JP7062970B2

JP7062970B2 - 電波反射箱

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Publication number: JP7062970B2
Application number: JP2018009790A
Authority: JP
Inventors: 幸治滝沢; 良和鈴木; 修橋本; 良介須賀
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2022-05-09
Anticipated expiration: 2038-01-24
Also published as: JP2019128249A

Description

本発明は、電磁波に関する各種測定を行うための電波反射箱に係り、例えば被測定物の電磁波に対する耐性試験（イミュニティ試験）や、被測定物から発生される電磁波ノイズ測定(ＥＭＩ測定、ＥＭＩ：Electromagnetic Interference)を行う電波反射箱に関する。

一般に、電波反射箱（リバーブレーションチャンバー、電波反射室とも言われる）は、シールドルームと、シールドルーム内に設けられた金属製の回転羽からなる電磁波攪拌装置とによって構成される。その回転羽の回転（断続的に回転）により、電磁的な境界条件を変化させることで、シールドルーム内に多数の電磁的共振モードを生じさせ、被測定物に強電磁界を与えることができる。また、回転羽を連続的に回転することによって、電磁的な境界条件を変化させることで、統計的に均一な電界分布を発生させることができる。例えば、International Electrotechnical Commission発行の IEC61000-4-21に電波反射箱の構成方法が記載されている。

特許文献としては、例えば、電波反射箱を構成する箱体にマグネットシートを取り付けることにより、電波信号の遅延スプレッドを調整可能とした特許文献１や、電波反射箱をアンテナの放射効率を測定するポータブル装置に応用した特許文献２がある。

特許第４５２８４８０号公報特開２０１４－２２８３３７号公報

ところで、従来の電波反射箱においては、回転羽が回転する領域には被測定物を配置できず、大きな回転羽を用いる場合には電波反射箱の試験空間を無駄にすると言う欠点があった。また、例えば、被測定物が人を含む場合には、人が回転している回転羽に接触し、怪我をする危険性があった。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、回転羽を使用せずに、電磁的な境界条件を変化させることが可能な電波反射箱を提供することにある。

本発明のある態様は電波反射箱である。この電波反射箱は、内部空間を外界の電磁界から遮蔽するシールドルームと、
前記シールドルームの前記内部空間に配置された複数の電波反射体を有する電波反射群と、
前記複数の電波反射体を電気的に結合する電気的結合手段と、
前記電気的結合手段の結合状態を変化させる結合状態制御手段と、を備え、
前記電波反射体は前記シールドルームの内壁面に対する姿勢を調整可能に取り付けられていることを特徴とする。

前記電気的結合手段は、前記電波反射体相互間の電流の通電と非通電を切り替える素子を含むとよい。

前記電気的結合手段は、電気定数可変型素子を含むとよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明の電波反射箱によれば、シールドルーム内に複数の電波反射体からなる電波反射群を配置し、それらの複数の電波反射体を電気的結合手段により結合し、その電気的結合を意図的に切り替えることにより電波反射群の電波反射特性を変化させることが可能である。この結果、従来の回転羽からなる電磁波攪拌装置が作り出していたように、多数の電磁的共振モードを生じさせることができる。

本発明に係る電波反射箱の実施の形態１を示す概略構成図。実施の形態１における電気的結合手段としての電気的接続手段の一例を示す回路図。本発明に係る電波反射箱の実施の形態２を示す概略構成図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１及び図２を用いて本発明に係る電波反射箱の実施の形態１を説明する。これらの図に示すように、電波反射箱１は、シールドルーム１０と、シールドルーム１０内に配置（固定）された電波反射体２１～２４を有する電波反射群２０と、電波反射体２１～２４を電気的に結合する電気的結合手段としての電気的接続手段３１，３２，３３と、電気的接続手段３１，３２，３３の切替装置３５と、切替装置３５を制御する制御装置（例えば、パーソナルコンピュータとそれにインストールされた制御用ソフトウェア）４０とを備えている。切替装置３５及び制御装置４０は、電気的接続手段３１，３２，３３の結合状態を変化させる結合状態制御手段である。但し、切替装置３５が制御用ソフトウェアを含む場合や、手動で切り替えを制御できる場合には、切替装置３５のみで結合状態制御手段となり得る。

シールドルーム１０は、その内部空間を外界の電磁界から遮蔽するもので、例えば電磁波反射面となる金属導体板等で囲まれた内部空間を有する。電波反射体２１～２４は、電磁波を反射する平面又は立体であり、例えば金属導体板等である。図１では、電波反射体２１～２４は、シールドルーム１０内に設置される被測定物Ｗからみて相互に重なり合わず、並べて配置されている場合を示したが、被測定物Ｗからみて相互に重なりを持って配置されてもよい。また、電波反射体２１～２４はシールドルーム１０に対し測定時は固定であるが、シールドルーム１０の内壁面に対する姿勢を調整可能なように半固定式に取り付けられていてもよい。

電気的接続手段３１，３２，３３は、電波反射体２１～２４のうち隣合うもの同士を電気的に接続したり、切り離したりする機能を有する。すなわち、電気的接続手段３１は電波反射体２１，２２相互の電気接続及び切り離し動作を行い、電気的接続手段３２は電波反射体２２，２３相互の電気接続及び切り離し動作を行い、電気的接続手段３３は電波反射体２３，２４相互の電気接続及び切り離し動作を行う。通常、電気的接続手段３１，３２，３３はシールドルーム１０内に、切替装置３５及び制御装置４０はシールドルーム１０の外側に設置される。

図２は電気的接続手段３１，３２，３３の一例を示す回路図であり、電気的接続手段３１，３２，３３は、それぞれ、フォトダイオードＤ１と可変コンデンサＣ１の直列回路と、フォトダイオードＤ２と可変コンデンサＣ２の直列回路とを逆並列に接続した構成を有する。切替装置３５からの図１の光信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３によって電気的接続手段３１，３２，３３のフォトダイオードＤ１，Ｄ２の導通、非導通（オン／オフ）を切り替える。つまり、光信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３有りで、フォトダイオードＤ１，Ｄ２が導通し、光信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３無しでフォトダイオードＤ１，Ｄ２は非導通となる。光信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は例えば光ファイバでフォトダイオードＤ１，Ｄ２に導くようにする。また、フォトダイオードＤ１，Ｄ２にそれぞれ別々の光信号を接続して、フォトダイオードＤ１，Ｄ２の導通、非導通（オン／オフ）を個別に制御することも可能である。可変コンデンサＣ１，Ｃ２は手動で所定値に設定後は静電容量固定でもよいし、切替装置３５から光信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３とは別の信号を出して、可変コンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量を変化させてもよい。切替装置３５から出力する光信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の順序等の制御は、切替装置３５を制御する制御装置４０で行う。

電気的結合手段としての電気的接続手段３１，３２，３３により、電波反射群２０の電気的長さを変化させることが可能であり、複数の電波反射体２１～２４は、照射される電磁波の波長に依存して、実質的に電波反射、半反射、透過体となり得る。従って、電波反射体２１～２４を繋ぐ電気的接続手段３１，３２，３３のオン／オフにより、２×２×２＝８パターンの電磁波反射特性の異なる電波反射群２０を構成できる。

電波反射箱１のシールドルーム１０内には送信又は受信アンテナ５０が配置され、これとＲＦケーブル５１で接続された増幅器５２、発振器又は受信器５３、及び発振器又は受信器５３の制御装置５５（制御装置４０と共用可能）がシールドルーム１０の外側に設置される。

上記実施の形態１において、シールドルーム１０内に設置された被測定物Ｗの電磁波に対する耐性試験を行う場合、制御装置５５で制御された発振器５３の発振出力を増幅器５２で増幅してシールドルーム１０内の送信アンテナ５０より電磁波を被測定物Ｗに向けて放射する。この際、電波反射体２１～２４を繋ぐ電気的接続手段３１，３２，３３のオン／オフを継続的に行うことで、電波反射群２０の電波反射特性を変化させて、従来の回転羽からなる電磁波攪拌装置が作り出していたように、多数の電磁的共振モードを生じさせ、被測定物Ｗに所要の強電磁界を与えることができる。

また、シールドルーム１０内に設置された被測定物Ｗから発生される電磁波ノイズ測定等の場合、同様に電波反射群２０の電波反射特性を変化させ受信アンテナ５０で電磁波ノイズを受信し、その受信信号を増幅器５２で増幅し、制御装置５５で制御される受信器５３で受信してノイズレベル等を測定する。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) シールドルーム１０内の所定位置に固定された（測定時に回転羽のように回転しない）複数の電波反射体２１～２４を設けて、それらの複数の電波反射体２１～２４の電気的結合を意図的に切り替えることにより反射特性を変化させ、従来の回転羽からなる電磁波攪拌装置が作り出していたように、多数の電磁的共振モードを発生可能である。

(2) 従来、回転羽の回転領域として試験空間として使用できなかった領域が使用可能となるため、試験空間の拡大を図ることができる。

(3) 被測定物が人を含む場合において、回転羽に接触する危険性を回避でき、安全性の向上が可能である。

(4) 従来の回転羽を使用した電波反射箱内の電磁界分布は、回転羽の数・形状及び送信又は受信アンテナ位置によって調整されていたが、本実施の形態では複数の電波反射体の数・形状及び送信又は受信アンテナ位置及び複数の電波反射体の電気的結合状態を調整することができるため、電波反射箱内の電磁界分布の調整範囲を拡大させることが可能である。

図３を用いて本発明に係る電波反射箱の実施の形態２を説明する。この場合、電波反射箱２は、電波反射体２１～２４を有する電波反射群２０とは別のシールドルーム１０内の位置に、電波反射体６１～６４を有する電波反射群６０を備える。また、電波反射体６１～６４を電気的に結合する電気的結合手段としての電気的接続手段７１，７２，７３がシールドルーム１０内に、電気的接続手段７１，７２，７３の切替装置７５がシールドルーム１０の外側に設けられる。切替装置７５の制御は、切替装置３５を制御する制御装置４０で同様に行われる。電波反射体６１～６４と電気的接続手段７１，７２，７３間の接続関係は、電波反射体２１～２４と電気的接続手段３１，３２，３３間の接続関係と同様であり、電波反射体６１～６４を繋ぐ電気的接続手段７１，７２，７３のオン／オフにより、２×２×２＝８パターンの電磁波反射特性の異なる電波反射群６０を構成できる。電気的接続手段７１，７２，７３のオン／オフは電気的接続手段３１，３２，３３のオン／オフと同期していてもよいし、異なるタイミングで行われてもよい。電波反射群２０と電波反射群６０の２組で、８×８＝６４パターンの異なる電磁波反射特性を発生可能である。

その他の構成、作用効果は前述の実施の形態１と同様であり、シールドルーム１０内の被測定物配置領域Ｓ内に被測定物Ｗを配置して、被測定物Ｗの電磁波に対する耐性試験や、被測定物Ｗから発生される電磁波ノイズ測定等を、送信又は受信アンテナ５０、これとＲＦケーブル５１で接続された増幅器５２、発振器又は受信器５３、及び発振器又は受信器５３の制御装置５５を用いて行うことができる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

複数の電波反射体は、導電性の面を有するものでよく、その２次元形状は正方形、長方形、円形、楕円形、三角形、星形など適宜選定され得る。また、複数の電波反射体は、立方体、直方体、球などの立体形状であってもよい。また、複数の電波反射体の大きさも一律である必要はなく、適宜選定され得る。また、複数の電波反射体は相互の角度や向きを変えながら、電気的結合手段により結合されても良い。

電波反射箱を用いた耐性試験（イミュニティ試験）において、複数の電磁波送信手段（アンテナ）がシールドルーム内に配置されてもよく、また電磁波ノイズ測定において、シールドルーム内に複数の電磁波受信手段（アンテナ）が配置されてもよい。

複数の電波反射体を電気的に結合する電気的結合手段が、電波反射体相互間の電流の通電と非通電を切り替える素子を含む場合、電波反射体相互間の電流の通電と非通電を切り替える素子は、例えば、スイッチ素子やダイオード、機械式リレー等である。電流の通電と非通電を切り替えは、電波反射群の外部（さらには電波反射箱の外部）から制御できることが好適であり、電線で繋いで制御してもよい。ここで、電線は電磁波を反射する性質を有し、電波反射箱内の電磁界分布に影響を与えてしまうため、電流の通電と非通電を切り替える素子は、光ファイバーを繋ぐことで制御できるか、赤外線などの照射により制御できるとより好適である。図２のように、フォトダイオードなどの光反応型の素子を用いる、又は組合せることにより実現し得る。なお、図２ではフォトダイオードＤ１と可変コンデンサＣ１の直列回路と、フォトダイオードＤ２と可変コンデンサＣ２の直列回路とを逆並列に接続して、双方向に電流が流れる回路としたが、片方の直列回路を省略した一方向の電流だけが流れる回路でもよい。

前記電気的結合手段は電気定数を有する素子を含んでもよく、電気定数を有する素子は、例えば、抵抗、コンデンサ、インダクタであり、定数可変型のものも用いられる。それら素子の電気定数は、電気的結合手段で結合する複数の電波反射体の結合位置により好適に選定され得るし、複数の電気的結合手段を直列、並列等に組合せて用いても良い。電気定数可変型素子を用いる場合、電波反射体相互間の電流の通電と非通電を切り替える素子を含まないで電気的結合手段を構成することも可能である。また、電流の通電と非通電を切り替える素子と組み合わせて用いることもできる。

１，２電波反射箱
１０シールドルーム
２０，６０電波反射群
２１～２４，６１～６４電波反射体
３１，３２，３３，７１，７２，７３電気的接続手段
３５，７５切替装置
４０，５５制御装置
５０送信又は受信アンテナ
５２増幅器
５３発振器又は受信器
Ｗ被測定物

Claims

内部空間を外界の電磁界から遮蔽するシールドルームと、
前記シールドルームの前記内部空間に配置された複数の電波反射体を有する電波反射群と、
前記複数の電波反射体を電気的に結合する電気的結合手段と、
前記電気的結合手段の結合状態を変化させる結合状態制御手段と、を備え、
前記電波反射体は前記シールドルームの内壁面に対する姿勢を調整可能に取り付けられていることを特徴とする電波反射箱。
前記電気的結合手段は、前記電波反射体相互間の電流の通電と非通電を切り替える素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の電波反射箱。
前記電気的結合手段は、電気定数可変型素子を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電波反射箱。