WO2012132904A1 - 電界計測装置 - Google Patents

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猛 坂井
勝仁 牟禮
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住友大阪セメント株式会社
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    • G—PHYSICS
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    • G01R29/10—Radiation diagrams of antennas

Definitions

  • the present invention relates to an electric field measurement device, and in particular, is used for analog optical transmission technology for the field of electromagnetic field measurement, such as measurement of radiated electromagnetic wave noise of electronic equipment, evaluation of electromagnetic wave measurement equipment such as an anechoic chamber, and antenna evaluation
  • the present invention relates to an electric field measurement device.
  • Measurement of radiated electromagnetic wave noise and the like is performed in a measurement environment in which electromagnetic waves outside the measurement target are suppressed using equipment such as an anechoic chamber. For this reason, the signal received by the receiving antenna in the dark room is transmitted to the adjacent measurement room, and is measured by the measuring device installed there.
  • Patent Document 2 proposes a new electric field measurement device.
  • Patent Document 1 or 2 since an electrical signal detected by an antenna is transmitted by an optical modulator having a Mach-Zehnder type optical waveguide, it is necessary to always maintain the DC bias of the optical modulator in an appropriate state. For this reason, a DC signal or a DC voltage necessary for DC bias control is introduced into an electromagnetic wave measurement area using a feeder line.
  • JP 2010-127777 A Japanese Patent Application No. 2010-36770 (filed on February 23, 2010)
  • the problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned problems, eliminate the feeder line introduced into the measurement area, and improve the accuracy and reliability of electric field measurement in facilities such as an anechoic chamber. It is to provide an electric field measuring device.
  • an electric field measuring device for measuring the electric field strength of an electromagnetic wave generated from a device under test installed in an area for detecting an electromagnetic wave
  • an antenna and an RF amplifier for amplifying an output signal of the antenna are provided in the area
  • a light intensity modulator having a Mach-Zehnder type optical waveguide that performs light modulation based on an output signal from the RF amplifier, and a DC bias circuit that applies a DC bias voltage to the light intensity modulator, Outside the area, the light source unit, the light receiving unit that receives the output light from the light intensity modulator, and the DC bias voltage supplied to the light intensity modulator based on the intensity change of the output signal from the light receiving unit are controlled.
  • a DC bias control unit that measures the electric field intensity based on the output of the light receiving unit, and introduces a light wave from the light source unit into the light intensity modulator through an optical fiber.
  • a light wave is derived from the degree modulator to the light receiving unit by an optical fiber, and an electric signal related to the DC bias voltage output from the DC bias control unit is converted into an optical signal by an electro-optical converter, and the optical signal is The optical signal is introduced into an area, the optical signal is converted into an electric signal by an optical-electrical converter arranged in the area, and the electric signal is input to the DC bias circuit.
  • a DC power source for driving the RF amplifier and the DC bias circuit is disposed in the area.
  • an optical fiber that connects the light intensity modulator and the light receiving unit, an optical fiber that connects the electro-optical converter and the optical-electric converter, And wavelength multiplexing / demultiplexing elements are arranged near both ends of the optical fiber.
  • a signal strength detector that detects whether or not the strength of the output signal of the antenna exceeds a predetermined level, and the signal strength detection
  • a signal generator that generates a detection result signal based on the detection result of the detector, and a multiplexer that combines the output signal from the RF amplifier, the detection result signal, and the DC bias voltage, and the multiplexer
  • a light intensity modulator that performs light modulation on the basis of the output signal, and a signal that detects a signal based on the detection result signal from the output of the light receiving unit and displays the detection result outside the area; Is arranged.
  • the electric field measurement apparatus further including an RF amplification control unit that controls an output of the RF amplifier based on a result of the signal intensity detector.
  • an electric signal related to the DC bias voltage output from the DC bias control unit is converted into an optical signal by an electro-optical converter, introduced into the area by an optical fiber,
  • the signal is converted into an electric signal by an optical-electrical converter arranged in the area, and the electric signal is input to the DC bias circuit. Therefore, the line introduced into the area from outside the measurement area is only an optical fiber. Therefore, noise from outside the area can be prevented from entering the area, and the accuracy and reliability of electric field measurement can be improved.
  • 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 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 to change 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 controller unit 6 of a measuring device that controls the head unit 2 and a measuring instrument 7 such as an EMI receiver are installed in the measurement chamber 11.
  • the head unit 2 and the controller unit 6 are joined only by the optical fiber 4.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the head unit 2 and the controller unit 6 in more detail.
  • An output signal (30 MHz or higher) from the receiving antenna is introduced into the head unit 2 and input to the amplifier.
  • the amplifier is an RF amplifier that amplifies the output signal of the antenna.
  • the output signal from the amplifier that is the RF amplifier and the DC bias voltage from the DC bias circuit described later are combined.
  • the multiplexer is indicated by + in the figure.
  • An optical intensity modulator (MZ modulator) having a Mach-Zehnder optical waveguide that performs optical modulation based on the output signal of the multiplexer is disposed.
  • the controller unit 6 is provided with a semiconductor laser (LD) which is a light source unit and an LD control circuit which is a control circuit for driving the semiconductor laser, and a constant level of continuous (CW) light is output from the semiconductor laser.
  • LD semiconductor laser
  • CW constant level of continuous
  • the controller unit 6 is provided with a light receiving unit (high-speed PD, monitor PD) that receives output light from the MZ type modulator that is a light intensity modulator.
  • the light receiving unit is composed of two light receiving elements (PDs).
  • the light receiving unit is composed of one PD, and the output signal from the PD is a high frequency signal of 30 MHz or more and a signal band related to DC bias control. For example, it can be separated into a low frequency signal of less than 30 MHz.
  • a signal of 30 MHz or higher corresponding to the output signal of the antenna is detected, and the signal that has passed through the high-frequency pass filter (HPF) is amplified by an amplifier and introduced into the measuring instrument 7.
  • HPF high-frequency pass filter
  • the monitor PD signal for example, outputs a low frequency signal of less than 30 MHz and is input to the DC bias control circuit.
  • a bias control circuit serving as a DC bias control unit a DC bias voltage to be supplied to the light intensity modulator is determined based on a change in the intensity of an output signal from the monitor PD serving as a light receiving unit.
  • the electrical signal related to the DC bias voltage output from the DC bias control unit is converted into an optical signal by an electro-optical converter (E / O).
  • the optical signal is introduced into a measurement area by an optical fiber, and is converted into an electric signal by an optical-electrical converter (O / E) arranged in the area. Then, when the electrical signal is input to the DC bias circuit, a DC bias based on the output of the DC bias control unit is applied to the optical modulator.
  • the optical fiber used for DC bias control can be provided separately from the optical fiber connecting the optical modulator and the monitor PD. However, in order to reduce the number of optical fibers to be installed, as shown in FIG. These optical fibers can also be used together. In that case, wavelength multiplexing / demultiplexing devices (WDM1, WDM2) and circulators are arranged at the end of the optical fiber, and the output light from the optical modulator and the light wave related to the DC bias control are changed depending on the traveling direction of the light wave. It is necessary to separate efficiently.
  • WDM1, WDM2 wavelength multiplexing / demultiplexing devices
  • circulators are arranged at the end of the optical fiber, and the output light from the optical modulator and the light wave related to the DC bias control are changed depending on the traveling direction of the light wave. It is necessary to separate efficiently.
  • an RF amplifier serving as an amplifier and a DC power source that is a battery for driving a bias circuit are disposed in the head portion (2). Since this DC power supply does not generate noise such as an AC signal, the accuracy and reliability of electric field measurement is not impaired.
  • 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 monitor PD.
  • the bias point is adjusted as necessary. Specifically, a light wave is introduced from the LD of the light source unit into the light intensity modulator, and a bias voltage applied to the light intensity modulator is applied. , And the value at which the output level of the monitor light is highest is measured, and for example, a bias voltage indicating a value that is 1 ⁇ 2 of the highest value is found.
  • an AC signal such as a low-frequency signal frequently used in bias point control of the conventional optical modulator becomes unnecessary, and noise emission in the anechoic chamber can be further suppressed. It becomes possible.
  • FIG. 3 The feature of the invention shown in FIG. 3 is that the means for monitoring the signal level received by the antenna disclosed in Patent Document 2 is further added.
  • An output signal (30 MHz or more) from the receiving antenna is introduced into the head unit 2, and the output signal is distributed to the amplifier and the RF detector by the RF distributor.
  • the RF detector detects the intensity of the output signal and introduces the detection signal into a level detection circuit to detect whether or not the intensity of the output signal exceeds a predetermined level.
  • the RF detector and the level detection circuit are combined to constitute a signal intensity detector.
  • a signal generator for generating a detection result signal based on the detection result of the signal intensity detector is provided. For example, in the signal generator, when the optical modulator exceeds a certain level causing distortion, intensity modulation is performed with a low-frequency signal (less than 20 MHz) outside the band of the output signal from the receiving antenna.
  • the output signal from the amplifier that is the RF amplifier, the detection result signal from the signal generator, and the DC bias voltage from the DC bias circuit are combined.
  • An optical intensity modulator (MZ modulator) that performs optical modulation based on the output signal of the multiplexer is disposed.
  • the monitor PD signal is a low-frequency signal of less than 30 MHz, and is branched into two by a branch element such as Bias-T, and then output to the DC bias control circuit and the monitor detection circuit, respectively.
  • a transmission filter of a specific frequency band that transmits a signal related to the DC bias control of the optical modulator is provided in the previous stage of the DC bias control circuit, and a detection result signal generated by the signal generator is provided in the previous stage of the monitor detection circuit. It is preferable to insert a transmission filter of another specific frequency band that transmits the light.
  • these transmission filters can be incorporated in a DC bias control circuit or a monitor detection circuit.
  • the detection result signal generated by the signal generator is detected by the monitor detection circuit from the output signal from the monitor PD which is the light receiving unit. For example, a low frequency signal (less than 30 MHz) generated when the output signal from the receiving antenna exceeds a predetermined level is detected, and an over-input state is displayed on the display device based on the detection result.
  • the electric field measurement apparatus of the present invention it is also possible to automatically adjust the intensity of the output signal of the antenna entering the RF amplifier or the optical modulator to suppress output saturation and distortion of the transmission apparatus.
  • a variable attenuator that attenuates the strength of the output signal of the receiving antenna is disposed between the receiving antenna and the RF distributor or between the RF distributor and the amplifier. Then, as in FIG. 3, when the intensity of the output signal of the receiving antenna exceeds a predetermined level, the variable attenuator is controlled based on the result of the signal intensity detector composed of the RF detector and the level detection circuit. In addition, the signal level input to the RF amplifier or the light intensity modulator can be adjusted.
  • a configuration for controlling the output of the RF amplifier based on the result of the signal intensity detector can be provided, and the variable attenuator can be omitted.
  • the output signal level to the measuring instrument connected to the controller unit will change, and whether the change is due to automatic adjustment on the measuring instrument side. It becomes difficult to determine whether the level of the received electromagnetic wave itself has dropped.
  • a signal indicating the adjustment level is also output as a part of the detection result signal from the signal generator, and the controller It is also possible to transmit to the part.
  • the controller unit can extract a signal related to the adjustment level from the detection result signal and calibrate the output signal level of the measuring instrument.
  • a battery that is a DC power source as a power source for feeding and driving various components in the head.
  • the battery can be used not only as an amplifier and a DC bias circuit as an RF amplifier, but also as a driving source for an RF detector, a level detection circuit, a signal generator, etc. that constitute a signal intensity detector.
  • an electric field measurement apparatus that eliminates a feeder line introduced into a measurement area and improves the accuracy and reliability of electric field measurement in facilities such as an anechoic chamber. Is possible.

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Abstract

　測定エリア内に導入する給電線を排除し、電波暗室等の設備内での電界計測の精度及び信頼性を向上させた電界計測装置を提供することを目的とする。　電界計測装置において、エリア内には光強度変調器にＤＣバイアス電圧を印加するＤＣバイアス回路を配置し、エリア外にはＤＣバイアス電圧を制御するＤＣバイアス制御部を配置する。該ＤＣバイアス制御部から出力されるＤＣバイアス電圧に係る電気信号を、電気－光学変換器（Ｅ／Ｏ）で光信号に変換し、光ファイバによって該エリア内に導入し、該光信号を該エリア内に配置された光学－電気変換器（Ｏ／Ｅ）で電気信号に変換し、該電気信号を該ＤＣバイアス回路に入力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、電子機器などの放射電磁波ノイズ測定、電波暗室などの電磁波測定設備評価、アンテナ評価などの、電磁界計測分野のためのアナログ光伝送技術などに利用される電界計測装置に関する。
　放射電磁波ノイズなどの測定は、電波暗室等の設備を利用して測定対象外の電磁波が抑制された測定環境で行われている。このため暗室内の受信アンテナで受信した信号は、隣接する測定室に伝送され、そこに設置された測定器で計測が行われる。
　近年電子機器の高速化に伴い電磁波ノイズが高周波化し、１ＧＨｚ超、場合によっては１０ＧＨｚ超の周波数で評価する必要がでてきている。本出願人は特許文献１において、マッハツェンダー型光導波路を有する光変調器や光ファイバなどの光ファイバ伝送装置を利用して、受信アンテナで受信した信号を光伝送する方法を提案した。
　また、計測の行われる装置の放出するノイズレベルは予想外のレベルの場合も多く、また同一の設備を用いて様々な測定が行われる。そのため、伝送する信号レベルのレンジは非常に大きく数十ｄＢの強度差がある場合もある。これらの入力レベルの異常を容易に判断するため、特許文献２において、新たな電界計測装置を提案した。
　特許文献１又は２では、アンテナが検出する電気信号をマッハツェンダー型光導波路を有する光変調器で送信するため、光変調器のＤＣバイアスを常に適切な状態に保持することが必要となる。このため、ＤＣバイアス制御に必要なＤＣ信号又はＤＣ電圧を給電線を用いて電磁波計測のエリア内に導入している。
　直流電圧等を給電線で供給することは、電磁波の測定に与える影響は交流信号に比較して少ないが、給電線自体にノイズが乗り易く、給電線を通じて測定エリア外のノイズが測定エリア内に持ち込まれることも危惧され、測定の精度や信頼性を低下させる原因となっていた。
特開２０１０－１２７７７７号公報 特願２０１０－３６７７０号（２０１０年２月２３日出願）
　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、測定エリア内に導入する給電線を排除し、電波暗室等の設備内での電界計測の精度及び信頼性を向上させた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、本発明は以下のような技術的特徴を有している。
（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、該エリア内には、アンテナと、該アンテナの出力信号を増幅するＲＦ増幅器と、該ＲＦ増幅器からの出力信号に基づいて光変調を行うマッハツェンダー型光導波路を有する光強度変調器と、該光強度変調器にＤＣバイアス電圧を印加するＤＣバイアス回路とが配置され、該エリア外には、光源部と、該光強度変調器からの出力光を受光する受光部と、該受光部からの出力信号の強度変化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、該受光部の出力に基づき該電界強度を測定する測定器とが配置され、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出力されるＤＣバイアス電圧に係る電気信号を、電気－光学変換器で光信号に変換し、光ファイバによって該エリア内に導入し、該光信号を該エリア内に配置された光学－電気変換器で電気信号に変換し、該電気信号を該ＤＣバイアス回路に入力することを特徴とする。
（２）　上記（１）に記載の電界計測装置において、該エリア内には、該ＲＦ増幅器と該ＤＣバイアス回路を駆動するＤＣ電源が配置されていることを特徴とする。
（３）　上記（１）に記載の電界計測装置において、該光強度変調器と該受光部とを繋ぐ光ファイバと、該電気－光学変換器と該光学－電気変換器とを繋ぐ光ファイバとを共用し、該光ファイバの両端付近に波長合分波素子を配置することを特徴とする。
（４）　上記（１）に記載の電界計測装置において、該エリア内には、該アンテナの出力信号の強度が所定のレベルを超えたか否かを検出する信号強度検出器と、該信号強度検出器の検出結果に基づき検出結果信号を発生する信号発生器と、該ＲＦ増幅器からの出力信号と該検出結果信号とＤＣバイアス電圧とを合波する合波器とを配置し、該合波器の出力信号に基づいて該光強度変調器で光変調を行うと共に、該エリア外には、該受光部の出力から該検出結果信号に基づく信号を検出し、その検出結果を表示する表示器とが配置されていることを特徴とする。
（５）　上記（４）に記載の電界計測装置において、該信号強度検出器の結果に基づき、該アンテナの出力信号の強度を減衰する減衰器を有することを特徴とする。
（６）　上記（４）に記載の電界計測装置において、該信号強度検出器の結果に基づき、該ＲＦ増幅器の出力を制御するＲＦ増幅制御部を有することを特徴とする。
　本発明の電界計測装置のように、ＤＣバイアス制御部から出力されるＤＣバイアス電圧に係る電気信号を、電気－光学変換器で光信号に変換し、光ファイバによってエリア内に導入し、該光信号を該エリア内に配置された光学－電気変換器で電気信号に変換し、該電気信号をＤＣバイアス回路に入力するため、測定エリア外から該エリア内に導入される線路は光ファイバのみとなるため、エリア外からのノイズがエリア内に侵入することを抑制でき、電界計測の精度及び信頼性を向上させることが可能となる。
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とコントローラ部６との構成を示す図である。 図１のヘッド部２とコントローラ部６との構成の応用例を示す図である。
　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コントローラ部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とコントローラ部６とは光ファイバ４のみで接合されている
　図２は、ヘッド部２及びコントローラ部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、受信アンテナからの出力信号（３０ＭＨｚ以上）を導入されアンプに入力される。アンプは、アンテナの出力信号を増幅するＲＦ増幅器である。
　該ＲＦ増幅器であるアンプからの出力信号と、後述するＤＣバイアス回路からのＤＣバイアス電圧とが合波される。合波器は、図中に符号＋で表示している。該合波器の出力信号に基づいて光変調を行うマッハツェンダー型光導波路を有する光強度変調器（ＭＺ型変調器）とが配置されている。
　コントローラ部６には、光源部である半導体レーザ（ＬＤ）や該半導体レーザを駆動する制御回路であるＬＤ制御回路が設けられ、半導体レーザからは一定レベルの連続（ＣＷ）光が出力され、光ファイバを伝送してヘッド部２のＭＺ型変調器に入力される。
　また、コントローラ部６には、光強度変調器であるＭＺ型変調器からの出力光を受光する受光部（高速ＰＤ，モニタＰＤ）が設けられている。受光部は、図２では、２つの受光素子（ＰＤ）から構成されているが、一つのＰＤで構成し、当該ＰＤからの出力信号を３０ＭＨｚ以上の高周波信号と、ＤＣバイアス制御に関する信号帯域である、例えば、３０ＭＨｚ未満の低周波信号とに分離することも可能である。
　高速ＰＤでは、アンテナの出力信号に相当する３０ＭＨｚ以上の信号を検出し、高周波通過フィルタ（ＨＰＦ）を通過した信号を、アンプで増幅し、測定器７に導入する。
　モニタＰＤの信号は、例えば、３０ＭＨｚ未満の低周波信号を出力し、ＤＣバイアス制御回路に入力される。ＤＣバイアス制御部となるバイアス制御回路では、受光部であるモニタＰＤからの出力信号の強度変化に基づき光強度変調器に供給するＤＣバイアス電圧を決定する。
　ＤＣバイアス制御部から出力されるＤＣバイアス電圧に係る電気信号は、電気－光学変換器（Ｅ／Ｏ）で光信号に変換する。該光信号は、光ファイバによって測定エリア内に導入し、該エリア内に配置された光学－電気変換器（Ｏ／Ｅ）で電気信号に変換される。そして、該電気信号がＤＣバイアス回路に入力されることにより、光変調器にＤＣバイアス制御部の出力に基づくＤＣバイアスが印加されることとなる。
　ＤＣバイアス制御に用いる光ファイバは、光変調器とモニタＰＤとを接続する光ファイバとは別途に設けることも可能であるが、敷設する光ファイバの本数を低減させるため、図２に示すように、これらの光ファイバを兼用させることも可能である。その際には、光ファイバの端部に波長合分波素子（ＷＤＭ１，ＷＤＭ２）やサーキュレータを配置し、光変調器からの出力光と、ＤＣバイアス制御に係る光波とを、光波の進行方向によって効率良く分離することが必要となる。
　また、ヘッド部（２）には、アンプとなるＲＦ増幅器やバイアス回路を駆動するためのバッテリーであるＤＣ電源が配置されている。このＤＣ電源は、交流信号等のノイズを発生しないため、電界計測の精度や信頼性を損なうことは無い。
　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、モニタＰＤ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、光源部のＬＤ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、例えば、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、バイアス点を調整した場合、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。勿論、電界計測を阻害しない範囲において、低周波信号などの交流信号を重畳してバイアス点を制御することも可能である。
　次に、図３を用いて、ヘッド部２及びコントローラ部６の応用例を説明する。図３に示す発明の特徴は、特許文献２に開示した、アンテナが受信した信号レベルをモニタする手段をさらに付加するものである。
　ヘッド部２には、受信アンテナからの出力信号（３０ＭＨｚ以上）を導入し、ＲＦ分配器により出力信号がアンプとＲＦ検出器に分配される。ＲＦ検出器は、該出力信号の強度を検出し、その検出信号をレベル検出回路に導入することで、該出力信号の強度が所定のレベルを超えたか否かを検出している。ＲＦ検出器とレベル検出回路とが組み合わさり、信号強度検出器を構成している。該信号強度検出器の検出結果に基づき検出結果信号を発生する信号発生器が設けられている。例えば、信号発生器では、光変調器がひずみを起こすある一定のレベルを超えている場合には、受信アンテナからの出力信号の帯域外の低周波信号（２０ＭＨｚ未満）で強度変調を行う。
　該ＲＦ増幅器であるアンプからの出力信号と、該信号発生器からの検出結果信号と、さらに、ＤＣバイアス回路からのＤＣバイアス電圧とが合波される。該合波器の出力信号に基づいて光変調を行う光強度変調器（ＭＺ型変調器）が配置されている。
　モニタＰＤの信号は、３０ＭＨｚ未満の低周波信号を出力し、Ｂｉａｓ－Ｔ等の分岐素子で２分岐された後、ＤＣバイアス制御回路及びモニタ検出回路へそれぞれ出力される。なお、この際に、ＤＣバイアス制御回路の前段には光変調器のＤＣバイアス制御に関する信号を透過する特定周波数帯の透過フィルタ、モニタ検出回路の前段には信号発生器が発生させた検出結果信号を透過する他の特定周波数帯の透過フィルタを挿入するとよい。また、これらの透過フィルタは、ＤＣバイアス制御回路やモニタ検出回路内に内蔵することも可能である。
　受光部であるモニタＰＤからの出力信号から、信号発生器が発生した検出結果信号を、モニタ検出回路により検出する。例えば、受信アンテナからの出力信号が所定のレベルを超えている場合に発生させた低周波信号（３０ＭＨｚ未満）を検知し、当該検出結果に基づき、表示装置に過入力状態を表示する。
　本発明の電界計測装置については、さらに、ＲＦ増幅器や光変調器に入るアンテナの出力信号の強度を自動的に調整し、伝送装置の出力飽和や歪みを抑制することも可能である。
　受信アンテナとＲＦ分配器との間、又はＲＦ分配器とアンプとの間に、受信アンテナの出力信号の強度を減衰する可変減衰器を配置する。そして、図３と同様に、ＲＦ検出器及びレベル検出回路から構成される信号強度検出器の結果に基づき、受信アンテナの出力信号の強度が所定レベルを超える際には、当該可変減衰器を制御し、ＲＦ増幅器や光強度変調器に入力される信号レベルを調整することが可能である。
　また、ＲＦ増幅制御部として、当該信号強度検出器の結果に基づき、ＲＦ増幅器の出力を制御する構成を設け、可変減衰器を省略することも可能である。
　上述のようにアンテナの出力信号の強度が自動的に調整された場合、コントローラ部に接続された測定器への出力信号レベルが変化することとなり、測定器側ではその変化が自動調整によるものか、受信電磁波そのもののレベルが下がったのか判別が困難となる。このような不具合を解消するため、可変減衰器やＲＦ増幅器で信号出力を調整した場合には、その調整レベルを示す信号も併せて、信号発生器から検出結果信号の一部として出力し、コントローラ部に送信することも可能である。コントローラ部では、検出結果信号の内、調整レベルに係る信号を抽出し、測定器の出力信号レベルのキャリブレーション等を行うことも可能である。
　さらに、ヘッド内の各種部品に給電し駆動するための電源としてＤＣ電源であるバッテリーを組み込むことも可能である。当該バッテリーは、ＲＦ増幅器であるアンプやＤＣバイアス回路だけでなく、信号強度検出器を構成するＲＦ検出器やレベル検出回路、信号発生器などの駆動源として利用することが可能である。
　以上説明したように、本発明によれば、測定エリア内に導入する給電線を排除し、電波暗室等の設備内での電界計測の精度及び信頼性を向上させた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　光ファイバ
６　コントローラ部
７　測定器
８　被測定装置

Claims (6)

  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、
    　該エリア内には、アンテナと、該アンテナの出力信号を増幅するＲＦ増幅器と、該ＲＦ増幅器からの出力信号に基づいて光変調を行うマッハツェンダー型光導波路を有する光強度変調器と、該光強度変調器にＤＣバイアス電圧を印加するＤＣバイアス回路とが配置され、
    　該エリア外には、光源部と、該光強度変調器からの出力光を受光する受光部と、該受光部からの出力信号の強度変化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、該受光部の出力に基づき該電界強度を測定する測定器とが配置され、
    　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出力されるＤＣバイアス電圧に係る電気信号を、電気－光学変換器で光信号に変換し、光ファイバによって該エリア内に導入し、該光信号を該エリア内に配置された光学－電気変換器で電気信号に変換し、該電気信号を該ＤＣバイアス回路に入力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、該エリア内には、該ＲＦ増幅器と該ＤＣバイアス回路を駆動するＤＣ電源が配置されていることを特徴とする電界計測装置。
  3. 　請求項１に記載の電界計測装置において、該光強度変調器と該受光部とを繋ぐ光ファイバと、該電気－光学変換器と該光学－電気変換器とを繋ぐ光ファイバとを共用し、該光ファイバの両端付近に波長合分波素子を配置することを特徴とする電界計測装置。
  4. 　請求項１に記載の電界計測装置において、該エリア内には、該アンテナの出力信号の強度が所定のレベルを超えたか否かを検出する信号強度検出器と、該信号強度検出器の検出結果に基づき検出結果信号を発生する信号発生器と、該ＲＦ増幅器からの出力信号と該検出結果信号とＤＣバイアス電圧とを合波する合波器とを配置し、該合波器の出力信号に基づいて該光強度変調器で光変調を行うと共に、
    　該エリア外には、該受光部の出力から該検出結果信号に基づく信号を検出し、その検出結果を表示する表示器とが配置されていることを特徴とする電界計測装置。
  5. 　請求項４に記載の電界計測装置において、該信号強度検出器の結果に基づき、該アンテナの出力信号の強度を減衰する減衰器を有することを特徴とする電界計測装置。
  6. 　請求項４に記載の電界計測装置において、該信号強度検出器の結果に基づき、該ＲＦ増幅器の出力を制御するＲＦ増幅制御部を有することを特徴とする電界計測装置。
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