JP2016142609A - 遠方電磁界推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】グランドプレーンが存在する条件の下で、電磁波の放射源である供試体の近傍で測定された電磁界に基づいて、放射源からより遠い位置の仮想の観測点における電磁界を、容易に且つ精度よく推定する。
【解決手段】遠方電磁界推定装置では、グランドプレーン１が存在する条件の下で、電磁波の放射源である供試体２を囲まない条件（供試体２の上下面を含まない）において、その近傍で測定された複数の電磁界と鏡像点における電磁界に基づいて、供試体２から十分に離れた距離の遠方の観測点における電磁界を、容易に且つ精度よく推定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器等の電磁波の放射源による電磁界を、放射源の近傍で測定し、測定された電磁界に基づいて、放射源からより遠い位置の遠方の観測点における電磁界を推定する遠方電磁界推定装置に関する。

一般的に、電子機器等から放射される放射妨害波を測定する試験では、国際的に定められた試験条件および試験方法により、主に放射妨害波の放射源から１０ｍまたは３ｍ離れた位置で放射妨害波の測定が行われる。また、３０ＭＨｚから１ＧＨｚの周波数帯における放射妨害波を測定する試験は、一般的に、グランドプレーン（金属床面）の上または上方に、放射源である供試体を配置して行われる。

また、一般的に、放射妨害波を測定する試験は、オープンサイト、あるいは国際的に定められたサイトの適合性を満足した電波暗室において行われる。電波暗室は、シールドルームの壁面に電波吸収体が貼り付けられて構成されている。この電波暗室では、使用目的や使用される電磁波の周波数等によって、シールドルームの大きさ、形や、電波吸収体の種類が選定されている。主な電波暗室としては、長さが２０ｍから３０ｍ程度、幅が１０ｍから２０ｍ程度、高さが７ｍから１２ｍ程度の１０ｍ法電波暗室と、長さが７ｍから１１ｍ程度、幅が４ｍから７ｍ程度、高さが５ｍから７ｍ程度の３ｍ法電波暗室とが存在する。これらは、放射妨害波を測定する試験に要する距離に応じて使い分けられている。

電波暗室は、上述のような比較的大きな長さ、幅および高さを必要とし、建屋施設が大規模となり、且つ、建屋施設と各種必要設備への投資総額ならびに維持運用コストが大きくなるという不具合を有している。

そこで、より小さい空間で放射妨害波を測定できる小規模な装置が求められている。この要求に対して、プリント基板等を対象とした極近傍電磁界を測定する装置や準近傍電磁界を測定する装置、ならびに測定された近傍電磁界からラブ（Ｌｏｖｅ）の等価定理等を用いて遠方電磁界を推定する方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、被測定物を囲むように仮想的な直方体や円筒を設定し、その直方体や円筒の面を走査するように電磁界を測定し、測定された電磁界に基づいて、被測定物からより遠い位置における電磁界を推定する方法が記載されている。また、特許文献１には、仮想的な直方体の一面をグランド面として他の５面のみを走査してもよい旨が記載されている。

特開２００４−６９３７２号公報

特願２０１３−１６６６５１号

特許文献１に記載された方法では、グランド面を考慮せずに、被測定物を囲むように仮想的な直方体や円筒を設定して、その直方体や円筒の面を走査するか、仮想的な直方体の一面をグランド面として他の５面のみを走査している。すなわち、この方法では、グランド面の影響は考慮されていない。そのため、この方法を、前述のようにグランドプレーン上に被測定物が配置される条件で行われる試験に適用すると、グランドプレーンの影響により、推定された電磁界は、実際に測定される電磁界とは大きく異なることが容易に推察できる。

この問題を解決するため、本発明者等はグランドプレーンの影響を受けることなく精度良く遠方電磁界を推定する方法を発明し、特許出願した（特許文献２）。この特許文献２には、放射源を囲むように設定した仮想的な直方体の６面の近傍電磁界接線成分の振幅と位相の測定において、放射源の下方の面を含まず、かつ、等価定理が適用できるように、グランドプレーンに垂直な４面と上方の１面で設定された測定面において、グランドプレーンにより形成された鏡像測定面を与えてグランドプレーンを介して形成される直方体６面を設定し、鏡像測定面における電磁界接線成分は影像原理により振幅と位相を与えて、等価定理により遠方観測点の電磁界を推定する方法が記載されている。
しかし、特許文献２に記載された方法では、被測定物の上方の面における近傍電磁界を測定する必要があるので、低コスト化、測定の効率化の観点からは更なる改善が望まれる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、グランドプレーンが存在する条件の下で、電磁波の放射源を囲まない条件において、その近傍で測定された電磁界に基づいて、放射源からより遠方の観測点における電磁界を、容易に且つ精度よく推定できるようにした遠方電磁界推定装置を提供することにある。

本発明の遠方電磁界推定装置は、グランドプレーンの上方に配置された電磁波の放射源である供試体によって、当該供試体から距離ｒの遠方観測点に形成される電界と磁界の少なくとも一方を求める装置である。遠方電磁界推定装置は、近傍電磁界測定装置と、演算処理部とを備えている。

近傍電磁界を測定する装置は、電界と磁界の少なくとも一方を検出するプローブと、電界と磁界の位相を参照するアンテナと、供試体に対するプローブの相対的位置を変更可能な位置制御機構と、プローブ、アンテナ及び位置制御機構を用いた電界と磁界の少なくとも一方の測定の制御を行う制御部とを備えている。

制御部は、
供試体の位置を基準に、ｙ軸を前記グランドプレーン上方の高さ方向に、ｚ軸を前記観測点方向に、ｘ軸を前記ｙ軸ならびにｚ軸と直交する方向としたとき、供試体から前方に距離＋ｚ（距離ｚは距離ｒより十分小さい）で離れた位置における前方測定面を想定し、供試体のグランドプレーンからの中心高さｈ_ＥＵＴと遠方観測点のグランドプレーンから最大高さｈ_Ｒｘを結ぶ直線が、前方測定面と交差するグランドプレーンからの高さを基準高さｈ_ｒｅｆとして（１）式より求め、
供試体から前方と同様に後方に等距離−ｚで離れた位置における後方測定面を想定し、後方測定面における基準高さｈ_ｒｅｆと遠方観測点の最大高さｈ_Ｒｘを結ぶ直線が、前方測定面と交差する高さを基準に測定高さｈ_ｍｅａｓを（２）式により求め、
その測定高さｈ_ｍｅａｓ以下で前後が±ｚ及び左右が±ｘ（距離ｘは距離ｒより十分小さい）の距離でグランドプレーンに対して垂直に形成される測定面に、または、前後左右が±ｚ＝±ｘの等距離でグランドプレーンに対して垂直に形成される測定面に、または、半径がｚの等距離でグランドプレーンに対して垂直に形成される測定面に複数の測定点を設ける第１の動作と、
プローブ、アンテナ及び位置制御機構を用いて、複数の測定点における電界の測定面の接線方向の成分である複数の測定点電界と、複数の測定点における磁界の測定面の接線方向の成分である複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定する第２の動作を実行する。

演算処理部は、
グランドプレーンを中心として測定面と面対称の位置関係を有する鏡像測定面上に、グランドプレーンを中心として複数の測定点と面対称の位置関係を有する複数の鏡像点を設定し、第２の動作で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方に基づいて、複数の鏡像点における電界の鏡像測定面の接線方向の成分である複数の鏡像点電界と複数の鏡像点における磁界の鏡像測定面の接線方向の成分である複数の鏡像点磁界の少なくとも一方を算出する第１の演算処理と、
第２の動作で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方と、第１の演算処理で算出された複数の鏡像点電界と複数の鏡像点磁界の少なくとも一方に基づいて、遠方観測点における電界と磁界の少なくとも一方を算出する第２の演算処理とを実行する。

また、複数の測定点は、交差する２方向に並ぶように配列されていてもよい。この場合、２方向の各々について、隣接する２つの測定点間の測定面上における距離は電磁波の波長の１／２以下であってもよい。

また、位相を参照するアンテナは、測定面の外部に設けられ、放射源の位置と同期して常に供試体との距離と位置関係が一定となるよう配置する。

また、本発明の遠方電磁界推定装置において、複数の測定点電界、複数の測定点磁界、複数の鏡像点電界および複数の鏡像点磁界は、それぞれ、グランドプレーンに平行な水平成分とグランドプレーンに垂直な垂直成分とを含んでいてもよい。この場合、複数の鏡像点電界の水平成分は、それぞれ対応する測定点電界の水平成分と振幅は等しいが逆位相である。複数の鏡像点電界の垂直成分は、それぞれ対応する測定点電界の垂直成分と振幅および位相が等しい。複数の鏡像点磁界の水平成分は、それぞれ対応する測定点磁界の水平成分と振幅および位相が等しい。複数の鏡像点磁界の垂直成分は、それぞれ対応する測定点磁界の垂直成分と振幅は等しいが逆位相である。

また、本発明の遠方電磁界推定装置において、供試体、プローブ、位置制御機構およびアンテナは、グランドプレーンを構成する金属床面を有する電波暗室内に配置されてもよい。

また、本発明の遠方電磁界推定装置において、プローブは、電界に応じた信号を出力する電界検出部と、磁界に応じた信号を出力する磁界検出部とを有していてもよい。また、プローブは、複数の測定点電界および複数の測定点磁界において、グランドプレーンに平行な水平成分と前記グランドプレーンに垂直な垂直成分を検出するために直交電界検出部、または、直交磁界検出部を有していてもよい。電界検出部は、電界に応じた差動信号を生成する電界アンテナ部と、電界アンテナ部によって生成された差動信号を出力する２つの電界出力ポートと、電界アンテナ部の一部をシールドする電界シールド部とを含んでいてもよい。磁界検出部は、磁界に応じた差動信号を生成する磁界アンテナ部と、磁界アンテナ部によって生成された差動信号を出力する２つの磁界出力ポートと、磁界アンテナ部の一部をシールドする磁界シールド部とを含んでいてもよい。

また、電界検出部の出力信号の振幅および位相を、実際に電界検出部が受けた電界の振幅および位相に対応する値に補正するための第１の補正情報と、磁界検出部の出力信号の振幅および位相を、実際に磁界検出部が受けた磁界の振幅および位相に対応する値に補正するための第２の補正情報が予め求められていてもよい。そして、演算処理部は、第１および第２の補正情報に基づいて、複数の測定点電界と複数の測定点磁界を算出してもよい。この場合、第１の演算処理では、第１および第２の補正情報により求められた複数の測定点電界および複数の測定点磁界に基づいて、複数の鏡像点電界および複数の鏡像点磁界を算出してもよい。また、第２の演算処理では、そのようにして求められた複数の測定点電界、複数の測定点磁界、複数の鏡像点電界および複数の鏡像点磁界に基づいて、遠方の観測点における電界と磁界の少なくとも一方を算出してもよい。

また、遠方観測点の電界を、実際の受信器で測定された値に補正するため、受信アンテナ特性を補正する第３の補正情報と、経路特性を補正する第４の補正情報が予め求められおり、第３および第４の補正情報に基づいて、受信器で測定される電圧に変換してもよい。

第３の補正情報は、自由空間において、基準となる放射源から、遠方観測点に受信アンテナを配置して自由空間アンテナファクターを用いて伝送損失特性を求め、次に、基準となる放射源のみとして遠方観測点における電界強度を求め、電界強度と伝送損失とを引くことにより求めてもよい。

また、第３の補正情報は、基準となる放射源をグランドプレーンから任意の高さに配置して遠方観測点に受信アンテナを配置して伝送損失を求め、次に、基準となる放射源のみとして遠方観測点における電界強度を求め、電界強度から伝送損失とを引くことにより求めてもよい。

本発明による遠方電磁界推定装置では、例えば、測定高さｈ_ｍｅａｓ以下で前後が±ｚおよび左右が±ｘの距離でグランドプレーンに対して垂直に形成される上方の面を含まない測定面に複数の測定点を設定して、複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定し、鏡像測定面上に複数の鏡像点を設定して、測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方に基づいて、複数の鏡像点電界と複数の鏡像点磁界の少なくとも一方を算出する。そして、測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方と、算出された複数の鏡像点電界と複数の鏡像点磁界の少なくとも一方とに基づいて、遠方観測点における電界と磁界の少なくとも一方を算出する。これにより、本発明によれば、電磁波の供試体の近傍におけるグランドプレーンに対して垂直に形成される上方の面を含まない測定面で測定された電磁界に基づいて、遠方観測点における電磁界を精度よく推定することができる。また本発明によれば、上方の面を含まない測定面で測定することから、遠方電磁界推定装置の低コスト化、ならびに、測定の高効率化がはかれるという効果を奏する。

遠方電磁界推定装置の配置例を示す斜視図である。 近傍測定点と鏡像点および遠方観測点の関係を示すための遠方電磁界推定装置の側面図である。 測定面高さｈ_ｍｅａｓを決定する式（１）、（２）の説明に供する説明図である。 複数測定点と複数鏡像点の説明に供する説明図である。 鏡像点電界と鏡像点磁界の算出方法の説明に供する説明図である。 近傍電磁界測定装置の動作説明に供する説明図である。 近傍電磁界測定装置の動作フロー図である。 電界検出部の一例を示す斜視図である。 磁界検出部の一例を示す斜視図である。 交差型電界プローブの一例を示す正面図および側面図である。 交差型磁界プローブの一例を示す正面図および側面図である。 電界・磁界検出部、位相参照点アンテナ、プリアンプ、受信器の関係を示す関係図である。 オシロスコープとベクトル信号解析ソフトのアーキテクチャーの一例を示す概略図である。 電磁界プローブ係数の測定方法の説明に供する説明図である。 電界プローブ係数の一例を示す特性図である。 磁界プローブ係数の一例を示す特性図である。 アンテナ係数を算出するための前提条件の説明に供する説明図である。 自由空間におけるアンテナ係数を算出するための説明に供する説明図である。 図１８に基づいて算出したアンテナ係数の一例を示す特性図である。 グランドプレーンを考慮したアンテナ係数を算出するための説明に供する説明図である。 本発明の実施形態におけるコンピュータの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の演算処理部の処理フロー図である。 本発明の妥当性を検証するために用いた模擬ノイズ発生器を示す回路図である。 本発明の妥当性を検証するために実施した実験の説明に供する説明図である。 特許文献２による比較実験の説明に供する説明図である。 距離３ｍにおける５０ＭＨｚのハイトパターンを示す特性図である。 距離３ｍにおける１００ＭＨｚのハイトパターンを示す特性図である。 距離３ｍにおける３００ＭＨｚのハイトパターンを示す特性図である。 距離３ｍにおける５００ＭＨｚのハイトパターンを示す特性図である。 距離３ｍにおける８００ＭＨｚのハイトパターンを示す特性図である。 距離１０ｍにおける５０ＭＨｚのハイトパターンを示す特性図である。 距離１０ｍにおける１００ＭＨｚのハイトパターンを示す特性図である。 距離１０ｍにおける３００ＭＨｚのハイトパターンを示す特性図である。 距離１０ｍにおける５００ＭＨｚのハイトパターンを示す特性図である。 距離１０ｍにおける８００ＭＨｚのハイトパターンを示す特性図である。 実際の遠方における測定系統を示す測定系統図である。 距離３ｍにおける最大受信電圧の周波数特性を示す特性図である。 距離１０ｍにおける最大受信電圧の周波数特性を示す特性図である。 本発明の妥当性を検証するために用いた実機を模擬した回路基板を示す概略図である。 本発明の妥当性を検証するために実施した実機を模擬した回路基板の測定説明に供する説明図である。 距離３ｍ、水平偏波における最大受信電圧の周波数特性を示す特性図である。 距離３ｍ、垂直偏波における最大受信電圧の周波数特性を示す特性図である。 距離１０ｍ、水平偏波における最大受信電圧の周波数特性を示す特性図である。 距離１０ｍ、垂直偏波における最大受信電圧の周波数特性を示す特性図である。 本発明の妥当性を検証するために実施したゲーム機の測定説明に供する説明図である。 実際の遠方における測定系統を示す測定系統図である。 ゲーム機の放射妨害波における比較検討周波数を示す特性図である。 ３７３ＭＨｚ、距離３ｍ、水平偏波における受信電圧の分布特性を示す特性図である。 ３７３ＭＨｚ、距離３ｍ、垂直偏波における受信電圧の分布特性を示す特性図である。 ５９０ＭＨｚ、距離３ｍ、水平偏波における受信電圧の分布特性を示す特性図である。 ５９０ＭＨｚ、距離３ｍ、垂直偏波における受信電圧の分布特性を示す特性図である。 ７８６ＭＨｚ、距離３ｍ、水平偏波における受信電圧の分布特性を示す特性図である。 ７８６ＭＨｚ、距離３ｍ、垂直偏波における受信電圧の分布特性を示す特性図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施の形態に係る遠方電磁界推定装置は、近傍電磁界の測定を実行する装置と、近傍電磁界の演算、ならびに、遠方電磁界を推定する演算処理部とを備えている。一例として、グランドプレーン１に対して垂直に形成される直方体の上方の面を含まない面を測定する近傍電磁界測定装置を図１に示す。近傍電磁界を測定する装置は、電界と磁界の少なくとも一方を検出するプローブ８と、電界と磁界の位相を参照する小型アンテナ（位相参照点アンテナ）１１と、供試体２に対するプローブ８の相対的位置を変更可能な位置制御機構（具体的にはスキャナー９と回転台１０）と、プローブ８、小型アンテナ１１及び位置制御機構９、１０を用いた電界と磁界の少なくとも一方の測定制御を行う制御部（具体的には走査用コントローラ１５や後述するコンピュータ１７）とを備えている。ここで、スキャナー９と回転台１０、また、ローテータ１２は、制御ケーブル１６にて走査用コントローラ１５に接続されている。また、プローブ８および位相参照点アンテナ１１は、プリアンプ１４を経由して受信器１３に接続されている。さらに、走査用コントローラ１５の制御部と受信器１３との通信、ならびに、システム全体の測定制御や電界または磁界の演算処理と遠方電磁界推定を実行する測定制御・演算処理用コンピュータ１７を備えている。本実施の形態では、請求項に対応する制御部と演算処理部は、コンピュータ１７及びその周辺装置（１３、１４、１５）によって実現されている。なお、本実施形態においては、少なくとも供試体２、位相参照点アンテナ１１および位置制御機構９、１０はグランドプレーン１を構成する金属床面を有する電波暗室内に配置されている。

図１に示したグランドプレーン１に対して垂直に形成される直方体の上方の面を含まない面における近傍電磁界の測定では、始めに、コンピュータ１７に通信ケーブル１８で接続されている走査用コントローラ１５の制御部によりスキャナー９に搭載されたプローブ８を制御して、１つの面の複数の測定点における電界と磁界の少なくとも一方を測定する。次に、走査用コントローラ１５により回転台１０を制御して、供試体２を９０度毎回転させて、かつ、走査用コントローラ１５によりローテータ１２を制御して、位相参照点アンテナ１１を回転台１０と同期させて９０度毎回転させることにより、他の面の複数の測定点における電界と磁界の少なくとも一方を得ることができる。

プリアンプ１４は、電磁界プローブ８の電界検出部または磁界検出部から出力される差動信号を構成する２つの信号をそれぞれ増幅して、受信器１３に送る。プリアンプ１４は、参照点アンテナ１１の出力信号を増幅して、受信器１３に送る。受信器１３は、受けた複数の信号に対応する複数の測定データを生成する。複数の測定データは、受信器１３からコンピュータ１７に送られる。

次に、図２を参照して、遠方電磁界推定装置による遠方電磁界の推定方法について説明する。本実施の形態に係る遠方電磁界推定装置では、図２に示すように、グランドプレーン１によって区画された２つの空間のうちの一方に配置された電磁波の供試体２によって、供試体２から距離ｒで離れた遠方の観測点３における電界と磁界の少なくとも一方を求める。

ここで、グランドプレーン１は、等電位面であり、例えば金属床面によって実現される。グランドプレーン１によって区画された２つの空間とは、図２に示したようにグランドプレーン１が水平に位置している場合には、グランドプレーン１の上側の空間と、グランドプレーン１の下側の空間である。図２では、供試体２は、グランドプレーン１の上側の空間に配置されている。供試体２は、例えば、電磁波を発生する電子機器である。このような状況は、例えば、グランドプレーン１を構成する金属床面を有する電波暗室内に供試体２が配置された状況である。図２では、グランドプレーン１を基準とした観測点３の高さを、記号ｈ_Ｒｘで表している。

本実施の形態に係る遠方電磁界推定装置は、以下の第１と第２の動作及び第１と第２の演算処理を備えている。

制御部は、
図２に示すように、供試体２の位置を基準に、ｙ軸を前記グランドプレーン上方の高さ方向に、ｚ軸を前記観測点方向に、ｘ軸を前記ｙ軸ならびにｚ軸と直交する方向としたとき、供試体２から前方に距離＋ｚ（距離ｚは距離ｒより十分小さい）で離れた位置における前方の測定面４を想定し、供試体２のグランドプレーン１からの中心高さｈ_ＥＵＴと遠方観測点３のグランドプレーン１から最大高さｈ_Ｒｘを結ぶ直線が、測定面４と交差するグランドプレーン１からの高さを基準高さｈ_ｒｅｆとして（１）式により求め、

供試体２から前方と同様に後方に等距離−ｚで離れた位置における後方の測定面４を想定し、後方の測定面４における基準高さｈ_ｒｅｆと遠方観測点３の最大高さｈ_Ｒｘを結ぶ直線が、前方測定面４と交差する高さを基準に測定高さｈ_ｍｅａｓを（２）式により求め、

測定高さｈ_ｍｅａｓ以下で前後が±ｚ及び左右が±ｘ（距離ｘは距離ｒより十分小さい）の距離でグランドプレーン１に対して垂直に形成される上方の面を含まない測定面４に、複数の測定点５を設ける第１の動作と、
プローブ８、位置参照点アンテナ１１、位置制御機構９、１０を用いて、複数の測定点５における電界の測定面の接線方向の成分である複数の測定点電界と、複数の測定点５における磁界の測定面の接線方向の成分である複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定する第２の動作を実行する。

例えば、測定面４を、測定高さｈ_ｍｅａｓ以下で前後が±ｚおよび左右が±ｘの距離でグランドプレーン１に対して垂直に形成される上方の面を含まない測定面４、または、前後左右が±ｚ＝±ｘの等距離でグランドプレーン１に対して垂直に形成される上方の面を含まない測定面４とすれば、供試体２を回転台１０で９０度毎回転させて、かつ、位相参照点である小型アンテナ１１を同時にローテータ１２により９０度毎回転させることにより、上方の面を含まない測定面４の全面における複数の測定点電界と、複数の測定点磁界が得られる。なお、半径がｚの等距離でグランドプレーン１に対して垂直に形成される上方の面を含まない測定面４であっても、回転台１０を用いて任意角度間隔で回転させて、位置制御スキャナー９を供試体２の中心で上下に走査すれば、上方の面を含まない測定面４の全面における複数の測定点電界と、複数の測定点磁界が得られる。

演算処理部は、
図２に示すように、グランドプレーン１を中心として測定面４と面対称の位置関係を有する鏡像測定面６上に、グランドプレーン１を中心として複数の測定点５と面対称の位置関係を有する複数の鏡像点７を設定し、第２の動作で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方に基づいて、複数の鏡像点７における電界の鏡像測定面６の接線方向の成分である複数の鏡像点電界と複数の鏡像点７における磁界の鏡像測定面６の接線方向の成分である複数の鏡像点磁界の少なくとも一方を算出する第１の演算処理と、
第２の動作で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方と、第１の演算処理で算出された複数の鏡像点電界と複数の鏡像点磁界の少なくとも一方に基づいて、遠方の観測点３における電界と磁界の少なくとも一方を算出する第２の演算処理とを実行する。

一方、本実施の形態に係る遠方電磁界推定方法は、以下の第１ないし第４の手順を備えている。第１の手順では、測定高さｈ_ｍｅａｓ以上で前後が±ｚ及び左右が±ｘの距離でグランドプレーンに対して垂直に形成される上方の面を含まない測定面に複数の測定点を設定する。

第２の手順では、複数の測定点における電界の測定面の接線方向の成分である複数の測定点電界と、複数の測定点における磁界の測定面の接線方向の成分である複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定する。

第３の手順では、グランドプレーンを中心として測定面と面対称の位置関係を有する鏡像測定面上に、グランドプレーンを中心として複数の測定点と面対称の位置関係を有する複数の鏡像点を設定し、第２の手順で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方に基づいて、複数の鏡像点における電界の鏡像測定面の接線方向の成分である複数の鏡像点電界と複数の鏡像点における磁界の鏡像測定面の接線方向の成分である複数の鏡像点磁界の少なくとも一方を算出する。

第４の手順では、第２の手順で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方と、第３の手順で算出された複数の鏡像点電界と複数の鏡像点磁界の少なくとも一方とに基づいて、遠方観測点の電界と磁界の少なくとも一方を算出する。

次に、図３を参照して、測定高さｈ_ｍｅａｓを決定した根拠について説明する。本発明の遠方電磁界推定では、ハイゲンス・フレネルの原理を応用している。ハイゲンス・フレネルの原理では、任意の波面から離れたどこの面における電磁界も球面波を発生させる二次の素元波と考えることができ、シェルクノフにより提案された等価定理で数学的に処理することができる。ここで、本発明の遠方電磁界推定装置では、例えば、グランドプレーンに対して垂直に形成される上方の面を含まない面を測定面４とすれば、上方の面における二次の素元波の電磁エネルギーを補うように測定面４の高さｈ_ｍｅａｓを決める必要がある。 少なくとも、図３に示すように、供試体２から観測点３に伝搬する電磁波の経路を考慮する必要があり、供試体２の中心高さｈ_ＥＵＴと遠方観測点３の最大高さｈ_Ｒｘを結ぶ直線が、前方の測定面４と交差する高さｈ_ｒｅｆ以上（ここでは基準高さとしている）の二次の素元波を含める必要がある。また、後方の測定面４に対する二次の素元波も大きく影響することから、基準高さｈ_ｒｅｆを後方測定面４に適用する必要があり、後方測定面４における基準高さｈ_ｒｅｆと遠方観測点３の最大高さｈ_Ｒｘを結ぶ直線が、前方測定面４と交差する高さ以上の高さを測定高さｈ_ｍｅａｓとし、測定範囲をこの測定高さｈ_ｍｅａｓ以下とすることで、上方の面における二次の素元波の電磁エネルギーを補うことができる。

このようにして決定された測定高さｈ_ｍｅａｓに基づき、第１の演算処理と第２の演算処理を実行して、ラブやシェルクノフにより提案された等価定理で数学的に処理して遠方電磁界を求めることができる。例えば、図２に示した測定点５で電磁流密度分布が与えられるとき、直接電磁界を求めてもよいが（３）式及び（４）式に示すベクトルポテンシャル関数を通して求めることができる。この大きな利点の一つは、ベクトルポテンシャル関数Ａ，Ｆの直角座標成分はスカラー波動方程式に帰着され、比較的容易に解が求められることである。等価電磁流密度Ｊ，Ｍに対してフーリエ変換を用いた解は（５）式及び（６）式となる。

Ｇはグリーン関数であり、▽Ｇ，▽Ｇ／ｒ，▽Ｇ／ｒ^２は（７）式となる。ここで、ηは固有インピーダンス、ｋは２π／λ、λは電磁波の波長、ベクトル表記のｒは観測点へ向く単位方向ベクトルである。

最終的に（３）式の第1項と第２項は（８）式で表される。

続いて、（３）式の第3項は（９）式で表される。

（８）式と（９）式に従い、近傍界の測定面４を平面とすると、その平面を格子状mnに分割して体積積分を面積分で表すと（１０）式となり、電界を計算することができる。なお、等価電磁流密度Ｊ_ｍｎ，Ｍ_ｍｎは測定した電磁界（接線成分）で（１１）式で近似して表す。ここで、ｄｓ_ｍｎは面Ｓ上の微小面積を表す。

一方、磁界は（１２）式で計算することができる。

式（１０）、（１２）は、面Ｓ上の電磁界の面Ｓの接線方向の成分の分布が正しく分かれば、それを波源として、電磁界の解の唯一性から、任意の位置の観測点における電磁界を決定できることを意味している。なお、面Ｓ上の等価的な電磁流密度Ｊ_ｍｎ，Ｍ_ｍｎは、式（５）、（６）に示したフーリエ変換を用いた解で表現していることから、任意の位置の観測点における電磁界を正確に求めるためには、フーリエ変換の性質であるサンプリング定理に従い、面Ｓ上の電磁界の面Ｓの接線方向の成分を測定する測定点５の間隔をλ／２以下とする必要がある。

本実施の形態では、測定面４と鏡像測定面６が合わさって形成される面が、上記の説明における面Ｓに相当する。また、複数の測定点電界、複数の測定点磁界、複数の鏡像点電界および複数の鏡像点磁界は、面Ｓ上の電磁界の面Ｓの接線方向の成分に対応している。

始めに、式（１１）を用いて、複数の測定点電界、複数の測定点磁界、複数の鏡像点電界および複数の鏡像点磁界に基づいて、測定面４と鏡像測定面６上の等価電磁流密度Ｊ_ｍｎ，Ｍ_ｍｎの分布を求める。更に、式（１０）、（１２）を用いて、観測点３における遠方電磁界を算出する。

次に、図４、５を参照して、本実施の形態における複数の測定点と複数の鏡像点について詳細に説明する。図４に示すように、例えば、グランドプレーン１に対して垂直に形成される直方体面の上方の面を含まない測定面４上にいて、複数の測定点５は交差する２方向に並ぶように配列されている。具体的に説明すると、本実施の形態では、測定面４を構成する４面の各々は、格子状に複数の領域に分割される。複数の測定点５は、それぞれ複数の領域の外縁または内部の所定の位置に配置される。所定の位置は、例えば、領域の中心でもよいし、領域の外縁の４つの角のうちの１つの位置でもよい。１つの領域の面積は、式（１０）、（１２）のｄｓ_ｍｎに対応する。

なお、測定面４を格子状mnに分割して体積積分を面積分で表現した式（１０）、（１２）では、任意のサンプリング間隔とした場合に、測定面の左右上下端辺及び上下端部の面積ｄｓ_ｍｎに違いが生じ、放射界の計算に影響を与える。このため、測定面の左右上端辺及び上端部で格子点を固定し、格子点の外側となる部分の面積は計算に含まないものとしている。従って、左右上端辺ではｄｓ_ｍｎの１／２、上端部ではｄｓ_ｍｎの１／４となり、下端辺ではｄｓ_ｍｎの３／２、下端部ではｄｓ_ｍｎの３／４となる。

測定対象の電磁波の波長が範囲を有する場合には、電磁波の波長の下限値に基づいて、格子状ｍ（＝Δｘ），ｎ(＝Δｙ)の間隔を決定することできる。例えば、電磁波の周波数の上限値を１ＧＨｚとすると、電磁波の波長の下限値は３０ｃｍである。この場合には、ｍ（＝Δｘ），ｎ(＝Δｙ)を１５ｃｍ以下、好ましくは１０ｃｍ以下とする。すなわち電磁波の波長（下限値）の１／２以下にすればよい。

次に、図５を参照して、鏡像点電界と鏡像点磁界の算出方法について説明する。始めに、図５（ａ）を参照して、鏡像測定点電界の算出方法について説明する。ここでは、複数の測定点電界は、それぞれ、グランドプレーン１に平行な水平成分Ｅ１とグランドプレーン１に垂直な垂直成分Ｅ２とを含んでいるものとする。この場合、複数の鏡像測定点電界も、それぞれ、グランドプレーン１に平行な水平成分Ｅ３とグランドプレーン１に垂直な垂直成分Ｅ４とを含む。複数の鏡像測定点電界の水平成分Ｅ３と垂直成分Ｅ４は、以下のように、グランドプレーン１の境界条件を満足するように与えられる。すなわち、複数の鏡像測定点電界の水平成分Ｅ３は、それぞれ対応する測定点電界の水平成分Ｅ１と振幅は等しいが逆位相である。複数の鏡像測定点電界の垂直成分Ｅ４は、それぞれ対応する測定点電界の垂直成分Ｅ２と振幅および位相が等しい。図５（ａ）には、１つの測定点電界の水平成分Ｅ１と垂直成分Ｅ２と、それに対応する１つの鏡像測定点電界の水平成分Ｅ３と垂直成分Ｅ４を示している。

次に、図５（ｂ）を参照して、鏡像測定点磁界の算出方法について説明する。ここでは、複数の測定点磁界は、それぞれ、グランドプレーン１に平行な水平成分Ｈ１とグランドプレーン１に垂直な垂直成分Ｈ２とを含んでいるものとする。この場合、複数の鏡像測定点磁界も、それぞれ、グランドプレーン１に平行な水平成分Ｈ３とグランドプレーン１に垂直な垂直成分Ｈ４とを含む。複数の鏡像測定点磁界の水平成分Ｈ３と垂直成分Ｈ４は、以下のように、グランドプレーン１の境界条件を満足するように与えられる。すなわち、複数の鏡像測定点磁界の水平成分Ｈ３は、それぞれ対応する測定点磁界の水平成分Ｈ１と振幅および位相が等しい。複数の鏡像測定点磁界の垂直成分Ｈ４は、それぞれ対応する測定点磁界の垂直成分Ｈ２と振幅は等しいが逆位相である。図５（ｂ）には、１つの測定点磁界の水平成分Ｈ１と垂直成分Ｈ２と、それに対応する１つの鏡像測定点磁界の水平成分Ｈ３と垂直成分Ｈ４を示している。

図６、７を参照して、近傍電磁界測定装置を用いて複数の測定点５における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方を測定する際における近傍電磁界測定装置の動作の概要について説明する。

始めに、供試体２の大きさと、プローブ８の受信感度と、格子状ｍ，ｎの間隔とを考慮して、測定高さｈ_ｍｅａｓ（＝ｙ_ｍａｘ）、ｈ_ｍｉｎ（＝ｙ_ｍｉｎ）と±ｘ、±ｚの測定領域の寸法を定める。初期状態において、ステップＳ０１により供試体２の位置を原点（図６では（０，ｈ_ＥＵＴ，０））として、測定面４における中心位置（図６では（０，ｈ_ＥＵＴ，＋ｚ））へプローブ８を移動させ空間の座標を定める。そして、図６に示すように、プローブ８を測定開始点（図６では（−ｘ，ｈ_ｍｉｎ，＋ｚ）の位置）であるＡ位置にステップＳ０２で移動させて、開始点における測定点電界または測定点磁界をステップＳ０３により測定する。次に、開始点の測定が完了後、ステップＳ０４でキャリッジ１９に沿った方向へプローブ８をΔｘ移動させて、測定点電界または測定点磁界をステップＳ０５により測定する。この動作を（＋ｘ，ｈ_ｍｉｎ，＋ｚ）まで繰り返し、ｈ_ｍｉｎ（＝ｙ_ｍｉｎ）での測定が完了後、キャリッジ１９をスティ２０に沿ってΔｙ移動させて、高さｈ_ｍｉｎ＋Δｙにおける測定点である（＋ｘ，ｈ_ｍｉｎ＋Δｙ，＋ｚ）の測定点電界または測定点磁界を測定する。これら一連の動作を高さｈ_ｍｅａｓ（＝ｙ_ｍａｘ）の終点のＢ位置まで実行して、第１の測定面の複数の測定点における測定点電界または測定点磁界の測定が、ステップＳ０６で完了する。

次に、ステップＳ０７で回転台１０の位置をθ＝０ｄｅｇの位置からθ＝９０ｄｅｇの位置へ回転させて、第２の面の測定開始点のＢ位置から終点のＡ位置までキャリッジ１９とスティ２０により走査させるステップＳ０２からステップＳ０６を実行し、第２の測定面の複数の測定点における測定点電界または測定点磁界が測定される。このようにして、第４の面までステップＳ０２からステップＳ０７を実行することにより、直方体面または立方体の上方の面を含まない測定面における複数の測定点電界または複数の測定点磁界を測定し、ステップＳ０８で完了する。なお、図６には示していないが、図１に示した位相参照点アンテナ１１は回転台１０の位置と同期してローテータ１２によりθ＝０ｄｅｇの位置からθ＝９０ｄｅｇの位置へ回転させている。これら一連の動作フローを図７に示す。この動作フローの実行は、図１に示したコンピュータ１７から走査用コントローラ１５へ、走査コマンドを送ることにより実現している。演算処理部が行う処理については、後で詳しく説明する。

なお、半径がｚの距離でグランドプレーン１に対して垂直に形成される円筒面であっても、回転台１０を用いて任意角度θの間隔で回転させて、位置制御スキャナー９のスティ２０を供試体２の中心で上下に走査すれば、上方の面を含まない円筒面における複数の測定点電界または複数の測定点磁界を測定することができる。

続いて、図８および図９を参照して、プローブ８の一例である電磁界プローブ例について説明する。図８は、電界検出部を分解して示す斜視図である。図９は、磁界検出部を分解して示す斜視図である。

図８に示すように、電界検出部は、パターン化された導体層よりなる電界アンテナ部２１を含むプリント基板２２と、プリント基板２２の上下に配置された導体よりなるシールド板２３と、シールド板２３の上下を結合させる多数のスルーホール２４で構成されている。電界アンテナ部２１は、ダイポールアンテナを構成している。電界アンテナ部２１から検出される電界に応じた信号は、２つの電界出力ポート２５、２６によりプリアンプを経由して受信器に供給される。２つの電界出力ポート２５、２６は、電界アンテナ部２１によって生成された差動信号を出力する。なお、差動信号は、振幅が等しく位相が反対の２つの信号によって構成される。

図９に示すように、磁界検出部は、パターン化された導体層よりなる磁界アンテナ部２７を含むプリント基板２９と、先端に微小なギャップ２８を設けた導体よりなるシールド板３０と、シールド板３０の上下を結合させる多数のスルーホール３１で構成されている。磁界アンテナ部２７は、ギャップ２８を有するシールドデットループアンテナを構成している。磁界アンテナ部２７から検出される磁界に応じた信号は、２つの磁界出力ポート３２、３３によりプリアンプを経由して受信器に供給される。２つの磁界出力ポート３２、３３は、磁界アンテナ部２７によって生成された差動信号を出力する。

次に、図１０および図１１を参照して、プローブ８の一例である直交電磁界プローブ例について説明する。図１０は、交差電界検出部（直交電界検出部）を示す正面図と側面図である。図１１は、交差磁界検出部（直交磁界検出部）を示す正面図と側面図である。

図１０に示すように、電界検出部は、交差させて配列した導体棒よりなる交差電界アンテナ部３４と、交差電界アンテナ部３４を接続するコネクター３５と、交差電界アンテナ部３４をサポートする材料３６で構成されている。交差電界アンテナ部３４は、直交ダイポールアンテナを構成している。交差電界アンテナ部３４から検出される電界に応じた信号は、４つの電界出力ポート３７，３８、３９、４０によりプリアンプを経由して受信器に供給される。２つの電界出力ポート３７、３８および直交する２つの電界出力ポート３９、４０は、交差電界アンテナ部３４によって生成された差動信号を出力する。

図１１に示すように、磁界検出部は、交差させて配列した側面に微小なギャップ４２を設けた同軸線路よりなる交差磁界アンテナ部４１と、コネクター４３と、交差電界アンテナ部４１をサポートする材料４４で構成されている。交差磁界アンテナ部４１は、ギャップ４２を有するシールドデットループアンテナを構成している。交差磁界アンテナ部４１から検出される磁界に応じた信号は、４つの磁界出力ポート４５，４６、４７、４８によりプリアンプを経由して受信器に供給される。２つの磁界出力ポート４５、４６および直交する２つの磁界出力ポート４７、４８は、交差磁界アンテナ部４１によって生成された差動信号を出力する。

上述のように電界検出部と磁界検出部は、いずれも差動信号を生成する。このような電界検出部と磁界検出部は、差動信号を構成する２つの信号に同相で生じる定常雑音を相殺でき、検出方向に対する依存性が小さいという特長を有している。

次に、図１２、１３を参照して、電界検出部と磁界検出部により検出された電界と磁界に応じた差動信号を、高速且つ広帯域に処理して電界の振幅及び位相と磁界の振幅及び位相を求める受信器の一例について説明する。図１２は、電界検出部または磁界検出部、位相参照点アンテナ、プリアンプ、さらには受信器の関係を示す図である。

図１２に示すように、プローブ８で検出された差動信号は、１８０度位相合成器４９により合成され、プリアンプ１３を経由して受信器１４に取り込まれる。また、位相参照点アンテナで検出された信号は、プリアンプ１３を経由して受信器１４に取り込まれる。受信器１４は、高速且つ広帯域に信号をサンプリングすることが求められることから、高速且つ高精度なアナログ・デジタル・コンバーターを搭載したオシロスコープなどが適用できる。また、プローブ８で検出された差動信号の位相を求めるため、位相参照点アンテナ１１の信号に対して位相差解析が実行できるベクトル信号解析ソフトなどが適用できる。

図１３は、高速且つ高精度なアナログ・デジタル・コンバーターを搭載したオシロスコープと、位相差解析が実行できるベクトル信号解析ソフトのアーキテクチャーを示した図である。図１３に示すように、プローブ信号と位相参照点アンテナ信号は、信号コンディショニングされて、アンチ・エリアシング・フィルターを経由してアナログ・デジタル・コンバーターによりデジタル化される。そして、それぞれのデジタル信号は、直交検波器により広帯域なベクトル変調（デジタル変調）信号を生成して、デジタルフィルターを経由して時間データとして保存される。次に、高速でサンプリングされたそれぞれの信号の時間データをリサンプリングして、プローブ信号の振幅は、窓関数を畳み込んでＦＦＴ処理して周波数ドメインに変換して表示し、プローブ信号の位相は、位相参照点アンテナとの位相差を表示する。ここで、１回のサンプリングに要する時間は、周波数帯域が１ＧＨｚであれば数百マイクロ秒から数ミリ秒程度であり、高速且つ広帯域な信号処理を実現することができる。

上述により測定された電界の振幅および位相と磁界の振幅および位相は、電界検出部および磁界検出部の固有の受信特性に応じて、出力信号の振幅および位相を、実際に検出部が受けた振幅および位相に対応する値に補正する必要がある。ここでは、第１の補正情報を電界プローブ係数と呼び、第２の補正情報を磁界プローブ係数と呼ぶことにする。

プローブ係数を求める方法では、まず、放射源から基準となる電磁波を放射させ、この電磁波を電磁界プローブによって検出して、電界プローブ係数と磁界プローブ係数を求めるための基礎データを収集する。ここでは、基準となる放射源として、バイコニカルアンテナと、ログペリオディックアンテナを用いた。

図１４（ａ）および（ｂ）を参照して、基準放射源としてバイコニカルアンテナを用いた場合について説明する。プローブ係数を求める方法では、電磁界プローブ８およびバイコニカルアンテナ５２の他に、ベクトルネットワークアナライザー５３を用いた。

始めに、図１４（ａ）に示すように、基準放射源用送信ケーブル５４をベクトルネットワークアナライザー５３のポート１とポート２に接続して校正した。次に、図１４（ｂ）に示すように、バイコニカルアンテナ５２と電磁界プローブ８を、グランドプレーン１を基準として高さ１ｍの位置に配置した。バイコニカルアンテナ５２と電磁界プローブ８の間の距離は、３０ｃｍ〜１００ｍの範囲において１０ｃｍ間隔で変化させた。バイコニカルアンテナ５２は、水平偏波の電磁波を放射するように配置した。電磁界プローブ８は、電界検出部が電界の水平成分を検出し、磁界検出部が磁界の垂直成分を検出するように配置した。バイコニカルアンテナ５２が放射する電磁波の周波数は、３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ、１ＭＨｚ間隔とした。電磁界プローブ８の電界検出部と磁界検出部から出力される２つの差動信号は、１８０度位相合成器により合成され、プリアンプを経由してベクトルネットワークアナライザー５３に供給され、Ｓ２１の伝搬特性が得られる。なお、プローブ用受信ケーブル５０、５１は、実際の測定に用いるものと完全に一致したものを用いた。

次に、バイコニカルアンテナ５２の代わりにログペリオディックアンテナを、グランドプレーン１を基準として高さ１ｍの位置に配置した。ログペリオディックアンテナと電磁界プローブ８の間の距離は、３０ｃｍ〜１００ｍの範囲において１０ｃｍ間隔で変化させた。ログペリオディックアンテナは、水平偏波の電磁波を放射する姿勢で配置した。ログペリオディックアンテナが放射する電磁波の周波数は、３００ＭＨｚ〜１ＧＭＨｚ、１ＭＨｚ間隔とした。ログペリオディックアンテナを用いた場合におけるその他の条件は、バイコニカルアンテナ５２を用いた場合と同様である。

一方、プローブ係数を求める方法では、図１４（ｂ）に示した測定条件に基づくそれぞれの放射源、ここではバイコニカルアンテナとログペリオディックアンテナをモデル化して、モーメント法によって、基準放射源５２と電磁界プローブ８との間隔ｒを３０ｃｍ〜１００ｍの範囲で１０ｃｍ間隔の各々の位置において、電磁界プローブ８が存在しない状態の基準電磁界強度Ｅ^ＭＯＭ（ｒ）、Ｈ^ＭＯＭ（ｒ）を計算した。そして、測定したＳ２１（ｒ）の伝搬特性と計算した基準電磁界強度により、（１３）、（１４）式に従って電界プローブ係数ＰＦ_Ｅと磁界プローブ係数ＰＦ_Ｈとを求めた。

電界プローブ係数ＰＦ_Ｅと磁界プローブ係数ＰＦ_Ｈは、それぞれ振幅と位相の情報を有している。ここで、電界プローブ係数ＰＦ_Ｅが有する振幅の情報を電界振幅係数と呼び、電界プローブ係数ＰＦ_Ｅが有する位相の情報を電界位相係数と呼び、磁界プローブ係数ＰＦ_Ｈが有する振幅の情報を磁界振幅係数と呼び、磁界プローブ係数ＰＦ_Ｈが有する位相の情報を磁界位相係数と呼ぶ。

バイコニカルアンテナまたはログペリオディックアンテナと電磁界プローブの間の距離を変化させて、電界振幅係数および電界位相係数と、磁界振幅係数および磁界位相係数とを求めたところ、距離に関わらずにほぼ一定になることが分かった。

ここで、周波数毎の電界振幅係数、電界位相係数、磁界振幅係数、磁界位相係数のそれぞれの平均値を、電界振幅係数ＰＦ_Ｅｍ、電界位相係数ＰＦ_Ｅｐ、磁界振幅係数ＰＦ_Ｈｍ、磁界位相係数ＰＦ_Ｈｐとする。プローブ係数を求める方法では、電界プローブ係数の振幅の情報として電界振幅係数ＰＦ_Ｅｍを求め、電界プローブ係数の位相の情報として電界位相係数 ＰＦ_Ｅｐを求め、磁界プローブ係数の振幅の情報として磁界振幅係数ＰＦ_Ｈｍを求め、磁界プローブ係数の位相の情報として磁界位相係数ＰＦ_Ｈｐを求めた。

図１５（ａ）は、図８に示した電界検出部の電界プローブにおける電界振幅係数ＰＦ_Ｅｍを示す特性図である。また、図１５（ｂ）は、図８に示した電界検出部の電界プローブにおける電界位相係数ＰＦ_Ｅｐを示す特性図である。ここで、電界検出部の電界アンテナ部２１のエレメントの全長は５０ｍｍを有する電界プローブを用いた。

図１６（ａ）は、図９に示した磁界検出部の磁界プローブにおける磁界位相係数ＰＦ_Ｈｐを示す特性図である。また、図１６（ｂ）は、図９に示した磁界検出部の磁界プローブにおける磁界位相係数ＰＦ_Ｈｐを示す特性図である。ここで、磁界検出部の磁界アンテナ部２７の方形ループの１辺の長さが２０ｍｍを有する磁界プローブを用いた。なお、３００ＭＨｚ以下の周波数で受信感度が必要な場合には、方形ループの１辺の長さが５０ｍｍを有する磁界プローブを用いた。

使用する電磁界プローブに関して、電界プローブ係数ＰＦ_Ｅを用いて、電界検出部の出力信号の振幅および位相を、電界検出部の受信特性、受信ケーブルの伝送特性、プリアンプのゲインの影響が排除された値、すなわち実際に電界検出部が受けた電界の振幅および位相に対応する値に補正することができる。同様に、磁界プローブ係数ＰＦ_Ｈを用いて、磁界検出部の出力信号の振幅および位相を、磁界検出部の受信特性、受信ケーブルの伝送特性、プリアンプのゲインの影響が排除された値、すなわち実際に磁界検出部が受けた磁界の振幅および位相に対応する値に補正することができる。具体的には、補正後の電界は、電界検出部の出力信号に電界プローブ係数ＰＦ_Ｅを掛けることによって得られ、補正後の磁界は、磁界検出部の出力信号に磁界プローブ係数ＰＦ_Ｈを掛けることによって得られる。

遠方観測点において推定された遠方電磁界は、実際の測定で使用する受信アンテナや、受信ケーブル、プリアンプなどの影響が考慮されていない。このため、実際に用いる受信アンテナの受信特性、および受信ケーブルとプリアンプの損失とゲインである経路特性に応じた値に補正する必要がある。ここでは、アンテナ特性を補正する第３の補正情報をアンテナ係数と呼び、経路特性を補正する第４の補正情報を経路係数と呼ぶことにする。このアンテナ係数と経路係数により、実際に受信器で測定される電圧ｄＢＶに換算することができる。

受信アンテナのアンテナ係数を求める場合、上述した基準放射源を用いてプローブ係数を求めた条件が前提となる。ここで、図１７、１８を参照して、受信アンテナのアンテナ係数を求める方法について説明する。

図１７に示すように、供試体２の近傍を測定した電磁界はプローブ係数により補正される。このことは、基準放射源５２の近傍をモーメント法で計算した電磁界との相対値で表されることを意味している。これらの近傍電磁界を用いて遠方観測点５６の遠方電磁界を求めた場合、供試体２の遠方観測点５６の遠方電磁界も、基準放射源５２の遠方観測点５６の遠方電磁界との相対値で表されることになる。この前提条件に従って、基準放射源５２を用いてアンテナ係数を求める。ここでは、基準放射源として、３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚではバイコニカルアンテナと、３００ＭＨｚ〜１ＧＨｚではログペリオディックアンテナを用いた。受信アンテナは、基準放射源５２と同様として、バイコニカルアンテナとログペリオディックアンテナを用いた。

図１８に示すように、始めに、自由空間において、基準放射源５２から、遠方の距離ｒの遠方観測点に受信アンテナ５５を配置して、伝送損失特性、すなわちサイトアッテネーションＣＳＡ値をスミスの公式（１５）により求める。ここで、スミスの公式中のアンテナファクターには、自由空間アンテナファクターＡＦを用いた。次に、基準放射源５２のみとして、前記と同じ遠方の距離ｒの遠方観測点５６における電界強度Ｅをモーメント法により求め、その電界強度Ｅから前述のＣＳＡ値を引くことにより、すなわち（１６）式によりアンテナ係数ＣＦ_ＡＦが求まる。このアンテナ係数ＣＦ_ＡＦを求める方法は、供試体２において電磁波の放射位置が未知で、偏波が未知の場合に有効である。このようにして、受信アンテナをバイコニカルアンテナとログペリオディックアンテナとした場合のアンテナ係数を求めた結果を図１９に示す。

一方、供試体２において電磁波の放射位置が既知で、偏波が既知の場合には、グランドプレーンの影響を考慮することができる。この場合、図２０に示すように、基準放射源５２をグランドプレーン１から既知の放射源位置の高さｈ_Ｔｘに配置し、遠方観測点５６の距離ｒで受信アンテナ５５を高さｈ_Ｒｘ配置してモーメント法によりＣＳＡ値を求める。次に、基準放射源５２のみとして、距離ｒで、高さｈ_Ｒｘの遠方観測点５６おける電界強度Ｅをモーメント法により求め、その電界強度Ｅから前述のＣＳＡ値を引くことにより、すなわち（１６）式のＣＳＡ値をモーメント法のＣＳＡ値としてアンテナ係数ＣＦ_ＡＦが求まる。

どちらのアンテナ係数を選定するかは、供試体から放射される電磁波の位置及び偏波が既知であるか、未知であるかで判断することができる。

遠方観測点において、受信アンテナをバイコニカルアンテナとログペリオディックアンテナとした場合の遠方電界は、（１７）式により、推定した遠方電界Ｅ_ＮＦＴに対して、アンテナ係数ＣＦ_ＡＦを引き、受信ケーブルとプリアンプの損失とゲインである経路係数 ＰＦ_Ｐａｓｓを加えることにより、例えばスペクトラムアナライザーやＥＭＩレシーバーなどの受信器で測定される電圧ｄＢＶに換算することができる。

次に、図１および図２１を参照して、演算処理部について詳しく説明する。図２１は、図１におけるコンピュータ１７のハードウェア構成を示すブロック図である。コンピュータ１７は、主制御部６６と、入力装置６７と、出力装置６８と、記憶装置６９と、これらを互いに接続するバス７０とを備えている。主制御部６６は、ＣＰＵ（中央処理装置）およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）を有している。入力装置６７は、遠方電磁界推定装置の動作に必要な情報の入力や各種の動作の指示を行うために用いられる。出力装置６８は、遠方電磁界推定装置の動作に関連する各種の情報を出力（表示を含む）するために用いられる。

記憶装置６９は、情報を記憶できるものであれば、その形態は問わないが、例えばハードディスク装置または光ディスク装置である。また、記憶装置６９は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体７１に対して情報を記録し、また記録媒体７１より情報を再生するようになっている。記録媒体７１は、例えばハードディスクまたは光ディスクである。

なお、記憶装置６９の記録媒体７１に記録されたプログラムを実行することにより、図１に示した供試体２に対するプローブ８の位置制御機構（スキャナー９と、回転台１０）と、測定面の電磁界の位相参照する小型アンテナ１１の動作を走査用コントローラ１５によって制御する機能を発揮するようになっている。

また、上述のプログラムを実行することにより、電磁界プローブ８とプリアンプ１４で得られた出力信号と、参照点アンテナ１１とプリアンプ１４で得られた出力信号を、受信器１３で受けた複数の信号に対応する複数の測定データをコンピュータ１７に送る機能を発揮するようになっている。

次に、図１および図２２を参照して、演算処理について詳しく説明する。図２２は、演算処理を示すフローチャートである。図２２に示したように、演算処理では、まず、ステップＳ１０１で、操作者が予め位相参照点アンテナで受信された放射妨害波の周波数を選択して、供試体２の中心高さ、供試体２から遠方観測点までの水平方向の距離ｒと、供試体２の角度の範囲と間隔、観測点高さの範囲と間隔、観測点で解析する偏波などの演算条件を入力する。ＥＭＩ試験では、距離ｒが３ｍまたは１０ｍが主であり、供試体２の角度の範囲は０度〜３６０度で、かつ、観測点高さの範囲は１ｍ〜４ｍである。また、放射妨害波は、水平偏波および垂直偏波の電界強度として表される。

次に、ステップＳ１０２で、演算処理部が第１の演算処理を行う。すなわち、演算処理部は、鏡像測定面６上に複数の鏡像点７を設定し、近傍電磁界測定装置で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界またはどちらか一方を、電界プローブ係数と磁界プローブ係数により補正する。そして、補正されたに複数の測定点電界と複数の測定点磁界またはどちらか一方に基づいて、複数の鏡像点７における複数の鏡像点電界と複数の鏡像点磁界またはどちらか一方を算出する。

次に、ステップＳ１０３で、演算処理部は、式（１１）を用いて、複数の測定点電界、複数の測定点磁界またはどちらか一方、複数の鏡像点電界および複数の鏡像点磁界またはどちらか一方に基づいて、全ての面上の等価電磁流密度Ｊ_ｍｎ，Ｍ_ｍｎの分布を求める。

次に、ステップＳ１０４で、演算処理部は、入力された供試体２の角度の範囲内の最小値と観測点高さの範囲内の最小値における観測点の位置座標から、供試体２から観測点３までの距離を求めて、全ての面上の等価電磁流密度Ｊ_ｍｎ，Ｍ_ｍｎの分布から、（１０）式を用いて観測点３における遠方電磁界を算出する。

次に、ステップＳ１０５で、Ｓ１０４で算出した遠方電磁界の電界強度に対して、（１７）式にてアンテナ係数ＣＦ_ＡＦと経路係数ＰＦ_Ｐａｓｓを考慮した受信器での測定値である受信電圧ｄＢＶに換算して記憶する。

次に、演算処理部は、ステップＳ１０６で、観測点高さの最小値に高さの間隔だけ増加させて、ステップＳ１０４からステップＳ１０５を実行する。そして、観測点高さの最大値まで繰返して、供試体２の角度の最小値における受信器での測定値である受信電圧ｄＢＶのハイトパターンを得る。

次に、ステップＳ１０７で、演算処理部は、供試体２の角度の最小値に角度間隔だけ増加させて、ステップＳ１０４からステップＳ１０６を実行する。そして、供試体２の角度の最大値まで繰り返して、ステップＳ１０８で、供試体２の角度の範囲および観測点高さの範囲の複数の観測点における受信器での測定値である受信電圧ｄＢＶの分布を求めて、記憶する。

以上の演算処理により、入力された供試体２の角度の範囲および観測点高さの範囲内の複数の観測点３における最大受信電圧ｄＢＶの角度および高さを求めることができる。

なお、測定面が磁気壁であると仮定して、（１１）の代わりに、Ｊｓ＝２ｎ×Ｈ、Ｍｓ＝０という関係を用いて、複数の測定点磁界と複数の鏡像点磁界に基づいて、面上の面電流Ｊｓの分布のみにより、観測点における遠方電磁界を算出することもできる。

また、測定面が電気壁であると仮定して、（１１）式の代わりに、Ｊｓ＝０、Ｍｓ＝−２ｎ×Ｅという関係を用いて、複数の測定点電界と複数の鏡像点電界に基づいて、面上の面磁流Ｍｓの分布のみにより、観測点における遠方電磁界を算出することも可能である。

［検証実験］
以下、図２３ないし図２６を参照して、本実施の形態に係る遠方電磁界推定装置および遠方電磁界推定方法の妥当性を検証するために実施した実験について説明する。実験は、供試体２が放射する電磁波が水平偏波となる条件で実施した。

供試体２には、擬似ノイズ発生器として、図２３に示すように、１０ＭＨｚの水晶発振子５８で構成した回路基板に、全長約４０ｃｍのスモールバイコニカルアンテナ５７を接続したものを用いた。

実験では、図２４に示すように、スモールバイコニカルアンテナ５７をグランドプレーン１から高さ１ｍに配置して、水平偏波の電磁波を放射する姿勢とした。

ここで、スモールバイコニカルアンテナ５７の位置を直交座標系、すなわち、ｘ軸を観測点と直交する方向に、ｙ軸をグランドプレーン上方の高さ方向に、ｚ軸を観測点方向として定義する。始めに、直方体の上方の面を含まない平面１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄからなる測定面４を想定した。４つの平面は、直方体の面うちグランドプレーンと垂直な４面に対応する。平面１ａ，１ｂは、ｘ軸に垂直であって、それぞれの一辺がグランドプレーン１に接している。平面１ｃ，１ｄは、ｚ軸に垂直であって、それぞれの一辺がグランドプレーン１に接している。測定面４のｘ軸，ｚ軸の寸法は、それぞれ６０ｃｍとした。また、測定面４のｙ軸の寸法は、本実施の形態の最大高さｈ_ｍｅａｓの妥当性を検証するため、 １５０ｃｍ、１８０ｃｍ、２００ｃｍと変化させて、z軸方向、すなわち、供試体２の角度が０度方向の遠方観測点３の高さ範囲における受信電圧を、本発明の実施形態による一連の動作および演算処理にて求めた。なお、遠方観測点距離ｒは、ＥＭＩ試験における３ｍおよび１０ｍとし、遠方観測点３の高さの範囲は１ｍ〜４ｍとした。また、ｘ，ｙ，ｚ軸の各方向について、隣接する２つの測定点５間の測定面４上における距離はΔｘ＝Δｙ＝Δｚ＝１０〔ｃｍ〕とした。

次に、測定面４のｙ軸の高さ範囲を決めた理由について説明する。上述した条件では、供試体２のグランドプレーン１からの中心高さｈ_ＥＵＴは１ｍであり、遠方観測点３のグランドプレーン１から最大高さｈ_Ｒｘは４ｍとしている。また、ｚは±０．３ｍであり、遠方観測点３の距離を３ｍとすると、測定高さｈ_ｍｅａｓは（１）、（２）式により、１８０ｃｍ以上となる。一方、遠方観測点３の距離が１０ｍの場合、ｈ_ｍｅａｓは、１５０ｃｍ以上となる。従って、本実施の形態の最大高さｈ_ｍｅａｓの妥当性を検証では、測定面４のｙ軸の高さ範囲を１５０ｃｍ、１８０ｃｍ、２００ｃｍとした。

一方、比較のため、特許文献２に基づき、図２５に示すように、供試体２を囲むように設定したグランドプレーンに垂直な４面１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに、上方の１面１ｅを加えた測定面４を形成して、遠方観測点３の高さ範囲における受信電圧ｄＢＶを特許文献２に従って求めた。なお、測定高さｈ_ｍｅａｓは１３０ｃｍとした。

次に、図２６ないし図３５を参照して、周波数は、５０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ、３００ＭＨｚ、５００ＭＨｚ、８００ＭＨｚにおける実証実験の結果について説明する。ここで、遠方観測点の距離が３ｍの場合における受信電圧のハイトパターン特性を、図２６から図３０に示す。また、遠方観測点の距離が１０ｍの場合における受信電圧のハイトパターン特性を、図３１から図３５に示す。各図の記号Ｈ１０１の破線は、本発明の実施形態の最大高さｈ_ｍｅａｓが２００ｃｍの場合を、記号Ｈ１０２の一点破線は、最大高さｈ_ｍｅａｓが１８０ｃｍの場合を、記号Ｈ１０３の二点破線は、最大高さｈ_ｍｅａｓが１５０ｃｍの場合を示す。記号Ｈ１０４の実線は、特許文献２による受信電圧のハイトパターン特性を示す。なお、３００ＭＨｚ以下の周波数では、図２０に示すグランドプレーンを考慮したアンテナ係数を、３００ＭＨｚを超える周波数では、図１８、１９に示す自由空間におけるアンテナ係数を用いた。

図２６から図３０の遠方観測点の距離が３ｍの場合における受信電圧のハイトパターン特性Ｈ１０１、Ｈ１０２、Ｈ１０３は、特許文献２のハイトパターン特性Ｈ１０４と同じ傾向を示し、Ｈ１０１、Ｈ１０２とＨ１０４との偏差は、ヌル点および８００ＭＨｚの受信アンテナ高さ３ｍ以上を除き、１ｄＢ程度であり、小さいことが分かる。一方、Ｈ１０３とＨ１０４との偏差は、１００ＭＨｚで大きく２ｄＢ程度であり、また、３００ＭＨｚ以上ではヌル点の発生する高さに若干のズレが生じており、偏差が大きいことが分かる。以上の結果から、遠方観測点の距離が３ｍの場合、最大高さｈ_ｍｅａｓは１８０ｃｍ以上が良く、望ましくは２００ｃｍ程度が良いことが分かる。

図３１から図３５の遠方観測点の距離が１０ｍの場合における受信電圧のハイトパターン特性Ｈ１０１、Ｈ１０２、Ｈ１０３は、特許文献２のハイトパターン特性Ｈ１０４と同じ傾向を示し、Ｈ１０１、Ｈ１０２とＨ１０４との偏差は、ヌル点を除いて１ｄＢ以内であり、小さいことが分かる。一方、Ｈ１０３とＨ１０４との偏差は、１００ＭＨｚにおいて若干大きく、１．５ｄＢ程度であることが分かる。以上の結果から、遠方観測点の距離が１０ｍの場合、最大高さｈ_ｍｅａｓは１５０ｃｍ以上が良く、望ましくは１８０ｃｍ程度が良いことが分かる。

次に、図３６と図３８を参照して、本発明の実施形態の最大高さｈ_ｍｅａｓが２００ｃｍにおける最大受信電圧の周波数特性と、実際に測定した最大受信電圧の周波数特性を比較した結果について説明する。

図３６に示すように、遠方観測点３に受信アンテナ５５（バイコニカルアンテナとログペリオディックアンテナ）を配置し、受信ケーブル６０とプリアンプ１４を経由してスペクトラムアナライザー５９に供給された受信電圧ｄＢＶを測定し、最大受信電圧の周波数特性を求めた。なお、受信ケーブル６０とプリアンプ１４の損失とゲインである経路係数 ＰＦ_Ｐａｓｓを測定により求めて、一方の本発明の実施形態における最大受信電圧の周波数特性を求めるときに用いた。

遠方観測点の距離が３ｍの場合における最大受信電圧の周波数特性を、図３７に示す。また、遠方観測点の距離が１０ｍの場合における最大受信電圧の周波数特性を、図３８に示す。各図の記号Ｆ１の×印は、本発明の実施形態の最大高さｈ_ｍｅａｓが２００ｃｍの最大受信電圧の周波数特性を、記号Ｆ２の実線は、実際に測定した最大受信電圧の周波数特性を示す。

図３７および図３８において、記号Ｆ１の本発明の実施形態である最大受信電圧の周波数特性は、３０ＭＨｚ付近の受信電圧が非常に小さくなる周波数を除いて、記号Ｆ２の実際に測定した最大受信電圧の周波数特性と、良い一致を示していることが分かる。

図２６ないし図３５に示したように、本実施の形態による受信電圧のハイトパターン特性は、比較例による上方の１面を加えた特許文献２の特性とほぼ一致している。また、図３７および図３８に示したように、本実施の形態による最大受信電圧の周波数特性は、実際に測定した特性とほぼ一致している。これらの結果から、本実施の形態に係る遠方電磁界推定装置が妥当であることが確認された。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施形態では、図３９に示すように、２０ＭＨｚの水晶発振子６１と、２つのＩＣ６２を搭載した、長さ１７．５ｃｍ、幅５ｃｍの実機を模擬した回路基板６３を用いて、記号Ｆ、記号Ｂ、記号Ｒ、記号Ｌに示す前後左右を遠方観測点の方向として変化させ、すなわち供試体角度の０度は記号Ｆに、９０度は記号Ｒに、１８０度は記号Ｂ、２７０度は記号Ｌとして、遠方観測点の距離が３ｍおよび１０ｍにおける受信電圧のハイトパターン特性を推定し、最大受信電圧の周波数特性を求めた。そして、実際に測定した最大受信電圧の周波数特性と比較した。

第２の実施形態では、図４０に示すように、回路基板６３をグランドプレーン１から高さ０．８ｍに配置した。ここで、回路基板６３の位置を直交座標系、すなわち、ｘ軸を観測点と直交する方向に、ｙ軸をグランドプレーン上方の高さ方向に、ｚ軸を観測点方向として定義する。始めに、直方体の上方の面を含まない平面１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄからなる測定面４を想定した。４つの平面は、直方体の面うちグランドプレーンと垂直な４面に対応する。平面１ａ，１ｂは、ｘ軸に垂直であって、それぞれの一辺がグランドプレーン１に接している。平面１ｃ，１ｄは、ｚ軸に垂直であって、それぞれの一辺がグランドプレーン１に接している。測定面４のｘ軸，ｚ軸の寸法は、それぞれ４０ｃｍとした。また、測定面４のｙ軸の寸法である最大高さｈ_ｍｅａｓを（１）式、（２）式から１６０ｃｍとして、回路基板６３の角度が０度の記号Ｆ、９０度の記号Ｒ、１８０度の記号Ｂ、２７０度の記号Ｌの方向に対する遠方観測点３の高さ範囲における受信電圧を、本発明の第１の実施形態による一連の動作および演算処理にて求めた。なお、遠方観測点距離ｒは、ＥＭＩ試験における３ｍおよび１０ｍとし、遠方観測点３の高さの範囲は１ｍ〜４ｍとした。また、ｘ，ｙ，ｚ軸の各方向について、隣接する２つの測定点５間の測定面４上における距離はΔｘ＝Δｙ＝Δｚ＝１０〔ｃｍ〕とした。また、遠方観測点に受信アンテナを配置した場合の自由空間のアンテナ係数ＣＦ_ＡＦと、測定による経路係数ＰＦ_Ｐａｓｓ。を用いた。一方、実際の測定では、図３５の測定系により、最大受信電圧の周波数特性を測定した。

図４１（ａ）記号Ｆ、（ｂ）記号Ｒ、（ｃ）記号Ｂ、（ｄ）記号Ｌに、距離３ｍで、水平偏波における本発明の第２の実施形態である最大受信電圧の周波数特性、記号Ｆ３の×印と、実施に測定した最大受信電圧の周波数特性、記号Ｆ４の実線を示す。また、図４２（ａ）記号Ｆ、（ｂ）記号Ｒ、（ｃ）記号Ｂ、（ｄ）記号Ｌに、距離３ｍで、垂直偏波における本発明の第２の実施形態である最大受信電圧の周波数特性、記号Ｆ３の×印と、実施に測定した最大受信電圧の周波数特性、記号Ｆ４の実線を示す。

図４１および図４２の距離３ｍおよび水平・垂直両偏波において、記号Ｆ３の本発明の第２の実施形態である最大受信電圧の周波数特性は、記号Ｆ４の実際に測定した最大受信電圧の周波数特性と、良い一致を示していることが分かる。

次に、図４３（ａ）記号Ｆ、（ｂ）記号Ｒ、（ｃ）記号Ｂ、（ｄ）記号Ｌに、距離１０ｍで、水平偏波における本発明の第２の実施形態である最大受信電圧の周波数特性、記号Ｆ３の×印と、実施に測定した最大受信電圧の周波数特性、記号Ｆ４の実線を示す。また、図４４（ａ）記号Ｆ、（ｂ）記号Ｒ、（ｃ）記号Ｂ、（ｄ）記号Ｌに、距離１０ｍで、垂直偏波における本発明の第２の実施形態である最大受信電圧の周波数特性、記号Ｆ３の×印と、実施に測定した最大受信電圧の周波数特性、記号Ｆ４の実線を示す。

図４３および図４４の距離１０ｍおよび水平・垂直両偏波において、記号Ｆ３の本発明の第２の実施形態である最大受信電圧の周波数特性は、記号Ｆ４の実際に測定した最大受信電圧の周波数特性と、良い一致を示していることが分かる。

図４１ないし図４４に示したように、本発明の第２の実施形態による最大受信電圧の周波数特性は、実際に測定した特性とほぼ一致している。これらの結果から、本発明の実施形態である実機を模擬した回路基板を用いて、供試体角度を９０度毎に変化させた場合においても、遠方電磁界推定装置が妥当であることが確認された。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施形態では、クロック周波数が２９５ＭＨｚで動作するエモーションエンジン１つと、クロック周波数が１４７．５ＭＨｚで動作するグラフィックシンセサイザー１つと、クロック周波数３４ＭＨｚ〜３８ＭＨｚで動作するＩ／Ｏプロセッサー多数を搭載した、長さ３０ｃｍ、幅２０ｃｍ、高さ１０ｃｍのゲーム機を用いて、ゲーム機の角度を０度〜３６０度の範囲で変化として、遠方観測点の距離が３ｍにおける受信電圧のハイトパターン特性を推定し、最大受信電圧の周波数特性を求めた。そして、実際に、ゲーム機の角度をターンテーブルにより０度〜３６０度の範囲で変化させて、遠方観測点の距離が３ｍにおける最大受信電圧の周波数特性を測定した。

第３の実施形態では、図４５に示すように、ゲーム機６４をグランドプレーン１から高さ０．８ｍに配置した。ここで、ゲーム機６４の位置を直交座標系、すなわち、ｘ軸を観測点と直交する方向に、ｙ軸をグランドプレーン上方の高さ方向に、ｚ軸を観測点方向として定義する。始めに、直方体の上方の面を含まない平面１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄからなる測定面４を想定した。４つの平面は、直方体の面うちグランドプレーンと垂直な４面に対応する。平面１ａ，１ｂは、ｘ軸に垂直であって、それぞれの一辺がグランドプレーン１に接している。平面１ｃ，１ｄは、ｚ軸に垂直であって、それぞれの一辺がグランドプレーン１に接している。測定面４のｘ軸，ｚ軸の寸法は、それぞれ６０ｃｍとした。また、測定面４のｙ軸の寸法である最大高さｈ_ｍｅａｓを（１）式、（２）式から１６０ｃｍとして、ゲーム機の角度を０度〜３６０度の範囲で、間隔５度毎に対する遠方観測点３の高さ範囲における受信電圧を、本発明の第１の実施形態による一連の動作および演算処理にて求めた。なお、遠方観測点距離ｒは、ＥＭＩ試験における３ｍとし、遠方観測点３の高さの範囲は１ｍ〜４ｍとした。また、ｘ，ｙ，ｚ軸の各方向について、隣接する２つの測定点５間の測定面４上における距離はΔｘ＝Δｙ＝Δｚ＝１０〔ｃｍ〕とした。また、遠方観測点に受信アンテナを配置した場合の自由空間のアンテナ係数ＣＦ_ＡＦと、測定による経路係数ＰＦ_Ｐａｓｓ。を用いた。一方、実際の測定では、図４６に示す測定系により、ゲーム機６４をターンテーブル６５上に配置して、０度〜３６０度の範囲で、間隔５度毎に対する最大受信電圧の周波数特性を測定した。

図４７の一例に示すように、ゲーム機から放射される放射妨害波の内、記号Ｆ１０１の３７３ＭＨｚ、記号Ｆ１０２の５９０ＭＨｚ、記号Ｆ１０３の７８６ＭＨｚの３つの周波数を選択して、本発明の第３の実施形態の推定結果と実際に測定した結果を比較した。

ここで、記号Ｆ１０１の３７３ＭＨｚにおいて、ゲーム機の角度を横軸に、受信アンテナの高さを縦軸として、最大受信電圧の分布を求めた結果を図４８（ａ）、（ｂ）および図４９（ａ）、（ｂ）に示す。また、記号Ｆ１０２の５９０ＭＨｚにおいて、最大受信電圧の分布を求めた結果を図５０（ａ）、（ｂ）および図５１（ａ）、（ｂ）に示す。さらに、記号Ｆ１０２の７８６ＭＨｚにおいて、最大受信電圧の分布を求めた結果を図５２（ａ）、（ｂ）および図５３（ａ）、（ｂ）に示す。なお、（ａ）では本発明の第３の実施形態の推定結果を、（ｂ）では実際に測定した結果を示した。

図４８ないし図５３の距離３ｍおよび水平・垂直両偏波において、本発明の第３の実施形態である受信電圧分布の推定結果は、実際の測定結果と、良く一致していることが分かる。

これらの結果から、本発明の第３の実施形態であるゲーム機を用いて、ゲーム機の角度と、受信アンテナの高さを細かく変化させた場合においても、遠方電磁界推定装置が妥当であることが確認された。

１…グランドプレーン ２…供試体 ３…観測点 ４…測定面 ５…測定点
６…鏡像測定面 ７…鏡像点 ８…プローブ ９…スキャナー １０…回転台
１１…位相参照点アンテナ １２…ローテータ １３…受信器 １４…プリアンプ
１５…走査用コントローラ １６…制御用ケーブル
１７…測定制御・演算用コンピュータ １８…通信ケーブル
１９…キャリッジ ２０…スティ ２１…電界アンテナ部 ２２…プリント基板
２３…シールド板 ２４…スルーホール ２５…Ｐｏｒｔ１
２６…Ｐｏｒｔ２ ２７…磁界アンテナ部 ２８…ギャップ ２９…プリント基板
３０…シールド板 ３１…スルーホール ３２…Ｐｏｒｔ１ ３３…Ｐｏｒｔ２
３４…電界アンテナ部 ３５…コネクター ３６…サポート材 ３７…Ｐｏｒｔ１
３８…Ｐｏｒｔ２ ３９…Ｐｏｒｔ３ ４０…Ｐｏｒｔ４
４１…磁界アンテナ部 ４２…ギャップ ４３…絶縁体 ４４…サポート材
４５…Ｐｏｒｔ１ ４６…Ｐｏｒｔ２ ４７…Ｐｏｒｔ３ ４８…Ｐｏｒｔ４
４９…１８０度位相合成器 ５０、５１…プローブ用受信ケーブル
５２…基準放射源 ５３…ベクトルネットワークアナライザー
５４…基準放射源用送信ケーブル ５５…受信アンテナ ５６…遠方観測点
５７…スモールバイコニカルアンテナ ５８…１０ＭＨｚ水晶発振子
５９…スペクトラムアナライザー ６０…受信ケーブル
６１…２０ＭＨｚ水晶発振子 ６２…ＩＣ ６３…回路基板
６４…ゲーム機 ６５…ターンテーブル
６６…主制御部 ６７…入力装置 ６８…出力装置 ６９…記憶装置
７０…バス ７１…記憶媒体
Ｅ１…電界の平行成分 Ｅ２…電界の垂直成分
Ｅ３…鏡像電界の平行成分 Ｅ４…鏡像電界の垂直成分
Ｈ１…磁界の平行成分 Ｈ２…磁界の垂直成分
Ｈ３…鏡像磁界の平行成分 Ｈ４…鏡像磁界の垂直成分
Ｈ１０１…本発明２００ｃｍ Ｈ１０２…本発明１８０ｃｍ
Ｈ１０３…本発明１５０ｃｍ Ｈ１０４…特許文献２の場合
Ｆ１…本発明推定結果 Ｆ２…測定結果
Ｆ１０１、Ｆ１０２、Ｆ１０３…比較検討周波数

Claims (12)

1. グランドプレーンの上方に配置された電磁波の放射源である供試体によって、前記供試体から距離ｒの遠方観測点に形成される電界と磁界の少なくとも一方を求める遠方電磁界推定装置であって、
   近傍電磁界測定装置と、演算処理部とを備え、
   前記近傍電磁界測定装置は、
   電界と磁界の少なくとも一方を検出するプローブと、
   電界と磁界の位相を参照するアンテナと、
   前記供試体に対する前記プローブの相対的位置を変更可能な位置制御機構と、
   前記プローブ、前記アンテナ及び前記位置制御機構とを用いた電界と磁界の少なくとも一方の測定の制御を行う制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記供試体の位置を基準に、ｙ軸を前記グランドプレーン上方の高さ方向に、ｚ軸を前記観測点方向に、ｘ軸を前記ｙ軸ならびにｚ軸と直交する方向としたとき、前記供試体から前方に距離＋ｚ（距離ｚは距離ｒより十分小さい）で離れた位置における前方測定面を想定し、前記供試体のグランドプレーンからの中心高さｈ_ＥＵＴと前記遠方観測点のグランドプレーンから最大高さｈ_Ｒｘを結ぶ直線が、前記前方測定面と交差するグランドプレーンからの高さを基準高さｈ_ｒｅｆとして下式（１）により求め、
   

   

   前記供試体から前方と同様に後方に等距離−ｚで離れた位置における後方測定面を想定し、前記後方測定面における基準高さｈ_ｒｅｆと前記遠方観測点の最大高さｈ_Ｒｘを結ぶ直線が、前記前方測定面と交差する高さを基準に測定高さｈ_ｍｅａｓを下式（２）により求め、
   

   

   前記測定高さｈ_ｍｅａｓ以下で前後が±ｚ及び左右が±ｘ（距離ｘは距離ｒより十分小さい）の距離でグランドプレーンに対して垂直に形成される測定面に、または、前後左右が±ｚ＝±ｘの等距離でグランドプレーンに対して垂直に形成される測定面に、または、半径がｚの等距離でグランドプレーンに対して垂直に形成される測定面に複数の測定点を設ける第１の動作と、
   前記プローブ、前記アンテナ及び前記位置制御機構を用いて、前記複数の測定点における電界の前記測定面の接線方向の成分である複数の測定点電界と、前記複数の測定点における磁界の前記測定面の接線方向の成分である複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定する第２の動作とを実行し、
   前記演算処理部は、
   前記グランドプレーンを中心として前記測定面と面対称の位置関係を有する鏡像測定面上に、前記グランドプレーンを中心として前記複数の測定点と面対称の位置関係を有する複数の鏡像点を設定し、前記第２の動作で測定された前記複数の測定点電界と前記複数の測定点磁界の少なくとも一方に基づいて、前記複数の鏡像点における電界の前記鏡像測定面の接線方向の成分である複数の鏡像点電界と前記複数の鏡像点における磁界の前記鏡像測定面の接線方向の成分である複数の鏡像点磁界の少なくとも一方を算出する第１の演算処理と、
   前記第２の動作で測定された前記複数の測定点電界と前記複数の測定点磁界の少なくとも一方と、前記第１の演算処理で算出された前記複数の鏡像点電界と前記複数の鏡像点磁界の少なくとも一方に基づいて、前記遠方観測点における電界と磁界の少なくとも一方を算出する第２の演算処理とを実行することを特徴とする遠方電磁界推定装置。
2. 前記複数の測定点は、交差する２方向に並ぶように配列され、前記２方向の各々について、隣接する２つの測定点間の前記測定面上における距離は前記電磁波の波長の１／２以下であることを特徴とする請求項１記載の遠方電磁界推定装置。
3. 前記位相を参照するアンテナは、前記測定面の外部に設けられ、前記供試体の位置と同期して常に前記供試体との距離と位置関係が一定となるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の遠方電磁界推定装置。
4. 前記複数の測定点電界、前記複数の測定点磁界、前記複数の鏡像点電界および前記複数の鏡像点磁界は、それぞれ、前記グランドプレーンに平行な水平成分と前記グランドプレーンに垂直な垂直成分とを含み、
   前記複数の鏡像点電界の水平成分は、それぞれ対応する測定点電界の水平成分と振幅は等しいが逆位相であり、
   前記複数の鏡像点電界の垂直成分は、それぞれ対応する測定点電界の垂直成分と振幅および位相が等しく、
   前記複数の鏡像点磁界の水平成分は、それぞれ対応する測定点磁界の水平成分と振幅および位相が等しく、
   前記複数の鏡像点磁界の垂直成分は、それぞれ対応する測定点磁界の垂直成分と振幅は等しいが逆位相であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の遠方電磁界推定装置。
5. 前記供試体、前記プローブ、前記位置制御機構および前記アンテナは、前記グランドプレーンを構成する金属床面を有する電波暗室内に配置されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の遠方電磁界推定装置。
6. 前記プローブは、電界に応じた信号を出力する電界検出部と、磁界に応じた信号を出力する磁界検出部とを有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の遠方電磁界推定装置。
7. 前記プローブは、前記複数の測定点電界または前記複数の測定点磁界の測定において、前記グランドプレーンに平行な水平成分と前記グランドプレーンに垂直な垂直成分を検出するために直交電界検出部、または、直交磁界検出部を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の遠方電磁界推定装置。
8. 前記電界検出部は、電界に応じた差動信号を生成する電界アンテナ部と、前記電界アンテナ部によって生成された差動信号を出力する２つの電界出力ポートと、前記電界アンテナ部の一部をシールドする電界シールド部とを含み、
   前記磁界検出部は、磁界に応じた差動信号を生成する磁界アンテナ部と、前記磁界アンテナ部によって生成された差動信号を出力する２つの磁界出力ポートと、前記磁界アンテナ部の一部をシールドする磁界シールド部とを含むことを特徴とする請求項６に記載の遠方電磁界推定装置。
9. 前記電界検出部の出力信号の振幅および位相を、実際に前記電界検出部が受けた電界の振幅および位相に対応する値に補正するための第１の補正情報と、前記磁界検出部の出力信号の振幅および位相を、実際に前記磁界検出部が受けた磁界の振幅および位相に対応する値に補正するための第２の補正情報が予め求められており、
   前記演算処理部は、前記第１および第２の補正情報に基づいて、前記複数の測定点電界と前記複数の測定点磁界を算出することを特徴とする請求項６に記載の遠方電磁界推定装置。
10. 前記演算処理部は、
    前記遠方観測点の電界を、実際の受信器で測定された値に補正するため、受信アンテナ特性を補正する第３の補正情報と、経路特性を補正する第４の補正情報が予め求められおり、前記第３および第４の補正情報に基づいて、受信器で測定される電圧に変換することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の遠方電磁界推定装置。
11. 前記第３の補正情報は、自由空間において、基準となる放射源から、前記遠方観測点に受信アンテナを配置して自由空間アンテナファクターを用いて伝送損失特性を求め、次に、前記基準となる放射源のみとして前記遠方観測点における電界強度を求め、前記電界強度と前記伝送損失とを引くことにより求められることを特徴とする請求項１０に記載の遠方電磁界推定装置。
12. 前記第３の補正情報は、基準となる放射源をグランドプレーンから任意の高さに配置して前記遠方観測点に受信アンテナを配置して伝送損失を求め、次に、前記基準となる放射源のみとして前記遠方観測点における電界強度を求め、前記電界強度から前記伝送損失とを引くことにより求められることを特徴とする請求項１０に記載の遠方電磁界推定装置。

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