平面アンテナの放射特性測定システムの自動化に関する研究

【目的】本研究者が携わっている埼玉大学工学部電気電子システム工学科における学生実験のうち、電磁波工学に関する実験においては、マイクロストリップアンテナ(以後MSA)を主とした平面アンテナに関する実験が行われている。本研究では、学生実験における平面アンテナの放射特性の測定について、PCを用いた測定システムの自動化を構築し、学生実験のより一層の充実を図ることを目的として実施した。【方法】本研究では、被測定アンテナを回転させるターンテーブル等を新規に導入し、PCからのデジタル出力で制御する。また、同時にアンテナ受信レベルの取得については、既存の高周波パワーメータをPCからGPIBを用いて制御する。これにより、アンテナ放射方向角度と受信レベルを同時に自動測定可能とするシステムを構築する。自動測定を可能とすることにより、MSAをはじめとした種々の放射特性を有するアンテナの測定が短時間で効率的に行えるようになり、より多様な特性を有するアンテナの測定を可能とすることができる。これらの新しいシステムのコントロールは、グラフィカルなプログラミング環境である、LabVIEWを用いて行う。LabVIEWについては、本研究者が所属する総合技術支援センターにおいては、ライセンス導入が実現されており、センター所属職員であれば無料で使用できるようになっている。【成果】ターンテーブルの構築は、角度制御が容易なステッピングモータにより構成されたオリエンタルモーター(株)のDGIIシリーズを用いることとした。このシリーズはステッピングモータとギヤ部が一体化されており、且つ、出力テーブルが中空構造となっているため、中心部にロータリージョイントを用いることにより無限回転での測定も可能とすることができる。また、ステッピングモータの制御には日本ナショナルインスツルメンツ(NI)社のDAQデバイスUSB6009を用いてパルス出力を行い、回転停止直前には慣性の影響を低減するため、自動で速度が遅くなるようにプログラムした。従来のテキストベースのプログラミングに比べ、視覚的なプログラミングであるため理解もしやすいLabVIEWを用いたこととも併せて、今回構成した新しいアンテナ放射特性測定システムが電磁波工学のみならず、今後の学生の制御システムに対するモチベーションの向上へも寄与することが期待される。

【目的】本研究者が携わっている埼玉大学工学部電気電子システム工学科における学生実験のうち、電磁波工学に関する実験においては、マイクロストリップアンテナ(以後MSA)を主とした平面アンテナに関する実験が行われている。本研究では、学生実験における平面アンテナの放射特性の測定について、PCを用いた測定システムの自動化を構築し、学生実験のより一層の充実を図ることを目的として実施した。【方法】本研究では、被測定アンテナを回転させるターンテーブル等を新規に導入し、PCからのデジタル出力で制御する。また、同時にアンテナ受信レベルの取得については、既存の高周波パワーメータをPCからGPIBを用いて制御する。これにより、アンテナ放射方向角度と受信レベルを同時に自動測定可能とするシステムを構築する。自動測定を可能とすることにより、MSAをはじめとした種々の放射特性を有するアンテナの測定が短時間で効率的に行えるようになり、より多様な特性を有するアンテナの測定を可能とすることができる。これらの新しいシステムのコントロールは、グラフィカルなプログラミング環境である、LabVIEWを用いて行う。LabVIEWについては、本研究者が所属する総合技術支援センターにおいては、ライセンス導入が実現されており、センター所属職員であれば無料で使用できるようになっている。【成果】ターンテーブルの構築は、角度制御が容易なステッピングモータにより構成されたオリエンタルモーター(株)のDGIIシリーズを用いることとした。このシリーズはステッピングモータとギヤ部が一体化されており、且つ、出力テーブルが中空構造となっているため、中心部にロータリージョイントを用いることにより無限回転での測定も可能とすることができる。また、ステッピングモータの制御には日本ナショナルインスツルメンツ(NI)社のDAQデバイスUSB6009を用いてパルス出力を行い、回転停止直前には慣性の影響を低減するため、自動で速度が遅くなるようにプログラムした。従来のテキストベースのプログラミングに比べ、視覚的なプログラミングであるため理解もしやすいLabVIEWを用いたこととも併せて、今回構成した新しいアンテナ放射特性測定システムが電磁波工学のみならず、今後の学生の制御システムに対するモチベーションの向上へも寄与することが期待される。