JP3116928B2

JP3116928B2 - Ｅｍｉ測定方法及びその装置

Info

Publication number: JP3116928B2
Application number: JP10345081A
Authority: JP
Inventors: 孝司吉永
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2000-12-11
Anticipated expiration: 2018-12-04
Also published as: JP2000171503A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＥＭＩ測定方法及び
その装置に関し、特に、測定周波数が１ＧＨｚを越える
場合において、底面に電波吸収体を敷設することなく、
電波半無響室を使用して実施することができるＥＭＩ測
定方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、情報技術装置（ＩＴＥ）における
ＥＭＩ（ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒ
ｆｅｒｅｎｃｅ：電磁妨害）測定においては、測定周波
数が３０ＭＨｚ乃至１ＧＨｚの範囲では、地上反射波の
影響を合わせて評価する必要があるため、平坦で電磁的
な障害物のない屋外で実施するか、又はこれと同等の電
波伝搬特性を有する電波半無響室を使用して実施するこ
とがＥＭＩ規格により規定されている。図５は電波半無
響室を使用した従来のＥＭＩ測定方法に使用される装置
を示す模式図である。

【０００３】図５に示すように、従来のＥＭＩ測定で使
用される電波半無響室においては、その内部が直方体状
であって、その底面は電波反射体である金属床（表面が
金属からなる床）１０３であり、それ以外の５面（図示
せず）は電波吸収体により被覆されて構成されている。
この電波半無響室には鉛直軸中心に回転する測定台１０
２と、この測定台１０２上に載置され電磁波を放出する
被試験体１０１と、この被試験体１０１から離隔して設
置されたアンテナ支柱１０８と、この支柱１０８の上部
に設置された受信アンテナ１０７とが設けられている。

【０００４】なお、受信アンテナ１０７は指向特性を有
しており、受信可能な範囲を示す仮想のアンテナビーム
１０９内に入射する電磁波のみ受信可能になっていて、
仮想のアンテナビーム１０９の範囲外から入射する電磁
波は、ほとんど受信されない。また、仮想のアンテナビ
ーム１０９内であっても、その中心軸に近い方向から入
射すると、より高感度で受信できるようになっている。

【０００５】また、被試験体１０１と受信アンテナ１０
７とはその高さがほぼ等しくなるように設置されてお
り、受信アンテナ１０７はその仮想のアンテナビーム１
０９の中心軸が被試験体１０１の方向を向いて設置され
ている。即ち、仮想のアンテナビーム１０９の中心軸
が、ほぼ水平方向になるように設置されている。

【０００６】このように構成された電波半無響室を使用
してＥＭＩ測定を行う場合においては、測定台１０２を
鉛直軸中心に回転させながら被試験体１０１から放出さ
れる電磁波を受信アンテナ１０７により受信し、この電
磁波の最大値を別途設けられた測定器（図示せず）によ
り測定する。このとき、電磁波は直接受信アンテナ１０
７に入射する直接波１０５と、金属床１０３に反射して
下方から受信アンテナ１０７に入射する反射波１０６と
のベクトル合成波として、受信アンテナ１０７により受
信される。

【０００７】一方、ＥＭＩ測定において、測定周波数が
１ＧＨｚを超える範囲では、直接波に重点を置き、地上
反射波の影響を合わせて評価しないことがＥＭＩ規格で
求められている。このため、電波の反射がほとんど発生
しない電波無響室で実施される。図６は電波無響室を使
用した従来のＥＭＩ測定方法に使用される装置を示す模
式図である。

【０００８】図６に示すように、従来のＥＭＩ測定で使
用される電波無響室においては、電波半無響室と異な
り、金属床１０３の全面又は一部に電波を吸収する電波
吸収体１０４が敷設されている。それ以外の構成は電波
半無響室と同様である。即ち、底面を含めた全面が電波
吸収体により構成されていて、電波の反射がほとんど発
生しないようになっている。

【０００９】このように構成された電波無響室を使用し
て、ＥＭＩ測定を行う場合においては、電波半無響室を
使用する場合と同様に、測定台１０２を鉛直軸中心に回
転させながら被試験体１０１から放出される電磁波を受
信アンテナ１０７により受信し、この電磁波の最大値を
測定する。このとき、金属床１０３に向かって放出され
た電磁波は電波吸収体１０４により吸収されて、その大
きさを減少させるため、反射波１０６は受信アンテナ１
０７にほとんど受信されず、直接受信アンテナ１０７に
入射する直接波１０５のみが受信され測定される。

【００１０】このように、従来のＥＭＩ測定において
は、電波半無響室及び電波無響室の２個の測定環境を使
用して実施されていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た如く、従来のＥＭＩ測定方法及びその装置において
は、１ＧＨｚの測定周波数を境界として、ＥＭＩ測定を
実施する環境を電波半無響室又は電波無響室に変更する
必要があり、このため、試験実施者は２個の測定環境を
用意する必要があり、経済的な負担が大きいという問題
点がある。

【００１２】一方、上記問題点を解決するために、電波
半無響室のみを用意し、測定周波数が１ＧＨｚを越える
場合においては、電波半無響室の底面に可搬式の電波吸
収体を敷設して、電波無響室と同等の環境を作り、この
環境でＥＭＩ測定を行うことによって、電波無響室を不
要とする方法がある。

【００１３】しかしながら、電波半無響室の底面に可搬
式の電波吸収体を敷設する方法においては、測定周波数
を変更する度に電波吸収体を搬入又は搬出する必要があ
る。しかも、電波半無響室の底面積は大きく、電波吸収
体を敷設する面積が大きいので、その敷設及び撤去作業
は容易ではない。また、電波吸収体を使用しない場合に
おいて、その保管場所を確保する必要がある。更に、電
波吸収体は敷設及び撤去を繰り返すことにより形状が変
化して、電磁波の吸収特性が変化する虞がある。このよ
うに、電波半無響室の底面に可搬式の電波吸収体を敷設
する方法は欠点が多く、好ましくない。

【００１４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、測定周波数が１ＧＨｚを越える場合におい
て、底面に電波吸収体を敷設することなく、電波半無響
室を使用して実施することができるＥＭＩ測定方法及び
その装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るＥＭＩ測定
方法は、底面が電波反射体からなり、底面以外の面が電
波吸収体からなる電波半無響室に、鉛直軸中心に回転可
能な測定台と、この測定台上に載置され電磁波を放出す
る被試験体と、この被試験体から離隔して設けられ指向
特性を有する受信アンテナとを設け、この受信アンテナ
をその最大感度の方向が上向きになるように設置するこ
とを特徴とする。

【００１６】本発明においては、指向特性を有する受信
アンテナをその最大感度の方向が上向きになるように設
置するため、被試験体から放出され電波半無響室の底面
に反射して受信アンテナに下方から入射する電磁波の反
射波の受信感度は、受信アンテナに直接入射する電磁波
の直接波の受信感度と比較して低い。従って、例えば、
指向特性の鋭い受信アンテナを使用した場合、又は、測
定周波数が高く最大感度から外れた方向から入射すると
受信感度が著しく低下する場合等において、反射波の大
きさの測定値が小さくなる。このため、反射波の影響を
誤差レベルと考え無視することができるため、底面を含
めた全面が電波吸収体で構成された電波無響室を使用し
て実施されることになっている測定周波数が１ＧＨｚを
越える場合のＥＭＩ測定において、底面に電波吸収体を
敷設することなく、電波半無響室を使用して実施するこ
とができる。

【００１７】また、前記被試験体を前記受信アンテナと
比較して高い位置に配置し、前記受信アンテナをその最
大感度の方向が前記被試験体を向くように設置すると好
ましい。これにより、電磁波の直接波を最大感度で受信
することができるため、反射波の影響を更に小さくする
ことができる。このため、ＥＭＩ測定の精度を向上させ
ることができる。

【００１８】更に、前記受信アンテナはその受信部の迎
角を変更可能に構成されていてもよく、また、前記受信
アンテナの受信部の迎角を変更可能に支持するアンテナ
支持台を有していてもよい。これにより、被試験体の配
置高さを変更した場合において、容易に受信アンテナを
その最大感度の方向が前記被試験体を向くように設置す
ることができる。

【００１９】前記受信アンテナはホーンアンテナで構成
することができる。

【００２０】本発明に係るＥＭＩ測定装置は、前記ＥＭ
Ｉ測定方法で使用されるものであって、底面が電波反射
体からなり、底面以外の面が電波吸収体からなる電波半
無響室と、この電波半無響室に設けられ鉛直軸中心に回
転可能な測定台と、この測定台上に載置され電磁波を放
出する被試験体と、この被試験体から離隔して設けられ
指向特性を有しその最大感度の方向が上向きになるよう
に設置された受信アンテナと、を有することを特徴とす
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係るＥＭ
Ｉ測定方法及びその装置について、添付の図面を参照し
て具体的に説明する。図１は本発明の第１実施例に係る
ＥＭＩ測定方法に使用される装置を示す図であって、
（ａ）は全体模式図、（ｂ）はアンテナへの入射波を示
す拡大図である。

【００２２】図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発
明の第１実施例に係るＥＭＩ測定方法及びその装置にお
いては、測定周波数が３０ＭＨｚ乃至１ＧＨｚの範囲で
は、従来と同様に、電波半無響室を使用すると共に、測
定周波数が１０ＧＨｚを超える範囲においても、電波半
無響室を使用する。この電波半無響室においては、従来
と同様に、その内部が直方体状であって、その底面は電
波反射体である金属床（表面が金属からなる床）３であ
り、それ以外の５面（図示せず）は電波吸収体が被覆さ
れて構成されている。この電波半無響室には鉛直軸中心
に回転する測定台２と、この測定台２上に載置され電磁
波を放出する被試験体１と、この被試験体１から離隔し
て設置されたアンテナ支柱８と、この支柱８の上端に設
置された受信アンテナ７とが設けられている。

【００２３】なお、受信アンテナ７は、例えば、標準ホ
ーンアンテナのような鋭い指向特性を有するものであっ
て、受信可能な範囲を示す仮想のアンテナビーム９内に
入射する電磁波のみ受信可能になっていて、仮想のアン
テナビーム９の範囲外から入射する電磁波は、ほとんど
受信されない。また、仮想のアンテナビーム９内であっ
ても、その中心軸に近い方向から入射すると、より高感
度で受信できるようになっている。

【００２４】また、測定台２の上面は受信アンテナ７の
位置より十分に高くなっているため、測定台２上に載置
された被試験体１は受信アンテナ７の位置より十分に高
い位置に配置されている。更に、受信アンテナ７はその
仮想のアンテナビーム９の中心軸が被試験体１の方向を
向いて迎角を有して設置されている。即ち、直接波を最
大感度で受信できるようになっている。

【００２５】このように構成された本発明の第１実施例
に係るＥＭＩ測定方法及びその装置においては、測定台
２を鉛直軸中心に回転させながら被試験体１から放出さ
れる電磁波を受信アンテナ７により受信し、この電磁波
の最大値を別途設けられた測定器（図示せず）により測
定する。なお、被試験体１から放出される電磁波は電波
半無響室内の空間を光学的に直線的に伝搬し、直接受信
アンテナ７に入射する直接波５と、金属床３に反射して
受信アンテナ７に入射する反射波６とのベクトル合成波
として、受信アンテナ７により受信される。

【００２６】なお、直接受信アンテナ７に入射する直接
波５は、仮想のアンテナビーム９の中心軸をほぼ通るの
で、最高感度で受信アンテナ７に受信され測定される。

【００２７】一方、金属床３に反射して、例えば、直接
波５と相対角度θを有して下方から受信アンテナ７に入
射する反射波６は、仮想のアンテナビーム９の範囲外か
ら受信アンテナ７に入射するので、その受信感度は低
く、ほとんど測定されない。

【００２８】次に、以下に示す数式及び幾何学図を使用
して、被試験体の高さ：ｈ_t（ｍ）、受信アンテナの高
さ：ｈ_r（ｍ）、及び被試験体と受信アンテナとの水平
距離（測定距離）：Ｒ（ｍ）との相関を説明する。図２
は直接波及び反射波の到達距離を幾何学的に示す模式図
である。

【００２９】図２に示すように、被試験体においては、
その放出電磁波の送信点１１が高さ（送信高さ）ｈ_tに
位置し、受信アンテナにおいては、電磁波の受信点１２
が高さ（受信高さ）ｈ_rに位置し、また、送信点１１と
受信点１２とは水平距離（測定距離）Ｒを有して配置さ
れている。この場合、直接波５の到達距離（送信点１１
と受信点１２との直線距離）ｒ₁、及び金属床３を反射
した反射波６の到達距離（送信点１１と反射点１８との
直線距離と、反射点１８と受信点１２との直線距離との
和）ｒ₂は、以下に示す数式１で表すことができる。

【００３０】

【数１】ｒ₁（ｍ）＝｛Ｒ²＋（ｈ_t−ｈ_r）²｝^1/2 ｒ₂（ｍ）＝｛Ｒ²＋（ｈ_t＋ｈ_r）²｝^1/2

【００３１】また、受信点１２における直接波５と反射
波６との相対角度θは以下に示す数式２で表すことがで
きる。

【００３２】

【数２】θ（ｄｅｇ）＝ｔａｎ^-1｛（ｈ_t＋ｈ_r）／Ｒ｝
＋ｔａｎ^-1｛（ｈ_t−ｈ_r）／Ｒ｝

【００３３】更に、遠方界における電界強度Ｅ（Ｖ／
ｍ）は、Ｐｔ：送信電力（Ｗ）、Ｇ：送信アンテナの相
対ゲイン（倍）とすると、以下の数式３で表すことがで
きる。

【００３４】

【数３】Ｅ（Ｖ／ｍ）＝７（Ｐ_t・Ｇ）^1/2／Ｒ

【００３５】数式３に示すように、電界強度Ｅは測定距
離Ｒに反比例して減衰するため、受信点１２における直
接波５と反射波６とのレベル差は数式１に示す夫々の距
離の差により求めることができる。

【００３６】なお、ホーン型受信アンテナは、強い指向
特性を有している。図３はホーン型受信アンテナの指向
特性（電磁波の入射角度と減衰レベルとの相対値）を示
すグラフ図であって、（ａ）は測定周波数が１ＧＨｚの
場合を示す図、（ｂ）は測定周波数が９ＧＨｚの場合を
示す図である。

【００３７】図３（ａ）及び（ｂ）に示された指向特性
曲線は、電磁波の受信アンテナへの入射角度（仮想のア
ンテナビームの中心軸との相対角度）θが０（ｄｅｇ）
のときの電磁波の大きさを１として、この入射角度θを
種々変化させたときの電磁波の大きさの相対値（減衰レ
ベル相対値）ｓを示したものである。

【００３８】図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、入射
角度θが大きくなるに連れて、相対値ｓが漸減し、即
ち、受信される電磁波の大きさは漸減している。また、
測定する電磁波の周波数が大きくなると、入射角度に対
する電磁波の大きさの減衰の程度が大きくなることがわ
かる。

【００３９】このように、受信点１２（図２参照）に指
向特性を有する受信アンテナを設置し、その最大感度を
得られる方向を送信点１１に向けた場合、数式２並びに
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、反射波において
は、一定の減衰が得られることがわかる。

【００４０】このように、本実施例においては、直接波
５は最大感度で受信されるが、反射波６はほとんど受信
されないため、その影響を誤差レベルと考え無視するこ
とができる。このため、底面反射波の影響を評価しない
測定周波数が１ＧＨｚを越える範囲のＥＭＩ測定を行う
場合においても、底面反射波の影響を評価して実施され
る３０ＭＨｚ乃至１ＧＨｚの範囲でのＥＭＩ測定で通常
使用される電波半無響室で実施することができる。

【００４１】ところで、本発明の第２実施例として、よ
り鋭い指向特性を有する受信アンテナを使用し、被試験
体の設置高さを従来と同様に受信アンテナとほぼ等しい
高さ（通常８０ｃｍ）にしてＥＭＩ測定を行う方法があ
る。図４は本発明の第２実施例に係るＥＭＩ測定方法に
使用される装置を示す模式図である。

【００４２】図４に示すように、本発明の第２実施例に
係るＥＭＩ測定方法及びその装置においては、受信アン
テナ３７の仮想のアンテナビーム３９は第１実施例にお
ける受信アンテナ７の仮想のアンテナビーム９と比較し
て、指向特性がより鋭くなっている。例えば、以下の表
１に示す指向特性（アンテナビームの幅）を有するもの
である。

【００４３】

【表１】

【００４４】また、測定台３２の高さは従来のＥＭＩ測
定方法の場合と同様の高さ（８０ｃｍ）となっている。
このため、被試験体１及び受信アンテナ３７の高さはほ
ぼ等しくなっている。更に、受信アンテナ３７は、その
仮想のアンテナビーム３９の中心軸が上向きに迎角を有
して設置されている。これら以外は第１実施例と同様で
あり、説明を省略する。

【００４５】このように構成された本発明の第２実施例
に係るＥＭＩ測定方法及びその装置においては、受信ア
ンテナ３７が、その仮想のアンテナビーム３９の中心軸
が上向きに迎角を有して設置されると共に、受信アンテ
ナ３７の指向特性が鋭く仮想のアンテナビーム３９の受
信可能範囲が狭い。このため、直接波５に対して下方か
ら受信アンテナ３７に入射する反射波６の相対レベルを
小さくすることができ、第１実施例と同様の効果を得る
ことができると共に、従来と同様の高さ（８０ｃｍ）を
有する測定台を使用してＥＭＩ測定することができる。

【００４６】なお、第２実施例においては、第１実施例
と比較して被試験体１の位置が低く、反射波５の受信ア
ンテナ３７への入射角と、反射波６のそれとの相対角度
θが小さくなるため、反射波の減衰の程度が不十分とな
り、測定誤差が大きくなる。しかしながら、比較的高い
測定周波数に適用する場合においては、電磁波の入射方
向が仮想のアンテナビーム３９の中心軸から外れたとき
の減衰の程度が大きいため、測定誤差が小さく十分実用
的である。

【００４７】なお、本発明においては、例えば、受信ア
ンテナがアンテナ支柱に対し揺動可能に設けられていた
り、アンテナ支柱がそれを支持するアンテナ支持台に対
し揺動可能に設けられていることにより、仰角を容易に
変更可能な構成にしてもよい。これにより、被試験体の
配置高さを変更した場合において、容易に受信アンテナ
をその最大感度の方向が被試験体を向くように設置する
ことができる。また、受信アンテナはホーンアンテナに
限らず、指向特性を有していれば、他のアンテナでもよ
い。

【００４８】

【実施例】具体的にｈ_t＝４（ｍ）、ｈ_r＝１（ｍ）、Ｒ
＝３（ｍ）として、周波数が１ＧＨｚの垂直偏波を測定
した場合においては、直接波に対する反射波のレベル差
を計算し、以下に示す。

【００４９】１．反射波と直接波との到達距離の違いに
よるレベル差は数式１より、直接波：反射波＝１／｛３²＋（４−１）²｝^1/2：１／
｛３²＋（４＋１）²｝^1/2＝１／４．２４：１／５．８
３＝０．７３：１となり、反射波の大きさは直接波の大きさの０．７３倍
になる。

【００５０】２．また、直接波と反射波とのなす角度
（相対角度）θは数式２より、 θ（ｄｅｇ）＝ｔａｎ^-1｛（４＋１）／３｝＋ｔａｎ^-1
｛（４−１）／３｝＝１０４（ｄｅｇ）となる。

【００５１】３．このθ＝１０４（ｄｅｇ）を図３
（ａ）に示す周波数が１ＧＨｚである場合の指向特性曲
線に代入すると、相対レベルｓ＝０．１以下となる。

【００５２】上述したように求めた距離減衰とアンテナ
の指向特性による減衰とを積算した直接波に対する反射
波の相対レベルｔは０．７３×０．１＝０．０７３とな
る。このため、本実施例方法により、上述した条件でＥ
ＭＩ測定を行うと、直接波のみを測定する従来の電波無
響室を使用したＥＭＩ測定の場合と比較して、直接波の
レベルに対し、０．０７３倍という極めて低い誤差率を
含んで測定可能であることがわかる。

【００５３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
例えば、指向特性の鋭い受信アンテナを使用した場合、
又は、測定周波数が高く最大感度から外れた方向から入
射すると受信感度が著しく低下する場合等において、反
射波の大きさの測定値が小さくなる。このため、反射波
の影響を誤差レベルと考え無視することができるため、
底面を含めた全面が電波吸収体で構成された電波無響室
を使用して実施されることになっている測定周波数が１
ＧＨｚを越える場合のＥＭＩ測定において、底面に電波
吸収体を敷設することなく、電波半無響室を使用して実
施することができる。

【００５４】また、前記被試験体を前記受信アンテナと
比較して高い位置に配置し、前記受信アンテナをその最
大感度の方向が前記被試験体を向くように設置すると、
電磁波の直接波を最大感度で受信することができるの
で、反射波の影響を更に小さくすることができる。この
ため、ＥＭＩ測定の精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るＥＭＩ測定方法に使
用される装置を示す図であって、（ａ）は全体模式図、
（ｂ）はアンテナへの入射波を示す拡大図である。

【図２】直接波及び反射波の到達距離を幾何学的に示す
模式図である。

【図３】ホーン型受信アンテナの指向特性（電磁波の入
射角度と減衰レベルとの相対値）を示すグラフ図であっ
て、（ａ）は測定周波数が１ＧＨｚの場合を示す図、
（ｂ）は測定周波数が９ＧＨｚの場合を示す図である。

【図４】本発明の第２実施例に係るＥＭＩ測定方法に使
用される装置を示す模式図である。

【図５】電波半無響室を使用した従来のＥＭＩ測定方法
に使用される装置を示す模式図である。

【図６】電波無響室を使用した従来のＥＭＩ測定方法に
使用される装置を示す模式図である。

【符号の説明】

１、１０１；被試験体２、３２、１０２；測定台３、１０３；金属床５、１０５；直接波６、１０６；反射波７、３７、１０７；受信アンテナ８、１０８；アンテナ支柱９、３９、１０９；仮想のアンテナビーム１１；送信点１２；受信点１８；反射波１０４；電波吸収体

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】底面が電波反射体からなり、底面以外の
面が電波吸収体からなる電波半無響室に、鉛直軸中心に
回転可能な測定台と、この測定台上に載置され電磁波を
放出する被試験体と、この被試験体から離隔して設けら
れ指向特性を有する受信アンテナとを設け、この受信ア
ンテナをその最大感度の方向が上向きになるように設置
することを特徴とするＥＭＩ測定方法。
【請求項２】前記被試験体を前記受信アンテナと比較
して高い位置に配置し、前記受信アンテナをその最大感
度の方向が前記被試験体を向くように設置することを特
徴とする請求項１に記載のＥＭＩ測定方法。
【請求項３】前記受信アンテナはその受信部の迎角を
変更可能になっていることを特徴とする請求項１又は２
に記載のＥＭＩ測定方法。
【請求項４】前記受信アンテナの受信部の迎角を変更
可能に支持するアンテナ支持台を有することを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＥＭＩ測定方
法。
【請求項５】前記受信アンテナはホーンアンテナであ
ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記
載のＥＭＩ測定方法。
【請求項６】底面が電波反射体からなり、底面以外の
面が電波吸収体からなる電波半無響室と、この電波半無
響室に設けられ鉛直軸中心に回転可能な測定台と、この
測定台上に載置され電磁波を放出する被試験体と、この
被試験体から離隔して設けられ指向特性を有しその最大
感度の方向が上向きになるように設置された受信アンテ
ナと、を有することを特徴とするＥＭＩ測定装置。