JP2017090305A - エミッション測定装置、近接装置設置可否評価装置、エミッション測定方法、および近接装置設置可否評価方法 - Google Patents

エミッション測定装置、近接装置設置可否評価装置、エミッション測定方法、および近接装置設置可否評価方法 Download PDF

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芳春 広島
信司 後藤
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信司 後藤
雄一郎 奥川
Yuichiro Okugawa
雄一郎 奥川
和宏 高谷
Kazuhiro Takatani
和宏 高谷
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Abstract

【課題】エミッション測定対象の電子装置に対して外部から妨害波を印加した状態で、当該電子装置から放出されるエミッションを正確に測定し、他の電子装置のイミュニティを正しく評価する。【解決手段】EUT(評価対象装置)に印加用アンテナ13から妨害波Wiを放射して当該EUTからの放射エミッションEを測定用アンテナ11により受信し、この受信された放射エミッションEの特性から前記印加用アンテナ13からの直接波Wdと床反射波Wrの特性を差し引いたものをEUTからの放射エミッション特性とする。そして、前記EUTからの放射エミッション特性と当該EUTに近接して設置される他の電子装置の放射イミュニティ特性とを比較して、同他の電子装置の近接設置が可能かどうか判定する。【選択図】 図4

Description

本発明は、電子装置から放射される伝導・放射エミッションを測定し、近接装置への影響を評価するためのエミッション測定装置、近接装置設置可否評価装置、エミッション測定方法、および近接装置設置可否評価方法に関する。
電子装置を使用する際に、当該装置の内部の回路に電流・電圧が発生し、外部に対して意図しない伝導・放射エミッション(妨害波)を放出することがある。これらのエミッションは、当該電子装置の近傍に設置される他の電子装置に対して障害を与える場合があり、精密電子機器の誤動作、故障の原因となる。これを防ぐための規制として、国際規格(CISPR<国際無線障害特別委員会> 22)やそれに準拠したVCCI<情報処理装置等電波障害自主規制協議会>技術基準等が制定されている。これらの規格は、電子装置が通常動作を行っているときのエミッションを規制している(例えば、非特許文献1参照。)。
また、電子装置を使用する際に、外部からの妨害波が侵入すると、当該装置の内部の回路に、意図しない電流・電圧が発生し、誤動作を起こすことがある。この誤動作を避けるために、市場に出す電子装置の妨害波に対する耐性(イミュニティ)を評価することが考えられ、国際的な規格も制定されている(例えば、非特許文献2参照。)。ここでの誤動作としては、電子装置の仕様を満足しない動作が規定される。
国際規格CISPR 22第3版に対する総務省答申(平成22年) 国際規格CISPR 24第1版に対する総務省答申(平成10年)
前記従来の技術では、電子装置のエミッションの規制や電子装置の妨害波に対する耐性(イミュニティ)の評価の国際規格が制定されているが、これらの規制や評価は、電子装置自身の動作により発生するエミッションのみを対象に規制や評価をするものであり、エミッション(妨害波)を発生する電子装置に対して更に外部からの妨害波が印加された場合の影響については考慮されていない問題がある。
ここでの外部からの妨害波とは、例えばTV、ラジオ、無線基地局等、比較的遠方からの電磁波をいう。
すなわち、電子装置が妨害波を受けたことにより、当該装置から放出される伝導・放射エミッションが変化することで、近傍に設置される他の電子装置のイミュニティが低い周波数帯において、そのエミッションレベルが高くなると、前記他の電子装置に対して障害を与えることが考えられる。
図8は、電子装置1及び他の電子装置2が近接する環境で、印加周波数特性1の妨害波Wiが存在したときの誤動作発生例を示す図である。
電子装置1の妨害波Wiの印加前のエミッションレベル(エミッション特性)は、周波数特性2に示すように、他の電子装置2のイミュニティレベル(イミュニティ特性)を下回っているため、当該装置2は誤動作を起こさない。
妨害波Wiが印加されることにより、電子装置1のエミッションレベルは周波数特性3に示すように変化する。ここでは、他の電子装置2のイミュニティレベルは変化していないが、電子装置1のエミッションレベルのピークのある周波数帯が他の電子装置2のイミュニティレベルが低い周波数帯に変化したため、当該他の装置2が誤動作を起こしてしまう。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、エミッション測定対象の電子装置に対して外部から妨害波を印加した状態で、当該電子装置から放出されるエミッションを正確に測定し、他の電子装置の近接設置が可能かどうかを判定することが可能になるエミッション測定装置、近接装置設置可否評価装置、エミッション測定方法、および近接装置設置可否評価方法を提供することにある。
図9は、エミッション測定対象の電子装置に対して外部から妨害波を印加しながら当該エミッションを測定する方法の概要を示す図である。
印加用アンテナ13から評価対象装置(EUT;Equipment under test)の1面に印加用妨害波Wiを印加しながら、当該EUTに接続されたケーブルCbに出力される伝導エミッションを測定し、測定用アンテナ11で前記EUTの全面からの放射エミッションEを測定する。
前記ケーブルCbに出力される伝導エミッションは、当該ケーブルCbに抽出装置12を挿入して測定する。また、測定用アンテナ11を、前記EUT周囲の円筒状の測定面Fm上で移動して放射エミッションEを測定する。
ここで、前記伝導エミッションは、(1)印加された妨害波WiによりEUT内で発生または/及び変化して、ケーブルCbから外部に伝導する妨害波、(2)印加された妨害波WiからケーブルCbに誘導して外部に伝導する妨害波、(3)ケーブルCbに誘導してEUTに伝導し、当該EUT内で発生または/及び変化して、同ケーブルCbから外部に伝導する妨害波の合成である。
しかしながら、このエミッション測定方法では、印加用アンテナ13から放射される直接波Wd及びEUT表面や床で反射する反射波Wre,Wrも、前記測定用アンテナ11で同時に測定される。
EUT表面に規定の強度で印加用妨害波Wiが印加されたときの当該表面反射波Wreは、実際に妨害波が印加されたときの反射波と同様であるため、測定に支障はない。
しかし、EUT表面に規定の強度で印加用妨害波Wiを印加するため印加用アンテナ13から放射された直接波Wd、及び印加用アンテナ13から放射され床で反射した床反射波Wrは、実際の妨害波とは異なり、エミッションの測定値に影響を与える。
そこで、本発明に係るエミッション測定装置、近接装置設置可否評価装置、エミッション測定方法、および近接装置設置可否評価方法では、測定用アンテナ11における放射エミッションの測定値から、印加用アンテナ13から測定用アンテナ11に印加される直接波Wd及び床反射波Wrを差し引くことにより、実設置環境に近い条件でのEUTからの放射エミッション特性を取得し、当該放射エミッション特性と前記EUTに近接設置される他の電子装置のイミュニティ特性とを比較して同他の電子装置の近接設置が可能かどうかを判定する。
本発明に係るエミッション測定装置は、評価対象装置に妨害波を放射する印加用アンテナと、前記評価対象装置からの放射エミッションを受信する測定用アンテナと、前記測定用アンテナにより受信された放射エミッションの電界強度を測定する測定部と、前記印加用アンテナから放射される妨害波の前記測定用アンテナに対する直接波及び床反射波の電界強度を算出し、前記測定部により測定された放射エミッションの電界強度から差し引き、当該直接波及び床反射波の影響を除去した同放射エミッションの電界強度を計算する計算部と、を備えたことを特徴としている。
また、本発明に係る近接装置設置可否評価装置は、前記エミッション測定装置の計算部により計算された放射エミッションの電界強度に対応した放射エミッション特性と予め入力された他の電子装置の放射イミュニティ特性とを比較し、当該他の電子装置の近接設置が可能か否かを判定する比較部を備えたことを特徴としている。
本発明によれば、エミッション測定対象の電子装置に対して外部から妨害波を印加した状態で、当該電子装置から放出されるエミッションを正確に測定し、他の電子装置のイミュニティを正しく評価することが可能になる。
本発明の実施形態に係るエミッション測定・近接装置設置可否評価装置10の全体構成を示す図。 前記エミッション測定・近接装置設置可否評価装置10における伝導・放射エミッションの測定方法を説明する図。 指向性アンテナによる受信電界強度を説明する図。 測定用アンテナ11による印加用アンテナ13からの直接波Wd及び床反射波Wrの受信電界強度を説明する図。 前記印加用アンテナ13から測定用アンテナ11への直接波Wd及び床反射波Wrの伝搬経路を説明する図(その1)。 前記印加用アンテナ13から測定用アンテナ11への直接波Wd及び床反射波Wrの伝搬経路を説明する図(その2)であり、同図(A)はその平面図、同図(B)はその立面図。 前記エミッション測定・近接装置設置可否評価装置10における伝導・放射エミッションの測定に基づいた近接装置設置可否の評価方法を説明する図。 電子装置1及び他の電子装置2が近接する環境で、印加周波数特性1の妨害波Wiが存在したときの誤動作発生例を示す図。 エミッション測定対象の電子装置に対して外部から妨害波を印加しながら当該エミッションを測定する方法の概要を示す図。
以下図面により本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るエミッション測定・近接装置設置可否評価装置10の全体構成を示す図である。
EUTの表面から予め定められた距離Daだけ離して、前記印加用妨害波の印加範囲の中央に指向させた印加用アンテナ13を設置する。
前記EUTの外接円Coから予め定められた距離Dmだけ離れた測定面Fm上で、当該EUTの中心に指向させた測定用アンテナ11を設置する。
前記EUTから外部に出ているケーブルCbに、伝導エミッションを測定可能な抽出装置12を挿入する。
印加用アンテナからEUTに対して印加用妨害波Wiを印加し、前記測定面Fm上の各測定点Pm…において、当該EUTの中心に指向した測定用アンテナ11で放射エミッション電界強度を測定する。同時に、前記抽出装置12で抽出した伝導エミッションを測定する。
ここで、図1に示す測定点Pm…の分布は一例であり、当該測定点Pm…は測定面Fm上の電界分布を測定可能な密度で配置する。また、図1に示す測定点Pm…は平面上で測定するポイントであり、高さ(上下)方向の電界分布(図2参照)も同様に測定する。
なお、同図1に示すエミッション測定・近接装置設置可否評価装置10の制御部14〜表示部23の各機能については後述する。
図2は、前記エミッション測定・近接装置設置可否評価装置10における伝導・放射エミッションの測定方法を説明する図である。
伝導・放射エミッション測定装置10mは、妨害波印加時のエミッションの測定を行い、測定結果を表示するものである。
(1)制御部14は、予め記憶された装置制御プログラムに従い各部の動作を制御するもので、先ず、発信部15の動作を制御し、予め設定した放射電力の強度になるよう印加用妨害波Wiを発信させ、同時にその発信時刻及び放射電力を記憶部20に送信して記憶させる。
(2)増幅部16は、前記発信部15からの発信信号を増幅して、前記印加用アンテナ13からEUTに向けて放射させる。
(3)また、前記制御部14は、前記抽出装置12で検出されて抽出される伝導エミッション電圧を測定部17により測定させ、その測定値を、前記記憶部20を介して表示部23に送信して表示させる。
(4)この後、前記制御部14は、切替部18を前記抽出装置12から前記測定用アンテナ11に切り替えると共に、移動部19及び前記測定部17を制御して、前記円筒状の測定面Fm上で前記測定用アンテナ11を移動させ、予め決められた各測定点Pm…で、EUTから放射されるエミッション電界強度を測定する。そして、その測定時刻、測定位置(Pm…)、アンテナ角度情報及び電界強度測定値を前記記憶部20に送信して記憶させる。
(5)計算部21は、前記記憶部20に記憶された各測定位置(Pm…)及び各測定時刻において、各対応する電界強度測定値から、当該測定位置での印加用アンテナ13からの直接波Wd及び床反射波Wrの電界強度値を算出して差し引き、放射エミッションとして前記表示部23に送信する。
(6)前記表示部23は、前記伝導エミッション及び放射エミッション分布(伝導・放射エミッション特性)を表示する。
前記各測定位置(Pm…)において、前記測定部17により測定された電界強度測定値から、当該各位置(Pm…)での前記印加用アンテナ13からの直接波Wi及び床反射波Wrの電界強度値を差し引くための、当該直接波Wi及び床反射波Wrの電界強度を算出する方法は以下による。
図3は、指向性アンテナによる受信電界強度を説明する図である。
図3に示すように、指向特性D1を持つ放射アンテナ13Tから放射された電磁波を、指向特性D2を持つ受信アンテナ11Rで受信したときの受信電界強度Eは、時間の関数として以下の数式1で表わされる。
ここで、E0は、放射アンテナ13T及び受信アンテナ11Rが等方性アンテナのときの、放射アンテナ13Tの位置に対する受信アンテナ11Rの位置における受信電界強度である。
また、θはアンテナ方向Adt,Adrに対する方位角、ψは水平面に対する仰俯角、Lは電磁波の伝搬経路長、Pは放射電力、tは時間である。
図4は、測定用アンテナ11による印加用アンテナ13からの直接波Wd及び床反射波Wrの受信電界強度を説明する図である。
図4に示すように、前記印加用アンテナ13からの直接波Wdの受信電界強度E1、床反射波Wrの受信電界強度E2は、前記数式1に基づいて、以下の数式2で表わされる。
ここで、θ1は前記印加用アンテナ13に対する前記測定用アンテナ11の方位角、θ2は前記測定用アンテナ11に対する前記印加用アンテナ13の方位角、ψ11は前記直接波Wdの場合の印加用アンテナ13に対する測定用アンテナ11の仰俯角、ψ12は同直接波Wdの場合の測定用アンテナ11に対する印加用アンテナ13の仰俯角である。
さらに、ψ21は前記床反射波Wrの場合の印加用アンテナ13に対する測定用アンテナ11の仰俯角、ψ22は同床反射波Wrの場合の測定用アンテナ11に対する印加用アンテナ13の仰俯角である。
また、L1は前記直接波Wdの場合の電磁波の伝搬経路長、L2は前記床反射波Wrの場合の電磁波の伝搬経路長である。
図5は、前記印加用アンテナ13から測定用アンテナ11への直接波Wd及び床反射波Wrの伝搬経路を説明する図(その1)である。
前記各伝搬経路長L1、L2は、図5に示すように、以下の数式3で表される。
ここで、h1は前記印加用アンテナ13の床面からの高さ、h2は前記測定用アンテナ11の床面からの高さ、rは前記印加用アンテナ13と測定用アンテナ11の水平面上の距離である。
図6は、前記印加用アンテナ13から測定用アンテナ11への直接波Wd及び床反射波Wrの伝搬経路を説明する図(その2)であり、同図(A)はその平面図、同図(B)はその立面図である。
図6に示すように、前記印加用アンテナ13及び測定用アンテナ11は、共に水平に設置するので、その間の仰俯角ψ11、ψ12、ψ21及びψ22には、以下の数式4で表される関係がある。
よって、前記印加用アンテナ13及び測定用アンテナ11の指向特性D1及びD2が既知であれば、前記直接波Wd及び床反射波Wrの合成の受信電界強度E1+E2は、測定時刻の同印加用アンテナ13及び測定用アンテナ11の位置、方位角に対して、以下の数式5で表される。
そして、前記印加用アンテナ13からの直接波Wd及び床反射波Wrの合成の受信電界強度E1+E2を、前記測定部17により測定された同時刻の受信電界強度測定値から差し引くことにより、当該印加用アンテナ13からの直接波Wd及び床反射波Wrの影響を除去できる。
図7は、前記エミッション測定・近接装置設置可否評価装置10における伝導・放射エミッションの測定に基づいた近接装置設置可否の評価方法を説明する図である。
ここでは、前述したように、EUTに対して印加用アンテナ13から印加用妨害波Wiを印加した状態で、当該印加用アンテナ13から測定用アンテナ11に対する直接波Wd及び床反射波Wrの合成受信電界強度E1+E2を除去した前記EUTからの放射エミッションの正しい受信電界強度を取得し、予め入力された他の電子装置のイミュニティ特性と比較することで、当該EUTと当該他の電子装置とが妨害波印加状態で近接できるかを評価する。
(1)制御部14は、予め記憶された装置制御プログラムに従い各部の動作を制御するもので、先ず、発信部15の動作を制御し、予め設定した放射電力の強度になるよう印加用妨害波Wiを発信させ、同時にその発信時刻及び放射電力を記憶部20に送信して記憶させる。
(2)増幅部16は、前記発信部15からの発信信号を増幅して、前記印加用アンテナ13からEUTに向けて放射させる。
(3)また、前記制御部14は、前記抽出装置12で検出されて抽出される伝導エミッション電圧を測定部17により測定させ、その測定値を伝導エミッション特性として前記記憶部20を介して比較部22に送信する。
(4)この後、前記制御部14は、切替部18を前記抽出装置12から前記測定用アンテナ11に切り替えると共に、移動部19及び前記測定部17を制御して、前記円筒状の測定面Fm上で前記測定用アンテナ13を移動させ、予め決められた各測定点Pm…で、EUTから放射されるエミッション電界強度を測定する。そして、その測定時刻、測定位置(Pm…)、アンテナ角度情報及び電界強度測定値を前記記憶部20に送信して記憶させる。
(5)計算部21は、前記記憶部20に記憶された各測定位置(Pm…)及び各測定時刻において、各対応する電界強度測定値から、当該測定位置での印加用アンテナ13からの直接波Wd及び床反射波Wrの電界強度値を算出して差し引き、放射エミッション特性として前記比較部22に送信する。
(6)前記比較部22は、予め入力されて前記記憶部20に記憶されている他の電子装置の伝導・放射イミュニティ特性を、前記測定部17と計算部21から送られた各測定点Pm…の伝導・放射エミッション特性と比較し、全ての測定点Pm…において、予め定められた以上のマージンを持つかどうか(近接設置可能か否か)を評価した後、当該評価結果を表示部23に送信する。
(7)前記表示部は、前記比較部22から送られた評価結果(前記EUTに対して他の電子装置を近接設置可能か否か)を表示する。
したがって、前記構成のエミッション測定・近接装置設置可否評価装置10によれば、EUT(評価対象装置)に印加用アンテナ13から妨害波Wiを放射して当該EUTからの放射エミッションEを測定用アンテナ11により受信し、この受信された放射エミッションEの特性から前記印加用アンテナ13からの直接波Wdと床反射波Wrの特性を差し引いたものをEUTからの放射エミッション特性とする。そして、前記EUTからの放射エミッション特性と当該EUTに近接して設置される他の電子装置の放射イミュニティ特性とを比較して、同他の電子装置の近接設置が可能かどうかを判定する。
このように、実設置環境では影響がみられない、前記印加用アンテナ13の特性により異なるレベルで観測される当該印加用アンテナ13からの直接波Wdと床反射波Wrの特性を、前記測定用アンテナ11で受信した放射エミッションの測定結果から差し引くことにより、実環境に近い条件で、且つ測定系によるばらつきが少なく信頼性の高いイミュニティの評価が可能となる。
本願発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの構成要件が異なる形態にして組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。
10 …エミッション測定・近接装置設置可否評価装置
EUT…評価対象装置
11 …測定用アンテナ(放射エミッション)
12 …抽出装置(伝導エミッション)
13 …印加用アンテナ(妨害波)
14 …制御部
15 …発信部
16 …増幅部
17 …測定部
18 …切替部
19 …移動部
20 …記憶部
21 …計算部
22 …比較部
23 …表示部
E …放射エミッション
Wi…妨害波
Wd…直接波
Wr…床反射波

Claims (8)

  1. 評価対象装置に妨害波を放射する印加用アンテナと、
    前記評価対象装置からの放射エミッションを受信する測定用アンテナと、
    前記測定用アンテナにより受信された放射エミッションの電界強度を測定する測定部と、
    前記印加用アンテナから放射される妨害波の前記測定用アンテナに対する直接波及び床反射波の電界強度を算出し、前記測定部により測定された放射エミッションの電界強度から差し引き、当該直接波及び床反射波の影響を除去した同放射エミッションの電界強度を計算する計算部と、
    を備えたことを特徴とするエミッション測定装置。
  2. 前記印加用アンテナから放射される妨害波の前記測定用アンテナに対する直接波及び床反射波の電界強度は、当該印加用アンテナの指向特性D1と、当該測定用アンテナの指向特性D2と、当該印加用アンテナ及び測定用アンテナが等方性アンテナであるときの同印加用アンテナの位置に対する同測定用アンテナの位置における受信電界強度E0とに基づいて算出される、
    ことを特徴とする請求項1に記載のエミッション測定装置。
  3. 前記計算部により計算された放射エミッションの電界強度に対応した放射エミッション特性と予め入力された他の電子装置の放射イミュニティ特性とを比較し、当該他の電子装置の近接設置が可能か否かを判定する比較部を備えた、
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエミッション測定装置を用いた近接装置設置可否評価装置。
  4. 前記測定部により測定された放射エミッションの電界強度と前記予め入力された他の電子装置の放射イミュニティ特性とを記憶する記憶部を備え、
    前記計算部は、前記印加用アンテナから放射される妨害波の前記測定用アンテナに対する直接波及び床反射波の電界強度を算出し、前記記憶部に記憶された放射エミッションの電界強度から前記直接波及び床反射波の電界強度を差し引き、当該直接波及び床反射波の影響を除去した同放射エミッションの電界強度を計算し、
    前記比較部は、前記計算部により計算された放射エミッションの電界強度に対応した放射エミッション特性と前記記憶部に記憶された他の電子装置の放射イミュニティ特性とを比較し、当該他の電子装置の近接設置が可能か否かを判定する、
    ことを特徴とする請求項3に記載の近接装置設置可否評価装置。
  5. 前記比較部は、前記計算部により計算された放射エミッションの電界強度に対応した放射エミッション特性と予め入力された他の電子装置の放射イミュニティ特性とを比較し、当該放射エミッション特性と放射イミュニティ特性との間で予め定められたマージンを持つか否かで前記他の電子装置の近接設置が可能か否かを判定する、
    ことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の近接装置設置可否評価装置。
  6. 前記測定用アンテナを予め定められた複数の測定点に移動させる移動部を備え、
    前記測定部は、前記移動部により前記測定用アンテナが複数の測定点に移動される毎に、当該測定用アンテナにより受信された放射エミッションの電界強度を測定し、
    前記計算部は、前記移動部により前記測定用アンテナが複数の測定点に移動された毎の、前記印加用アンテナから放射される妨害波の前記測定用アンテナに対する直接波及び床反射波の電界強度を算出し、前記測定部により測定された放射エミッションの電界強度から差し引き、当該直接波及び床反射波の影響を除去した同放射エミッションの電界強度を計算し、
    前記比較部は、前記移動部により前記測定用アンテナが複数の測定点に移動された毎の、前記計算部により計算された放射エミッションの電界強度に対応した放射エミッション特性と予め入力された他の電子装置の放射イミュニティ特性とを比較し、当該他の電子装置の近接設置が可能か否かを判定する、
    ことを特徴とする請求項3ないし請求項5の何れか1項に記載の近接装置設置可否評価装置。
  7. 印加用アンテナから評価対象装置に妨害波を放射し、
    測定用アンテナで前記評価対象装置からの放射エミッションを受信し、
    前記測定用アンテナにより受信された放射エミッションの電界強度を測定し、
    前記印加用アンテナから放射される妨害波の前記測定用アンテナに対する直接波及び床反射波の電界強度を算出し、前記測定された放射エミッションの電界強度から差し引き、当該直接波及び床反射波の影響を除去した同放射エミッションの電界強度を計算する、
    ことを特徴とするエミッション測定方法。
  8. 前記計算された放射エミッションの電界強度に対応した放射エミッション特性と予め入力された他の電子装置の放射イミュニティ特性とを比較し、当該他の電子装置の近接設置が可能か否かを判定する、
    ことを特徴とする請求項7に記載のエミッション測定方法を用いた近接装置設置可否評価方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110514907A (zh) * 2018-05-21 2019-11-29 川升股份有限公司 无线通信装置空中传输量测系统

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CN110514907A (zh) * 2018-05-21 2019-11-29 川升股份有限公司 无线通信装置空中传输量测系统

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