JPH0666863A - 電磁環境計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 妨害波を測定する装置において、三次元空間
を自由に移動して測定する。 【構成】 測定用アンテナおよびアンテナ位置検知手段
をプロペラおよびまたは気球による浮揚体に搭載し、地
上から遠隔操作する。 【効果】 自動車などが進入困難な場所においても測定
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電磁妨害波の測定に利用
する。特に、妨害波放射源周辺の電磁環境を三次元空間
において測定する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、アマチュア無線、ＣＢ無線をはじ
めとする各種の電磁妨害波が、電子装置の誤動作や破壊
等の障害原因となっている。半導体素子の高速度化、低
電力化にともなう電子装置の電磁妨害波に対する耐力の
低下は、この種の問題に拍車をかけている。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電子装置内部への侵入経路
も不確定で再現性に乏しいことが多い。このような状況
の中で、移動計測システムを用いて、電磁環境を測定す
る試みがなされている。

【０００３】図１１を参照して従来例を説明する。図１
１は従来例装置の構成図である。図１１は地表移動体と
して自動車１を用いている。自動車１の屋根には、電磁
環境計測用アンテナ１２が設けられ、電界強度計および
スペクトラムアナライザにより構成される計測信号受信
計測部２５に接続されている。位置信号検出部５は、こ
の自動車１の方位を検知する地磁気センサ３および走行
距離を車輪の回転に対応して走行距離計測用パルスを発
生する距離パルス送出部４からの情報により、自動車１
の位置を検出する。この位置信号検出部５の位置情報
と、計測信号受信計測部２５の計測情報とが計測位置信
号整合部２７で整合され、作画部２８に画像表示され
る。

【０００４】図１２を参照して従来例装置による測定結
果を説明する。図１２は従来例装置による測定結果を示
す図である。放射妨害源周辺の道路上を走行しつつ、任
意の道路位置における電界（または磁界）強度の計測デ
ータをもとに、一定の等電界（または等磁界）線の分布
を推定した結果を示した。

【０００５】無線送信アンテナ８の周辺には、道路９や
市街地のある区域１０および畑、森林、牧草地などから
なる道路のない区域１１がある。これらの区域１０およ
び１１に情報通信機器を設置する場合に無線送信アンテ
ナ８からの放射妨害波の影響の及ぶ範囲を知る必要があ
り、図１１に示したような計測装置を用いた電磁環境測
定が行われる。

【０００６】自動車１で道路９上を走行し、無線送信ア
ンテナ８からの距離ｒ_A 、ｒ_B 、ｒ_C に位置する地点
Ａ、Ｂ、Ｃにおける電界強度Ｅ_A 、Ｅ_B 、Ｅ_C を測定す
る。あらかじめ、無線送信アンテナ８との距離が地図等
で既知の建物等がある道路上の地点を基準地点に定めて
おけば、これら地点Ａ、Ｂ、Ｃの位置は、自動車１に搭
載した地磁気センサ３と距離パルス送出部４からの送出
パルス数による走行距離から求められ距離ｒ_A 、ｒ_B 、
ｒ_C も明らかになる。

【０００７】一方、無線送信アンテナ８周辺の電界強度
Ｅは無線送信アンテナ８からの距離ｒに反比例すること
が知られているため、無線送信アンテナ８と区域１０内
の各地点Ａ、Ｂ、Ｃを結ぶ半径方向ａ、ｂ、ｃにおい
て、電界強度Ｅが同一のＥ₁ となる無線送信アンテナ８
からの距離ｒ_A1、ｒ_B1、ｒ_C1は、測定した電界強度
Ｅ_A、Ｅ_B 、Ｅ_C と距離ｒ_A 、ｒ_B 、ｒ_C によって、 Ｅ₁ ＝Ｅ_A ・ｒ_A ／ｒ_A1＝Ｅ_B ・ｒ_B ／ｒ_B1＝Ｅ_C ・ｒ
_C ／ｒ_C1 の関係から求まる。一方、道路のない区域１１内の電界
強度Ｅ₁ となる半径距離ｒ_D1は、無線波の自由空間にお
ける電波伝搬式から送出出力Ｗが明らかであれば、例え
ば中波放送アンテナ等の場合、よく知られた Ｅ₁ ≒Ｋ√Ｗ／ｒ_D1 （ただし、Ｋは比例定数）により、区域１１内では一定
値として求められる。これにより、放射妨害源である無
線送信アンテナ８周辺で電界強度がＥ₁ となる等電界線
は、図２に示したように求まり、Ｅ₁ と異なる電界強度
Ｅ₂ となる等電界線も同様に破線のように求められる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来例装置で
求めたこれら等電界線は、放射妨害源周辺において道路
のある区域は、道路上の実測データに基づく推定値をも
とにしており、測定点近傍にある建物の高さや密集度の
違い等によって電波の反射状況が異なるため、大きな誤
差が生ずる。また、放射妨害源周辺で道路のない区域は
測定ができないため、単なる電波の自由空間伝搬式を用
いた推定値にもとづいており、区域内の高低地形の形状
や、立木の植生状況などによって実際の値と大きく異な
る。

【０００９】また、測定も自動車に搭載したアンテナを
用いているため、高さ、方向に制限があり、放射妨害源
周辺を高さ方向も含めた三次元的な精密な等電界線を求
めることが困難である。

【００１０】本発明は、このような背景に行われたもの
であり放射妨害源周辺の任意の空間位置における電磁環
境を三次元的に計測できる電磁環境測定装置を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、アンテナと、
このアンテナに到来する電磁波を受信する受信部と、こ
のアンテナ位置の検知手段と、前記受信部の出力信号か
ら電磁環境に係わる計測値を得る計測部とを備えた電磁
環境計測装置である。

【００１２】ここで、本発明の特徴とするところは前記
アンテナ、前記受信部および前記アンテナ位置の検知手
段が搭載された浮揚体を設け、前記計測部が搭載された
地表移動体と、この浮揚体とこの地表移動体とを接続す
るケーブルとを備え、このケーブルは、前記受信部の出
力信号および前記アンテナ位置の検知手段の出力信号を
伝送する伝送路を含むところにある。

【００１３】また、前記浮揚体に浮揚推進手段が搭載さ
れ、この浮揚推進手段を制御する遠隔操作手段が前記地
表移動体に搭載され、前記ケーブルには、この遠隔操作
手段の出力制御信号を伝送する伝送路を含むことが望ま
しい。この伝送路を含めてこれらの伝送路は光ファイバ
ケーブルであることが望ましい。

【００１４】前記位置の検知手段は、位置測定用人工衛
星からの電波を受信する手段を含むことが望ましい。さ
らに、この位置の検知手段は三次元の位置を検知する手
段であり、前記計測部は前記計測値とこの三次元の位置
を対応づけて表示する手段を含むことが望ましい。

【００１５】

【作用】電磁環境計測用アンテナを空中移動が可能な浮
揚体に搭載し、三次元空間での計測を可能とする。

【００１６】浮揚体の電磁環境計測データおよび位置デ
ータさらに浮揚体の制御信号の三種類の信号は、浮揚体
と地上装置を接続する信号伝送路により地上にある計測
手段および制御手段の間で送受信される。この信号線に
は、信号の信頼度を向上させる観点と、軽量化の観点と
から光ファイバケーブルを用いることが望ましい。ま
た、この三種類の信号を多重化して一本の信号伝送路に
より伝送することにより、さらに軽量化を図ることがで
きる。

【００１７】

【実施例】本発明第一実施例の構成を図１および図２を
参照して説明する。図１は本発明第一実施例装置の構成
図である。図２は本発明第一実施例装置のブロック図で
ある。

【００１８】本発明は、電磁環境測定用アンテナ１２
と、この電磁環境測定用アンテナ１２に到来する電磁波
を受信する受信部２と、この電磁環境測定用アンテナ１
２の位置の検知手段である三次元位置信号検出部２１
と、受信部２の出力信号から電磁環境に係わる計測値を
得る計測信号受信計測部２５とを備えた電磁環境計測装
置である。

【００１９】ここで、本発明の特徴とするところは電磁
環境測定用アンテナ１２、受信部２および三次元位置信
号検出部２１が搭載された浮揚体１３を設け、計測信号
受信計測部２５が搭載された地表移動体である自動車１
と、この浮揚体１３とこの自動車１とを接続するケーブ
ル１７とを備え、このケーブル１７は、受信部２の出力
信号および三次元位置信号検出部２１の出力信号を伝送
する伝送路である光ファイバケーブル１７₁ および１７
₂ を含むところにある。

【００２０】また、浮揚体１３に浮揚推進用プロペラ１
４および１４′が搭載され、この浮揚推進用プロペラ１
４および１４′を制御する遠隔操作手段である浮揚体制
御信号送出部３０が自動車１に搭載され、ケーブル１７
には、この遠隔操作手段の出力制御信号を伝送する伝送
路である光ファイバケーブル１７₃ を含む構成である。

【００２１】三次元位置信号検出部２１は、位置測定用
人工衛星であるＧＰＳ (Global Positioning System)衛
星からの電波により位置を測位するＧＰＳ装置を含む構
成である。さらに、この三次元位置信号検出部２１の出
力信号は三次元の位置検出信号であり、計測信号受信計
測部２５は前記計測値とこの三次元の位置を対応づけて
表示する手段である計測位置信号整合部２７および作画
部２８を含む構成である。

【００２２】次に、本発明第一実施例の動作を説明す
る。浮揚体１３を自動車１に搭載し、これを道路の任意
の位置に停車させる。図２に示す自動車１に備えられた
浮揚体制御信号送出部３０から制御信号を送出して浮揚
体１３に備えられた浮揚推進用プロペラ１４および１
４′を駆動し、浮揚体１３を空中に浮揚させるととも
に、自動車１の停車位置を中心としてケーブル長さから
決まる範囲内で任意の水平および垂直方向空間を移動さ
せる。この移動中に常時送信されているＧＰＳ衛星２０
からの測位用電波をＧＰＳ用アンテナである三次元位置
検出用アンテナ１９で受信し、三次元位置信号検出部２
１から光ファイバケーブル１７₂ を介して浮揚体１３の
空間位置を三次元位置信号受信部２９で検知する。この
検知出力信号により掃引起動部２６を動作させ、計測信
号受信計測部２５に到来している電磁環境計測用アンテ
ナ１２で検出された妨害波検出信号を取込むとともに、
三次元位置信号受信部２９からの検知出力信号を計測位
置信号整合部２７に入力し、ここで妨害波計測信号と空
間位置信号とを対応してデータ処理を行い、図示しない
記憶部にデータを記憶する。また、この段階で必要であ
れば作画部２８で等電界線など処理されたデータを画面
表示する。この処理されたデータは、従来例で説明した
平面図の他に、三次元位置信号をもとにして立体図とし
て表示させることもできる。浮揚体１３内の選択分配回
路部２２、駆動回路部２３および２３′、三次元位置信
号検出部２１の駆動エネルギーは、図示しない浮揚体１
３搭載の電池を用いている。

【００２３】以上の動作が終了後、浮揚体１３を自動車
１に回収した後に、他の道路位置に移動して同様の操作
を繰り返せば、道路のない任意の空間における等電界線
が得られる。これらの等電界線は従来例技術による道路
上のデータをもとにした推定曲線ではなく、すべてそれ
ぞれの位置における実測データに基づいているため、地
形や建物の高さ、密集度などがどのような状況であって
も正確な実環境状態を表している。

【００２４】次に、図３を参照して浮揚体１３を説明す
る。図３は浮揚体１３を示す図である。２組の回転羽根
からなる浮揚推進用プロペラ１４および１４′は、おの
おのの組みの羽根は同方向に、異なる組みの羽根は互い
に反対方向に回転することによりトルクの相殺作用で安
定した浮力を得ている。また、浮揚推進用プロペラ１４
および１４′の回転数を変えることによって水平進行が
変化する。浮揚体１３の中心部分には、浮揚体１３に搭
載する電気回路が格納された空中ブロック部１５が設け
られている。この浮揚体１３のもとになる飛行装置は電
動ラジオコントロールモデルとして一般に市販されてい
る。

【００２５】浮揚体１３には三次元位置検出用アンテナ
１９および電磁環境計測用アンテナ１２が取り付けられ
ている。三次元位置検出用アンテナ１９はＧＰＳ衛星２
０からの測位用電波を受信する。電磁環境計測用アンテ
ナ１２は、広範囲の３軸直交ダイポールアンテナであ
り、回転せずに種々の方向からの到来電波に対応できる
構成である。浮揚推進用プロペラ１４および１４′の駆
動源であるモータからの放射妨害波の影響が軽減される
ように距離ｄを設けて浮揚体１３の本体から離して吊り
下げてある。

【００２６】次に、図４を参照してケーブル繰り出し部
７０を説明する。図４はケーブル繰り出し部７０を示す
図である。ケーブル１７はケーブルドラム３４に巻か
れ、このケーブルドラム３４の外側を軸方向に可動する
繰り出しガイド３５が設けられている。ケーブル繰り出
し部７０は、自動車１の浮揚体制御信号送出部３０によ
り制御されており、浮揚体１３の推進駆動制御における
ケーブル１７の繰り出し時に加わるケーブル１７の外力
に対し、ケーブルドラム３４が常に直角方向になるよう
に回転円盤制御モータ３８を制御して回転円盤３７を回
転制御するとともに、ケーブル１７に所定の反力を持た
せて必要以上にケーブル１７がたるまないようにケーブ
ルドラム回転用モータ３６で制御する。また、測定終了
後に浮揚体１３を自動車１に回収する際には、繰り出し
ガイド３５をケーブルドラム３４の軸方向に移動させて
ケーブル１７が一様に巻き取れるようにしてある。

【００２７】このようなケーブル繰り出し部７０を用い
ることによって浮揚体１３の浮揚推進制御時のケーブル
１７の繰り出しおよび巻き取りを容易にする。

【００２８】次に、図５を参照して本発明第二実施例を
説明する。図５は本発明第二実施例装置の構成図であ
る。本発明第二実施例装置では、ケーブル１７の長さｌ
が長くなった場合に、その重量によってケーブル１７が
垂れ下がり、付近の障害物等に接触して浮揚体１３の空
中移動が制約されるのを防止する。

【００２９】所定のケーブル１７の長さｌｉ、ｌｊごと
にケーブルをつりさげる補助気球３１を設けたものであ
る。所定ケーブル長ｌｉ、ｌｊのケーブル重量を打ち消
す程度の容積および気圧のヘリウムガスをあらかじめ補
助気球３１内に封入しておけば、自動車１の停止位置か
ら浮揚体１３までの距離が遠くなり、途中に建物や木な
どの障害物がある場合にもケーブル１７の垂れ下がり部
分をつり上げられるため障害物を回避でき、より広い空
間の電磁環境計測が可能となる。

【００３０】次に、図６を参照して本発明第三実施例を
説明する。図６は本発明第三実施例装置の構成図であ
る。本発明第三実施例装置の特徴は、本発明第二実施例
装置の補助気球３１に補助気球推進用プロペラ３２を設
けたことである。制御信号分岐部３３はケーブル１７に
より伝送される信号の中から補助気球３１の推進用プロ
ペラ３２の制御信号を分岐選択し、推進用プロペラ３２
を制御する。

【００３１】この補助気球３１に設けられた推進用プロ
ペラ３２により、障害物に対するケーブル接触の回避が
容易になる。また、高さ、方向の異なる建物が密集した
区域などに対しても任意の空間位置の電磁環境計測が可
能となる。

【００３２】次に、図７を参照して本発明第四実施例を
説明する。図７は本発明第四実施例装置のブロック図で
ある。本発明第四実施例装置は、電磁環境計測を半導体
レーザ光源３９、光変調器４０および光給電形アンテナ
１２′により構成されたことを特徴とする。

【００３３】光給電形アンテナ１２′は軽量かつ広帯域
特性を持つことから浮揚体１３における搭載重量を軽量
化でき、アンテナの交換なしに電磁環境計測の広域化が
可能となる。半導体レーザ光源３９で発生された基準光
は、光ファイバケーブル１７₁ を介して光電変換分岐回
路１８₁ に到達し、光変調器４０で光給電形アンテナ１
２′からの入力に対応して変調される。この変調された
光は光電変換分岐回路１８₁ ′および再び光ファイバケ
ーブル１７₁ を介して電光変換分岐回路２４₁に到達
し、計測信号受信計測部２５に入力される。

【００３４】次に、図８を参照して本発明第五実施例を
説明する。図８は本発明第五実施例装置のブロック図で
ある。本発明第五実施例装置の特徴は、図２に示した本
発明第一実施例装置における独立した３芯の光ファイバ
ケーブル１７₁ 〜１７₃ の内、位置検出信号伝送用の光
ファイバケーブル１７₂ と浮揚体推進制御信号伝送用の
光ファイバケーブル１７₃ を一本の光ファイバケーブル
１７₄ で共用したことである。

【００３５】光ファイバケーブル１７₄ は、自動車１の
電光変換分岐回路２４₄ と、浮揚体１３の光電変換分岐
回路１８₄ とを接続する。本発明第五実施例装置では、
位置検出信号と浮揚体制御信号とを同一の光ファイバケ
ーブル１７₄ を用いて伝送し、自動車１の電光変換分岐
回路２４₄ と、浮揚体１３の光電変換分岐回路１８₄と
でそれぞれを分岐して使用する。このために、使用する
光ファイバ芯線数が減少し、浮揚体１３に接続されたケ
ーブル重量を軽量化できるとともに、妨害波検出信号は
別の光ケーブル１７₁ で独立して伝送しているため、計
測特性が干渉等で低減されない利点がある。

【００３６】次に、図９を参照して本発明第六実施例を
説明する。図９は本発明第六実施例装置のブロック図で
ある。本発明第六実施例装置の特徴は、本発明第五実施
例装置で独立とした妨害波検出信号用の光ファイバケー
ブル１７₁ も一本の光ファイバケーブル１７₅ にまとめ
たことである。

【００３７】自動車１の電光変換分岐回路２４₅ と、浮
揚体１３の光電変換分岐回路１８₅とは一本の光ファイ
バケーブル１７₅ により接続され、位置検出信号、浮揚
体制御信号、電磁環境計測信号の三つの信号をそれぞれ
分岐して出力する。

【００３８】次に、図１０を参照して本発明第七実施例
を説明する。図１０は本発明第七実施例装置の構成図で
ある。本発明第七実施例装置の特徴は、浮揚体１３に、
ヘリウムガスを封入した補助気球３１を用いたことであ
る。電磁環境計測用アンテナ１２および空中ブロック部
１５の重量に対し、浮揚推進用プロペラ１４および１
４′による浮力に加えて気球３１内に封入するヘリウム
ガスの圧力や容量の調整による浮力を得る。

【００３９】浮揚推進用プロペラ１４および１４′は、
これらの駆動モータにパルス幅や周期の異なるパルスを
印加して回転数および方向を制御することで空中を任意
の方向に移動できる。

【００４０】本発明第一実施例では、三次元位置信号受
信部２９からの検知出力信号で掃引起動部２６を動作さ
せ、この出力によって計測信号受信計測部２５への到来
妨害波信号を取り込むように説明したが、計測信号受信
計測部２５において、電磁環境計測用アンテナ１２から
の到来信号を自己掃引ごとにメモリに記憶更新させてお
いて、三次元位置検知出力信号が入力されたときに、計
測位置信号整合部２７に出力を送出する構成とすること
もできる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば放
射妨害源周辺の任意の空間位置における電磁環境を三次
元的に計測できる。また、自動車などの進入が困難な場
所においても計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一実施例装置の構成図。

【図２】本発明第一実施例装置のブロック図。

【図３】本発明第一実施例の浮揚体を示す図。

【図４】ケーブル繰り出し部を示す図。

【図５】本発明第二実施例装置の構成図。

【図６】本発明第三実施例装置の構成図。

【図７】本発明第四実施例装置のブロック図。

【図８】本発明第五実施例装置のブロック図。

【図９】本発明第六実施例装置のブロック図。

【図１０】本発明第七実施例装置の構成図。

【図１１】従来例装置の構成図。

【図１２】従来例装置による測定結果を示す図。

【符号の説明】

１ 自動車 ２ 受信部 ３ 地磁気センサ ４ 距離パルス送出部 ５ 位置信号検出部 ８ 無線送信アンテナ ９ 道路 １０、１１区域 １２ 電磁環境計測用アンテナ １２′光給電形アンテナ １３ 浮揚体 １４、１４′浮揚推進用プロペラ １５ 空中ブロック部 １７ ケーブル １７₁ 、１７₂ 、１７₃ 、１７₄ 、１７₅ 光ファイバケ
ーブル １８₁ 、１８₁ ′、１８₂ 、１８₃ 光電変換分岐回路 １９ 三次元位置検出用アンテナ ２０ ＧＰＳ衛星 ２１ 三次元位置信号検出部 ２２ 選択分配回路部 ２３、２３′駆動回路部 ２４₁ 、２４₂ 、２４₃ 電光変換分岐回路 ２５ 計測信号受信計測部 ２６ 掃引起動部 ２７ 計測位置信号整合部 ２８ 作画部 ２９ 三次元位置信号受信部 ３０ 浮揚体制御信号送出部 ３１ 補助気球 ３２ 補助気球推進用プロペラ ３３ 制御信号分岐部 ３４ ケーブルドラム ３５ 繰り出しガイド ３６ ケーブルドラム回転用モータ ３７ 回転円盤 ３８ 回転円盤制御モータ ３９ 半導体レーザ光源 ４０ 光変調器 ７０ ケーブル繰り出し部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンテナと、このアンテナに到来する電
   磁波を受信する受信部と、このアンテナ位置の検知手段
   と、前記受信部の出力信号から電磁環境に係わる計測値
   を得る計測部とを備えた電磁環境計測装置において、 前記アンテナ、前記受信部および前記アンテナ位置の検
   知手段が搭載された浮揚体を設け、 前記計測部が搭載された地表移動体と、 この浮揚体とこの地表移動体とを接続するケーブルとを
   備え、 このケーブルは、前記受信部の出力信号および前記アン
   テナ位置の検知手段の出力信号を伝送する伝送路を含む
   ことを特徴とする電磁環境計測装置。
2. 【請求項２】 前記浮揚体に浮揚推進手段が搭載され、 この浮揚推進手段を制御する遠隔操作手段が前記地表移
   動体に搭載され、 前記ケーブルには、この遠隔操作手段の出力制御信号を
   伝送する伝送路を含む請求項１記載の電磁環境計測装
   置。
3. 【請求項３】 前記伝送路は光ファイバケーブルである
   請求項１または２記載の電磁環境計測装置。
4. 【請求項４】 前記位置の検知手段は、位置測定用人工
   衛星からの電波を受信する手段を含む請求項１記載の電
   磁環境計測装置。
5. 【請求項５】 前記位置の検知手段は三次元の位置を検
   知する手段であり、 前記計測部は前記計測値とこの三次元の位置を対応づけ
   て表示する手段を含む請求項１記載の電磁環境計測装
   置。