JP5018885B2 - 電磁波測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば携帯電話等から放射される電磁波を測定するときに用いて好適な電磁波測定装置に関する。

一般に、電磁波測定装置として、小型の電波無響箱内に携帯電話等の被測定物を配置し、該被測定物に設けられたアンテナの放射効率等を測定するものが知られている（例えば特許文献１，２参照）。そして、特許文献１には、小型で安価な測定空間を提供するために、電波無響箱の内部に特定の周波数帯域で使用する電波吸収シートを設けた構成が開示されている。このとき、電波吸収シートは、電磁波の測定周波数帯域で電波吸収特性を有している。このため、携帯電話の使用周波数帯域に応じて異なる電波吸収シートを用いる構成となっている。即ち、例えば８００ＭＨｚ帯に対しては７００〜９００ＭＨｚで電波吸収特性を有する電波吸収シートを使用し、１．５ＧＨｚ帯に対しては１．４〜１．６５ＧＨｚで電波吸収特性を有する電波吸収シートを使用し、１．９ＧＨｚ帯に対しては１．７５〜２．０ＧＨｚで電波吸収特性を有する電波吸収シートを使用し、２．５ＧＨｚ帯に対しては２．３５〜２．６５ＧＨｚで電波吸収特性を有する電波吸収シートを使用している。

また、特許文献２には、電波暗室内に被測定物と測定用アンテナとを移動可能に配置した構成が開示されている。このとき、被測定物と測定用アンテナとの位置を調整することによって、被測定物から放射した電磁波が電波暗室内で反射したときでも、複数の反射波の干渉を利用して合成反射波のレベルを減少させる構成としている。

特開平１０−９３２８６号公報 特開平６−２３７０９０号公報

ところで、特許文献１による電磁波測定装置では、測定可能な周波数帯域が電波吸収シートで吸収可能な帯域に限定される。このため、例えば複数の周波数帯の電磁波を放射可能な周波数帯域の広い携帯電話用アンテナの特性を評価する場合には、電波吸収シートの異なる複数の電波無響箱を用意し、これら複数の電波無響箱で測定を行う必要がある。この結果、測定時間が長くなると共に、複数の電波無響箱を置くために広い空間が必要になるという問題がある。一方、広帯域の電磁波を吸収可能な電波吸収体を用いた場合には、電波吸収体が大きくなるから、電波無響箱も大型化してしまう。

また、特許文献２による電磁波測定装置では、測定毎に被測定物と測定用アンテナとの位置を決める構成となっているから、測定開始前に被測定物および測定用アンテナの位置関係を求めなければならない。このため、測定前の準備に多大な時間を必要とし、作業効率が低いという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、小型の電波無響箱を用いて複数の周波数帯の電磁波を放射する被測定物の特性を測定することができる電磁波測定装置を提供することにある。

（１）．上述した課題を解決するために本発明は、箱状をなす金属筐体の内部に電波吸収体が設けられた電波無響箱と、該電波無響箱内に設けられた測定対象となる被測定物と、該被測定物と対向して前記電波無響箱内に設けられ該被測定物からの電磁波を測定する測定用アンテナとを備えた電磁波測定装置において、前記被測定物は複数の周波数帯の電磁波を放射し、前記電波吸収体は、前記被測定物から放射される電磁波のうち１つ以上の周波数帯を含む特定の周波数帯域では吸収特性が高く、前記被測定物から放射される電磁波のうち残余の１つ以上の周波数帯を含む他の周波数帯域では吸収特性が低い構成とし、前記電波無響箱の金属筐体は互いに対向した２つの対向面を備え、前記被測定物から放射した電磁波が前記２つの対向面のうち一方で反射して測定用アンテナに入射する第１の反射経路の長さ寸法をＬ1とし、前記被測定物から放射した電磁波が前記２つの対向面のうち他方で反射して測定用アンテナに入射する第２の反射経路の長さ寸法をＬ2とし、前記電波吸収体の吸収特性が低い他の周波数帯域に含まれる１つ以上の周波数帯のうち最大周波数と最小周波数との間の中心周波数の波長をλとしたときに、前記第１，第２の反射経路の長さ寸法Ｌ1，Ｌ2の差ΔＬが０．２５λ以上で０．５λ以下の範囲となる位置に、前記測定用アンテナを配置したことを特徴としている。

このように構成したことにより、電波吸収体の吸収特性が低い電磁波が電波無響箱内で反射しても、２つの対向面で反射した２つの反射波は、第１，第２の反射経路の差ΔＬによって位相差が生じ、互いに干渉して打ち消し合う。この結果、電波吸収体の吸収特性が低い電磁波でも反射波の影響を抑制することができるから、測定可能な周波数の帯域を広げることができる。

これにより、例えば複数の周波数帯の電磁波を放射する携帯電話用アンテナの特性を評価する場合でも、単一の電波無響箱内で全ての周波数帯の電磁波を測定することができ、従来技術のように複数の電波無響箱を用いて測定する必要がなく、測定作業の効率を高めることができる。また、電波吸収体の吸収特性を広帯域化した場合に比べて、電波吸収体を小さくすることができ、電波無響箱を小型化することができる。さらに、電波吸収体の吸収特性が低い電磁波は予め把握することができるから、この電磁波の波長に基づいて測定用アンテナの位置を決めることができる。このため、測定用アンテナの位置を決めるために、実際に電磁波の測定を行いながら反射波の影響が少ない位置を探す必要がなく、測定前の準備作業を簡略化して測定効率を高めることができる。

（２）．本発明では、前記電波吸収体は、前記特定の周波数帯域に含まれる最低の周波数帯以上の高周波帯域では吸収特性が高く、前記特定の周波数帯域よりも低い周波数帯を含む前記他の周波数帯域としての低周波帯域では吸収特性が低い構成としている。

このように構成したことにより、特定の周波数帯域以上の高周波な電磁波は、電波吸収体を用いて吸収することができ、反射波の発生を抑制することができる。一方、特定の周波数よりも低周波な電磁波は、電波吸収体では吸収することができず、金属筐体内で反射する。しかし、複数の反射経路に差ΔＬが生じるように測定用アンテナを配置しているから、複数の反射波を干渉させて打ち消すことができ、反射波の影響を抑制することができる。また、電波吸収体を用いて低周波な電磁波を吸収する場合に比べて、電波吸収体を小さくすることができ、電波無響箱を小型化することができる。

（３）．本発明では、前記金属筐体は四角形筒状に形成し、前記測定用アンテナおよび被測定物は、該金属筐体の軸方向に互いに離間し、四角形横断面の対角線上で中心からオフセットした位置にそれぞれ配置している。

このように構成したことにより、測定用アンテナおよび被測定物を横断面の対角線上の中心位置に配置した場合に比べて、複数の反射経路に差ΔＬを生じさせることができ、複数の反射波の相互干渉を用いて反射波の影響を抑制することができる。

また、測定用アンテナおよび被測定物を四角形横断面の対角線上に配置したから、例えば横断面を正方形状に形成することによって、対角線を挟んで横断面に対称性をもたせることができる。このため、被測定物から放射される水平偏波および垂直偏波を測定用アンテナで受信したときに、２つの偏波でほぼ同様な特性を得ることができる。この結果、例えば空間の減衰量を補正するときには、いずれか一方の偏波の特性を測定することによって、両方の偏波に対する補正を行うことができ、測定の作業効率が向上する。

（４）．本発明では、前記電波吸収体は、カーボンを含有した電波吸収材料を用いてピラミッド形状またはテーパ形状に形成している。

これにより、金属筐体から突出した電波吸収体の突出寸法を大きくすることによって、低周波側の電磁波を吸収することができる。このとき、電波吸収体の突出寸法を大きくすると、電波無響箱の全体形状も大きくなる。これに対し、本発明では、低周波側の電磁波は複数の反射波を相互干渉させることによって、その影響を抑制することができるから、電波吸収体の突出寸法を縮小しつつ、測定可能な周波数の帯域を広げることができる。

（５）．本発明では、前記測定用アンテナは、前記電波吸収体の吸収特性が低い電磁波の周波数帯域では無指向性を有する構成としている。

ここで、測定用アンテナが指向性を有する場合には、周囲からの反射波の影響を受けることなく、被測定物から直接的に測定用アンテナに入射される直接波のみを受信することが可能である。しかし、測定用アンテナの指向性を高めるためには測定用アンテナが大型化するから、測定用アンテナを小型の電波無響箱内に配置することができないという問題がある。このため、小型の電波無響箱内に配置するためには、電波吸収体の吸収特性が低い他の周波数帯域（例えば低周波側の帯域）では、測定用アンテナは無指向性を有し、直接波に加えて反射波も受信する。このとき、本発明では、複数の反射波を相互干渉させるから、測定用アンテナによって反射波を受信する帯域でも、反射波の影響を抑制しつつ、被測定物からの直接波の特性を測定することができる。

図１は本発明の実施の形態による電磁波測定装置を示す斜視図である。 図２は電磁波測定装置を図１中の矢示II−II方向からみた断面図である。 図３は電磁波測定装置を図２中の矢示III−III方向からみた断面図である。 図４は電磁波測定装置を図２中の矢示IV−IV方向からみた断面図である。 図５は図２中の被測定物の周囲を拡大して示す斜視図である。 図６は実施の形態による被測定物の周波数帯と電波吸収体の吸収特性との関係を示す説明図である。 図７は実施の形態および比較例によるアンテナ放射効率と理論値との偏差を示す特性線図である。

符号の説明

１ 電波無響箱
２ 金属筐体
２Ａ 前壁面（対向面）
２Ｂ 後壁面（対向面）
２Ｃ 左壁面（対向面）
２Ｄ 右壁面（対向面）
２Ｅ 天井面（対向面）
２Ｆ 底面（対向面）
３ 電波吸収体
４ ２軸ポジショナ
５ 被測定物
６ 測定用アンテナ
８ ネットワークアナライザ

以下、本発明の実施の形態による電磁波測定装置を添付図面に従って詳細に説明する。

図１ないし図４において、電波無響箱１は、例えば１〜２ｍｍ程度の厚さ寸法をもったアルミニウムの板材を用いて箱状に形成された金属筐体２と、該金属筐体２の内部に設けられた電波吸収体３とによって構成されている。そして、電波無響箱１は、外部からの電磁波を遮断すると共に、内部の電磁波の反射を防止するものである。

ここで、金属筐体２は、幅方向（Ｘ方向）、軸方向（Ｙ方向）、高さ方向（Ｚ方向）に対して、それぞれ例えば５０〜１００ｃｍ程度の長さ寸法をもって形成されている。また、金属筐体２は、軸方向両側に位置する前壁面２Ａ、後壁面２Ｂと、幅方向両側に位置する左壁面２Ｃ、右壁面２Ｄと、高さ方向両側に位置する天井面２Ｅ、底面２Ｆとを有している。このとき、前，後の壁面２Ａ，２Ｂは、互いに対向した対向面を形成している。また、左，右の壁面２Ｃ，２Ｄも互いに対向した対向面を形成すると共に、天井面２Ｅ、底面２Ｆも互いに対向した対向面を形成している。

また、左，右の壁面２Ｃ，２Ｄおよび天井面２Ｅ、底面２Ｆは軸方向に延びて四角形筒状をなすと共に、軸方向と直交する横断面（ＸＺ平面）は正方形状に形成されている。さらに、軸方向の両端側は前壁面２Ａと後壁面２Ｂによって閉塞されている。そして、右壁面２Ｄには、後述する被測定物５を金属筐体２内に装着するために、ドア２Ｇが開，閉可能に取付けられている。

電波吸収体３は、例えばカーボンを含有した電波吸収材料を用いて１０〜１５ｃｍ程度の突出寸法をもったピラミッド形状またはテーパ形状に形成され、金属筐体２の内部に向けて突出している。そして、電波吸収体３は、被測定物５が複数の周波数帯の電磁波を放射するときに、被測定物５から放射される電磁波のうち１つ以上の周波数帯を含む特定の周波数帯域では吸収特性が高く、被測定物５から放射される電磁波のうち残余の１つ以上の周波数帯を含む他の周波数帯域では吸収特性が低い構成となっている。具体的に説明すると、図６に示すように、例えば被測定物５として８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯、２．５ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯のように複数の周波数帯の電磁波を放射可能な携帯電話を用いるときには、電波吸収体３は、１．５ＧＨｚ帯〜５ＧＨｚ帯を含む特定の周波数帯域では吸収特性が高く、残余の８００ＭＨｚ帯および９００ＭＨｚ帯を含む他の周波数帯域では吸収特性が低くなっている。このため、特定の周波数帯域に含まれる最低の周波数帯（１．５ＧＨｚ帯）以上の高周波帯域（１．５ＧＨｚ帯〜５ＧＨｚ帯）では例えば−２０ｄＢよりも高い吸収特性を有し、特定の周波数帯域よりも低い周波数帯（８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯）を含む低周波帯域では−２０ｄＢよりも低い吸収特性を有する構成となっている。

２軸ポジショナ４は、図２に示すように、電波無響箱１の内部で例えば軸方向のうち後壁面２Ｂ側に設けられている。そして、２軸ポジショナ４は、電動モータ等からなる方位角回転部４Ａを備え、該方位角回転部４Ａを用いて高さ方向に平行なＯ1軸周りで方位角θ方向に回転する構成となっている。

また、２軸ポジショナ４の上部には、仰角回転部４Ｂが設けられ、該仰角回転部４Ｂは、例えば複数の歯車等を用いて、軸方向（Ｙ方向）に平行なＯ2軸周りで仰角φ方向に回転する構成となっている。

そして、仰角回転部４Ｂには、被測定物５が取付けられる。これにより、２軸ポジショナ４は、被測定物５を互いに直交するＯ1軸とＯ2軸との２軸を中心に回転させて被測定物５の方位角θおよび仰角φを決めるものである。

被測定物５は、仰角回転部４Ｂに取付けられ、図５に示すように２軸ポジショナ４を用いてＯ1軸とＯ2軸との２軸周りに回転する。また、被測定物５は、例えば携帯電話、携帯端末等によって構成されると共に、放射効率を測定する測定対象としての被測定アンテナ５Ａを備えている。このとき、被測定アンテナ５Ａは、例えばホイップアンテナ、内蔵のチップアンテナ等によって構成されている。また、被測定物５には、例えば８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯、２．５ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯のように複数の周波数帯の電磁波を放射することができる携帯電話等が適用される。なお、被測定物５は５つの周波数帯の電磁波を放射するものとして例示したが、必ずしも５つの周波数帯の電磁波を放射する必要はなく、２つ以上の周波数帯の電磁波を放射すれば足りるものである。

測定用アンテナ６は、図２ないし図４に示すように、電波無響箱１の内部で例えば軸方向のうち前壁面２Ａ側に設けられている。また、測定用アンテナ６は、アンテナ支持具７に取付けられ、被測定物５と軸方向（Ｙ方向）で距離寸法Ｒ0だけ離間した位置に対向した状態で配置されている。ここで、測定用アンテナ６は、例えば小型バイコニカルアンテナによって構成され、水平偏波と垂直偏波とのうちいずれか一方を選択的に測定する。このとき、測定用アンテナ６は、アンテナ支持具７を用いて測定する偏波が切換わる構成となっている。また、測定用アンテナ６は、電波吸収体３の吸収特性が低い低周波数帯域（例えば、８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯）では無指向性を有している。そして、測定用アンテナ６は、後述のネットワークアナライザ８に接続されている。

ここで、被測定物５および測定用アンテナ６は、四角形横断面の対角線Ｄ−Ｄ上に位置して、中心Ｏから幅方向に寸法δ1および高さ方向に寸法δ2だけオフセットした位置にそれぞれ配置されている。このため、被測定物５および測定用アンテナ６は、例えば横断面のうち左斜め上側に位置して、幅方向（Ｘ方向）で右壁面２Ｄよりも左壁面２Ｃに近い位置に配置され、高さ方向（Ｚ方向）で底面２Ｆよりも天井面２Ｅに近い位置に配置されている。

このとき、被測定物５から測定用アンテナ６に向かう電磁波は、その一部が左，右の壁面２Ｃ，２Ｄでそれぞれ反射して２つの反射波が生じる。また、被測定物５および測定用アンテナ６は横断面の中心Ｏからオフセットした位置に配置されているから、被測定物５から放射した電磁波が左壁面２Ｃで反射して測定用アンテナ６に入射する左側の反射経路の長さ寸法をＬ11とし、被測定物５から放射した電磁波が右壁面２Ｄで反射して測定用アンテナ６に入射する右側の反射経路の長さ寸法をＬ12としたときに、２つの反射経路の長さ寸法Ｌ11，Ｌ12は互いに相違する。そして、電波吸収体３の吸収特性が低い低周波数帯域に含まれる周波数帯（例えば、８００ＭＨｚ帯および９００ＭＨｚ帯）のうち最小周波数（例えば８２４ＭＨｚ）と最大周波数（例えば９６０ＭＨｚ）との間の中心周波数（例えば８９２ＭＨｚ）の波長をλとしたときに、左，右の反射経路の長さ寸法Ｌ11，Ｌ12の差ΔＬ1（ΔＬ1＝｜Ｌ11−Ｌ12｜）が０．２５λ以上で０．５λ以下の範囲（０．２５λ≦ΔＬ1≦０．５λ）となる位置に、被測定物５および測定用アンテナ６は配置されている。

同様に、被測定物５から測定用アンテナ６に向かう電磁波は、その一部が上，下の天井面２Ｅ、底面２Ｆでそれぞれ反射して２つの反射波が生じる。このとき、被測定物５から放射した電磁波が天井面２Ｅで反射して測定用アンテナ６に入射する上側の反射経路の長さ寸法をＬ21とし、被測定物５から放射した電磁波が底面２Ｆで反射して測定用アンテナ６に入射する下側の反射経路の長さ寸法をＬ22としたときに、２つの反射経路の長さ寸法Ｌ21，Ｌ22は互いに相違する。そして、上，下の反射経路の長さ寸法Ｌ21，Ｌ22の差ΔＬ2（ΔＬ2＝｜Ｌ21−Ｌ22｜）が０．２５λ以上で０．５λ以下の範囲（０．２５λ≦ΔＬ2≦０．５λ）となる位置に、被測定物５および測定用アンテナ６は配置されている。

また、被測定物５と後壁面２Ｂとの間の距離寸法Ｒ1と測定用アンテナ６と前壁面２Ａとの間の距離寸法Ｒ2とは互いに相違している。このとき、被測定物５から測定用アンテナ６に向かう電磁波は、その一部が前，後の壁面２Ａ，２Ｂでそれぞれ反射して２つの反射波が生じる。また、距離寸法Ｒ1，Ｒ2が互いに相違しているから、被測定物５から放射した電磁波が前壁面２Ａで反射して測定用アンテナ６に入射する前側の反射経路の長さ寸法をＬ31とし、被測定物５から放射した電磁波が後壁面２Ｂで反射して測定用アンテナ６に入射する後側の反射経路の長さ寸法をＬ32としたときに、２つの反射経路の長さ寸法Ｌ31，Ｌ32は互いに相違する。そして、前，後の反射経路の長さ寸法Ｌ31，Ｌ32の差ΔＬ3（ΔＬ3＝｜Ｌ31−Ｌ32｜）が０．２５λ以上で０．５λ以下の範囲（０．２５λ≦ΔＬ3≦０．５λ）となる位置に、被測定物５および測定用アンテナ６は配置されている。

ネットワークアナライザ８は、図２に示すように、被測定物５（被測定アンテナ５Ａ）が放射する電磁界を測定する電磁界測定器を構成し、高周波ケーブル８Ａを通じて被測定アンテナ５Ａに接続されると共に、高周波ケーブル８Ｂを通じて測定用アンテナ６に接続されている。このとき、高周波ケーブル８Ａ，８Ｂは、一端側が外部のネットワークアナライザ８に接続されると共に、他端側が前壁面２Ａに設けられたコネクタパネル９を通じて電波無響箱１の内部に挿入されている。そして、ネットワークアナライザ８は、被測定アンテナ５Ａから送信した電磁波（高周波信号）を測定用アンテナ６を用いて受信する。これにより、ネットワークアナライザ８は、被測定アンテナ５Ａに供給した電力と測定用アンテナ６から受信した電力との比率を演算し、空間の損失分に相当するＳ行列のパラメータＳ21を測定する。

本実施の形態による電磁波測定装置は上述のように構成されるものであり、次に該電磁波測定装置を用いたアンテナ特性（アンテナ放射効率）の測定方法について説明する。

まず、２軸ポジショナ４に対して被測定物５を取付ける。このとき、被測定物５は水平な状態で設置する。また、測定を開始する前に、ネットワークアナライザ８は、被測定物５に接続する高周波ケーブル８Ａと測定用アンテナ６に接続する高周波ケーブル８Ｂとを直結し、高周波ケーブル８Ａ，８Ｂによる損失分だけ目盛りの修正（キャリブレーション）を行う。

次に、２軸ポジショナ４の回転部４Ａ，４Ｂを操作して、被測定物５の姿勢を方位角θと仰角φがいずれも０°の位置で固定する。この状態で、ネットワークアナライザ８を用いて、被測定物５（被測定アンテナ５Ａ）から放射される水平偏波を測定用アンテナ６によって受信し、このときのパラメータＳ21（Ｒ0，０°，０°）を測定する。そして、被測定物５の１つの姿勢でパラメータＳ21（Ｒ0，θ，φ）の測定が終了すると、２軸ポジショナ４の方位角回転部４Ａを操作して、被測定物５の方位角θを１０°増加させて再びパラメータＳ21（Ｒ0，１０°，０°）の測定を行う。この操作を方位角θが０°〜３６０°の範囲で繰返す。

そして、被測定物５を方位角θ方向に１周分だけ回転させた後には、ネットワークアナライザ８を用いて、被測定物５（被測定アンテナ５Ａ）から放射される垂直偏波を測定用アンテナ６によって受信する。このとき、アンテナ支持具７を用いて、測定用アンテナ６によって測定する偏波を水平偏波から垂直偏波に切換える。この状態で、前述した水平偏波のときと同様に、再び被測定物５の仰角φを０°に固定した状態で、２軸ポジショナ４の方位角回転部４Ａを回転させる。これにより、方位角θが０°〜３６０°の範囲で例えば１０°毎に方位角θ方向のパラメータＳ21（Ｒ，θ，０°）を測定する。

仰角φを０°に固定した場合の測定が終了した後には、２軸ポジショナ２の仰角回転部４Ｂを操作して、被測定物５の仰角φを１０°増加させる。この状態で再び方位角θが０°〜３６０°の範囲で１０°毎に変化させて、水平偏波および垂直偏波に対するパラメータＳ21（Ｒ，θ，１０°）の測定を行う。以上の操作を、方位角θが０°〜３６０°の範囲および仰角φが０°〜１８０°の範囲で繰返し、それぞれの方位角θと仰角φにおけるパラメータＳ21（Ｒ，θ，φ）を測定する。

そして、全ての方位角θおよび仰角φに対する測定が終了すると、各方位角θおよび仰角φ毎に水平偏波の測定結果の２乗Ｓ21²（Ｒ，θ，φ）と垂直偏波の測定結果の２乗Ｓ21²（Ｒ，θ，φ）とを加算し、最終的なパラメータＳ21の２乗Ｓ21²（Ｒ，θ，φ）を算出する。このとき、水平偏波の測定結果と垂直偏波の測定結果とは、ネットワークアナライザ８によって測定した対数表示（ｄＢ）の測定値ではなく、真数に変換した数値で加算を行う。

最後に、水平偏波の測定結果および垂直偏波の測定結果に基づくパラメータＳ21（Ｒ，θ，φ）を全空間に対して球面積分し、被測定物５の放射効率η（被測定アンテナ５Ａのアンテナ特性）を以下の数１の式に基づいて算出する。

なお、数１の式において、λ0は測定周波数の波長を示し、Ｇは測定用アンテナ６の利得を示している。また、Δφは仰角φ方向の測定角度ステップを示し、本実施の形態はΔφは１０°（Δφ＝π／１８［ラジアン］）となっている。さらに、Δθは方位角θ方向の測定角度ステップを示し、本実施の形態では例えばΔθは１０°（Δθ＝π／１８［ラジアン］）となっている。

本実施の形態では、上述のような測定方法を用いるもので、次に、本実施の形態による電磁波測定装置を用いて放射効率を測定した場合と自由空間で放射効率を測定した場合（理論値）とを比較し、その偏差を調べた。その結果を図７中に実線を用いて示す。

また、比較例として、被測定物５および測定用アンテナ６を横断面の中心Ｏに配置した場合について放射効率を測定し、自由空間で放射効率を測定した理論値と比較した。この結果を図７中に破線を用いて示す。

なお、本実施の形態および比較例のいずれの場合も８００ＭＨｚ〜２．４ＧＨｚの範囲に亘って放射効率の測定を行った。また、電波吸収体３は、カーボンを含有した５インチのピラミッド型のものを用い、１ＧＨｚで−２０ｄＢ、３ＧＨｚで−３０ｄＢ、１０ＧＨｚで−４５ｄＢの吸収特性を有している。なお、これらの吸収特性は、遠方界で垂直入射特性を測定した場合の吸収体製造業者のカタログ値を示している。

また、電波無響箱１（金属筐体２）の幅方向（Ｘ方向）寸法は５８ｃｍ、高さ方向（Ｚ方向）寸法は５８ｃｍ、軸方向（Ｙ方向）寸法は７８ｃｍのものを使用した。そして、被測定物５および測定用アンテナ６は、電波吸収体３の吸収特性が低い電磁波の中心周波数を例えば９００ＭＨｚ程度として、横断面の中心Ｏよりも幅方向および高さ方向にそれぞれ４ｃｍ（δ1＝δ2＝４ｃｍ）ずつオフセットした位置に配置した。また、被測定物５は後壁面２Ｂとの距離寸法Ｒ1が２８ｃｍとなる位置に配置し、測定用アンテナ６は前壁面２Ａとの距離寸法Ｒ2が２０ｃｍとなる位置に配置した。さらに、被測定物５と測定用アンテナ６との間の距離寸法Ｒ0は３０ｃｍに設定した。

一方、比較例の場合には、実施の形態と同一の電波無響箱１を用いるものの、被測定物５および測定用アンテナ６は、横断面の中心Ｏに配置した。また、被測定物５は後壁面２Ｂとの距離寸法Ｒ1が２４ｃｍとなる位置に配置すると共に、測定用アンテナ６は前壁面２Ａとの距離寸法Ｒ2も２４ｃｍとなる位置に配置した。

図７の結果より、比較例では８００ＭＨｚ〜２．４ＧＨｚの範囲で理論値に対する偏差が−１．５ｄＢ〜２．１ｄＢとなった。これに対し、本実施の形態では理論値に対する偏差が−０．１ｄＢ〜１．１ｄＢとなり、理論値に近い値となった。

携帯電話の周波数帯域に限定すれば、８２４〜９６０ＭＨｚの帯域では、比較例では偏差が−０．４ｄＢ〜１．８ｄＢとなるのに対し、本実施の形態では偏差が０．１ｄＢ〜０．８ｄＢとなった。また、１７１０〜２１７０ＭＨｚの帯域では、比較例では偏差が−０．１ｄＢ〜１．１ｄＢとなるのに対し、本実施の形態では偏差が０．２ｄＢ〜１．０ｄＢとなった。このように、本実施の形態では、理論値に対する偏差が±１．０ｄＢ以内に低減した。

また、従来方法としてスフェリカルポジショナを用いて遠方界での放射効率を測定した場合と本実施の形態による場合とを比較し、その偏差を調べた。なお、従来方法の場合、測定距離（被測定物５と測定用アンテナ６との間の距離寸法）は遠方界となる値として１．７ｍとし、被測定物を全球面状に測定した。この結果、本実施の形態と従来方法との偏差は±１．０ｄＢ以内となり、遠方界での測定結果と一致することが分かった。

かくして、本実施の形態では、電波吸収体３の吸収特性が低い周波数帯域に含まれる１つ以上の周波数帯のうち最大周波数と最小周波数との間の中心周波数の波長をλとしたときに、反射経路の長さ寸法Ｌ11，Ｌ21，Ｌ31と反射経路の長さ寸法Ｌ12，Ｌ22，Ｌ32の差ΔＬ1，ΔＬ2，ΔＬ3が０．２５λ以上で０．５λ以下の範囲となる位置に測定用アンテナ６を配置している。このため、電波吸収体３の吸収特性が低い電磁波が電波無響箱１内で反射しても、左壁面２Ｃ、天井面２Ｅ、前壁面２Ａと右壁面２Ｄ、底面２Ｆ、後壁面２Ｂとで反射した２つの反射波は、反射経路の差ΔＬ1，ΔＬ2，ΔＬ3によって位相差が生じ、互いに干渉して打ち消し合う。この結果、電波吸収体３の吸収特性が低い電磁波でも反射波の影響を抑制することができるから、測定可能な周波数の帯域を広げることができる。

これにより、例えば８００ＭＨｚ帯〜５ＧＨｚ帯までの周波数帯を使用するマルチバンドの携帯電話のように、複数の周波数帯の電磁波を放射する被測定物５の特性を評価する場合でも、単一の電波無響箱１内で全ての周波数帯の電磁波を測定することができ、従来技術のように複数の電波無響箱を用いて測定する必要がなく、測定作業の効率を高めることができる。

また、電波吸収体３の吸収特性が低い電磁波は予め把握することができるから、この電磁波の波長λに基づいて測定用アンテナ６の位置を決めることができる。このため、測定用アンテナ６の位置を決めるために、従来技術のように、実際に電磁波の測定を行いながら反射波の影響が少ない位置を探す必要がなく、測定前の準備作業を簡略化して測定効率を高めることができる。

さらに、電波吸収体３は、特定の周波数帯域に含まれる最低の周波数帯（例えば１．５ＧＨｚ帯）以上の高周波帯域では吸収特性が高く、特定の周波数帯域よりも低い周波数帯（８００Ｍｚ帯、９００ＭＨｚ帯）を含む低周波帯域では吸収特性が低い構成とした。このため、例えば被測定物５としてマルチバンドの携帯電話を用いるときには、高周波側の帯域（１７１０〜２１７０ＭＨｚ）の電磁波は、電波吸収体３を用いて吸収することができ、反射波の発生を抑制することができる。一方、マルチバンドの携帯電話のうち低周波側の帯域（８２４〜９６０ＭＨｚ）の電磁波は、電波吸収体３では吸収することができず、金属筐体２内で反射する。しかし、複数の反射経路に差ΔＬ1，ΔＬ2，ΔＬ3が生じるように測定用アンテナ６を配置しているから、複数の反射波を干渉させて打ち消すことができ、反射波の影響を抑制することができる。

特に、電波吸収体３は、カーボンを含有した電波吸収材料を用いてピラミッド形状またはテーパ形状に形成したから、金属筐体２から突出した電波吸収体３の突出寸法を大きくすることによって、低周波側の電磁波を吸収することができる。このとき、電波吸収体３の突出寸法を大きくすると、電波無響箱１の全体形状も大きくなる。これに対し、本実施の形態では、低周波側の電磁波は複数の反射波を相互干渉させることによって、その影響を抑制することができるから、電波吸収体３の突出寸法を縮小しつつ、測定可能な周波数の帯域を広げることができる。この結果、電波吸収体３の吸収特性を広帯域化し、電波吸収体３を用いて低周波な電磁波を吸収する場合に比べて、電波吸収体３を小さくすることができ、電波無響箱１を小型化することができる。

また、測定用アンテナ６および被測定物５は、金属筐体２の軸方向に互いに離間し、四角形横断面の対角線Ｄ−Ｄ上で中心Ｏからオフセットした位置にそれぞれ配置したから、測定用アンテナ６および被測定物５を横断面の対角線Ｄ−Ｄ上の中心Ｏ位置に配置した場合に比べて、複数の反射経路に差ΔＬ1，ΔＬ2を生じさせることができ、複数の反射波の相互干渉を用いて反射波の影響を抑制することができる。

さらに、測定用アンテナ６および被測定物５を四角形横断面の対角線Ｄ−Ｄ上に配置したから、例えば横断面を正方形状に形成することによって、対角線Ｄ−Ｄを挟んで横断面に対称性をもたせることができる。このため、被測定物５から放射される水平偏波および垂直偏波を測定用アンテナ６で受信したときに、２つの偏波でほぼ同様な特性を得ることができる。この結果、例えば空間の減衰量を補正するときには、いずれか一方の偏波の特性を測定することによって、両方の偏波に対する補正を行うことができ、測定の作業効率が向上する。

また、測定用アンテナ６は、電波吸収体３の吸収特性が低い低周波数帯域では無指向性を有する。ここで、測定用アンテナ６が指向性を有する場合には、周囲からの反射波の影響を受けることなく、被測定物５から直接的に測定用アンテナ６に入射される直接波のみを受信することが可能である。しかし、測定用アンテナ６の指向性を高めるためには測定用アンテナ６が大型化するから、測定用アンテナ６を小型の電波無響箱１内に配置することができないという問題がある。このため、小型の電波無響箱１内に配置するためには、電波吸収体３の吸収特性が低い低周波数帯域では、測定用アンテナ６は無指向性を有し、直接波に加えて反射波も受信する。このとき、本実施の形態では、複数の反射波を相互干渉させるから、測定用アンテナ６によって反射波を受信する帯域でも、反射波の影響を抑制しつつ、被測定物５からの直接波の特性を測定することができる。

なお、前記実施の形態では、被測定物５および測定用アンテナ６はいずれも横断面の中心Ｏからオフセットした位置に配置したが、例えば被測定物５および測定用アンテナ６のうちいずれか一方だけ横断面の中心Ｏからオフセットした位置に配置してもよい。

また、前記実施の形態では、電波吸収体３はピラミッド形状またはテーパ形状に形成するものとしたが、例えば従来技術と同様にシート状に形成してもよい。

また、前記実施の形態では、電波吸収体３は、４つの周波数帯（１．５ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ、２．５ＧＨｚ、５ＧＨｚ帯）を含む高周波帯域では高い吸収特性を有し、２つの周波数帯（８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯）を含む低周波帯域では低い吸収特性を有する構成を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、電波吸収体は、例えば９００ＭＨｚ帯〜５ＧＨｚ帯までの５つの周波数帯を含む高周波帯域では高い吸収特性を有し、１つの周波数帯（８００ＭＨｚ帯）を含む低周波帯域では低い吸収特性を有する構成としてもよい。この場合、８００ＭＨｚ帯の最大周波数と最小周波数との間の中心周波数の波長をλとして、測定用アンテナ等の位置を決めるものである。

さらに、前記実施の形態では、被測定物５として携帯電話を用いる構成としたが、電磁波を放射する他の機器を用いる構成としてもよい。また、前記実施の形態では、測定用アンテナ６としてバイコニカルアンテナを用いる構成としたが、他の形式のアンテナを用いる構成としてもよい。

Claims (5)

1. 箱状をなす金属筐体の内部に電波吸収体が設けられた電波無響箱と、該電波無響箱内に設けられた測定対象となる被測定物と、該被測定物と対向して前記電波無響箱内に設けられ該被測定物からの電磁波を測定する測定用アンテナとを備えた電磁波測定装置において、
   前記被測定物は複数の周波数帯の電磁波を放射し、
   前記電波吸収体は、前記被測定物から放射される電磁波のうち１つ以上の周波数帯を含む特定の周波数帯域では吸収特性が高く、前記被測定物から放射される電磁波のうち残余の１つ以上の周波数帯を含む他の周波数帯域では吸収特性が低い構成とし、
   前記電波無響箱の金属筐体は互いに対向した２つの対向面を備え、
   前記被測定物から放射した電磁波が前記２つの対向面のうち一方で反射して測定用アンテナに入射する第１の反射経路の長さ寸法をＬ1とし、前記被測定物から放射した電磁波が前記２つの対向面のうち他方で反射して測定用アンテナに入射する第２の反射経路の長さ寸法をＬ2とし、前記電波吸収体の吸収特性が低い他の周波数帯域に含まれる１つ以上の周波数帯のうち最大周波数と最小周波数との間の中心周波数の波長をλとしたときに、前記第１，第２の反射経路の長さ寸法Ｌ1，Ｌ2の差ΔＬが０．２５λ以上で０．５λ以下の範囲となる位置に、前記測定用アンテナを配置したことを特徴とする電磁波測定装置。
2. 前記電波吸収体は、前記特定の周波数帯域に含まれる最低の周波数帯以上の高周波帯域では吸収特性が高く、前記特定の周波数帯域よりも低い周波数帯を含む前記他の周波数帯域としての低周波帯域では吸収特性が低い構成としてなる請求項１に記載の電磁波測定装置。
3. 前記金属筐体は四角形筒状に形成し、
   前記測定用アンテナおよび被測定物は、該金属筐体の軸方向に互いに離間し、四角形横断面の対角線上で中心からオフセットした位置にそれぞれ配置してなる請求項１に記載の電磁波測定装置。
4. 前記電波吸収体は、カーボンを含有した電波吸収材料を用いてピラミッド形状またはテーパ形状に形成してなる請求項１に記載の電磁波測定装置。
5. 前記測定用アンテナは、前記電波吸収体の吸収特性が低い他の周波数帯域では無指向性を有する構成としてなる請求項１に記載の電磁波測定装置。

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