JP2014045354A - Device and method for determining availability of wireless apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気・電子機器の周辺で、特定の無線機器を利用した場合、その無線機器が発する電波が電気・電子機器に電磁干渉などによる誤作動を及ぼすか否かを簡易的に判定する無線機器利用可否判別装置及びその方法に関する。 In the present invention, when a specific wireless device is used in the vicinity of an electric / electronic device, it is simply determined whether or not a radio wave emitted by the wireless device causes a malfunction due to electromagnetic interference to the electric / electronic device. The present invention relates to a wireless device availability determination apparatus and method.
通信設備や病院などの電気・電子機器を扱う場所においては、電磁干渉による電気・電子機器の誤作動防止のため、無線機器の利用は一部を除いて禁止されている。そのため、従来は、電気・電子機器の電波に対する耐力(イミュニティ)を評価し、無線機器の電波の強さよりも高いイミュニティレベルとなるよう、電気・電子機器をシールド材で覆う手法(特許文献1参照)、あるいは、無線機器の電波の強さが電気・電子機器のイミュニティレベルよりも低くなるよう、使用する無線機器の電波の出力レベルを抑制する手法がとられていた。 In places where electric and electronic devices such as communication facilities and hospitals are handled, the use of wireless devices is prohibited except for a part to prevent malfunction of electric and electronic devices due to electromagnetic interference. For this reason, conventionally, a method of evaluating the immunity against electric waves of electric / electronic devices and covering the electric / electronic devices with a shielding material so that the immunity level is higher than the radio wave strength of wireless devices (see Patent Document 1). ), Or a method of suppressing the radio wave output level of the wireless device used so that the radio wave strength of the wireless device is lower than the immunity level of the electrical / electronic device.
しかしながら、このように無線機器の利用可否を判断するためには、電気・電子機器の電波に対するイミュニティレベルを知ることが必須であり、無線機器が使用する全ての周波数の電波について、どの程度の強さまで電気・電子機器が正常に動作するかを試験する必要があった。そして、それら試験結果に基づき電気・電子機器に対して施した対策が十分であるかを確かめるため、イミュニティ試験を改めて実施しなければならず、時間とコストがかかるという課題があった。 However, in order to determine whether or not a wireless device can be used in this way, it is essential to know the immunity level of the electric / electronic device with respect to the radio waves. It was necessary to test whether the electrical and electronic equipment worked properly. And in order to confirm whether the countermeasures which were taken with respect to the electric / electronic device based on the test results are sufficient, the immunity test has to be performed again, and there is a problem that it takes time and cost.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電気・電子機器から放出される放射電磁ノイズの周波数特性と、無線機器が利用する電波の周波数特性を記録し、それらを比較することによって、電気・電子機器周辺での無線機器の利用可否を判別する無線機器利用可否判別装置及びその方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to record the frequency characteristics of radiated electromagnetic noise emitted from electrical and electronic equipment and the frequency characteristics of radio waves used by wireless equipment. It is another object of the present invention to provide a wireless device availability determination apparatus and method for determining availability of a wireless device around an electric / electronic device by comparing them.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、無線機器利用可否判別装置であって、無線機器が利用する電波の基準周波数帯が記録された記憶部と、電波測定用アンテナを備え、利用可否を判断する無線機器が利用する電波の基準周波数帯を前記記憶装置から読み出し、読み出した前記基準周波数帯において電気・電子機器から放射された放射電磁ノイズを前記電波測定用アンテナで測定し、前記放射電磁ノイズの周波数スペクトルを検出する対象電磁ノイズ検出部と、前記対象電磁ノイズ検出部で検出された前記放射電磁ノイズの周波数スペクトルから、前記基準周波数帯において対象電磁ノイズのピークの有無を検出するスペクトル解析部と、前記基準周波数帯における対象電磁ノイズのピークの有無の検出結果に基づき前記無線機器の利用の可否を判別する前記利用可否判別部と、を備えたことを特徴する。
In order to solve the above-described problem, the invention described in
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の無線機器利用可否判別装置において、前記対象電磁ノイズ検出部は、測定する前記電気・電子機器毎に設定された、前記無線機器が使用する周波数帯域、リファレンスレベル、フィルタ、アッテネータに関する設定条件に基づき放射電磁ノイズを測定することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the wireless device availability determination device according to the first aspect, the target electromagnetic noise detection unit is used by the wireless device set for each electric / electronic device to be measured. It is characterized by measuring radiated electromagnetic noise based on setting conditions related to frequency band, reference level, filter, and attenuator.
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の無線機器利用可否判別装置において、前記利用可否判別部は、前記基準周波数帯が不連続な複数の帯域を含む場合、帯域毎に利用の可否を判別することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the wireless device usability judging device according to the first aspect, the usability judging unit uses each band when the reference frequency band includes a plurality of discontinuous bands. It is characterized by determining whether or not it is possible.
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の無線機器利用可否判別装置において、前記基準周波数帯は、占有周波数帯幅または必要周波数帯幅の下限の周波数から上限の周波数までの周波数帯であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the wireless device availability determination device according to the first aspect, the reference frequency band is a frequency band from a lower limit frequency to an upper limit frequency of the occupied frequency band or the necessary frequency band. It is characterized by being.
請求項5に記載の発明は、無線機器利用可否判別方法であって、無線機器が利用する電波の基準周波数帯が記憶装置に記録されている場合、利用可否を判断する無線機器が利用する電波の基準周波数帯を前記記憶装置から読み出すステップと、読み出した前記基準周波数帯において電気・電子機器から放射された放射電磁ノイズを電波測定用アンテナで測定し、前記放射電磁ノイズの周波数スペクトルを検出するステップと、検出された前記放射電磁ノイズの周波数スペクトルから前記基準周波数帯において対象電磁ノイズのピークの有無を検出し、前記基準周波数帯における対象電磁ノイズのピークの有無の検出結果に基づき前記無線機器の利用の可否を判別するステップと、を有することを特徴する。
The invention according to
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の無線機器利用可否判別方法において、前記放射電磁ノイズの周波数スペクトルを検出するステップは、測定する前記電気・電子機器毎に設定された、前記無線機器が利用する基準周波数、リファレンスレベル、フィルタ、アッテネータに関する設定条件に基づき放射電磁ノイズを測定することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the method of determining availability of the wireless device according to the fifth aspect, the step of detecting the frequency spectrum of the radiated electromagnetic noise is set for each electric / electronic device to be measured. It is characterized in that radiated electromagnetic noise is measured based on setting conditions related to a reference frequency, a reference level, a filter, and an attenuator used by a wireless device.
請求項7に記載の発明は、請求項5に記載の無線機器利用可否判別方法において、前記利用可否判別ステップは、前記基準周波数が不連続な複数の帯域を含む場合、帯域毎に利用の可否を判別することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the method for determining whether or not the wireless device can be used according to the fifth aspect, in the method for determining whether or not the wireless device can be used, if the reference frequency includes a plurality of discontinuous bands, whether or not the wireless device can be used for each band It is characterized by distinguishing.
請求項8に記載の発明は、請求項5に記載の無線機器利用可否判別方法において、前記基準周波数帯は、占有周波数帯幅または必要周波数帯幅の下限の周波数から上限の周波数までの周波数帯であることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the wireless device usability determination method according to the fifth aspect, the reference frequency band is a frequency band from a lower limit frequency to an upper limit frequency of the occupied frequency band or the necessary frequency band. It is characterized by being.
電気・電子機器から放出される電磁ノイズは法律などで規制されており、必ず測定が実施される。本発明はこの測定結果を用いて無線機器利用の可否が判定できるため、改めて電波に対するイミュニティ試験を実施する必要が無く、時間とコストを削減することができる。 Electromagnetic noise emitted from electrical and electronic equipment is regulated by laws and regulations, and measurement is always performed. Since the present invention can determine whether or not a wireless device can be used using this measurement result, it is not necessary to perform an immunity test for radio waves again, and the time and cost can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1に、外部からの電磁ノイズから影響を受けてはいけない電気・電子機器10と電気・電子機器の周辺で利用したい無線機器(携帯電話、無線LANなど)11を示す。電気・電子機器10からは放射電磁ノイズAが放射され、無線機器11からはその無線機器11が利用する電波Bが放射されている。
FIG. 1 shows an electrical /
図2(a)に、電気・電子機器10の放射電磁ノイズAのピークが、無線機器11が利用する電波Bの周波数帯にある場合の周波数スペクトルを示し、図2(b)に、電気・電子機器10の放射電磁ノイズAのピークが、無線機器11が利用する電波Bの周波数帯にない場合の周波数スペクトルを示す。放射電磁ノイズAのピークとは、図2(a)に示すように、ノイズフロア(NF)より所定のレベル以上、例えば6dB以上高いものである。よって、図2(b)のように、放射電磁ノイズAがノイズフロアとほぼ同レベルで平坦である場合、放射電磁ノイズAのピークは無いものとする。尚、図2(a)、(b)は、無線機器11が利用する電波の1つの周波数帯についてのみ示しているが、無線機器11が複数の周波数帯を利用する場合は、同じようにそれぞれの周波数帯において放射電磁ノイズAのピークの有無を判定する。
2A shows a frequency spectrum when the peak of the radiated electromagnetic noise A of the electric /
電気・電子機器10からの放射電磁ノイズAは、電気・電子機器10の動作に利用する信号やクロック、あるいはそれらの高調波成分が合成されたものと考えられる。そのため、例えば、電気・電子機器10が動作に利用するクロックと同じ周波数の電磁波が外部から侵入すると、お互いに干渉し、電気・電子機器10の回路においてクロックを正確に受信できなくなる。従って、電気・電子機器10からの放射電磁ノイズの周波数帯域に無線機器11が利用する電波Bの周波数帯域が重なると、電気・電子機器10が誤作動を起こす可能性があると判定することができる。
The radiated electromagnetic noise A from the electric /
すなわち、電気・電子機器10の放射電磁ノイズAと、無線機器11が利用する電波Bとが周波数軸上で重なる場合は、電気・電子機器10の周辺で無線機器11が利用できないと判定し、電気・電子機器10の放射電磁ノイズAと、無線機器11が利用する電波Bとが周波数軸上で重ならない場合は、電気・電子機器10の周辺でも無線機器11が利用できると判定する。
That is, when the radiated electromagnetic noise A of the electrical /
図3に、本発明の一実施形態に係る無線機器利用可否判別装置の構成を示す。無線機器利用可否判別装置100は、対象電磁ノイズ検出部110、放射電磁ノイズ測定用アンテナ111、スペクトル解析部120、データベース部130、利用可否判別部140、メモリ部150、表示部160、入力部170からなる。
FIG. 3 shows a configuration of a wireless device availability determination apparatus according to an embodiment of the present invention. The wireless device
対象電磁ノイズ検出部110は、放射電磁ノイズ測定用アンテナ111が受信した電気・電子機器10からの放射電磁ノイズAを検出し、それらの周波数スペクトルをスペクトル解析部120に送信する機能を有する。この機能は、スペクトラムアナライザなどの測定器で利用されているスーパーヘテロダイン方式等の一般的に知られている技術で実現可能であるため、詳細は省略する。
The target electromagnetic noise detection unit 110 has a function of detecting the radiated electromagnetic noise A from the electrical /
ここでは、対象電磁ノイズ検出部110として、スペクトラムアナライザを用いる場合を説明するが、オシロスコープ等の測定器を用いて、時間軸上の波形からフーリエ変換により周波数スペクトルを得てもよい。スペクトラムアナライザ等の測定器で放射電磁ノイズAを検出する場合、測定対象となる周波数範囲、リファレンスレベル、分解能帯域幅(RBW)、フィルタ、アッテネータ等の設定が必要となる(後述のステップ403参照)。
Here, a case where a spectrum analyzer is used as the target electromagnetic noise detection unit 110 will be described. However, a frequency spectrum may be obtained by Fourier transform from a waveform on a time axis using a measuring instrument such as an oscilloscope. When radiated electromagnetic noise A is detected by a measuring instrument such as a spectrum analyzer, it is necessary to set a frequency range, a reference level, a resolution bandwidth (RBW), a filter, an attenuator, and the like to be measured (see
さらに、対象電磁ノイズ検出部110は、測定対象となる電気・電子機器10を測定した際に、無線機器11が利用する周波数範囲、リファレンスレベル、RBW等の測定条件を電気・電子機器10の種類毎にデータベース部130に記録させる機能も有し、必要に応じてデータベース部130から呼び出すことで測定を簡単化することができる。
Furthermore, the target electromagnetic noise detection unit 110 determines the measurement conditions such as the frequency range, reference level, and RBW used by the
スペクトル解析部120は、対象電磁ノイズ検出部110から受信した周波数スペクトルを『対象電磁ノイズデータ』に変換し、データベース部130に記録する機能を有する。『対象電磁ノイズデータ』への変換方法については後述する。
The
データベース部130は、対象電磁ノイズ検出部110からの電気・電子機器の測定条件や、スペクトル解析部120からの電気・電子機器10の『対象電磁ノイズデータ』を種類毎に記録する機能を有する。または、無線機器11が利用する電波の周波数帯域を『基準周波数データ』として無線通信方式毎に記録する機能を有する。これらの『基準周波数データ』は、事前にデータベースに登録されていてもよいし、必要に応じてユーザが入力部170から手入力してもよい。尚、この基準周波数とは、占有周波数帯幅または必要周波数帯幅の下限から上限までの周波数のことである。
The
また、利用可否判別部140からの要求に従って、利用可否判別部140に『基準周波数データ』を送信する機能を有する。また、対象電磁ノイズ検出部110からの要求に従って、電気・電子機器10の測定条件を対象電磁ノイズ検出部110に送信する機能を有する。
Further, it has a function of transmitting “reference frequency data” to the
利用可否判別部140は、メモリ部150、またはデータベース部130から『対象電磁ノイズデータ』と『基準周波数データ』を読み出し、読み出した『対象電磁ノイズデータ』に対して『基準周波数データ』の周波数範囲内に電磁ノイズのピークの有無を検出し、ピークが存在する場合は、無線機器11の利用は不可、ピークが存在しない場合は、無線機器11の利用は可能という判定結果を表示部170へ送信する機能を有する。『対象電磁ノイズデータ』に対する『基準周波数データ』の周波数範囲内に電磁ノイズのピークの有無の検出方法と無線機器11の利用可否の判定方法は後述する。
The
メモリ部150は、スペクトル解析部120が、対象電磁ノイズ検出部110からの周波数スペクトルを『対象電磁ノイズデータ』へ変換する際に、それぞれの周波数スペクトルを一時的に記録しておく機能を有する。また、利用可否判別部140が、データベース部130から読み出した『対象電磁ノイズデータ』や『基準周波数データ』を一時的に記録しておくための機能を有する。
The
表示部160は、利用可否判別部140からの無線機器11の利用可否の判別結果を表示、あるいは無線機器利用可否判定システム100の動作状況等を表示する機能を有する。
The
入力部170は、各種の無線通信方式で利用する周波数帯域のデータを『基準周波数データ』として入力するための機能、あるいは無線機器利用可否判定システム100へ各種動作の設定を入力するための機能を有する。
The
図4に、本発明の一実施形態に係る対象電磁ノイズの検出フローを示す。先ず、無線機器利用可否判別システム100の電源を入れる(ステップ401)。利用を検討している無線機器11の基準周波数データがないかデータベース部130を検索する(ステップ402)。
FIG. 4 shows a target electromagnetic noise detection flow according to an embodiment of the present invention. First, the wireless device
基準周波数データがデータベース部130にある場合、測定対象となる電気・電子機器10を測定するための設定条件がないかデータベース部130を検索する(ステップ403)。基準周波数データがない場合、ユーザが、入力部170から無線機器11が利用する電波の周波数帯域を基準周波数データとしてデータベース部130に入力し(ステップ404)、入力された基準周波数データを図6(c)に示すように無線通信方式、あるいは無線機器毎にデータベース部130に記録し(ステップ405)、ステップ403に進む。
When the reference frequency data is in the
測定対象となる電気・電子機器10を測定するための設定条件、すなわち、無線機器11が使用する周波数帯域、リファレンスレベル、フィルタ、アッテネータ等(図6(a))がデータベース部130にある場合、その設定条件を対象電磁ノイズ検出部110に設定してアンテナ111を水平偏波と垂直偏波の両方を受信可能なように設置し、電気・電子機器10の放射電磁ノイズA(対象電磁ノイズ)の周波数スペクトルの測定を行う(ステップ408)。測定対象となる電気・電子機器10を測定するための設定条件がデータベース部130にない場合、基準周波数データをカバーする周波数帯域を対象電磁ノイズ検出部110に手動で設定する。但し、周波数帯域が広い場合は適切な範囲で分割し、設定する(ステップ407)。リファレンスレベル、フィルタ、アッテネータ等を手動で設定(ステップ408)し、RBWやVBW(ビデオ帯域幅)等を手動で設定する(ステップ409)。そして、ステップ407〜409で設定した条件で測定対象の電気・電子機器10の対象電磁ノイズを適切に検出できるか判断する(ステップ410)。対象電磁ノイズを適切に検出できると判断した場合、その設定条件をデータベース部130に記録し(ステップ411)、ステップ408に進む。ステップ408で測定した結果、対象電磁ノイズ検出部110で測定対象となる電気・電子機器10の対象電磁ノイズを検出する(ステップ415)。
When the
図5に、本発明の一実施形態に係る無線機器の利用可否判別フローを示す。図4に示すように測定対象となる電気・電子機器10の対象電磁ノイズを検出する(ステップ501)。対象電磁ノイズ検出部110で検出した対象電磁ノイズの周波数スペクトルをスペクトル解析部120に送信する(ステップ502)。スペクトル解析部120において受信した周波数スペクトルを対象電磁ノイズデータに変換し(ステップ503)、対象電磁ノイズデータを図6(b)に示すような形でデータベース部130に記録する(ステップ504)。
FIG. 5 shows a flow for determining whether or not a wireless device can be used according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, target electromagnetic noise of the electrical /
対象電磁ノイズデータとは、図6に示すように利用可否を判断する無線機器の基準周波数データに基づいて周波数範囲を決定し、その周波数範囲内においてノイズフロアよりも6dB以上レベルが高いピークを検出したものである。また、無線機器11が電気・電子機器10に対して誤作動などの影響を及ぼさないための十分な余裕をもたせたい場合は、ピークとして検出するレベルをノイズフロアよりも3dB以上高いものとすることもできる。
As shown in FIG. 6, the target electromagnetic noise data is determined based on the reference frequency data of the wireless device that determines whether or not it can be used, and a peak that is 6 dB or more higher than the noise floor is detected within the frequency range. It is what. In addition, when it is desired that the
ここで例えば、電気・電子機器10の周辺で無線方式Gの無線機器11が利用可能か否かを判定する場合、利用可否判定部140はデータベース部130から図7(a)に示すように対象電磁ノイズデータと基準周波数データを読み出し、メモリ部150に一時記録する(ステップ505)。ここで無線方式Gの無線機器11は、利用環境に応じて、10kHz−30kHz(5)、100kHz−300kHz(6)、100MHz−120MHz(7)、2.4GHz−2.5GHz(8)から1種類の帯域を選択し、通信を行うものとする。利用可否判定部140は、メモリ部150に一時記録した対象電磁ノイズデータと基準周波数データを比較して、対象電磁ノイズデータにピークの有無を判定する(ステップ506)。
Here, for example, when determining whether or not the
ピークが存在しない場合、表示部160に無線機器が利用できる旨を表示し(ステップ507)、ピークが存在する場合、表示部160に無線機器が利用できない旨を表示する(ステップ508)。図7(a)に示す例では、無線機器11は使用周波数が10kHz−30kHz(5)、2.4GHz−2.5GHz(8)で利用不可と判定され、100kHz−300kHz(6)、100MHz−120MHz(7)では利用可と判定される。
When there is no peak, the
10 電気・電子機器
11 無線機器
100 無線機器利用可否判別装置
110 対象電磁ノイズ検出部
111 放射電磁ノイズ測定用アンテナ
120 スペクトル解析部
130 データベース部
140 利用可否判別部
150 メモリ部
160 表示部
170 入力部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
電波測定用アンテナを備え、利用可否を判断する無線機器が利用する電波の基準周波数帯を前記記憶装置から読み出し、読み出した前記基準周波数帯において電気・電子機器から放射された放射電磁ノイズを前記電波測定用アンテナで測定し、前記放射電磁ノイズの周波数スペクトルを検出する対象電磁ノイズ検出部と、
前記対象電磁ノイズ検出部で検出された前記放射電磁ノイズの周波数スペクトルから、前記基準周波数帯において対象電磁ノイズのピークの有無を検出するスペクトル解析部と、
前記基準周波数帯における前記対象電磁ノイズのピークの有無の検出結果に基づき前記無線機器の利用の可否を判別する前記利用可否判別部と、
を備えたことを特徴する無線機器利用可否判別装置。 A storage unit in which a reference frequency band of radio waves used by wireless devices is recorded;
A reference frequency band of a radio wave that is provided with a radio wave measurement antenna and is used by a wireless device that determines whether it can be used or not is read from the storage device. A target electromagnetic noise detector that measures with a measurement antenna and detects a frequency spectrum of the radiated electromagnetic noise;
From the frequency spectrum of the radiated electromagnetic noise detected by the target electromagnetic noise detection unit, a spectrum analysis unit that detects the presence or absence of a peak of the target electromagnetic noise in the reference frequency band;
The availability determining unit that determines whether or not the wireless device can be used based on a detection result of the presence or absence of a peak of the target electromagnetic noise in the reference frequency band;
A device for determining whether or not a wireless device can be used.
読み出した前記基準周波数帯において電気・電子機器から放射された放射電磁ノイズを電波測定用アンテナで測定し、前記放射電磁ノイズの周波数スペクトルを検出するステップと、
検出された前記放射電磁ノイズの周波数スペクトルから、前記基準周波数帯において対象電磁ノイズのピークの有無を検出するステップと、
前記基準周波数帯における前記対象電磁ノイズのピークの有無の検出結果に基づき前記無線機器の利用の可否を判別するステップと、
を有することを特徴する無線機器利用可否判別方法。 When the reference frequency band of the radio wave used by the wireless device is recorded in the storage device, the step of reading out the reference frequency band of the radio wave used by the wireless device that determines whether to use the device from the storage device;
Measuring the radiated electromagnetic noise radiated from the electric / electronic device in the read reference frequency band with a radio wave measuring antenna, and detecting the frequency spectrum of the radiated electromagnetic noise;
Detecting the presence or absence of the peak of the target electromagnetic noise in the reference frequency band from the detected frequency spectrum of the radiated electromagnetic noise;
Determining whether or not the wireless device can be used based on a detection result of presence or absence of a peak of the target electromagnetic noise in the reference frequency band;
A method for determining whether or not a wireless device can be used.
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