JP6006831B1 - 均一電界範囲決定法 - Google Patents

Abstract

【課題】近接放射イミュニティ評価を行う際、電界の均一性を考慮した印加範囲の決定を容易にする装置および方法を提供する。【解決手段】電界センサを移動して電界強度を測定する電界強度測定点（x,y）を含む電界強度測定範囲３５０内の電界強度の最大値からの偏差が定められた値以内にある電界強度測定点を含む基準範囲３５２について、基準範囲３５２に外接する長方形５０２、長方形５０２に内接する基準範囲３５２を模擬する楕円５０４、楕円５０４に内接する潜在的な長方形の内から、面積が最大となる長方形５０６を、イミュニティを評価する際の印加範囲として決定する。【選択図】図５

Description

本発明は、機器の近接放射イミュニティを評価する際にアンテナからの電波が印加される印加範囲を決定する方法に関し、より詳細には、アンテナから放射される電界が均一である平面上の範囲を決定するための装置および方法に関する。

電子機器を使用する際に、外部から電気的な変動が侵入すると、当該機器の内部の回路に、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。

従来、この誤動作を避けるために、市場に出す電子機器の電気的な耐性（イミュニティ）を評価することが考えられ、国際的な規格が（例えば、IEC 61000-4シリーズ）制定されている。

空中を伝搬して電子機器に侵入する電気的変動（放射妨害波）による影響に対するイミュニティ（放射イミュニティ）の評価は、評価される電子機器（Equipment Under Test（ＥＵＴ））に、所定のアンテナから所定の電波を印加して行う。評価の再現性を確保するために、電波を印加する際、電波を印加する平面のどの位置においても、電界の強さが一定の範囲内にあることが必要とされる。

図１を参照して、放射イミュニティ試験の概要を説明する。ＥＵＴ１００の表面から予め定められた距離だけ離して、印加範囲の中央が、印加用アンテナが指向する印加位置となるように、印加用アンテナ１１０を設置し、電波を印加して機器のイミュニティを評価する。放射イミュニティ試験法国際規格IEC 61000-4-3においては、印加範囲を一辺が50cmのグリッドに分割し、各頂点の電界強度が一定の範囲内にあることを求めることで均一性を確保している。

従来、放射イミュニティを評価する際の妨害源としては、ある程度離れた位置に設置された機器を想定し、評価の際に印加する電波も遠方から放射されたものとしてＥＵＴの印加面全体に対する均一性を規定している。

しかしながら、近年、携帯無線通信機の使用が一般的になり、妨害源である機器が被害を受ける電子機器のごく近傍に接近することが考えられる。妨害源から放射された電波は進行する距離が大きくなると急速に減衰する。このため、大型の電子機器に妨害源が接近した場合、当該電子機器の、妨害源に近い場所が受ける電波は強いが、妨害源から離れた場所が受ける電波は弱くなる。その場合、遠方から妨害波を印加する放射イミュニティ評価法では、実際の妨害波印加を再現できないという問題があった。このため、ＥＵＴの近傍から妨害波を印加する近接放射イミュニティ試験法（例えば、自動車電装品に関する近接放射イミュニティ試験法（例えば、非特許文献１の第１１．６章及び１２．３１章参照））が制定されている。この試験法においては、一度の印加で試験できるのはＥＵＴの一部である。したがって、一度に定められた電界強度を印加できる範囲（印加範囲）を定めており、ＥＵＴ表面を印加範囲で分割して、印加範囲毎に試験を行うよう規定している。

図２を参照して、近接放射イミュニティ試験の概要を説明する。近接放射イミュニティ試験では、ＥＵＴ１００の表面を複数の印加範囲に分割し、印加範囲毎にイミュニティを評価する。近接放射イミュニティ試験では、各印加範囲の試験毎に、ＥＵＴ１００の表面から予め定められた距離だけ離して、印加範囲の中央が、印加用アンテナが指向する印加位置となるように、印加用アンテナ２１０を移動して設置し、電波を印加して機器のイミュニティを評価する。

Ford EMC-CS-2009.1，2010年2月11日，http://www.fordemc.com/docs/download/EMC_CS_2009rev1.pdf

しかしながら、上記の近接放射イミュニティ規格では、印加用アンテナとＥＵＴとの間の距離及び印加範囲が指定されているが、印加範囲内の電界強度の均一性は規制されていない。このため、近接放射イミュニティ試験法が制定されている機器以外の機器に対して近接放射イミュニティ評価を行うときには、図２を参照して説明した近接放射イミュニティ試験法で指定されたアンテナを使用するか、これ以外のアンテナを使用して、印加電波による電界の均一性が確保された印加範囲を決定する方法を別途規定する必要がある。

図３および４を参照して、既存の近接イミュニティ試験法で指定されたアンテナ以外のアンテナに対して印加電波による電界の均一性が確保された印加範囲を決定する方法を説明する。

図３を参照して、近接放射イミュニティ試験を行う際の均一電界面の評価系を説明する。評価を行う平面の中央に向け、印加用アンテナ３１０を定められた印加距離だけ離して設置し、印加された電波の電界強度を、評価を行う平面上の電界強度測定範囲（破線）３５０内に設置した電界センサ３２０および電界強度測定器３２２で測定する。電界センサ３２０を移動して測定された電界強度の最大値からの偏差が定められた値以内にある範囲を基準範囲３５２として、イミュニティ評価を行う際の印加範囲を決定する。

近接放射イミュニティを評価するときに、印加用アンテナから印加される印加範囲を決定する際、ＥＵＴ表面を効率的に複数の印加範囲に分割するため、印加範囲は長方形とすることが望ましい。また、評価の簡素化のため、一度の印加範囲は、携帯無線通信機器からの妨害の印加を模擬できる範囲内で、大きい程よい。

しかしながら、基準範囲から決定され得る長方形は無数にある。図４は、基準範囲３５２から決定され得る長方形（印加範囲）４０２、４０４および４０６を例示する。基準範囲から決定され得る無数の長方形の中から、印加範囲が最大になる長方形を決定するのは困難である。

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、近接放射イミュニティ評価を行うためにアンテナで電波を印加するときに、電界の均一性を考慮した印加範囲の決定を容易にする装置および方法を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、印加用アンテナから放射された電波による電界強度が定められた値以内にある範囲から、印加範囲を決定する方法として、基準範囲を楕円と見なして（擬して）、当該楕円に内接する最大の長方形を印加範囲とする。印加用アンテナから放射された電波による電界強度が定められた値以内にある範囲の水平方向及び垂直方向の最大長を各々R1及びR2とし、R1を長径、R2を短径とし規定される楕円（基準範囲を模擬する楕円）に内接する長方形を考える。この内接長方形の面積が最大になるのは、長方形の長辺および短辺が以下の式を満たすときである。したがって、本発明は、以下の式を満たす長辺および短辺を有する長方形を印加範囲とする。

本発明の第１の態様は、近接放射イミュニティ評価の際の電界の印加範囲を決定する印加範囲決定装置である。第１の態様の印加範囲決定装置は、電界強度測定器からの電界強度測定値および測定位置を記憶する記憶手段と、電界強度測定値の最大値及び当該測定位置を求め、電界強度測定値の最大値からの偏差が予め定められた値以内にある電界強度測定値の測定位置を判別する判別手段と、当該判別された位置情報の水平方向の最大値と最小値の差および垂直方向の最大値と最小値の差を計算し、各々を

で割った値を印加範囲の水平方向の大きさ及び垂直方向の大きさとして決定する計算手段と、
当該決定された印加範囲の水平方向の大きさ及び垂直方向の大きさを表示する表示部と
を備えたことを特徴とする。

本発明の第２の態様は、記憶手段、判別手段、計算手段および表示手段を備えた印加範囲決定装置による、近接放射イミュニティ評価の際の電界の印加範囲を決定する印加範囲決定方法である。第２の態様の印加範囲決定方法は、電界強度測定器からの電界強度測定値および測定位置を記憶手段に記憶するステップと、判別手段が、電界強度測定値の最大値及び当該測定位置を求め、電界強度測定値の最大値からの偏差が予め定められた値以内にある電界強度測定値の測定位置を判別するステップと、計算手段が、判別された位置情報の水平方向の最大値と最小値の差および垂直方向の最大値と最小値の差を計算し、各々を

で割った値を印加範囲の水平方向の大きさ及び垂直方向の大きさとして決定するステップと、表示部が、前記決定された印加範囲の水平方向の大きさ及び垂直方向の大きさを表示するステップとを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、イミュニティの評価を行うために印加用アンテナから電波を印加するときに、均一電界測定結果から印加範囲を容易に求めることが可能となる。

放射イミュニティ試験の概要を説明するための図である。 近接放射イミュニティ試験の概要を説明するための図である。 近接放射イミュニティ試験を行う際の均一電界面の評価系を説明するための図である。 本発明の一実施形態にかかる印加範囲決定装置および方法により決定される印加範囲を説明するための図であり、基準範囲から決定され得る多数の長方形を例示するための図である。 本発明の一実施形態にかかる印加範囲決定装置および方法により決定される印加範囲を説明するための図である。 本発明の一実施形態にかかる印加範囲決定装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態にかかる印加範囲決定方法のフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。同一または類似の符号は、同一または類似の要素を示す。したがって、重複する説明は省略する。

本発明は、印加用アンテナから放射された電波による電界強度が定められた値以内にある範囲から、イミュニティの評価における印加範囲を決定する方法として、基準範囲を模擬する楕円を決定し、楕円に内接する最大の長方形を印加範囲とする。

図５は、本実施形態の印加範囲決定装置および方法により決定される印加範囲を説明するための図である。電界強度測定範囲（破線）３５０は、電界センサを移動して電界強度を測定する電界強度測定点（x,y）の範囲を示す。基準範囲３５２は、測定された電界強度の最大値からの偏差が定められた値以内にある電界強度測定点の範囲を示す。長方形（一点破線）５０２は、基準範囲３５２に外接する長方形である。楕円（長破線）５０４は、長方形５０２に内接する楕円であり、基準範囲３５２を模擬する範囲を示す。長方形（二点破線）５０６は、楕円５０４に内接する長方形の内の、面積が最大となる長方形である。基準範囲３５２の水平方向及び垂直方向の最大長を各々R1及びR2とするとき、長方形５０６は、R1を長径としR2を短径とする楕円５０４に内接する長方形の内の最大の面積を有する長方形である。すなわち、長方形５０６は、長辺および短辺が以下の式を満たす長方形である。長方形５０６は、イミュニティを評価する際の印加範囲として決定される。

図６は、本実施形態の印加範囲決定装置の概略構成を示す図である。印加範囲決定装置６００は、記憶部６０２、判別部６０４、計算部６０６、決定部６０８および表示部６１０を備える。印加範囲決定装置６００は、電界強度測定器３２２およびセンサ移動機６１２と接続されている。印加範囲決定装置６００は、汎用プロセッサ，メモリ、ＨＤＤ、ディスプレイおよび周辺機器インターフェースを備えたコンピュータを、プログラムにより上記各部として機能させることで実施することができ、あるいは汎用プロセッサの代替として専用プロセッサを用いて実現することもできる。

評価が行われる面（x-y平面）上の電界強度測定範囲３５０の中心から定められた距離離れた位置には、印加用アンテナ３１０が設置されている。印加用アンテナ３１０は、発振器３１２からの所定周波数の発信信号が増幅器３１４で増幅されて入力され、指向が電界強度測定範囲３５０の中心となるように、電波を放射する。

図７を参照して、本実施形態の印加範囲決定方法を説明する。
ステップＳ７０１において、印加範囲決定装置６００は、センサ移動機６１４を駆動して電界センサ３２０を電界強度測定範囲３５０の水平方向（x軸方向）および垂直方向（y軸方向）に移動して、各電界強度測定点(x,y)における電界強度の測定結果を電界強度測定器３２２から取得する。記憶部６０２は、当該電界強度および電界センサの位置情報を含む電界強度測定値情報E(x,y)を記録する。

ステップＳ７０３において、判別部６０４は、記憶部６０２から電界強度測定値情報を読み出し、電界強度測定値の最大値Emax(x,y)を決定し、各電界強度測定値情報E(x,y)について、最大値Emax(x,y)からの偏差が定められた値以内にあるかどうかを判定する。判別部６０４は、電界強度の最大値からの偏差が定められた値以内にある電界強度測定点の位置情報（電界強度測定点(x,y)）を、計算部６０６へ供給する。情報の供給は、メモリ等への書き込みおよび読み出し処理を介して行われる（以下、同様）。

ステップＳ７０５において、計算部６０６は、判別部６０４から送られた位置情報から、電界強度の最大値からの偏差が定められた値以内にある電界強度測定点の分布の水平方向の最大値（xmax）と最小値（xmin）の差（R1=xmax-xmini）及び垂直方向の最大値（ymax）と最小値（ymin）の差（R2=ymax-ymini）を計算した結果を基準範囲（を模擬する楕円の長径又は短径）として決定部６０８へ供給する。

ステップＳ７０７において、決定部６０８は、基準範囲の水平方向の大きさ及び垂直方向の大きさを

で割った値（基準範囲を模擬する楕円に内接する長方形の長編及び短編）を印加範囲の水平方向の大きさ及び垂直方向の大きさとして表示部６１０へ供給する。

表示部６１０は、印加範囲を示すものとして、決定部６０８から供給された水平方向の大きさ及び垂直方向の大きさを表示する。

以上説明したように、本実施形態によれば、近接放射イミュニティ評価を行うためにアンテナで電波を印加するときに、電界の均一性を考慮した印加範囲の決定を容易にする装置および方法を提供することができる。

１００ 電子機器（ＥＵＴ）
１１０，２１０，３１０ アンテナ
３１２ 発振機
３１４ 増幅器
３２０ 電界センサ
３２２ 電界測定器
３５０ 電界強度測定範囲
３５２ 基準範囲
４０２，４０４，４０６ 基準範囲内の長方形
５０２ 基準範囲に外接する長方形
５０４ 基準範囲に外接する長方形に内接する楕円（擬似楕円）
５０６ 擬似楕円に内接する最大面積を有する長方形
６００ 印加範囲決定装置
６０２ 記憶部
６０４ 判別部
６０６ 計算部
６０８ 決定部
６１０ 表示部

Claims (2)

1. 近接放射イミュニティ評価の際の電界の印加範囲を決定する印加範囲決定装置であって、
   電界強度測定器からの電界強度測定値および測定位置を記憶する記憶手段と、
   前記電界強度測定値の最大値及び当該測定位置を求め、前記最大値からの偏差が予め定められた値以内にある電界強度測定値の測定位置を判別する判別手段と、
   前記判別された位置情報の水平方向の最大値と最小値の差および垂直方向の最大値と最小値の差を計算し、各々を
   で割った値を印加範囲の水平方向の大きさ及び垂直方向の大きさとして決定する計算手段と、
   前記決定された印加範囲の水平方向の大きさ及び垂直方向の大きさを表示する表示部と
   を備えたことを特徴とする印加範囲決定装置。
2. 記憶手段、判別手段、計算手段および表示手段を備えた印加範囲決定装置による、近接放射イミュニティ評価の際の電界の印加範囲を決定する印加範囲決定方法であって、
   電界強度測定器からの電界強度測定値および測定位置を前記記憶手段に記憶するステップと、
   前記判別手段が、前記電界強度測定値の最大値及び当該測定位置を求め、前記最大値からの偏差が予め定められた値以内にある電界強度測定値の測定位置を判別するステップと、
   前記計算手段が、前記判別された位置情報の水平方向の最大値と最小値の差および垂直方向の最大値と最小値の差を計算し、各々を
   で割った値を印加範囲の水平方向の大きさ及び垂直方向の大きさとして決定するステップと、
   前記表示部が、前記決定された印加範囲の水平方向の大きさ及び垂直方向の大きさを表示するステップと
   を備えることを特徴とする印加範囲決定方法。