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図面 (5)

課題

伝送路の入力部と出力部とが空間的に離れている場合にも、容易に周波数特性を測定できる周波数特性測定システムを提供すること。

解決手段

周波数特性測定システム1は、信号発生器10及び信号レベル測定器20を有し、信号発生器10は、放送波周波数帯域において広帯域ノイズ信号を発生させ、伝送路へ出力するノイズ発生部11を備え、信号レベル測定器20は、伝送路の電気信号から複数の周波数の成分を検出し、当該周波数毎の信号強度を測定するレベル検出部22と、周波数毎の信号強度に基づいて周波数特性情報を出力する制御部23と、を備える。

概要

背景

従来、高周波信号伝送路における周波数特性測定器の一つとして、高周波信号の発生部と高周波信号のレベル測定部とが内蔵されているものがある。この測定器が想定している被測定系は、電気信号の入力部と出力部が測定器の近傍にあり、測定器と被測定系への電気信号の入力部とを接続する信号ケーブル、及び被測定系からの電気信号の出力部と測定器のレベル測定部とを接続する信号ケーブルが十分に短く、これらの周波数特性が被測定系の測定値に影響を与えない状態である。
電気信号の出力部における信号レベル測定装置としては、例えば、特許文献1に、アンテナからの受信信号を測定し解析する信号レベル測定装置が示されている。

概要

伝送路の入力部と出力部とが空間的に離れている場合にも、容易に周波数特性を測定できる周波数特性測定システムを提供すること。周波数特性測定システム1は、信号発生器10及び信号レベル測定器20を有し、信号発生器10は、放送波周波数帯域において広帯域ノイズ信号を発生させ、伝送路へ出力するノイズ発生部11を備え、信号レベル測定器20は、伝送路の電気信号から複数の周波数の成分を検出し、当該周波数毎の信号強度を測定するレベル検出部22と、周波数毎の信号強度に基づいて周波数特性情報を出力する制御部23と、を備える。

目的

本発明は、伝送路の入力部と出力部とが空間的に離れている場合にも、容易に周波数特性を測定できる周波数特性測定システムを提供する

効果

実績

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請求項1

信号発生器及び信号レベル測定器を有する周波数特性測定システムであって、前記信号発生器は、放送波周波数帯域において広帯域ノイズ信号を発生させ、伝送路へ出力するノイズ発生部を備え、前記信号レベル測定器は、前記伝送路の電気信号から複数の周波数の成分を検出し、当該周波数毎の信号強度を測定する測定部と、前記周波数毎の信号強度に基づいて周波数特性情報を出力する出力部と、を備える周波数特性測定システム。

請求項2

前記ノイズ発生部は、前記広帯域のノイズ信号として、ホワイトノイズを発生させる請求項1に記載の周波数特性測定システム。

請求項3

前記信号発生器は、前記放送波の入力信号と、前記ノイズ発生部により発生されたノイズとを切り替えて前記伝送路へ出力する出力切替部を備える請求項1に記載の周波数特性測定システム。

請求項4

前記測定部は、前記周波数帯域において指定の周波数間隔で、信号強度を測定する請求項1から請求項3のいずれかに記載の周波数特性測定システム。

請求項5

前記信号レベル測定器は、前記信号発生器からの出力信号を直接に入力し、当該入力した信号の前記複数の周波数毎の信号強度を校正データとして記憶する記憶部を備え、前記出力部は、前記校正データと、前記測定部により測定された前記伝送路を経た電気信号の信号強度との差分に基づいて前記周波数特性情報を出力する請求項1から請求項4のいずれかに記載の周波数特性測定システム。

請求項6

前記信号発生器は、前記信号レベル測定器に対して測定の開始トリガー信号を送信する第1送信部を備え、前記測定部は、前記開始トリガー信号を受信したことに応じて、測定を開始する請求項1から請求項5のいずれかに記載の周波数特性測定システム。

請求項7

前記信号レベル測定器は、前記信号発生器に対して測定の停止トリガー信号を送信する第2送信部を備え、前記ノイズ発生部は、前記停止トリガー信号を受信したことに応じて、前記ノイズ信号の出力を停止する請求項1から請求項6のいずれかに記載の周波数特性測定システム。

技術分野

0001

本発明は、高周波信号伝送路における周波数特性を測定するシステムに関する。

背景技術

0002

従来、高周波信号の伝送路における周波数特性の測定器の一つとして、高周波信号の発生部と高周波信号のレベル測定部とが内蔵されているものがある。この測定器が想定している被測定系は、電気信号の入力部と出力部が測定器の近傍にあり、測定器と被測定系への電気信号の入力部とを接続する信号ケーブル、及び被測定系からの電気信号の出力部と測定器のレベル測定部とを接続する信号ケーブルが十分に短く、これらの周波数特性が被測定系の測定値に影響を与えない状態である。
電気信号の出力部における信号レベル測定装置としては、例えば、特許文献1に、アンテナからの受信信号を測定し解析する信号レベル測定装置が示されている。

先行技術

0003

特開2005−90996号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、例えば高層建築物の屋上に信号入力部があり、1階に信号出力部がある伝送系の周波数特性を測定する場合、測定器を屋上に設置すると、1階の信号出力部と測定器のレベル測定部とを接続する信号ケーブルを別途敷設しなければならない。逆に測定器を1階に設置すると、屋上の信号入力部と測定器の信号発生部とを接続する信号ケーブルを別途敷設しなければならない。
一般的に、このように敷設ケーブルが長い場合は、その周波数特性を無視できなくなり、測定器のレベル測定部で測定されたデータから、敷設ケーブルの周波数特性を除く処理が必要となる。敷設ケーブルの周波数特性を除く機能を有する測定器もあるが、高機能なため高価となる。さらに、測定のために長いケーブルを敷設する手間も発生する。また、現実的に安全対策等の所事情によりケーブルを敷設できない場合もある。

0005

そこで、従来のレベル測定方法の一つとして、高周波信号の発生器と、高周波信号のレベル測定器とを用いる場合がある。この場合、被測定系への電気信号の入力部に高周波信号の発生器を設置して、高周波信号を入力する。そして、被測定系からの電気信号の出力部に高周波信号のレベル測定器を設置して、被測定系の出力部から出力される高周波信号のレベルを測定する。
この測定方法の場合、被測定系の電気信号の入力部と出力部とが空間的に離れていても、測定のための信号ケーブルを敷設する必要がないため、測定時の制約が少ない。ただし、高周波信号の発生器と高周波信号のレベル測定器とが同期、すなわち、高周波信号の発生器が出力している周波数と、高周波信号のレベル測定器が測定しようとしている周波数とが同一測定時刻に一致している必要がある。現実的には、距離が離れている2つの機器を同期させるのは困難であるため、高周波信号の発生器は、ある帯域の幅を有した高周波信号を連続発生させて、被測定系に入力する。高周波信号のレベル測定器は、非同期で被測定系から出力される帯域の高周波信号のレベルを測定するため効率に難があり、測定のための放送波の停波期間も長くなっていた。

0006

本発明は、伝送路の入力部と出力部とが空間的に離れている場合にも、容易に周波数特性を測定できる周波数特性測定システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明に係る周波数特性測定システムは、信号発生器及び信号レベル測定器を有し、前記信号発生器は、放送波の周波数帯域において広帯域ノイズ信号を発生させ、伝送路へ出力するノイズ発生部を備え、前記信号レベル測定器は、前記伝送路の電気信号から複数の周波数の成分を検出し、当該周波数毎の信号強度を測定する測定部と、前記周波数毎の信号強度に基づいて周波数特性情報を出力する出力部と、を備える。

0008

この構成によれば、周波数特性測定システムは、信号発生器と信号レベル測定器とを分離したので、被測定伝送路の信号入力部と信号出力部が空間的に離れている場合にも、伝送路に対する接続ケーブルの特性を考慮することなく、伝送路の周波数特性を容易に測定できる。
このとき、周波数特性測定システムは、広帯域のノイズ信号を伝送路へ入力することにより、信号レベルを検出する際に信号発生器と信号レベル測定器との同期をとることなく、容易かつ効率的に対象となる周波数の信号レベルを測定できる。

0009

前記ノイズ発生部は、前記広帯域のノイズ信号として、ホワイトノイズを発生させてもよい。

0010

この構成によれば、周波数特性測定システムは、広帯域のノイズ信号としてホワイトノイズを伝送路へ入力する。したがって、周波数特性測定システムは、信号入力部における信号レベルが既知なため、信号出力部における信号レベルを測定することにより、伝送路の周波数特性を容易に求めることができる。また、同期の機構が削減されると共に、信号発生の機構が簡素化されるので、信号発生器及び信号レベル測定器の製造コストが低減される。

0011

前記信号発生器は、前記放送波の入力信号と、前記ノイズ発生部により発生されたノイズとを切り替えて前記伝送路へ出力する出力切替部を備えてもよい。

0012

この構成によれば、信号発生器は、伝送路の途中に挿入された場合に、この信号発生器から出力される信号として、伝送路に伝送中の放送波の信号と、ノイズ発生部により発生されたノイズ信号とを切り替えて、測定するときのみ測定用のノイズ信号を出力できる。したがって、周波数特性測定システムは、放送波による伝送路の実運用と周波数特性の測定のための信号伝送とを容易に切り替えることができるので、測定のための放送波の停波時間を短縮して運用制限を低減できる。

0013

前記測定部は、前記周波数帯域において指定の周波数間隔で、信号強度を測定してもよい。

0014

この構成によれば、信号レベル測定器は、指定の周波数間隔で信号強度を測定することにより、測定対象の周波数帯域における測定周波数を限定できるので、伝送周波数伝送損失との関係を示す周波数特性を大まかに把握するために、処理負荷及び製造コストを低減できる。

0015

前記信号レベル測定器は、前記信号発生器からの出力信号を直接に入力し、当該入力した信号の前記複数の周波数毎の信号強度を校正データとして記憶する記憶部を備え、前記出力部は、前記校正データと、前記測定部により測定された前記伝送路を経た電気信号の信号強度との差分に基づいて前記周波数特性情報を出力してもよい。

0016

この構成によれば、周波数特性測定システムは、信号発生器から出力されるノイズ信号の情報を校正データとして記憶し、測定データとの差分として伝送路の周波数特性を求める。したがって、周波数特性測定システムは、たとえ測定帯域における振幅周波数特性フラットでない安定性の低いノイズ信号であっても、リファレンス信号として利用可能となり、周波数特性の測定精度を向上できる。

0017

前記信号発生器は、前記信号レベル測定器に対して測定の開始トリガー信号を送信する第1送信部を備え、前記測定部は、前記開始トリガー信号を受信したことに応じて、測定を開始してもよい。

0018

この構成によれば、周波数特性測定システムは、信号発生器から信号レベル測定器に対して測定の開始トリガー信号を送信することにより、周波数特性の測定を遅延なく実行できる。この結果、測定のための放送波の停波時間が短縮され、運用制限が低減される。

0019

前記信号レベル測定器は、前記信号発生器に対して測定の停止トリガー信号を送信する第2送信部を備え、前記ノイズ発生部は、前記停止トリガー信号を受信したことに応じて、前記ノイズ信号の出力を停止してもよい。

0020

この構成によれば、周波数特性測定システムは、信号レベル測定器から信号発生器に対して測定の停止トリガー信号を送信することにより、伝送路へのノイズ信号の出力を遅延なく停止できる。この結果、測定のための放送波の停波時間が短縮され、運用制限が低減される。

発明の効果

0021

本発明によれば、伝送路の入力部と出力部とが空間的に離れている場合にも、容易に周波数特性を測定できる。

図面の簡単な説明

0022

実施形態に係る周波数特性測定システムの構成例を示す図である。
実施形態に係る信号発生器の機能構成を示す図である。
実施形態に係る信号レベル測定器の機能構成を示す図である。
実施形態に係る周波数特性測定システムの処理を示すシーケンス図である。

実施例

0023

以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
図1は、本実施形態に係る周波数特性測定システム1の構成例を示す図である。

0024

周波数特性測定システム1は、高周波のノイズ信号を発生させる信号発生器10と、放送波の周波数帯域における伝送路の振幅周波数特性を測定する信号レベル測定器20とを備える。

0025

信号発生器10は、例えば、建築物の屋上のアンテナから接続される建物内の伝送路A(同軸ケーブル等)の端部(入力部)付近に設けられ、信号レベル測定器20は、建物内の伝送路の端部(出力部)付近に接続される。
このように、周波数特性測定システム1は、電気信号の入力部と出力部とが空間上で離れた位置にあり、信号伝送距離が長い既設信号伝送系において、入力部から入力した信号の入力信号レベルと出力部に現れる信号の出力信号レベルとの関係を、周波数毎に測定する。

0026

図2は、本実施形態に係る信号発生器10の機能構成を示す図である。
信号発生器10は、被測定伝送路Aの中間に挿入し、又は被測定伝送路Aの入り口に接続される。信号発生器10は、ノイズ発生部11と、出力切替部12と、第1送信部13とを備える。

0027

ノイズ発生部11は、放送波の周波数帯域において広帯域の高周波ノイズを発生させ、出力切替部12へ提供する。この高周波ノイズは、ホワイトノイズ、又はホワイトノイズとみなせる類似のノイズであり、広帯域の周波数に渡って同等の出力レベルを有する。
なお、ノイズ発生部11は、所定の操作入力に応じてノイズの出力レベルを変化させてもよい。

0028

出力切替部12は、被測定伝送路に入力されて伝送される放送波の電気信号と、ノイズ発生部11から提供される高周波ノイズとを切り替えて被測定伝送路Aへ出力する。

0029

第1送信部13は、ユーザ操作に応じて、又は出力切替部12により被測定伝送路Aへの出力がノイズ信号に切り替えられたことに応じて、信号レベル測定器20に対して測定の開始トリガー信号を送信する。

0030

図3は、本実施形態に係る信号レベル測定器20の機能構成を示す図である。
信号レベル測定器20は、高周波信号処理部21と、レベル検出部22(測定部)と、制御部23(出力部)と、記憶部24と、表示部25と、外部インタフェース(I/F)26とを備える。信号レベル測定器20は、被測定伝送路Aから高周波信号を入力し、周波数ごとの信号レベルを測定し、周波数特性を表示、又はUSB等で接続された外部装置(例えばPC)にデータを出力する。

0031

高周波信号処理部21は、ローノイズアンプミキサとを備え、被測定伝送路Aから入力される高周波信号(ホワイトノイズ)を増幅させた後、LO(Local Oscillator)信号と混合し、IF(Intermediate Frequency)信号を生成する。

0032

レベル検出部22は、例えば、ローノイズアンプ、高周波発信器としてのPLL(Phase Locked Loop)、VCO(Voltage Controlled Oscillator)、所定周波数の信号を電圧値に変換する検波回路FSK(Frequency Shift Keying)復調回路RSSI(Received Signal Strength Indicator)検出回路等を備える。
レベル検出部22は、制御部23によりVCOが制御されることによって、測定対象の周波数帯域における複数の周波数成分を検出し、RSSI検出回路からIF信号信号レベルデータ(RSSI)を出力する。
なお、レベル検出部22は、高周波信号処理部21へLO信号を提供する。

0033

制御部23は、信号発生器10から開始トリガー信号を受信したことに応じて、レベル検出部22のVCOを制御することにより、指定された周波数間隔で複数の周波数毎の信号強度を取得する。そして、制御部23は、信号発生器10から出力されたノイズにおける周波数毎の信号強度と、取得した伝送路を経由した信号の信号強度との差分に基づいて、被測定伝送路の振幅周波数特性情報(例えば、レベルデータ)を出力する。
このとき、制御部23は、伝送路に入力されたノイズの信号強度として、後述の校正データを記憶部24から読み出して利用してもよい。なお、各周波数で信号強度が一定のホワイトノイズが入力される場合には、校正データとの演算は省略されてよい。

0034

記憶部24は、信号レベル測定器20に直結された信号発生器10から、伝送路を経由せずに入力されたノイズ信号を取り込んだ際に、この信号の周波数毎の信号強度(RSSI)を校正データとして記録する。これにより、制御部23は、信号発生器10の出力がホワイトノイズとみなせない不安定な信号であったとしても、この信号特性を、測定された伝送路の周波数特性から除くことができる。

0035

表示部25は、制御部23から出力された振幅周波数特性情報を、数値データ、又はスペクトラム波形等のグラフデータとして表示してユーザに提示する。

0036

外部インタフェース26は、USB等の有線通信インタフェース、又は無線通信インタフェースであり、接続されたPC等の外部装置に対して、例えばCSV形式のデータとして振幅周波数特性情報を出力する。

0037

第2送信部27は、信号レベルの測定が終了した後、信号発生器10に対して測定の停止トリガー信号を送信する。信号発生器10は、この停止トリガー信号を受信したことに応じて、ノイズ信号の出力を停止する。

0038

図4は、本実施形態に係る周波数特性測定システム1の処理を示すシーケンス図である。
本処理は、信号レベル測定器20において、信号発生器10のノイズ信号に対する校正処理が終了し、校正データが記憶されているものとする。

0039

テップS1において、信号発生器10は、出力切替部12によりノイズ発生部11が発生するノイズ信号の伝送路への送出を開始する。
ステップS2において、信号発生器10は、測定タイミングを同期させる手段として、信号レベル測定器20へ測定の開始トリガー信号を、有線又は無線により送信する。

0040

ステップS3において、信号レベル測定器20は、開始トリガー信号を受信すると、周波数サンプリング方式のレベル測定プログラムを実行することにより、測定帯域(例えば、0〜3.0GHz)において指定の周波数間隔での信号の振幅レベル(RSSI)測定を開始する。

0041

ステップS4において、信号レベル測定器20は、測定結果校正を行う。すなわち、信号レベル測定器20は、リファレンス信号であるノイズを校正する手段としての信号校正プログラムを実行し、測定データと予め記憶部24に記憶されている校正データとの差分を求めることにより、伝送路の振幅周波数特性情報を生成する。

0042

ステップS5において、信号レベル測定器20は、表示部25に振幅周波数特性のスペクトラム波形を表示する。
ステップS6において、信号レベル測定器20は、振幅周波数特性のスペクトラム波形を、後から表示又は外部出力できるように、電子データとして記憶部24又は外部の記録装置に保存する。

0043

ステップS7において、信号レベル測定器20は、信号レベル測定を終了させ、測定タイミングを同期させる手段として、信号発生器10に対して測定の停止トリガー信号を、無線又は有線により送信する。

0044

ステップS8において、信号発生器10は、停止トリガー信号を検出すると、ノイズ信号の出力を停止する。具体的には、出力切替部12が伝送路への出力信号を、ノイズ発生部11からのノイズ信号から放送波へ切り替える。さらに、ノイズ発生部11がノイズ信号の発生を停止してもよい。
また、信号発生器10は、開始トリガー信号の送信時から停止トリガー信号を受信することなく所定時間(例えば、10秒)が経過した場合に、測定処理エラーとなった又は停止トリガー信号の送受信に失敗したと判断してノイズ信号の出力を停止してもよい。

0045

本実施形態によれば、周波数特性測定システム1は、信号発生器10と信号レベル測定器20とを分離したので、被測定伝送路の信号入力部と信号出力部が空間的に離れている場合にも、伝送路に対する接続ケーブルの特性を考慮することなく、伝送路の周波数特性を容易に測定できる。
このとき、周波数特性測定システム1は、広帯域のノイズ信号を伝送路へ入力することにより、信号レベルを検出する際に信号発生器10と信号レベル測定器20との同期をとることなく、容易かつ効率的に対象となる周波数の信号レベルを測定できる。

0046

さらに、周波数特性測定システム1は、広帯域のノイズ信号としてホワイトノイズを伝送路へ入力する。したがって、周波数特性測定システム1は、信号入力部における信号レベルが既知なため、信号出力部における信号レベルを測定することにより、伝送路の周波数特性を容易に求めることができる。また、同期の機構が削減されると共に、信号発生の機構が簡素化されるので、信号発生器10及び信号レベル測定器20の製造コストが低減される。

0047

信号発生器10は、伝送路の途中に挿入された場合に、この信号発生器10から出力される信号として、伝送路に伝送中の放送波の信号と、ノイズ発生部11により発生されたノイズ信号とを切り替えて、測定するときのみ測定用のノイズ信号を出力できる。したがって、周波数特性測定システム1は、放送波による伝送路の実運用と周波数特性の測定のための信号伝送とを容易に切り替えることができるので、測定のための放送波の停波時間を短縮して運用制限を低減できる。

0048

信号レベル測定器20は、指定の周波数間隔で信号強度を測定することにより、測定対象の周波数帯域における測定周波数を限定できるので、伝送周波数と伝送損失との関係を示す周波数特性を大まかに把握するために、処理負荷及び製造コストを低減できる。

0049

また、周波数特性測定システム1は、信号発生器から出力されるノイズ信号の情報を校正データとして記憶し、測定データとの差分として伝送路の周波数特性を求める。したがって、周波数特性測定システム1は、たとえ測定帯域における振幅周波数特性がフラットでない安定性の低いノイズ信号であっても、リファレンス信号として利用可能となり、周波数特性の測定精度を向上できる。

0050

また、周波数特性測定システム1は、信号発生器10から信号レベル測定器20に対して測定の開始トリガー信号を送信することにより、周波数特性の測定を遅延なく実行できる。この結果、測定のための放送波の停波時間が短縮され、運用制限が低減される。

0051

また、周波数特性測定システム1は、信号レベル測定器20から信号発生器10に対して測定の停止トリガー信号を送信することにより、伝送路へのノイズ信号の出力を遅延なく停止できる。この結果、測定のための放送波の停波時間が短縮され、運用制限が低減される。

0052

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

0053

本実施形態では、主に周波数特性測定システムの構成と動作について説明したが、本発明はこれに限られず、各構成要素を備え、周波数特性を測定するための方法、又はプログラムとして構成されてもよい。

0054

さらに、周波数特性測定システムの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。

0055

ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

0056

さらに「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワーク電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでもよい。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

0057

1周波数特性測定システム
10信号発生器
11ノイズ発生部
12出力切替部
13 第1送信部
20信号レベル測定器
21高周波信号処理部
22レベル検出部(測定部)
23 制御部(出力部)
24 記憶部
25 表示部
26外部インタフェース
27 第2送信部

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