JPH06324098A - 電磁妨害波計測器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 任意に指定した周波数帯域内に設定レベル以
上の周波数成分を有する電磁妨害波を自動記録し、その
発信源の推定や特定を可能とする電磁妨害波計測器を提
供する。 【構成】 予め設定した周波数帯域内にて電磁障害が発
生していない通常の周波数スペクトル分布の変動レベル
から設定可能なトリガ用周波数スペクトル分布を越える
レベルの波形を、レベル判定部３１を用いて検出する。
この時に、周波数スペクトル測定部８で測定したデータ
を、制御部９によりその検出時刻情報と共に記憶手段部
１０に記憶することで、電磁障害の発生時刻との対比を
可能とし、電磁妨害波の周波数成分の特定や電磁妨害波
の発信源の推定・特定を可能とする。また、周波数スペ
クトル測定部８とその制御部９を一体化し、かつ周波数
スペクトル測定部８に一時記憶部３０を設けることによ
り、測定の効率化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、あらかじめ設定した周
波数範囲において、通常観測される周波数スペクトル分
布強度を越える波形が入力した時点の周波数スペクトル
を検出する計測器に関するものであり、電子装置の障害
原因となる電磁妨害波の測定などに使用することができ
る電磁妨害波計測器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、雷等の自然現象に起因する電磁パ
ルス、アマチュア無線、ＣＢ無線、ラジオ放送等による
電波が、電子装置の誤動作等の障害原因となっている。
半導体素子の高速度化・低電力化に伴う電子装置の電磁
妨害波に対する耐力の低下や、電磁妨害波の発生原因と
なる電子装置の著しい増加による電磁環境の悪化が、こ
の種の問題に拍車をかけている。しかし、電子装置の障
害原因となる電磁妨害波は、種々のメカニズムにより発
生し、その時間的な分布や強度も不確定で再現性に乏し
いことが多い。さらに、電磁妨害波は、多くが一過性で
あることが多く、その障害原因を特定することは困難で
ある。

【０００３】そして、無線送信施設が複数存在するよう
な地域で電磁障害が発生した場合、障害原因がその付近
の送信所からの電磁波によるものか、あるいはまったく
他の電磁波によるものかを調査する必要がある。このよ
うな目的に際しては、問題となったと推測できる無線送
信放送所やその付近を通過した可能性がある移動無線局
等について、周波数軸上においてあらかじめ電界強度の
変動を監視し、実際に発生した電磁障害の発生時刻との
対比を行うことが、障害原因の推定方法の一つとなる。
すなわち、実際に発生した障害の発生時刻と、その時刻
において、電界強度の変動幅を周波数軸上で監視してお
くことにより、障害原因となった電磁波の周波数成分や
発信源の推定・特定が可能となる。

【０００４】電磁障害の発生原因となり得る電磁妨害波
の検出を目的としては、従来より、スペクトルアナライ
ザを使用する方法がある。この場合、電子装置の障害発
生の有無に関わらず、スペクトルアナライザを絶えず測
定状態に設定して、外部メモリに測定データを転送して
いくという方法がまず考えられる。この方法による従来
例を、図８に示す。図８において、１は受信アンテナ、
２はスペクトルアナライザ、３は制御装置、４は放射ア
ンテナ、５は障害検出信号の出力端子を有する電子装
置、である。ここでは、放射アンテナ４からレーダ等の
時間的に不規則に振幅成分等が変動する電磁波が放射さ
れた際に、一定レベル以上の波形の電磁波をスペクトル
アナライザ２で測定する状況を考える。スペクトルアナ
ライザ２は、絶えず測定状態になっており、その測定デ
ータを制御装置３に転送している。電子装置５に障害が
発生した時には、障害検出信号が制御装置３に出力さ
れ、電磁障害の発生と波形変動の対比が可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８の
構成による従来の電磁妨害波の測定技術では、以下に述
べるような問題点があった。図８の設定のもとで、放射
アンテナ４から放射される電磁波の周波数スペクトルの
常時放射レベル以上の波形発生の有無を検出することを
目的とする場合には、スペクトルアナライザ２内で周波
数軸上を一回掃引する度に測定データを制御装置３内に
転送し、放射レーダのレベルを判定する必要がある。そ
の際、測定データをスペクトルアナライザ２から制御装
置３に転送する間に数十ｍ以上、制御装置３内が、測定
データ（基準レベルとして記録されている配列情報との
比較）のレベル判定を行って、スペクトルアナライザ２
に再測定開始命令を終了するまでの一連の処理の間に数
秒程度以上の時間を要する。その間、スペクトルアナラ
イザ２は測定不能となり、電磁環境を長時間にわたって
連続的に監視することを目的とする測定には必ずしも効
率的とはいえないという問題点があった。また、対象と
する周波数スペクトルのレベル判定を行う処理を制御装
置３内のプログラム上で行わなければならず、トリガ用
の周波数範囲やトリガレベルの変更の際には、毎回、プ
ログラムの一部を書き直す必要などの機能上の不便が生
じるという問題点があった。

【０００６】以上述べたように、上記従来の技術では、
定常的あるいは準定常的な波形が不定期に放射される電
磁環境下で、長時間にわたって周波数スペクトルの変動
状況や発生の有無を監視することを目的とする際、測定
部と測定データの処理部が一体となっていることが、処
理時間を短縮する上で重要となる。また、任意の周波数
範囲において、任意の設定レベルを越える周波数スペク
トルの検出の有無を行う処理を、測定装置に接続された
外部制御装置内のプログラムで行う場合には、トリガ用
の周波数範囲やトリガレベルの変更を行う時に、毎回、
プログラムの一部を書き直す必要などの不便が生じる。

【０００７】従って、連続的に周波数スペクトルを掃引
させ、通常の変動レベルを越える場合やあらかじめ設定
した割合だけ通常の変動レベルを越える該周波数スペク
トルに関する測定データの蓄積を自動処理することが可
能な測定器の開発が望まれていた。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は任意の指定した周波数帯域
内に設定レベル以上の周波数成分を有する電磁妨害波を
自動記録してその発信源の推定や特定を可能とする電磁
妨害波計測器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明における電磁妨害
波計測器では、上記の目的を達成するため、入力部から
送られてくる時間波形から任意の周波数帯域の周波数ス
ペクトルを取り出す測定部、前記測定部において掃引し
た該周波数スペクトルの一時記憶部、前記測定部で複数
の掃引後に該周波数スペクトル平均分布から決定される
トリガ用周波数スペクトル分布以上の周波数スペクトル
が前記測定部に入力するかどうかの判定を行う周波数レ
ベル判定部、で構成される周波数スペクトル測定部と、
前記周波数スペクトル測定部を制御する制御部と、前記
制御部からの制御信号に基づいて、前記入力部に入力さ
れて送られてくる時間波形が前記トリガ用周波数スペク
トル分布のレベル以上の条件を満たすと判定された場合
に、前記周波数スペクトル測定部の一時記憶部から転送
される前記周波数スペクトルを検出時刻情報とともに記
憶する記憶手段と、を具備することを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明は、あらかじめ設定した周波数帯域内に
おいて、電磁障害問題が発生していない通常の周波数ス
ペクトルの変動レベルから設定可能なトリガ用周波数ス
ペクトル分布を越えるレベルの波形を周波数レベル判定
部で検出し、制御部により、周波数スペクトル測定部の
測定データとともにその検出時刻情報を記憶手段に記憶
することで、任意の指定した周波数帯域内に設定したト
リガ用周波数スペクトル分布のレベル以上の周波数成分
を有する電磁波を検出時刻情報とともに自動記憶可能に
するとともに、電磁障害の発生時刻との対比を可能と
し、障害発生原因となった電磁妨害波の周波数成分の特
定や電磁妨害波の発信源の推定・特定を可能とする。ま
た、周波数スペクトル測定部とその制御部を一体化し、
かつ周波数スペクトル測定部に一時記憶部を設けること
により、処理時間を短縮し測定の効率化を図っている。

【００１１】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明の第１の実施例の電磁妨害
波計測器の構成を示すブロック図である。図１におい
て、６は電磁妨害波計測器、７は電磁妨害波計測器６の
入力部、８は電磁妨害波計測器６の周波数スペクトル測
定部、９は電磁妨害波計測器６の制御部、１０は電磁妨
害波計測器６の記憶手段部、１１は電磁妨害波計測器６
の障害検出受信部、１２−１，１２−２はモデム、１３
は電磁妨害波計測器６の遠隔制御装置、である。

【００１３】まず、空間を伝搬してきた電磁妨害波等の
時間波形は、入力部７から測定部８に絶えず送られる。
この時、周波数スペクトル測定部８においては、周波数
スペクトルを取り出す機能を有し、あらかじめ測定した
通常の周波数スペクトル分布レベルあるいは、通常の周
波数スペクトル分布レベルから任意に設定した割合を越
える周波数スペクトル分布（トリガ用周波数スペクトル
分布）レベル以上の電界強度が含まれていた場合には、
その測定データが制御部９からの制御命令に基づいて記
憶手段部１０に転送され、検出時刻とともに蓄積され
る。なお、トリガ判定用周波数範囲において、トリガ用
周波数スペクトル分布レベル以上の電界強度が含まれて
いた場合に、あらかじめ指定した回数掃引を繰り返し
て、周波数スペクトルの最大値を一定時間保持した後
に、測定データを周波数スペクトル測定部８から記憶手
段部１０に転送するよう設定することも可能である。

【００１４】制御部９は周波数スペクトル測定部８を制
御するとともに、障害検出受信部１１で障害検出信号を
受信した場合に、その時刻を併せて記憶手段部１０に記
録する機能を有する。また、障害検出信号を受信した場
合に、周波数スペクトル測定部８に測定開始命令を出力
するように設定することも可能である。なお、記憶手段
部１０はＦＤＤ、ハードディスク、光磁気ディスク等の
不揮発性メモリ等使用可能である。

【００１５】さらに、モデム１２−１，１２−２を用い
ることにより、電話線を介して遠隔制御装置１３からの
制御命令が電磁妨害波計測器６に割り込むことにより、
掃引周波数範囲、測定電圧レベル、トリガ判定用周波数
範囲の変更や測定データの転送および消去が可能とな
る。

【００１６】これにより、検出した時間波形の周波数ス
ペクトルの変動状況を、障害検出信号の発生の有無と対
比させながら測定することが可能となる。

【００１７】図２は、本実施例の周波数スペクトル測定
部８の測定方法を説明するための図である。図２におい
て、横幅は周波数軸、縦軸は周波数スペクトルの感度あ
るいは受信レベルであり、ｆｏ〜ｆｎは周波数測定部８
で測定している周波数帯域を示す。

【００１８】以下、ＣＢ無線等による電磁波が、急激に
強く放射される場合の検出を想定する。通信装置等が誤
動作した際、その障害原因を究明するためには、障害原
因となり得る電磁波の周波数軸上のレベル変動を測定
し、障害発生と対比させることが有効な方法である。こ
こで、電磁障害の問題の発生がない時点における周波数
スペクトル平均分布レベル（実線）を予め測定記憶し、
実線の変動レベルからｘ％を越えるレベルの周波数スペ
クトル分布をトリガ用周波数スペクトル分布レベル（点
線）として設定する。

【００１９】この設定のもとで、周波数帯域ｆｏ〜ｆｎ
にトリガ用周波数スペクトル分布レベル以上の強度の周
波数スペクトルが取り込まれた時には、この帯域範囲に
通常では観測されないレベルの波形が入力したことを意
味する。また、この設定条件のもとで電磁障害が発生
し、しかも測定波形が記憶手段部１０に蓄積されていな
いければ、ｆｏ〜ｆｎ以外の周波数成分を有する電磁波
が原因であったことになる。また周波数スペクトルのト
リガレベルの値は、ｘの値を変更することにより任意に
変更可能である。更に、指定した周波数範囲のみのレベ
ル変動により起動させる方法を用いることが可能であ
る。

【００２０】ここで示した方法を用いることで、任意の
周波数範囲の周波数スペクトルの変動を観測することが
可能となり、電磁障害の原因となった電磁波の送信源の
究明等につながるという利点が得られる。

【００２１】図３は、本発明の周波数スペクトル測定部
８の基本回路構成例を示すブロック図である。図３にお
いて、周波数スペクトル測定部８を構成する要素とし
て、１４は減衰器、１５は低域フィルタ、１６は第１混
合器、１７は第１局部発信器、１８は第１中間周波増幅
器、１９は掃引発信器、２０は第２混合器、２１は第２
局部発信器、２２は第２中間周波増幅器、２３は水平軸
増幅器、２４は対数増幅器、２５は検波器、２６はビデ
オ増幅器、２７はＣＲＴ、２８は掃引発信器１９の周波
数制御部、２９は測定部、３０はスペクトル一時記憶
部、３１はレベル判定部、３２は周波数スペクトル平均
レベル記憶部、３３は検出波形トリガ処理部、である。
図１で示した入力部７は減衰器１４に、制御部９は測定
部２９、スペクトル一時記憶部３０、レベル判定部３１
に、それぞれ接続される。

【００２２】掃引発信器１９は、のこぎり歯状の電圧波
形を発生し、この電圧により第１局部発信器１７や第２
局発信器２１の発信周波数を掃引するとともに、この電
圧を水平軸増幅器２３からＣＲＴ２７の水平偏波板に加
え、横軸を周波数に比例して掃引する。なお、掃引する
周波数範囲の設定は、周波数制御部２８が、掃引発信器
１９の対象周波数を設定することでなされる。入力部７
から減衰器１４に入力された波形は、低域フィルタ１５
を経て、第１混合器１６で対象とする周波数ごとに掃引
発信器１９からの出力が第１局部発信器１７を経由して
加えられる。続いて、第１中間周波１８で増幅され、第
２混合器２０で第２局部発信器２１の出力が混合され、
第２中間周波数増幅器２２、対数増幅器２４、検波器２
５を経た出力電圧は、スペクトル一時記憶部３０および
ビデオ増幅器２６からＣＲＴ２７に加えられる。この
時、測定部２９においては、電磁障害の発生していない
状態において、任意の回数だけ掃引を繰り返すことによ
り、通常の電磁環境下における周波数スペクトル平均分
布を取り出すことが可能であり、測定した周波数スペク
トル情報を周波数スペクトル平均レベル記憶部３２に一
時記憶することが可能である。以上の構成において、周
波数スペクトル測定部８は、ＣＲＴ２７、測定部２９、
検出波形トリガ処理部３３に大別される。

【００２３】以下、測定部２９が検出した波形のトリガ
条件を決定する検出波形トリガ処理部３３の処理方法に
ついて説明する。

【００２４】図３では、周波数制御部２８が任意の周波
数領域を測定し、スペクトル一時記憶部３０へ測定デー
タの出力を繰り返す。レベル判定部３１では、設定され
た周波数範囲内で周波数スペクトル平均レベル記憶部３
２内に記憶されている周波数スペクトルレベルに対して
任意に設定された割合（ｘ％）だけ大きい値以上の測定
データがスペクトル一時記憶部３０に出力された場合
に、制御部９の制御信号に基づいて測定データを記憶手
段部１０に転送する機能を有する。これにより、入力部
７への時間波形の周波数成分に、あらかじめ指定された
周波数範囲において、通常の周波数スペクトル分布レベ
ルから任意の割合を越えるレベル以上の電界強度ものが
含まれている場合には、それを検知することが可能とな
る。また、スペクトル一時記憶部３０に保持された測定
データのレベルに無関係に、記憶手段部１０に転送する
よう設定する方法もある。

【００２５】以上のような回路構成を取ることにより、
波形の変動レベルを指定した周波数軸上において自動監
視することができるという利点が生じる。

【００２６】図４は本発明の第２の実施例の電磁妨害波
計測器の構成例を示すブロック図である。図４におい
て、３４は周波数スペクトル平均レベル補正値記憶部で
あり、その他の７から３１までの要素は図３の第１の実
施例と同様のものである。本実施例では、図３の周波数
スペクトル平均レベル記憶部３２に代えて、周波数スペ
クトル平均レベル補正値記憶部３４が接続される。

【００２７】図４に示す実施例では、測定部２９で検出
した定状状態における周波数スペクトル分布をそのまま
トリガ測定用として一時記憶するのではなく、補正値と
して一時記憶する方法である。補正方法としては、検出
した周波数スペクトル平均レベルの包絡線検波、スプラ
イン補完等を用いることができる。本実施例によって
も、第１の実施例と同様に動作させ、同様の効果を得る
ことができる。

【００２８】図５は本発明の電磁妨害波計測器の適用例
を示す図である。図５において、１は受信アンテナ、４
−１，４−２，４−３は放送送信所Ａ，Ｂ，Ｃの放射ア
ンテナ、５は障害検出信号出力部を有する電子装置、６
は本発明の電磁妨害波計測器、３５は移動無線局Ｄの放
射アンテナである。

【００２９】以下、複数の電波送信所（放送送信所Ａ，
Ｂ，Ｃ）が混在している地域の電磁環境を調査すること
を目的とした測定を想定する。電子装置５に不定期に障
害が発生する場合、電子装置設置箇所近辺の送信所や付
近を通過する可能性を有するＣＢ無線の周波数帯域別に
周波数のレベル変動を観測するのが有効な方法であり、
ここでは、各放送送信所Ａ，Ｂ，Ｃおよび付近を通過す
る移動無線局Ｄの周波数別に、それぞれトリガレベルを
設定して監視する。

【００３０】空間を伝搬してきた電磁妨害波は受信アン
テナ１を介して電磁妨害波計測器６の周波数スペクトル
測定部８に絶えず送られ、周波数成分が取り出される。
いま、検出対象とする放送送信所Ａ，Ｂ，Ｃおよび付近
を通過する可能性のある移動無線局Ｄの各アンテナ４−
１，４−２，４−３，３５から放射される電磁波の周波
数をそれぞれｆＡ，ｆＢ，ｆＣ，ｆＤとし、いま受信ア
ンテナ１で通常検出される各周波数点の常時（電磁障害
の発生のない時点の）電界レベルをＥＡ，ＥＢ，ＥＣ，
ＥＤとする。

【００３１】この時、通常の周波数変動レベル（実線）
に対しては、トリガ用周波数スペクトル分布レベルを常
時変動レベルの１０％分だけ上に設定した状態で電子装
置５に電磁障害が発生した時刻に検出された電磁環境の
例（点線）が図６である。図６により、電子装置５に障
害が発生した時刻において、周波数ｆＤの点における電
界強度が大きく変動していることが観測され、発生した
電磁障害が移動無線局Ｄによっていたという推定が可能
であることが検証できた。

【００３２】図７は本発明の第３の実施例を示す電磁妨
害波計測器の基本構成例を示すブロック図である。図７
において、７’は入力部、３６は時間波形測定部であ
り、その他の７から１０までの要素は第１の実施例と同
様のものである。

【００３３】本実施例では、入力部７’から時間波形測
定部３６にあらかじめ設定したレベル以上の波形が入力
した場合に、制御手段９の制御信号に基づいて記憶手段
部１０に時間波形測定部３６の検出データを蓄積するよ
うに設定されており、これにより、電磁妨害波の周波数
成分だけでなく、時間波形も記憶できるという効果が生
じ、より一層、電磁障害の原因の究明が容易になる。

【００３４】

【発明の効果】上述したように、本発明の電磁妨害波計
測器は、任意の指定した周波数帯域内に、設定したトリ
ガ用周波数スペクトル分布レベル以上の周波数成分を有
する電磁波が検出された場合に検出時刻とともに自動記
憶する機能を有するため、電磁障害の発生と対比するこ
とにより、その障害原因となった電磁波の周波数特性
（電界強度等）や発信源の推定・特定が可能となる。ま
た、電磁障害の発生の有無に関わらず、周波数領域上に
おいて電界強度の時間変動の測定が可能となり、電磁環
境の調査等に適用することもできるという効果が得られ
る。さらに、請求項２の発明は、上記とともに時間波形
を記憶する機能有するので、より一層、電磁障害の原因
となった発信源の推定・特定が容易になる効果が得られ
る。

【００３５】そして、本発明の電磁妨害波計測器を用い
た電磁環境の測定を通じて、電磁妨害波による電子装置
の障害原因の解明や電磁障害に対する対策技術の確立な
どにつながり、その効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の電磁妨害波計測器の構
成を示すブロック図

【図２】上記第１の実施例の周波数スペクトル測定部の
測定方法を説明する図

【図３】上記第１の実施例の電磁妨害波計測器の周波数
スペクトル測定部の基本回路構成例を示すブロック図

【図４】本発明の第２の実施例の電磁妨害波計測器の周
波数スペクトル測定部の基本回路構成例を示すブロック
図

【図５】本発明の電磁妨害波計測器の適用例を示す図

【図６】図５の設定のもとで得られた検出波形例を示す
図

【図７】本発明の第３の実施例の電磁妨害波計測器の基
本構成例を示すブロック図

【図８】従来のスペクトルアナライザと制御装置を組み
合わせて電磁妨害波を測定する従来例を示す図

【符号の説明】

１…受信アンテナ ４−１，４−２，４−３…放射アンテナ ５…障害検出信号出力部を有する電子装置 ６…電磁妨害波計測器 ７…電磁妨害波計測器６の入力部 ８…電磁妨害波計測器６の周波数スペクトル測定部 ９…電磁妨害波計測器６の制御部 １０…電磁妨害波計測器６の記憶手段部 １１…電磁妨害波計測器６の障害検出受信部 １２−１，１２−２…モデム １３…電磁妨害波計測器６の遠隔制御装置 １４…減衰器 １５…低域フィルタ １６…第１混合器 １７…第１局部発信器 １８…第１中間周波増幅器 １９…掃引発信器 ２０…第２混合器 ２１…第２局部発信器 ２２…第２中間周波増幅器 ２３…水平軸増幅器 ２４…対数増幅器 ２５…検波器 ２６…ビデオ増幅器 ２７…ＣＲＴ ２８…周波数制御部 ２９…測定部 ３０…スペクトル一時記憶部 ３１…レベル判定部 ３２…周波数スペクトル平均レベル記憶部 ３３…検出波形トリガ処理部 ３４…周波数スペクトル平均レベル補正値記憶部 ３５…移動無線局の放射アンテナ ３６…時間波形測定部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力部から送られてくる時間波形から任
   意の周波数帯域の周波数スペクトルを取り出す測定部、
   前記測定部において掃引した該周波数スペクトルの一時
   記憶部、前記測定部で複数の掃引後に該周波数スペクト
   ル平均分布から決定されるトリガ用周波数スペクトル分
   布以上の周波数スペクトルが前記測定部に入力するかど
   うかの判定を行う周波数レベル判定部、で構成される周
   波数スペクトル測定部と、 前記周波数スペクトル測定部を制御する制御部と、 前記制御部からの制御信号に基づいて、前記入力部に入
   力されて送られてくる時間波形が前記トリガ用周波数ス
   ペクトル分布のレベル以上の条件を満たすと判定された
   場合に、前記周波数スペクトル測定部の一時記憶部から
   転送される前記周波数スペクトルを検出時刻情報ととも
   に記憶する記憶手段と、 を具備することを特徴とする電磁妨害波計測器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電磁妨害波計測器にお
   いて、任意に設定したレベル以上の波形が入力した場合
   の時間波形を検出する時間波形測定部を備え、制御部の
   制御信号に基づいて該検出した時間波形を記憶手段に記
   憶することを特徴とする電磁妨害波計測器。