JP2003121485A

JP2003121485A - 電波照射装置

Info

Publication number: JP2003121485A
Application number: JP2001311178A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Iyama; 隆弘井山; Yoshiaki Tarusawa; 芳明垂澤; Shinji Kamibayashi; 真司上林; Toshio Nojima; 俊雄野島
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2001-10-09
Publication date: 2003-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】電波の利用効率が高く、電界分布の乱れが少な
く、電波照射量の制御が可能な電波照射装置を提供す
る。【解決手段】電波を放射するためのアンテナ１と、アン
テナとは別体構造の放射された電波の主ビーム方向に設
置された誘電体レンズ３と、上記アンテナと上記誘電体
レンズの延長上に設置された電波を照射する対象物２を
載置する支持具４と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐性試験、照射試
験等の電波照射実験を行うための電波照射装置に関す
る。さらに、それを用いた多サンプルの電波照射装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電界強度校正の目的で、ＴＥＭ波
の電界を正確に発生させるための装置としてＴＥＭセル
(Transverse Electromagnetic Cell)が知られている。
この装置は、電界強度校正の目的だけでなく、電子装
置、電子部品、受信機等のＥＭＩ(Electro-Magnetic In
terference)を除去し得る能力、すなわち、電磁気感受
性または電磁気保護レベルおよび電磁妨害排除能力の試
験用として広範囲に使用されている。

【０００３】図1は従来のＴＥＭセルの構成例を示す断
面図である。従来のＴＥＭセルは外導体２３および内導
体２２により構成される空間内に均一な電磁界を発生さ
せるもので、導体によって囲まれた略矩形状断面を有す
る中央部とその両端が四角錘状となるように形成された
テーパ部により構成される外導体２３と、外導体２３に
より形成される空間の中心部に絶縁体により保持されて
外導体２３と絶縁された状態でその両端が外導体２３の
四角錐状部の頂点部まで延びている内導体２２とにより
構成されている。そしてＴＥＭセルの両頂点部には、信
号源２１および整合負荷２４が接続される。信号源２１
と外導体２３及び内導体２２とは、同軸コネクタを介し
て接続されており、同軸ケーブルの外導体と外導体２３
とが接続され、同軸ケーブルの中心導体と内導体２２と
が接続され、他の頂点に接続される整合負荷２４は、外
導体２３と内導体２２との間に接続される。また、内導
体２２と外導体２３との空間内に供試対象物２５がセッ
トされる。

【０００４】従来のＴＥＭセルにおいて、信号源２１か
ら高周波信号が与えられれば、この高周波信号は、外導
体２３と内導体２２とによりこれらの間に構成される空
間に均一な電磁界を発生させて伝播し、整合負荷２４に
吸収される。従って、外導体２３と内導体２２との間に
構成される空間内にセットされる供試対象物２５は、所
定の任意の大きさを持つ均一な電磁界に曝されることに
なり、この状態で供試対象物２５を動作させれば、前述
の各種試験を行うことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記方法に用いるＴＥ
Ｍセル（導波管）は、内部に障害物がなく理想的に電磁
界モードが起こることを前提にその形状が定められてい
る。したがって、その閉空間内に障害物となる照射対象
物があると電磁界分布が乱れやすい。すなわち、電波を
照射する対象物そのものが電磁界分布を乱す原因となる
ため、対象物への電波照射量を制御することが困難であ
った。また、金属板（外導体）で密閉された閉空間で細
胞に対する電波照射試験を行う場合、細胞が成長するた
めに必要な温度、湿度、二酸化炭素濃度を維持する必要
があるが、湿度が９０％以上となるため金属が酸化しや
すい問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、装置規模が小さく電波の利用効率の高い開空間型の
電波照射装置を用いる。本装置は、電波を放射するアン
テナ、アンテナの主ビーム方向に設置された誘電体レン
ズ、および照射対象物を設置するための支持具から構成
される。また、アンテナと誘電体レンズとは別体構造と
する。図２に示すようにアンテナの形状をホーンアンテ
ナ１とすると、誘電体レンズがない場合には放射された
電波は徐々に広がる。しかし、図３に示すように誘電体
レンズ３を通過させると放射された電波は屈折し、その
広がりが小さくなる。すなわち、照射対象物周辺への漏
れが抑制され、電波の利用効率を高めることが可能であ
る。また、本解決手段は開空間における電波の放射によ
るものであるため、閉空間の場合のように照射対象物が
電界分布を乱すことはなく、対象物への電波照射量を制
御することが可能である。また、細胞に対する電波放射
は、電波が透過し高湿度に対する耐性の高い樹脂製の物
質で細胞培養空間を構成し、上記の電波照射装置で外部
から電波を照射することによって行う。これにより、培
養空間で酸化現象を起こすことなく、かつ多くの細胞に
同時に電波を照射することが可能である。上記手段によ
って、本発明は、装置規模が小さく、電波利用効率の高
い電波照射装置を構成することができる。また、多サン
プルの電波照射装置を構成することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】(請求項１の発明の実施例)請求項
１の発明の実施例を図４、５を参照して説明する。電波
照射装置は、電波を放射するためのホーンアンテナ１、
波長を短くしてアンテナと照射対象物との距離を小さく
するため、およびアンテナから放射された電波の広がり
を抑えるための誘電体レンズ３、電波照射の対象物２を
載置するための支持具４により構成される。また、ホー
ンアンテナ１と誘電体レンズ３とは一体構造とすること
なく別体構造とすることで各部材の取り換えを可能と
し、また、相互の位置を調整することで所望の電界分布
を得ることができる。図４は、電波を下に向けて照射す
る例であり、図５は電波を上に向けて照射する例であ
る。支持具４は、周囲の電界を乱さないようにアクリ
ル、テフロン（登録商標）などの低誘電率材料で構成さ
れる。誘電体レンズを通過することによって、電波の広
がりが抑制され、効率よく照射対象物への電波照射が可
能となる。

【０００８】（請求項２の発明の実施例)この実施例は
図６に示すように電波吸収体５、または図７に示すよう
な反射板６をホーンアンテナ１から見て照射対象物２の
前方に設置することによって構成される。対象物を透過
した電波、および対象物に照射されなかった電波が周囲
の物や壁面に反射、散乱することによって再び対象物に
入射することを防ぐために、電波吸収体は電波を吸収
し、反射板は対象物とは異なる方向に電波を反射する。
ここで反射板は、図７のようにアンテナ主ビーム方向と
一定の角度で保持されている。

【０００９】(請求項３の発明の実施例)この実施例は図
８に示すように３個のホーンアンテナ１−１〜１−３を
使用した場合を例にとる。各アンテナの給電系におい
て、信号源１０からの信号を分配する分配器９、給電電
力を制御するための減衰器８、位相を制御するための位
相器７が配されており、これらを制御することによって
アンテナのビームパターンを形成する。ホーンアンテナ
の開口部においては、図９のようにアンテナ中央部の電
界強度が大きくなっているため、１つのホーンアンテナ
から電波を照射した場合、照射対象物を置く面における
電界分布は図１０のようになる。そこで、図１１に示す
ようにホーンアンテナ１−１および１−３の給電電力を
大きくしホーンアンテナ１−２の給電電力を小さくする
と、ビームパターンおよび照射対象物を置く面での電界
強度は同図下のようになり、その面の中心部から外側に
行くほど電界強度を大きくすることができる。また、図
１２に示すようにホーンアンテナ１−１および１−３の
給電電力を小さくしホーンアンテナ１−２の給電電力を
大きくした場合、ビームパターンおよび照射対象物を置
く面での電界強度は同図下のようになり、その面の中心
部の電界強度を大きくすることができる。なお、上記実
施例ではホーンアンテナを３個用いた場合について説明
したが本発明はこれに限るものではない。

【００１０】（請求項４の発明の実施例)この実施例
は、図１３に示すようにホーンアンテナ１を支持する
板、および誘電体レンズ３を支持する板が可動式である
構成、すなわち可動手段１１を備え、照射対象物を置く
面における電界分布の制御を可能とする。例として、ホ
ーンアンテナ１と対象物との間の距離を一定とし、誘電
体レンズ３の位置を動かした場合を考える。図１４のよ
うにアンテナと誘電体レンズとの間の距離を近づける
と、同図下のように電波の進行方向の中心部に電波を集
中させることができる。また、図１５のようにアンテナ
と誘電体レンズとの間の距離を遠ざけると、同図下のよ
うに電界分布の集中は緩和される。

【００１１】(請求項５の発明の実施例)請求項５の発明
は、誘電体レンズ３の誘電率または導電率を均一では無
く分布を持たせた構成を有する。誘電率または導電率が
均一な誘電体レンズで本装置を構成した場合、照射対象
物を置く面における電界分布は図１０のように中心部で
大きくなっている。そこで、図１６に示すように誘電体
レンズ３の中央部の誘電率または導電率をその周囲に比
べて大きくすると、誘電体レンズの中心部を通過する電
波の反射量または吸収量が大きく、誘電体レンズの端部
を通過する電波の反射量または吸収量が小さくなる。し
たがって、照射対象物を置く面において同図下のように
均一な電界分布にすることが可能である。一方、図１７
に示すように誘電体レンズの中央部の誘電率または導電
率をその周囲に比べて小さくすると、誘電体レンズの中
心部を通過する電波の反射量または吸収量が小さくな
り、誘電体レンズの端部を通過する電波の反射量または
吸収量が大きくなる。従って、照射対象物を置く面にお
いて同図下のように図１０よりも中心部に集中した電界
分布にすることが可能である。なお、可動手段１１は慣
用されている手段を用いることができる。

【００１２】(請求項６の発明の実施例)請求項６の発明
は、誘電体または導電率を均一ではなく分布を持たせた
誘電体フィルム１３を誘電体レンズ３の前面または後面
に設置する構成を有する。アンテナ１と対象物との間に
均一材料で構成された誘電体レンズのみがある場合、照
射対象物を置く面において電界分布は図１０のように中
心部で大きくなっている。そこで図１８に示すように、
誘電体レンズ３の前面に、中心部の誘電率または導電率
をその周囲に比べて大きくしたフィルムを設置すると、
フィルムの中心部を通過する電波は反射量または吸収量
が大きく、フィルムの端部を通過する電波は反射量また
は吸収量が小さくなる。したがって、照射対象物を置く
面において同図下のように均一な電界分布にすることが
可能である。誘電体フィルムを誘電体レンズの後面に設
置した場合でも同様である。一方、図１９に示すよう
に、誘電体レンズ３の前面に、中心部の誘電率または導
電率をその周囲に比べて小さくしたフィルム１３を設置
すると、フィルムの中心部を通過する電波は反射量また
は吸収量が小さく、フィルムの端部を通過する電波は反
射量または吸収量が大きくなる。したがって、照射対象
物を置く面において同図下のように図１０よりもさらに
中心部に集中した電界分布にすることが可能である。誘
電体フィルムを誘電体レンズの後面に設置した場合でも
同様である。

【００１３】（請求項７の発明の実施例)請求項７の発
明は、誘電体レンズの外周に、電波の照射方向と平行に
金属板を設置する構造を有する。ホーンアンテナと対象
物との間に均一材料で構成された誘電体レンズ３のみが
ある場合、照射対象物を置く面において電界分布は図１
０のように中心部で大きくなっている。このとき、電波
の一部は誘電体レンズに入射されずに周囲に拡散してし
まう。そこで図２０に示すように、誘電体レンズの周囲
に金属板１４を設置すると、図２１に示すように誘電体
レンズに入射されずに拡散していた電波を反射させ、誘
電体レンズに入射させることが可能である。この電波は
誘電体レンズの端から通過するため、照射対象物を置く
面において同図下のように均一な電界分布にすることが
可能である。また、周囲に散乱する電波が少なくなり、
誘電体レンズに入射する電波が多くなるため、電波の利
用効率を向上させることが可能である。

【００１４】また、図６,７、図８,１１,１２、図１３
〜１５、図１６,１７、図１８,１９、図２０にそれぞれ
示された構成を組み合わせて用いることができる。例え
ば、図１２に示すようにビームを中心に絞り、図１４に
示すように照射対象物を置く面の中心部に電波を集中さ
せ、図１７に示すように誘電体レンズ端部における反射
量および減衰量を大きくすることによって、より極端に
照射対象物を置く面の中心部に電波を集中させることが
可能である。

【００１５】(請求項８の発明の実施例)請求項８の発明
は、請求項１〜７の電波照射装置を用い、図２２のよう
に照射対象物２として複数の同じ物を設置することを特
徴とした多サンプルの電波照射装置である。開空間で電
波照射装置を用いて多サンプルに電波照射を行うと、Ｔ
ＥＭセルや導波管に多くのサンプルを閉じ込めて電界を
印加する場合と比較して電界分布の乱れが小さい。サン
プルを置く位置や間隔を厳密に決める必要もないため、
各サンプルに対する電波照射量を制御することが容易で
ある。また、対象物の位置における電界分布を制御でき
るため、各サンプルヘの照射量に差をつけることも等し
くすることも可能である。

【００１６】(請求項９の発明の実施例)請求項９の発明
は、請求項１〜７の電波照射装置を用い、図２３のよう
に照射対象物として細胞培養装置２−１を設置し、その
内部に細胞を培養した容器２−２を複数設置することを
特徴とした多サンプルの電波照射装置である。ここで、
細胞培養装置はテフロン、シリコンなど、低誘電率、低
損失かつ高湿度に対する耐性の高い材料で構成され、装
置内部は細胞の成長する温度、湿度、ＣＯ₂濃度条件を
満たすように設定される。照射された電波は細胞培養装
置内に透過するため、各細胞は均一に電界照射される。
ＴＥＭセルや導波管に多くのサンプルを閉じ込めて電界
を印加する場合と比較して電界分布の乱れが小さい。サ
ンプルを置く位置や間隔を厳密に決める必要もないた
め、各サンプルに対する電波照射量を制御することが容
易である。また、対象物の位置における電界分布を制御
できるため、各サンプルヘの照射量に差をつけることも
等しくすることも可能である。さらに、細胞培養装置は
高湿度によって酸化することがないため、システムの長
寿命化を図ることが可能である。

【００１７】なお、上記実施例において、電波を放射す
るアンテナとしてホーンアンテナを用いた場合について
説明したが、本発明はホーンアンテナに限らず電波の放
射が可能なアンテナであれば用いることができる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置規模が小さく、電波の利用効率が高く、照射対象物
が存在することによる電界分布の乱れを防ぎ、その照射
対象物への照射量を制御することが可能な電波照射装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＴＥＭセルの構成図。

【図２】ホーンアンテナのみで電波を照射したときの電
波の広がりを示す図。

【図３】誘電体レンズを用いて電波の広がりの抑制を示
す図。

【図４】電波を下に向けて照射する電波照射装置の概要
構成図。

【図５】電波を上に向けて照射する電波照射装置の概要
構成図。

【図６】電波照射装置に電波吸収体を設置した例を示す
図。

【図７】電波照射装置に反射板を設置した例を示す図。

【図８】３つのホーンアンテナとその給電系を備えた電
波照射装置の概要構成図。

【図９】ホーンアンテナ開口面の電界分布を示す図。

【図１０】１つのホーンアンテナによる照射対象物を置
く面での電界分布を示す図。

【図１１】照射対象物を置く面の端部の電界強度を強め
るビームパターンとその電界分布を示す図。

【図１２】照射対象物を置く面の中心部の電界強度を強
めるビームパターンとその電界分布を示す図。

【図１３】アンテナおよび誘電体レンズが可動式である
電波照射装置の概要構成図。

【図１４】アンテナと誘電体レンズの距離を小さくした
ときの照射対象物を置く面での電界分布を示す図。

【図１５】アンテナと誘電体レンズの距離を大きくした
ときの照射対象物を置く面での電界分布を示す図。

【図１６】誘電体レンズ中央部の誘電率または導電率を
その周囲に比べて大きくしたときの照射対象物を置く面
での電界分布を示す図。

【図１７】誘電体レンズ中央部の誘電率または導電率を
その周囲に比べて小さくしたときの照射対象物を置く面
での電界分布を示す図。

【図１８】誘電体レンズの前面に、中心部の誘電率また
は導電率をその周囲に比べて大きくした誘電体フィルム
を設置したときの照射対象物を置く面での電界分布を示
す図。

【図１９】誘電体レンズの前面に、中心部の誘電率また
は導電率をその周囲に比べて小さくした誘電体フィルム
を設置したときの照射対象物を置く面での電界分布を示
す図。

【図２０】誘電体レンズの外周に金属板を設置した構造
を示す図。

【図２１】誘電体レンズの外周に金属板を設置したとき
の照射対象物を置く面での電界分布を示す図。

【図２２】多数のサンプルを照射対象物とした例を示す
図。

【図２３】細胞培養装置を照射対象物とし、その内部に
細胞を培養した多数の容器が設置されている例を示す
図。

【符号の説明】

１…ホーンアンテナ、２…対象物、３…誘電体レンズ、
４…支持具、５…電波吸収体、６…反射板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上林真司東京都千代田区永田町二丁目11番１号株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ内 (72)発明者野島俊雄東京都千代田区永田町二丁目11番１号株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ内Ｆターム(参考） 2G036 AA19 BA15 BB00 CA12 5J020 AA02 BA06 BB01 BC06 BD02 DA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電波を放射するためのアンテナと、アンテ
ナとは別体構造の放射された電波の主ビーム方向に設置
された誘電体レンズと、アンテナと誘電体レンズの延長
上に設置された電波を照射する対象物を載置する支持具
と、から構成されたことを特徴とする対象物に対して電
波を照射する電波照射装置。
【請求項２】請求項１に記載の電波照射装置において、アンテナからみて、対象物より前方に電波吸収体、また
は傾斜角度のついた反射板が設置され、対象物を透過し
た電波、および対象物に照射されなかった電波を電波吸
収体により吸収、または反射板によって特定の方向に反
射させることを特徴とする電波照射装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の電波照射装置にお
いて、電波を放射するためのアンテナを複数個のアンテナで構
成し、複数個のアンテナの入力電力、位相を制御する制
御手段を備え、複数個のアンテナ全体のビームパターン
を制御し、対象物に対して任意の電界分布によって電波
を照射することを特徴とする電波照射装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電
波照射装置において、アンテナおよび誘電体レンズは電波の照射方向に対して
移動可能とする可動手段を備え、アンテナおよび誘電体
レンズの位置を調節することによってアンテナ主ビーム
方向の電界分布を制御することが可能であり、対象物に
対して任意の電界分布によって電波を照射できることを
特徴とする電波照射装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電
波照射装置において、誘電体レンズは、異なる誘電率または導電率の分布を有
し、アンテナから照射された電波の誘電体レンズによる
反射量と減衰量が誘電体レンズの部位によって異なり、
対象物に対して任意の電界分布によって電波を照射でき
ることを特徴とする電波照射装置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電
波照射装置において、誘電体レンズの前面または後面に誘電体フィルムが設置
され、この誘電体フィルムは異なる誘電率または導電率
の分布を有し、アンテナから照射された電波の誘電体フ
ィルムによる反射量と減衰量が誘電体フィルムの部位に
よって異なり、対象物に対して任意の電界分布によって
電波を照射できることを特徴とする電波照射装置。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電
波照射装置において、誘電体レンズの外周に電波の照射方向に対して平行な金
属板が設置され、周囲への電波の拡散を抑制し、誘電体
レンズの入射電波を多くすることを特徴とする電波照射
装置。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電
波照射装置において、対象物は、複数の同じ対象物であることを特徴とする電
波照射装置。
【請求項９】請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電
波照射装置において、対象物は、低誘電率、低損失、耐性の高い材料で形成さ
れた細胞培養装置内に収納された複数の細胞を培養した
容器であることを特徴とする電波照射装置。