JP5232442B2 - 電界強度分布または電力密度分布の評価方法、そのプログラム - Google Patents
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Description
一方、FDTD法(Finite Difference Time Domain)という手法がある。このFDT
D法は、マクスウェルの方程式を直接、空間・時間領域での差分方程式に展開して逐次計算することで、電場・磁場を決定する手法である。
図3に、FDTD法の計算の例を示す。観測点1、観測点2の時間的に収束した後の1計算周期と観測電界強度または観測電力密度との関係を示す。解析空間の大きさに関わらず電波の波長の1/10程度以下にセルサイズを設定している。そして、図3のように、観測点において時間的に収束した後の1計算周期のあいだ最大値と比較を行い保存するのが一般的であり、時間とメモリを要するという問題がある。
つまり、従来の評価方法では、電波の波長に対して解析空間を大きくし観測点を増やすことによって、膨大な時間とリソースを必要とする。本発明は、確率密度関数の考えを適用して、所定の空間内の観測電界強度分布または観測電力密度分布を確率密度関数で表現し、時間とリソースを削減する電界強度分布または電力密度分布の評価方法、そのプログラムを提供する。
観測電波強度が予め定められた閾値以上の領域を電波大領域とし、観測電波強度が予め定められた閾値未満の領域を電波小領域とし、電波大領域中の観測電波強度を仲上ライス分布に当てはめて電波大分布関数を算出し、電波小領域中の観測電波強度をレイリー分布に当てはめて電波小分布関数を算出し、電波大領域の面積または体積と電波小領域の面積または体積の比率で、電波大分布関数と電波小分布関数を
のように重み付けすることで、分布関数を求める。
このように、実施例1の観測電界強度分布または観測電力密度分布の評価方法であれば、評価対象の空間の全領域に渡って確率密度関数が適用可能であると仮定することにより、平均値V、平均値からの偏差の幅W、信頼区間La〜Lb、最大値E MAX 、最小値E MIN などを統計的に求めることができる。従って、レイトレース法やFDTD法により計算を行う上でも、また測定を行う上でも、観測点の数(リソース)を少なくすることができ時間の短縮を図ることができる。
あるいは谷にあたってしまい、平均値が本来の値よりも大きくなりすぎたり小さくなりすぎたりする可能性がある。すなわち、正しい確率密度関数を求められない可能性がある。この問題を避けるために、観測電波の波長をλとすると、任意の2つの観測点の間隔を、λ/2×(自然数ではない正の実数)、とする。図6に示すように、例えば2つの観測点の間隔を1.25λとすると、定在波が発生していても山あるいは谷だけにあたることなく、観測電界強度または観測電力密度のより確かな確率密度関数と平均値を求めることが可能である。
変形例1として、評価対象の空間内で人間が通る経路上に、複数の観測点を配置させる。このようにすることで、例えば、人体がさらされる電波の量について、観測電界強度分布または観測電力密度分布の評価をより正確に行うことができる。
Ev、AVG=(Ev1+Ev2)/2
Ew、AVG=(Ew1+Ew2)/2
波が到達しているかどうかは、幾何的に求めることができる。図10の例では、代表観測点が1個の場合である。代表観測点で観測電波強度(以下、「代表電波強度」という。)を計算または測定する。もし、代表電波強度が予め定められた閾値以上もしくは閾値より大きい場合は、代表観測点に直接波または強い反射波が到達しているとして、確率密度関数は仲上ライス分布(上記式(1)参照)に従うと仮定する。逆に、代表電波強度が閾値未満もしくは閾値以下の場合は、代表観測点に直接波または強い反射波が到達していないとして、確率密度関数は、レイリー分布(上記式(2)参照)に従うと仮定する。また、計算を用いても、直接波、反射波、散乱波などの区別をつけることができる。計算とは例えば、レイトレース法などがある。また、波源からの到達時間を測定可能な測定法を用いれば、到達経路を分解することができる。この場合でも、代表観測点に直接波または強い反射波が到達するか否かを容易に区別できる。
とする。電波大領域の確率密度関数は仲上ライス分布(上記式(1))に従うとする。図11では、実線で囲まれた領域を電波大領域とする。そして、電波大領域中の観測電波強度を仲上ライス分布(上記式(1))に当てはめて、上記式(1)に示すc、σ2を求めることで、電波大分布関数KL(r)を算出する。
また、移動無線システムのエリア設計などにおいては、無線リンク(例えば携帯端末)を確立できる観測電界強度最小値を決めてその信頼度を求めることにより、所定の空間内のカバー率を予想できる。カバー率とは、携帯端末を使用できる面積(体積)/評価対象の空間の面積(体積)で求められる。また、カバー率の予想の際に、評価対象の空間の信頼度から信頼区間を求めて、観測電界強度の最小値と見なしてもよい。
変形例2として、EMC適合評価の対象となる対象物(実施例9の説明では電子機器)
の設置場所に、複数の観測点をとる。このようにすることで、より正確な、電子機器についてのEMC適合評価を行うことができる。
Claims (11)
- 評価対象の空間内の予め定められた離散的な複数の観測点で、計算または測定によって観測電波の電界強度(以下、「観測電界強度」という)または観測電波の電力密度(以下、「観測電力密度」といい、観測電界強度と観測電力密度を「観測電波強度」と総称する)を求める観測過程と、
前記観測過程で求められた観測電波強度を用いて、当該観測電波強度の分布関数を求める分布関数算出過程と、
前記分布関数が確率密度関数であり、該確率密度関数から統計パラメータを求めるパラメータ算出過程と、
を有し、
前記観測過程において、観測電波強度が予め定められた閾値以上の領域を電波大領域とし、
前記観測過程において、観測電波強度が予め定められた閾値未満の領域を電波小領域とし、
前記分布関数算出過程は、
前記電波大領域中の観測電波強度を仲上ライス分布に当てはめて電波大分布関数を算出し、
前記電波小領域中の観測電波強度をレイリー分布に当てはめて電波小分布関数を算出し、
前記電波大領域の面積または体積と前記電波小領域の面積または体積の比率で、前記電波大分布関数と前記電波小分布関数を
(ただし、電波大領域の面積または体積をRLとし、電波小領域の面積または体積をRSとし、電波大分布関数をKL(r)とし、電波小分布関数をKS(r)とし、重み付け後の分布関数KM(r)とする)
のように重み付けすることで、前記分布関数を求めることを特徴とする電界強度分布または電力密度分布の評価方法。 - 請求項1記載の電界強度分布または電力密度分布の評価方法であって、
任意の2つの前記観測点の間隔は、前記観測電波の半波長に、自然数ではない正の実数を乗じたものであることを特徴とする電界強度分布または電力密度分布の評価方法。 - 請求項1記載の電界強度分布または電力密度分布の評価方法であって、
前記複数の観測点は、ランダムに配置されていることを特徴とする電界強度分布または電力密度分布の評価方法。 - 請求項1〜3の何れかに記載の電界強度分布または電力密度分布の評価方法であって、
前記観測過程では、
電界強度分布または電力密度分布の評価を所望する電波の周波数をfxとし、当該周波数fxからの範囲をΔfとし、周波数がfx、fx+Δf、fx−Δfの観測電波強度の平均値を前記観測電波強度として観測することを特徴とする電界強度分布または電力密度分布の評価方法。 - 請求項1〜4の何れかに記載の電界強度分布または電力密度分布の評価方法であって、
更に、
前記パラメータ算出過程は、
観測電波強度の最大値または最小値を任意に決めたときに、それらを信頼区間と見なし、前記分布関数を用いて観測電波強度の信頼度を求めることを特徴とする電界強度分布または電力密度分布の評価方法。 - 請求項1〜4の何れかに記載の電界強度分布または電力密度分布の評価方法であって、
更に、
前記パラメータ算出過程は、
観測電波強度の信頼度を決めたときに、前記分布関数を用いて信頼区間を求めて、観測電波強度の最大値または最小値と見なすことを特徴とする電界強度分布または電力密度分布の評価方法。 - 請求項1〜6の何れかに記載の電界強度分布または電力密度分布の評価方法であって、
前記観測過程では、
観測電波の要素から定まる基準値を用いて、当該観測電波強度を正規化することで求まる相対電波強度を前記観測電波強度とすることを特徴とする電界強度分布または電力密度分布の評価方法。 - 請求項7記載の電界強度分布または電力密度分布の評価方法であって、
前記観測電波の要素は周波数であり、
前記相対電波強度は、相対電界強度または相対電力密度であり、
前記観測過程において、
前記観測電界強度は、前記相対電界強度の二乗和の平方根とし、
前記観測電力密度は、前記相対電力密度の和とする、ことを特徴とする電界強度分布または電力密度分布の評価方法。 - 請求項1、または請求項4〜8の何れかに記載の電界強度分布または電力密度分布の評価方法であって、前記複数の観測点は、前記評価対象の空間内で人間が通る経路上に配置されていることを特徴とする電界強度分布または電力密度分布の評価方法。
- 請求項1、または請求項4〜8の何れかに記載の電界強度分布または電力密度分布の評価方法であって、前記複数の観測点は、EMC適合評価の対象となる対象物の設置場所に配置されていることを特徴とする電界強度分布または電力密度分布の評価方法。
- 請求個1〜10の何れかに記載の電界強度分布または電力密度分布の評価方法の各過程をコンピュータに実行させるための電界強度分布または電力密度分布の評価プログラム。
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