JP5598893B2 - Humanoid phantom - Google Patents

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Description

本発明は、電磁波に係る実験用の人体型ファントムに関するものである。   The present invention relates to an experimental human body phantom related to electromagnetic waves.

携帯電話などの無線通信端末は、通信に係る電磁波をそのアンテナによって送受信するが、これらの端末およびアンテナは人体に近接して使用されるので、人体とアンテナとが相互作用することにより電磁波の放射方向や強度に影響を与えることとなる。そこで、従来から、このような電磁波による作用および影響を把握し、解析する実験および試験を行う必要がある。これらの実験および試験では、人体の代わりに人体を模擬したファントムが使用されている。   Wireless communication terminals such as mobile phones transmit and receive electromagnetic waves related to communication using their antennas. Since these terminals and antennas are used close to the human body, radiation of electromagnetic waves is caused by the interaction between the human body and the antenna. It will affect the direction and strength. Therefore, conventionally, it is necessary to conduct experiments and tests for grasping and analyzing the effects and effects of such electromagnetic waves. In these experiments and tests, a phantom that simulates the human body is used instead of the human body.

このような実験用の人体型ファントムは、樹脂材料や液体を用いて、人体に類似した誘電率を有する材料で形成され、たとえば、特許文献1に記載の固体ファントムでは、樹脂に導電性繊維を混入して製造し、この導電材料によってファントム自体の誘電率を調整することができる。
特許第3663264号
Such an experimental human body phantom is formed of a material having a dielectric constant similar to that of a human body using a resin material or a liquid. For example, in the solid phantom described in Patent Document 1, a conductive fiber is used as a resin. It is possible to adjust the dielectric constant of the phantom itself with this conductive material.
Patent No. 3663264

しかしながら、従来の人体型ファントムは、均質かつ密実な樹脂材料または液体で形成され、少なくとも人体の上半身部分を模擬して構成されるので、その重量は重く、たとえば20Kg〜30Kgの重量を有することになる。このような重い人体型ファントムは、移動させ難く、取り扱いが困難である。   However, the conventional human body phantom is formed of a homogeneous and solid resin material or liquid, and is configured to simulate at least the upper body part of the human body, so that its weight is heavy, for example, having a weight of 20 kg to 30 kg. become. Such a heavy human phantom is difficult to move and handle.

また、この重いファントムを使用して実験を行う場合、放射パターンを3次元で取得するときには、高価で剛性のある重量型支持ポジショナを使用しなければならないので不便である。   Further, when an experiment is performed using this heavy phantom, it is inconvenient because an expensive and rigid heavy support positioner must be used when acquiring a radiation pattern in three dimensions.

さらに、従来の液体型ファントムでは、水分を多く含むので時間の経過とともにその特性が変化してしまうことがある。   Furthermore, since the conventional liquid type phantom contains a lot of moisture, its characteristics may change over time.

本発明は、このような従来技術の欠点を解消し、外側からみた電気的特性を人体と等しくしながら、軽量かつ時間的特性変化の少ない人体型ファントムを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a human body-type phantom that eliminates such drawbacks of the prior art and is light in weight and has little change in temporal characteristics while having the same electrical characteristics as those of the human body.

本発明は上述の課題を解決するために、人体型の少なくとも一部を有して成形され、電磁波に関する実験に用いられる人体型ファントムは、少なくともこのファントムの一部分について、その部分の人体型の外殻を形成して、内部に空洞を有する中空体の人体型擬似体と、電気的損失特性を有する吸収材料を含んで、この人体型擬似体の表面を覆うように形成される電波吸収体とを含み、
この人体型擬似体から成る第1の層とこの電波吸収体から成る第2の層とを含む複数層状に形成されてこのファントムの一部分を構成し、
この電波吸収体は、このファントムにおける外側からみたインピーダンスが人体と同様になるように設定された誘電率および厚さを有することを特徴とする。
For the present invention to solve the above problems, is molded with at least a portion of the torso, the torso phantom for use in experiments on electromagnetic waves, at least for a portion of this phantom torso of the part A radio wave absorber formed to cover the surface of the humanoid mimetic body including a hollow humanoid mimetic body having an outer shell and having a hollow inside, and an absorbing material having electrical loss characteristics Including
A part of the phantom is formed by forming a plurality of layers including a first layer made of the humanoid mimetic body and a second layer made of the radio wave absorber ,
This wave absorber is characterized in that the impedance viewed from the outside in the phantom to have a set dielectric constant and thickness to be similar to the human body.

本発明の人体型ファントムによれば、少なくともその一部、たとえば頭部に関して、人体型擬似体が人体型の外殻から内側に向かって所定の厚さを有するように形成され、さらに電波吸収体が人体型擬似体の内側表面からより内側に向かって所定の厚さを有するように形成されて、人体型擬似体から成る第1の層と電波吸収体から成る第2の層とを含む複数層状に構成されることにより、外側からみた電気的特性を人体と等しくしながら、重量を大幅に軽量化することができる。   According to the human body phantom of the present invention, at least part of the human body phantom, for example, the head, is formed so that the human body imitation has a predetermined thickness from the outer shell of the human body to the inside, and further the radio wave absorber Are formed so as to have a predetermined thickness inward from the inner surface of the humanoid mimetic body, and include a first layer made of the humanoid mimetic body and a second layer made of a radio wave absorber By being configured in layers, the weight can be significantly reduced while the electrical characteristics seen from the outside are equal to those of the human body.

また、本発明の人体型ファントムは、非常に軽量に構成されるので、セットアップ測定時間を短縮することができ、安価なポジショナを使用して支持することができる。   Further, since the human body phantom of the present invention is configured to be very lightweight, the setup measurement time can be shortened and can be supported by using an inexpensive positioner.

さらに、人体とアンテナとの相互作用に関する実験では、実験対象の電磁波の周波数ごとに、異なる特性を有する複数のファントムを製造する必要があるが、本発明の人体型ファントムによれば、人体型擬似体は同一のものを製造すればよく、この人体型擬似体に対して、各周波数の特性を有する電波吸収体を取り付ければよいので、製造上の便宜を図ることができる。   Furthermore, in the experiment relating to the interaction between the human body and the antenna, it is necessary to manufacture a plurality of phantoms having different characteristics for each frequency of the electromagnetic wave to be tested. According to the human body phantom of the present invention, It is only necessary to manufacture the same body, and it is only necessary to attach a radio wave absorber having characteristics of each frequency to the human body-like body, so that convenience in manufacturing can be achieved.

次に添付図面を参照して、本発明による人体型ファントムの実施例を詳細に説明する。たとえば、本実施例の人体型ファントム10は、図1および図2に示すように、少なくとも頭部22および胸部24のいずれかが、中空の人体型の擬似体12に対して、その内側表面を電波吸収体14で覆うように形成されて構成される。なお、本発明の理解に直接関係のない部分は、図示を省略し、冗長な説明を避ける。   Embodiments of a human body phantom according to the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the human body phantom 10 of the present embodiment has an inner surface at least one of the head 22 and the chest 24 with respect to the hollow human body-shaped simulated body 12. It is formed so as to be covered with the radio wave absorber 14. Note that portions not directly related to understanding the present invention are not shown and redundant description is avoided.

人体型ファントム10は、人体とアンテナとの相互作用による電磁波の影響を把握するためのシミュレーションまたは実験において用いられるものである。たとえば、携帯電話網に設置される基地局とユーザ端末である携帯電話とが通信接続して、その基地局のアンテナから携帯電話に対して通信に係る電波が発せられることを想定して、人体型ファントム10に携帯電話を持たせてシミュレーションまたは実験が行われる。   The human body phantom 10 is used in a simulation or experiment for grasping the influence of electromagnetic waves due to the interaction between a human body and an antenna. For example, assuming that a base station installed in a mobile phone network and a mobile phone, which is a user terminal, are connected for communication and radio waves related to communication are emitted from the antenna of the base station to the mobile phone. A simulation or experiment is performed with the body phantom 10 having a mobile phone.

人体型ファントム10は、図3に示すように、頭部22、胸部24および左右の腕部26を有する人体の上半身を擬似化したものでよい。また、人体型ファントム10は、頭部22、胸部24および左右の腕部26がそれぞれ脱着可能に組み合わされるものでよく、各部は人体と同様に可動式に構成されるとよい。また、腕部26は、携帯電話などの無線通信端末28を把持可能に構成されるとよい。   As shown in FIG. 3, the human body phantom 10 may be a simulation of the upper body of a human body having a head 22, a chest 24 and left and right arms 26. Further, the human body phantom 10 may be configured such that the head 22, the chest 24, and the left and right arms 26 are detachable, and each part may be configured to be movable like a human body. The arm 26 may be configured to be able to hold a wireless communication terminal 28 such as a mobile phone.

本実施例において、図1および図2は、それぞれ、人体型ファントム10の頭部22および胸部24の正面からの断面図である。本実施例の人体型ファントム10は、頭部22および胸部24のいずれか一方が電波吸収体14を有する中空体で構成されればよいが、頭部22および胸部24の両方をこの中空体で構成してもよく、また他の部分を中空体としてもよい。   In this embodiment, FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views from the front of the head 22 and chest 24 of the human body phantom 10, respectively. The human body phantom 10 of the present embodiment may be configured by a hollow body in which one of the head 22 and the chest 24 has the radio wave absorber 14, but both the head 22 and the chest 24 are formed of this hollow body. You may comprise, and it is good also considering another part as a hollow body.

さらに、本実施例の人体型ファントム10は、人体型の擬似体12の内側表面を電波吸収体14で覆うように構成されているが、外側表面を電波吸収体14で覆うようにして構成されてもよい。   Furthermore, the human body phantom 10 of the present embodiment is configured to cover the inner surface of the human body type pseudo body 12 with the radio wave absorber 14, but is configured to cover the outer surface with the radio wave absorber 14. May be.

人体型擬似体12は、人体の模型であり、人体型の外殻から内側に向かって所定の厚さを有し、内部に空洞16を有する模型で形成される。   The human body model 12 is a model of a human body, and is formed of a model having a predetermined thickness inward from the outer shell of the human body and having a cavity 16 inside.

この人体型擬似体12は、ナイロン、ポリプロピレンまたはウレタンフォームなどの合成樹脂材料、すなわちプラスチックで形成されるものでよく、その他の非金属材料により形成されてもよい。人体型擬似体12は、たとえばモールドにより一体形成することができる。   The human body model 12 may be formed of a synthetic resin material such as nylon, polypropylene, or urethane foam, that is, plastic, or may be formed of other non-metallic materials. The human body model body 12 can be integrally formed by, for example, a mold.

本実施例において、人体型擬似体12は、外殻からの所定の厚さを一様にして形成されてよく、また、図1および図2に示すように、外殻からの所定の厚さは一様でなくてもよい。人体型擬似体12は、内部の空洞を構成し易いように適宜形成されて、外殻からの所定の厚さを有すればよい。   In the present embodiment, the human body type pseudo body 12 may be formed with a predetermined thickness from the outer shell being uniform, and as shown in FIGS. 1 and 2, the predetermined thickness from the outer shell is formed. May not be uniform. The humanoid mimetic 12 may be appropriately formed so as to easily form an internal cavity and have a predetermined thickness from the outer shell.

電波吸収体14は、電波を吸収する性質を有するもので、空洞を有する人体型擬似体12の内側表面または外側表面に備えられる。本実施例の電波吸収体14は、人体型擬似体12の内側表面からより内側に向かって所定の厚さで構成されるもので、たとえば、この内側表面に貼り付けられる電波吸収シートでよい。   The radio wave absorber 14 has a property of absorbing radio waves and is provided on the inner surface or the outer surface of the humanoid body 12 having a cavity. The radio wave absorber 14 of the present embodiment is configured to have a predetermined thickness from the inner surface of the human body type pseudo body 12 to the inner side, and may be, for example, a radio wave absorbing sheet that is attached to the inner surface.

この電波吸収体14は、電気的損失特性を有する材料を有して形成され、たとえば、カーボンブラックやカーボン繊維などの炭素系材料や、フェライト粉末などの導電性材料を含んで構成されるものでよい。たとえば、電波吸収体14は、炭素粒子を発泡ウレタンフォームに分散して混入して構成されてよい。   The radio wave absorber 14 is formed of a material having electrical loss characteristics, and includes, for example, a carbon-based material such as carbon black or carbon fiber, or a conductive material such as ferrite powder. Good. For example, the radio wave absorber 14 may be configured by dispersing and mixing carbon particles in a foamed urethane foam.

電波吸収体14は、少なくとも1種類以上の固形物の誘電材料のみからなるもので、同様の性質を有する液体物に比べて軽量であり、たとえば、フェライト粉末、ロッシェル塩、酸化チタンまたはチタン酸バリウムなどの誘電材料を固形化して生成される。たとえば、電波吸収体14は、粒状または粉末状などの固体物の誘電材料を所定の液体で混ぜ合わせて固形化したものでよい。   The radio wave absorber 14 is made of only at least one kind of solid dielectric material, and is lighter than a liquid material having similar properties. For example, ferrite powder, Rochelle salt, titanium oxide, or barium titanate. It is produced by solidifying a dielectric material such as. For example, the radio wave absorber 14 may be solidified by mixing solid dielectric materials such as particles or powders with a predetermined liquid.

また、このように固形物の誘電材料のみからなる電波吸収体14を用いる場合、たとえば、比較的カーボン量の多い誘電材料で芯体を形成し、この芯体を本ファントム内部の空洞16と置き換えて人体型ファントム10を形成してもよい。その場合、芯体の周りに配される電波吸収体14は、芯体と比べてカーボン量の少ない誘電材料で形成される。   Also, when using the radio wave absorber 14 made of only a solid dielectric material in this way, for example, a core is formed of a dielectric material having a relatively large amount of carbon, and this core is replaced with the cavity 16 inside the phantom. The human body phantom 10 may be formed. In that case, the radio wave absorber 14 disposed around the core is formed of a dielectric material having a smaller amount of carbon than the core.

本実施例において、電波吸収体14は、ファントム10の電気的特性が人体の電気的特性と等しくなるように、人体型擬似体12の表面からの厚さを調整して形成されるとよい。   In the present embodiment, the radio wave absorber 14 may be formed by adjusting the thickness from the surface of the human body type pseudo body 12 so that the electrical characteristics of the phantom 10 are equal to the electrical characteristics of the human body.

ところで、IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)1528による規格を考慮して、人体の電気定数から求めたインピーダンスZcを人体型ファントムに必要な電気的損失と考えることができる。このインピーダンスZcの性質を有して均質かつ密実な樹脂材料で形成された人体型ファントムに対して、十分遠方にある波源から平面波が入射する場合の伝送線路モデルは、たとえば図4に示すように表わすことができ、このモデルを用いたシミュレーションによって電波の電気的損失を測定することができる。   By the way, considering the standard by IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) 1528, the impedance Zc obtained from the electrical constant of the human body can be considered as an electrical loss necessary for the human body phantom. A transmission line model in the case where a plane wave is incident from a wave source sufficiently far away from a human body phantom having a property of impedance Zc and formed of a homogeneous and solid resin material is, for example, as shown in FIG. The electric loss of the radio wave can be measured by simulation using this model.

この図4では、空気中の空間インピーダンスをインピーダンスZoで示し、均質モデルがZ=0を基準としてマイナス方向に無限遠にあると仮定し、すなわち図4のZ=0で示す点線よりも右側が人体型ファントムであり、左側が外部の大気などの自由空間であると仮定する。   In FIG. 4, the spatial impedance in the air is indicated by impedance Zo, and it is assumed that the homogeneous model is at infinity in the negative direction with respect to Z = 0, that is, the right side of the dotted line indicated by Z = 0 in FIG. Assume that it is a humanoid phantom, and the left side is a free space such as the outside atmosphere.

他方、本実施例における人体型ファントム10は、外部の自由空間と内部の空洞領域との間に電波吸収体14を配するモデルとして想定することができ、その伝送線路モデルは、たとえば図5に示すように表わすことができる。この図5のモデルにおいて、電波吸収体14による電気的損失をインピーダンスZsで示し、電波吸収体14の厚さをtで示す。電波吸収体14のインピーダンスZsは、厚さtに応じて変化する。   On the other hand, the human body phantom 10 in the present embodiment can be assumed as a model in which the radio wave absorber 14 is disposed between the external free space and the internal cavity region. The transmission line model is shown in FIG. Can be expressed as shown. In the model of FIG. 5, the electrical loss due to the radio wave absorber 14 is indicated by impedance Zs, and the thickness of the radio wave absorber 14 is indicated by t. The impedance Zs of the radio wave absorber 14 changes according to the thickness t.

この図5では、電波吸収体14がz=0を基準としてz=tまであると仮定し、すなわち図5のz=tで示す点線よりも左側が外部の自由空間で、その右側が人体型ファントムであり、z=0で示す点線よりも右側が内部の空洞領域であると仮定する。ここで、z=tの点線の右側における人体型ファントムのインピーダンスは、インピーダンスZtで示す。   In FIG. 5, it is assumed that the radio wave absorber 14 is up to z = t with z = 0 as a reference. That is, the left side of the dotted line indicated by z = t in FIG. 5 is an external free space, and the right side is a human body shape. A phantom is assumed to be an internal cavity region on the right side of the dotted line indicated by z = 0. Here, the impedance of the human body phantom on the right side of the dotted line of z = t is indicated by impedance Zt.

たとえば、本実施例では、図5における電波吸収体モデルによる電気的損失が、図4における均質モデルによる電気的損失と等しくなるように、インピーダンスZsおよび厚さtを調整し、その調整結果として実現性のある値が得られた電波吸収体14を使用するとよい。たとえば、複素比誘電率が1[GHz]で厚さ9.0[mm]の電波吸収体14が実現可能である。   For example, in this embodiment, the impedance Zs and the thickness t are adjusted so that the electrical loss by the radio wave absorber model in FIG. 5 is equal to the electrical loss by the homogeneous model in FIG. It is preferable to use the radio wave absorber 14 from which a characteristic value is obtained. For example, a radio wave absorber 14 having a complex relative dielectric constant of 1 [GHz] and a thickness of 9.0 [mm] can be realized.

人体型ファントム10は、実験対象電波の周波数に合わせて形成されるので、本実施例では、電波吸収体14の厚さを変えたり、電波吸収体14に混入する炭素系材料または導電性材料の含有率を変えたりして、各周波数に対応した人体型ファントム10を形成することができる。   Since the human body phantom 10 is formed according to the frequency of the radio wave to be tested, in this embodiment, the thickness of the radio wave absorber 14 is changed, or a carbon-based material or a conductive material mixed in the radio wave absorber 14 is used. The human body phantom 10 corresponding to each frequency can be formed by changing the content rate.

また、人体型ファントムの特性を解析する場合、たとえば人体の近傍に携帯電話のアンテナがある場合を想定して、図6に示すように、人体型ファントムの頭部52から所定の距離dだけ離れた位置にダイポールアンテナ54を配して解析を行うことができる。ここで、電波吸収体14を備えた本実施例の人体型ファントム10、すなわち電波吸収モデルを用いた場合の解析結果と、均質かつ密実な樹脂材料で形成された人体型ファントム、すなわち均質モデルを用いた場合の解析結果とを下記のように比較する。これらの解析モデルでは、それぞれの人体型ファントムと同様に構成された直径100mmの球体を頭部52として使用する。   Further, when analyzing the characteristics of the human body phantom, for example, assuming that there is a mobile phone antenna in the vicinity of the human body, as shown in FIG. 6, it is separated from the head 52 of the human body phantom by a predetermined distance d. It is possible to perform analysis by arranging a dipole antenna 54 at a certain position. Here, the human body phantom 10 of this embodiment provided with the radio wave absorber 14, that is, the analysis result when using the radio wave absorption model, and the human body phantom formed of a homogeneous and solid resin material, that is, the homogeneous model The analysis result when using is compared as follows. In these analysis models, a sphere with a diameter of 100 mm configured in the same manner as each human body phantom is used as the head 52.

ここで、距離dの変化に応じて、アンテナ54に係る入射波と反射波との比、すなわち反射量を測定すると、その測定結果が図7に示すグラフのように表される。図7のグラフにおいて、縦軸は反射電力量S11[dB]を示し、横軸は距離d/λを示す。また、図7のグラフでは、厚さ4.2mmの電波吸収体14を備えた電波吸収モデルを使用した場合の解析結果を実線で示し、厚さ9.0mmの電波吸収体14を備えた電波吸収モデルを使用した場合の解析結果を破線で示し、均質モデルを使用した場合の解析結果を長破線で示す。   Here, when the ratio between the incident wave and the reflected wave related to the antenna 54, that is, the amount of reflection, is measured according to the change in the distance d, the measurement result is represented as a graph shown in FIG. In the graph of FIG. 7, the vertical axis indicates the reflected power amount S11 [dB], and the horizontal axis indicates the distance d / λ. In addition, in the graph of FIG. 7, the analysis result when the radio wave absorption model including the 4.2 mm-thick wave absorber 14 is used is indicated by a solid line, and the radio wave absorption model including the 9.0 mm-thick wave absorber 14 is illustrated. The analysis result when using is shown by a broken line, and the analysis result when using a homogeneous model is shown by a long broken line.

これらの解析モデルでは、入射面が平面でないこともあり、距離dを0.25λ程度まで小さくすると、電波吸収モデルを用いた場合と均質モデルを用いた場合との間で反射量の差が顕著になる。この距離dが大きいときには電波吸収体14の厚さの影響をほとんど受けないので、本実施例の人体型ファントム10では、距離dが至近距離である場合でもそれぞれの反射量の値が近づくように電波吸収体14の厚さを決めることができる。たとえば、電波吸収体14の厚さを4.2mmにすることによって、それぞれの反射量をほぼ等しくすることができる。   In these analytical models, the incident surface may not be flat, and if the distance d is reduced to about 0.25λ, the difference in reflection between the case using the radio wave absorption model and the case using the homogeneous model becomes significant. Become. When this distance d is large, it is hardly affected by the thickness of the radio wave absorber 14. Therefore, in the human body phantom 10 of this embodiment, the values of the respective reflection amounts approach even when the distance d is a close distance. The thickness of the radio wave absorber 14 can be determined. For example, by setting the thickness of the radio wave absorber 14 to 4.2 mm, the amount of each reflection can be made substantially equal.

また、図6に示す解析モデルにおいて、紙面の上方向および左方向をそれぞれx方向およびy方向とし、紙面から手前に向かう方向をz方向とするとき、それぞれの解析モデルによる放射パターンを図8ないし図11に示す。これらの図8ないし図11では、電波吸収モデルの放射パターンを実線で示し、均質モデルの放射パターンを破線で示し、人体型ファントムを使用しない場合の放射パターンを一点差線で示す。   Further, in the analysis model shown in FIG. 6, when the upper and left directions on the paper are the x direction and the y direction, respectively, and the direction from the paper to the front is the z direction, the radiation patterns of the respective analysis models are shown in FIGS. As shown in FIG. 8 to 11, the radiation pattern of the radio wave absorption model is indicated by a solid line, the radiation pattern of the homogeneous model is indicated by a broken line, and the radiation pattern when the human body phantom is not used is indicated by a one-point difference line.

図8および図9の放射パターンは、それぞれ、距離d=0.05λを設定した場合における各モデルのxy平面の各位相における主偏波および交差偏波の強度[dB]を示し、図10および図11の放射パターンは、それぞれ、距離d=0.05λを設定した場合における各モデルのyz平面の各位相における主偏波および交差偏波の強度[dB]を示す。   The radiation patterns in FIGS. 8 and 9 show the main polarization and cross polarization intensities [dB] at each phase in the xy plane of each model when the distance d = 0.05λ is set, respectively. 11 radiation patterns indicate the intensity [dB] of the main polarization and the cross polarization in each phase of the yz plane of each model when the distance d = 0.05λ is set.

このように、アンテナが人体型ファントムに近接しているときでも、電波吸収モデルを用いた場合と均質モデルを用いた場合とで、同様の放射パターンが得られることが分かる。   Thus, even when the antenna is close to the human body phantom, it can be seen that the same radiation pattern can be obtained when the radio wave absorption model is used and when the homogeneous model is used.

また、他の実施例において、本発明の人体型ファントム10は、図12および図13に示すように、誘電率の異なる複数の吸収材料の層38および40からなる電波吸収体34を有して構成されてもよい。   In another embodiment, the human body phantom 10 of the present invention has a radio wave absorber 34 composed of a plurality of layers 38 and 40 of absorbing materials having different dielectric constants, as shown in FIGS. It may be configured.

この実施例において、人体型ファントム10の頭部30は、中空である頭部30の擬似体32と電波吸収体34とを有して構成される。この実施例では、人体型ファントム10の頭部30の例を説明するが、胸部、腕部およびその他の部位が複数層の電波吸収体を有するように構成されてもよい。   In this embodiment, the head 30 of the human body phantom 10 includes a hollow pseudo body 32 of the head 30 and a radio wave absorber 34. In this embodiment, an example of the head 30 of the human body phantom 10 will be described, but the chest, arms, and other parts may be configured to have a plurality of layers of radio wave absorbers.

この電波吸収体34は、外から内に向かって、またはその逆方向で層をなすものでよく、頭部30の擬似体32の内側表面から頭部30の中心に向かって積層されてよい。   The radio wave absorber 34 may be layered from outside to inside or in the opposite direction, and may be laminated from the inner surface of the pseudo body 32 of the head 30 toward the center of the head 30.

また、電波吸収体34を構成する複数層38および40は、それぞれ、同じ吸収材料、すなわち同じ誘電材料からなるものでよいが、異なる誘電材料からなるものでもよい。電波吸収体34における各層38または40の誘電率は、各層38または40を構成する誘電材料の質または量に応じて調整することができ、たとえば、多くのカーボン量を含有することによって誘電率の高い層が形成され、少ないカーボン量を含有することによって誘電率の低い層が形成される。   The multiple layers 38 and 40 constituting the radio wave absorber 34 may be made of the same absorbing material, that is, the same dielectric material, but may be made of different dielectric materials. The dielectric constant of each layer 38 or 40 in the radio wave absorber 34 can be adjusted according to the quality or quantity of the dielectric material constituting each layer 38 or 40. For example, the dielectric constant can be adjusted by containing a large amount of carbon. A high layer is formed, and a layer having a low dielectric constant is formed by containing a small amount of carbon.

また、電波吸収体34は、誘電率に応じて各層38または40が配されるように構成されるとよく、たとえば、より誘電率の高い層が内側に配され、より誘電率の低い層が外側に配されるように、各層が誘電率の高さの順に積層されるとよい。   In addition, the radio wave absorber 34 may be configured such that each layer 38 or 40 is arranged according to the dielectric constant.For example, a layer having a higher dielectric constant is arranged on the inner side, and a layer having a lower dielectric constant is provided. Each layer is preferably laminated in order of the dielectric constant so as to be arranged on the outside.

ところで、人体型ファントム10は、試験対象となる電磁波の周波数に影響されずに各周波数に対応して共通に使用されるものが望ましいが、それらの周波数ごとに用意されてもよい。そこで、試験対象の電磁波の周波数に応じた人体型ファントム10を生成するときには、この周波数に応じて、その対象電磁波の試験に適した電波吸収体34の誘電率をあらかじめ決定し、また、その決定した誘電率を実現するように、電波吸収体34を構成する複数層の層数および各層の誘電率をあらかじめ決定しておくとよい。この実施例の人体型ファントム10は、これらの決定結果に基づいて形成されるとよい。   By the way, it is desirable that the human body phantom 10 is commonly used corresponding to each frequency without being influenced by the frequency of the electromagnetic wave to be tested, but may be prepared for each frequency. Therefore, when generating the human body phantom 10 corresponding to the frequency of the electromagnetic wave to be tested, the dielectric constant of the radio wave absorber 34 suitable for the test of the target electromagnetic wave is determined in advance according to this frequency, and the determination In order to realize the above-described dielectric constant, the number of layers constituting the radio wave absorber 34 and the dielectric constant of each layer may be determined in advance. The human body phantom 10 of this embodiment may be formed based on these determination results.

たとえば、周波数800 MHzの電磁波の試験を対象とした人体型ファントム10を生成する場合、図14および図15に示すように、1層の誘電材料42で形成される電波吸収体34を用いることができる。   For example, when generating a human body phantom 10 for testing an electromagnetic wave having a frequency of 800 MHz, a radio wave absorber 34 formed of a single layer of dielectric material 42 may be used as shown in FIGS. it can.

また、周波数2000 MHzの電磁波の試験を対象とした人体型ファントム10を生成する場合、図12および図13に示すように、2層の誘電材料38および40を積層して形成される電波吸収体34を用いることができる。この電波吸収体34では、誘電材料38および40は、それぞれ異なる誘電率を有し、誘電率の比較的高い誘電材料40が誘電率の比較的低い誘電材料38よりも内側に配されて電波吸収体34が形成される。   When the human body phantom 10 intended for testing electromagnetic waves having a frequency of 2000 MHz is generated, a radio wave absorber formed by laminating two layers of dielectric materials 38 and 40 as shown in FIGS. 34 can be used. In this radio wave absorber 34, the dielectric materials 38 and 40 have different dielectric constants, and the dielectric material 40 having a relatively high dielectric constant is disposed on the inner side of the dielectric material 38 having a relatively low dielectric constant, thereby absorbing the radio wave. A body 34 is formed.

このように、この実施例の人体型ファントム10では、電波吸収体34は、対象電磁波の周波数がより高い場合には層数をより多くし、より低い場合には層数をより少なくして、対象電磁波の実験に適した層数で形成されるとよい。   Thus, in the human body phantom 10 of this embodiment, the radio wave absorber 34 has a larger number of layers when the frequency of the target electromagnetic wave is higher, and a smaller number of layers when the frequency is lower, It is good to form with the number of layers suitable for the experiment of object electromagnetic waves.

本発明に係る人体型ファントムの頭部の一実施例を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows one Example of the head of the human body type phantom which concerns on this invention. 本発明に係る人体型ファントムの胸部の一実施例を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows one Example of the chest of the human body type phantom which concerns on this invention. 図1および/または図2に示す実施例の人体型ファントムの使用例を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the usage example of the human body type phantom of the Example shown in FIG. 1 and / or FIG. 均質的な人体型ファントムによる伝送線路モデルを示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the transmission line model by a homogeneous human body type phantom. 図1に示す人体型ファントムによる伝送線路モデルを示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the transmission line model by the human body type phantom shown in FIG. 人体型ファントムの特性を解析する解析モデルを示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the analysis model which analyzes the characteristic of a human body type phantom. 図6における解析モデルの解析結果を示すグラフである。It is a graph which shows the analysis result of the analysis model in FIG. 図6における解析モデルにおけるxy平面の主偏波の放射パターンを示すグラフである。7 is a graph showing a radiation pattern of the main polarization in the xy plane in the analysis model in FIG. 6. 図6における解析モデルにおけるxy平面の交差偏波の放射パターンを示すグラフである。It is a graph which shows the radiation pattern of the cross polarization of the xy plane in the analysis model in FIG. 図6における解析モデルにおけるyz平面の主偏波の放射パターンを示すグラフである。It is a graph which shows the radiation pattern of the main polarization of the yz plane in the analysis model in FIG. 図6における解析モデルにおけるyz平面の交差偏波の放射パターンを示すグラフである。It is a graph which shows the radiation pattern of the cross polarization of the yz plane in the analysis model in FIG. 本発明に係る人体型ファントムの頭部の他の実施例を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the other Example of the head of the human body type phantom which concerns on this invention. 図12に示す他の実施例の人体型ファントムの頭部を上から見た上方断面図である。FIG. 13 is an upper sectional view of the head of a human body type phantom of another embodiment shown in FIG. 12 as viewed from above. 本発明に係る人体型ファントムの頭部の他の実施例を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the other Example of the head of the human body type phantom which concerns on this invention. 図14に示す他の実施例の人体型ファントムの頭部を上から見た上方断面図である。FIG. 15 is an upper cross-sectional view of the head of a human body phantom according to another embodiment shown in FIG. 14 as viewed from above.

符号の説明Explanation of symbols

10 人体型ファントム
12 人体型擬似体
14 電波吸収体
16 空洞
22 頭部
24 胸部
26 腕部
10 Humanoid phantom
12 Humanoid mimetic
14 Electromagnetic wave absorber
16 cavity
22 head
24 chest
26 arms

Claims (11)

人体型の少なくとも一部を有して成形され、電磁波に関する実験に用いられる人体型ファントムにおいて、該ファントムは、
少なくとも該ファントムの一部分について、その部分の人体型の外殻を形成して、内部に空洞を有する中空体の人体型擬似体と、
電気的損失特性を有する少なくとも1種類以上の固形物の吸収材料のみを含誘電率の異なる複数の該吸収材料の層が前記人体型擬似体の内側表面から前記ファントムの中心に向かって積層されて前記人体型擬似体の内側表面を覆うように形成される電波吸収体とを含み、
前記人体型擬似体から成る第1の層と前記電波吸収体から成る第2の層とを含む複数層状に形成されて前記ファントムの一部分を構成し、
前記電波吸収体は、該ファントムにおける外側からみたインピーダンスが人体と同様になるように設定された誘電率および厚さを有することを特徴とする人体型ファントム。
In a human body phantom that is molded to have at least a part of a human body and is used for an experiment relating to electromagnetic waves, the phantom is:
At least a part of the phantom forms a human body-shaped outer shell of the part, and a hollow body-shaped mimetic body having a cavity inside,
Absorbing material only only contains at least one or more solids having the electrical loss characteristics, laminated toward the center of the phantom layer of the plurality of the absorbent materials having different dielectric constants from the inner surface of the person type mimetic And a radio wave absorber formed to cover the inner surface of the humanoid mimetic body,
A part of the phantom is formed by forming a plurality of layers including a first layer made of the human body-like mimetic and a second layer made of the radio wave absorber,
The human body type phantom, wherein the radio wave absorber has a dielectric constant and a thickness set so that an impedance viewed from the outside of the phantom is similar to that of a human body.
請求項1に記載の人体型ファントムにおいて、前記電波吸収体は、前記人体型擬似体の空洞領域における内側表面から所定の厚さを有して形成されることを特徴とする人体型ファントム。   2. The human body phantom according to claim 1, wherein the radio wave absorber is formed to have a predetermined thickness from an inner surface in a hollow region of the human body pseudo body. 請求項1に記載の人体型ファントムにおいて、前記電波吸収体は、前記人体型擬似体の外側表面から所定の厚さを有して形成されることを特徴とする人体型ファントム。   The human body phantom according to claim 1, wherein the radio wave absorber is formed to have a predetermined thickness from an outer surface of the human body pseudo body. 請求項1に記載の人体型ファントムにおいて、該ファントムは、人体の上半身部分を模擬して構成され、少なくとも前記上半身部分の頭部が、前記人体型擬似体および前記電波吸収体により構成されることを特徴とする人体型ファントム。   2. The human body phantom according to claim 1, wherein the phantom is configured to simulate an upper body part of a human body, and at least a head of the upper body part is configured of the human body type body and the radio wave absorber. A humanoid phantom characterized by 請求項1に記載の人体型ファントムにおいて、該ファントムは、人体の上半身部分を模擬して構成され、少なくとも前記上半身部分の胸部が、前記人体型擬似体および前記電波吸収体により構成されることを特徴とする人体型ファントム。   2. The human body phantom according to claim 1, wherein the phantom is configured to simulate an upper body part of a human body, and at least a chest part of the upper body part includes the human body type body and the radio wave absorber. Characteristic human phantom. 請求項1に記載の人体型ファントムにおいて、該ファントムは、実験対象の電磁波の周波数に応じて、前記吸収材料の含有量を調整して前記電波吸収体を整形して構成されることを特徴とする人体型ファントム。   The human body phantom according to claim 1, wherein the phantom is configured by adjusting the content of the absorbing material and shaping the radio wave absorber according to the frequency of the electromagnetic wave to be tested. A humanoid phantom. 請求項1に記載の人体型ファントムにおいて、前記吸収材料は、炭素系材料であることを特徴とする人体型ファントム。   The human body phantom according to claim 1, wherein the absorbing material is a carbon-based material. 請求項1に記載の人体型ファントムにおいて、前記電波吸収体は、前記吸収材料として炭素粒子を適用し、該炭素粒子を発泡ウレタンフォームに分散して混入して形成されることを特徴とする人体型ファントム。   2. The human body phantom according to claim 1, wherein the radio wave absorber is formed by applying carbon particles as the absorbing material and dispersing and mixing the carbon particles in a foamed urethane foam. Body phantom. 請求項1に記載の人体型ファントムにおいて、前記電波吸収体は、前記人体型擬似体に貼り付けられる電波吸収シートであることを特徴とする人体型ファントム。   The human body type phantom according to claim 1, wherein the radio wave absorber is a radio wave absorption sheet attached to the human body type pseudo body. 請求項に記載の人体型ファントムにおいて、前記電波吸収体は、前記複数の吸収材料の層がそれぞれの誘電率の高さの順に積層されて形成されることを特徴とする人体型ファントム。 2. The human body phantom according to claim 1 , wherein the radio wave absorber is formed by laminating layers of the plurality of absorbing materials in the order of the respective dielectric constants. 請求項に記載の人体型ファントムにおいて、前記電波吸収体は、実験対象の電磁波の周波数に応じて、その実験に適した層数の前記吸収材料が積層されて形成されることを特徴とする人体型ファントム。 2. The human body phantom according to claim 1 , wherein the radio wave absorber is formed by laminating the absorbing material in a number of layers suitable for the experiment according to the frequency of the electromagnetic wave to be tested. Humanoid phantom.
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