度の平均値が一定化するようにＤＣバイアス電圧を設定することを特徴とする。
　請求項３に係る発明では、請求項１又は２に記載の電界計測装置において、該アンテナの出力信号を増幅する増幅器を該エリア内に設け、該エリア外に設けられた電源回路からＤＣ電圧が該増幅器に給電線により供給されていることを特徴とする。
　請求項４に係る発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載の電界計測装置において、該給電線には、交流信号遮断用のローパスフィルタが設けられていることを特徴とする。
　請求項５に係る発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載の電界計測装置において、該光強度変調器は光波の入射部と出射部とが同じとなる反射型変調器であり、該エリア内では該光源部から光波を該光強度変調器に導入する光ファイバと該光強度変調器から光波を該受光部に導出する光ファイバとは一本の光ファイバで構成され、該エリア外に設けられたサーキュレータにより、該光ファイバへ該光源部から入射する光波と該光ファイバから該受光部へ出射する光波とを分離することを特徴とする。
　請求項１に係る発明により、電磁波を検出するエリア内に、アンテナと、マッハツェンダー型光導波路を有する光強度変調器とを設けると共に、該アンテナの出力信号が該光強度変調器の変調電極に印加されており、該エリア外に、光源部と、受光部と、該光強度変調器からの出力光の光強度に基づき該光強度変調器に供給するＤＣバイアス電圧を制御するＤＣバイアス制御部とを設け、該光源部から光波を該光強度変調器に光ファイバによって導入し、該光強度変調器から光波を該受光部に光ファイバによって導出し、該ＤＣバイアス制御部からＤＣバイアス電圧を該光強度変調器に給電線で供給するため、光強度変調器のバイアス点が常に適正な状態に維持され、温度変動など対しても伝送特性が安定する。しかも、電磁波を検出するエリア内に設置されるものは光強度変調器の本体のみなど必要最低限のものだけであり、従来のようなバイアス点調整用の機械的な構成も不要となるため、電界センサヘッドを小型化することも可能となる。さらに、電界センサヘッドを構成するアンテナや光強度変調器には、光ファイバやＤＣバイアス電圧用の給電線のみしか接続されておらず、光源部、受光部、さらにＤＣバイアス制御部などは電磁波を検出するエリア外に配置されるため、該エリア内での不要なノイズ放射も抑制することができ、より高精度な計測が可能となる。
　請求項２に係る発明により、光源部は、一定の光強度を有する定常光を出射し、ＤＣバイアス制御部は、光強度変調器からの出力光の光強度の平均値が一定化するようにＤＣバイアス電圧を設定するため、バイアス点制御に際して、光変調器のバイアス点制御で多用されている低周波信号などの交流信号が不要となり、電磁波を検出するエリア内でのノイズ放射をより一層抑制することが可能となる。
　請求項３に係る発明により、アンテナの出力信号を増幅する増幅器を電磁波を検出するエリア内に設け、該エリア外に設けられた電源回路からＤＣ電圧が該増幅器に給電線により供給されているため、アンテナからの出力信号の信号強度を高めて光強度変調器に印加することができるため、被測定装置からの電磁波ノイズをより高精度に検出することが可能となる。しかも、該増幅器には、ＤＣ電圧のみが印加されているため、電磁波を検出するエリア内でのノイズの放出源となることも無い。
　請求項４に係る発明により、給電線には、交流信号遮断用のローパスフィルタが設けられているため、ノイズ放出の原因となる交流信号を電磁波を検出するエリアに持ち込むことを、より一層抑制することが可能となり、信頼性の高い電界計測装置を提供することが可能となる。
　請求項５に係る発明により、光強度変調器は光波の入射部と出射部とが同じとなる反射型変調器であり、電磁波を検出するエリア内では光源部から光波を該光強度変調器に導入する光ファイバと該光強度変調器から光波を該受光部に導出する光ファイバとは一本の光ファイバで構成され、該エリア外に設けられたサーキュレータにより、該光ファイバへ該光源部から入射する光波と該光ファイバから該受光部へ出射する光波とを分離するため、光強度変調器と光ファイバとの接続作業の負担が軽減でき、しかも、エリア内で使用する光ファイバが１本で済むため、製造コストを低減することも可能となる。
本発明に係る電界計測装置を示す概略図である。 図１のヘッド部２と本体部６との構成の詳細を説明する図である。
　以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。
　図１は、本発明に係る電界計測装置の概略を示す図である。電波暗室１０などの電磁波を検出するエリア内に設定された被測定装置（ＥＵＴ）８から発生する電磁波（波線矢印）の電界強度を測定する。符号９は、ターンテーブルなどの被測定装置を載置する載置台である。
　本発明における「電磁波を検出するエリア」とは、電波暗室に限定されず、オープンサイトなど、被測定装置が発生する電磁波を検出するために、該被測定装置が設置されている空間を意味する。
　また、「電磁波を検出するエリア」の外とは、被測定装置が発生する電磁波を計測する際に障害とならない領域を意味し、電波暗室の外部や、被測定装置から十分離れた場所、さらには、後述する測定室のように、本体部や測定器が収納され、機器から発生する電磁波が「電磁波を検出するエリア」に漏出することを遮断した空間であっても良い。
　以下では、電波暗室及び測定室を例に説明する。
　電波暗室１０内には、アンテナ１と、マッハツェンダー型光導波路を有する光強度変調器が組み込まれたヘッド部２とが配置されている。アンテナ１の出力信号は、特許文献１又は２と同様に、光強度変調器の変調電極に印加され、マッハツェンダー型光導波路の屈折率を変化させる。この屈折率変化により、同光導波路を伝搬する光波の位相が変調され、マッハツェンダー型光導波路から出射する光波の光強度が変調される。符号３は、アンテナ１を所定の位置に配置する、アンテナ位置決め手段である。
　光強度変調器は、電気光学効果を有する基板に光導波路及び変調電極を形成した進行波型光変調器が好適に利用可能である。電気光学効果を有する基板としては、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ＰＬＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛ランタン）、及び石英系の材料などが利用することが可能である。マッハツェンダー型の光導波路は、Ｔｉなどを熱拡散法やプロトン交換法などで基板表面に拡散させたり、リッジ型の凸部を形成することにより、電気光学効果を有する基板上に形成できる。変調電極は、アンテナからの出力信号を印加する信号電極や接地電極から構成され、基板上に、Ｔｉ・Ａｕの電極パターンの形成及び金メッキ方法などにより形成することが可能である。さらに、必要に応じて光導波路形成後の基板表面に誘電体ＳｉＯ２等のバッファ層を設け、光導波路の上側に形成した電極による光波の吸収や散乱を抑制することも可能である。
　光強度変調器のバイアス点の調整方法としては、上述した変調電極に、アンテナからの出力電圧にＤＣバイアス電圧を重畳して印加することにより、光強度変調器のバイアス点を調整することが可能である。また、変調電極以外にバイアス点制御用の電極を別途組込み、このような電極にＤＣバイアス電圧を印加するように構成することも可能である。
　電波暗室１０の外部には、測定室１１が隣接され、該測定室１１内には、ヘッド部２をコントロールする計測装置の本体部６及び、ＥＭＩレシーバーなどの測定器７が設置されている。ヘッド部２と本体部６とは光ファイバや給電線などの複合線で接合されている。符号５は、給電線に設けられた交流信号遮断用のローパスフィルタであり、本体部６からヘッド部にＤＣバイアス電圧などを給電する際に、交流信号が電波暗室内に入り込まないよう構成されている。
　図２は、ヘッド部２及び本体部６における構成を、より詳細に説明する図である。
　ヘッド部２には、アンテナ１からの出力信号３１を導入し、該信号を増幅する増幅器２１が設けられている。増幅器２１で増幅された出力信号は、光強度変調器２２の変調電極に印加される。アンテナからの出力信号の信号強度を高めて光強度変調器に印加することができるため、被測定装置からの電磁波ノイズをより高精度に検出することが可能となる。
　また、増幅器２１は、本体部６に設けられた電源回路６１により電力が供給されている。増幅器２１に印加される電圧は、ＤＣ電圧であり、給電線４１により供給される。このようにＤＣ電圧のみが供給されるため、電波暗室内でのノイズ発生が抑制される。さらに、ノイズの発生を効果的に抑制するため、必要に応じ、給電線４１にローパスフィルタ５１が配置される。
　光強度変調器２２には、半導体レーザなどの光源部６２から出射する定常光が光ファイバ４２を利用して、導入されている。符号６３は、光源部６２を駆動する光源駆動回路である。光源部から導入された光波は、光強度変調器においてアンテナ１の出力信号に対応して強度変調を受け、光ファイバ４３を経て、受光部６４に導入される。受光部６４は、フォトダイオードなどの受光素子であり、光強度変調器の出力光の光強度に対応した検出信号３２を出力する。
　検出信号３２は、図１の測定器７に導入され、被測定機器８のノイズ放出のレベル（強度，周波数など）が検出される。
　本発明の電界計測装置では、光強度変調器２２のバイアス点調整を行なうため、バイアス制御回路が本体部６内に設けられている。光ファイバ４３を伝搬する光波の一部をフォトカプラーなどを利用して、符号３３のように取り出し、検出器６５により光強度変調器の出力光をモニタする。
　図２では、光強度変調器の出力光を直接観察しているが、これ以外に、マッハツェンダー型光導波路の合波部から放出される放射モード光を利用する方法がある。これには、放射モード光を検出器６５まで導く光ファイバを、符号４３の光ファイバとは別に設ける必要がある。また、受光部６４の出力信号の一部を検出器６５の出力信号の替わりに用いることも可能である。
　検出器６５の検出信号は、ＤＣバイアス制御部６６に導入され、検出信号が所定値（光強度変調器の出力光が所定強度）となるように、光強度変調器に印加するＤＣバイアス電圧を調整する。ＤＣバイアス電圧は、給電線４４を利用して印加され、必要に応じ、給電線の途中にはローパスフィルタが組み込まれ、電波暗室内でノイズが発生するのを抑制している。
　光強度変調器の駆動電圧－光強度出力との関係曲線（Ｖπ変調曲線）は、正弦関数となるため、通常、最大光強度の１／２点がバイアス点調整の中心となる。当然、バイアスの中心点は、このような１／２点に限らず、受光部６４のショットノイズとの兼ね合いで、１／２点より低い強度レベルを採用することも可能である。
　電界計測を行なう前には、必要に応じて、バイアス点調整が行なわれ、具体的には、光源部６２から光波を光強度変調器に導入し、該光強度変調器に印加するバイアス電圧を掃引し、モニタ光の出力レベルが最高となる値を計測し、該最高値の１／２の値を示すバイアス電圧を見出す。
　このように、バイアス点を調整するため、従来の光変調器のバイアス点制御で多用されている低周波信号などの交流信号が不要となり、電波暗室内でのノイズ放射をより一層抑制することが可能となる。
　また、必要に応じ、光源部が出力する光波の光強度が変化する場合には、該強度変化も考慮して、バイアス点調整が、該光源部の変動で誤動作しないよう調整することも可能である。光源部からの光波をモニタにするには、上述したようなフォトカプラーを光ファイバ４２にも設けることが可能である。また、光源部が半導体レーザの場合には、バックビームを検出することも可能である。
　このように、電波暗室内に設置されるヘッド部２に、光強度変調器や増幅器など必要最低限の部材から設けられていないため、ヘッド部を小型化できる。さらに、ヘッド部２と本体部６とは、光ファイバ及びＤＣ電圧を供給する給電線のみで接続されているため、同軸ケーブルなどと比較しても、格段に長距離かつ低損失な伝送が可能となる。
　以上の説明では、光強度変調器のマッハツェンダー型光導波路として、入射用導波路、該入射用導波路から２つの分岐導波路に分岐し、さらに２つの分岐導波路を合流させて出射用光導波路に繋がる、通常のマッハツェンダー型光導波路を中心に説明した。しかしながら、本発明に利用される光強度変調器は、２つの分岐導波路の途中に反射手段を設け、反射した光波が分岐導波路を逆行し、再び入射用導波路から出射するよう構成される、所謂、「反射型変調器」であっても良い。このような反射型変調器を用いる場合には、本体部とヘッド部とを接合する光ファイバは１本のみで良く、本体部に光ファイバに接続するサーキュレータを設け、光ファイバへ光源部から入射する光波と光ファイバから受光部へ出射する光波とを分離するよう構成することも可能である。
　以上説明したように、本発明によれば、高安定な伝送を可能とし、電界センサヘッドの小型化も可能となる電界計測装置を提供することが可能となる。
１　アンテナ
２　ヘッド部
４　複合線路（光ファイバと給電線）
５，５１，５２　ローパスフィルタ
６　本体部
７　測定器
８　被測定装置
２１　増幅器
２２　光強度変調器
４２，４３　光ファイバ
６１　電源回路
６２　光源
６３　光源駆動回路
６４　受光部
６５　検出器
６６　ＤＣバイアス制御回路

Claims (5)

  1. 　電磁波を検出するエリア内に設置された被測定装置から発生する電磁波の電界強度を測定する電界計測装置において、
    　該エリア内に、アンテナと、マッハツェンダー型光導波路を有する光強度変調器とを設けると共に、該アンテナの出力信号が該光強度変調器の変調電極に印加されており、
    　該エリア外に、光源部と、受光部と、該光強度変調器からの出力光の光強度に基づき該光強度変調器に供給するＤＣバイアス電圧を制御するＤＣバイアス制御部とを設け、
    　該光源部から光波を該光強度変調器に光ファイバによって導入し、
    　該光強度変調器から光波を該受光部に光ファイバによって導出し、
    　該ＤＣバイアス制御部からＤＣバイアス電圧を該光強度変調器に給電線で供給することを特徴とする電界計測装置。
  2. 　請求項１に記載の電界計測装置において、該光源部は、一定の光強度を有する定常光を出射し、該ＤＣバイアス制御部は、該出力光の光強度の平均値が一定化するようにＤＣバイアス電圧を設定することを特徴とする電界計測装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の電界計測装置において、該アンテナの出力信号を増幅する増幅器を該エリア内に設け、該エリア外に設けられた電源回路からＤＣ電圧が該増幅器に給電線により供給されていることを特徴とする電界計測装置。
  4. 　請求項１乃至３のいずれかに記載の電界計測装置において、該給電線には、交流信号遮断用のローパスフィルタが設けられていることを特徴とする電界計測装置。
  5. 　請求項１乃至４のいずれかに記載の電界計測装置において、該光強度変調器は光波の入射部と出射部とが同じとなる反射型変調器であり、該エリア内では該光源部から光波を該光強度変調器に導入する光ファイバと該光強度変調器から光波を該受光部に導出する光ファイバとは一本の光ファイバで構成され、該エリア外に設けられたサーキュレータにより、該光ファイバへ該光源部から入射する光波と該光ファイバから該受光部へ出射する光波とを分離することを特徴とする電界計測装置。
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