JPH01207995A - 電波暗室兼無響室の構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、電波吸収作用と吸音作用を有する吸収体を
用いて、電波暗室兼無響室を構築する方法に関する。

Ｂ１発明の概要 本発明は、電波吸収作用と吸音作用を有する吸収体を用
いて電波暗室兼無響室を構築する方法において、 電波及び音波吸収特性を兼備したポリウレタン系の樹脂
にカーボンを含浸させたものを素材として吸収体を形成
することとし、その実験室での測定対象となる電波又は
音波の対象領域の各周波数の下限の値の波長がより長い
方を基準として吸収体の長さ形状を決定して、吸収体を
形成し、このように形成された吸収体を室内の天井、側
壁等に設置するという方法によって、電波暗室兼無響室
を構築するようにすることにより、 一つの電波暗室兼無響室という実験室で、電波関係特性
′の実験と、音波関係特性との実験を行えるようにした
ものである。

Ｃ９従来の技術 近年、宇宙飛翔工学、電子通信工学、医療工学等の発達
により各分野において、電界強度を測定するために電波
暗室が広く使用されている。この電波暗室はシールド構
造の壁、床、天井に四角錐に形成された電磁波の反射を
防止する数千率の電波吸収体を取り付け、床面ば屋外試
験場と同等の電気定数（比誘導率、電気導電率）をもた
せたものであり、自由空間と等価な空間を実現したもの
である。

また、音響工学や、マイクロコンビコータを用いた音声
合成の研究のために無響室が広く使用されている。この
無響室は壁、床、天井に吸音体を設置した実験室である
。

このような電波暗室又は無響室は、吸収すべき電波又は
音波の種類に対応し、異なる材料で形成した吸収体を用
いるのが普通であり、かっ、吸収すべき電波又は音波の
波長に対応して、その吸収体の長さ形状を個々に決定し
て用いるものであった。

しかるに、このような似て異なる特質の電波暗室と無響
室を兼用としたものは無く、これらは別々の実験室とし
て、個別に設置していた。

Ｄ　発明が解決しようとする課題 上述のように、電波暗室と無響室とを別棟として建てる
には、広い設置場所を必要とし、高額の費用を必要とす
るという問題があった。

本発明は、上述の点に鑑み、設置場所を取らず、しかも
廉価に建設できるよう、一つの建物に集約した電波暗室
兼無響室を構築する方法を新たに提供することを目的と
する。

Ｅ６課題を解決するだめの手段 本発明の電波暗室兼無響室の構築方法は、測定対象とな
る電波又は音波のそれぞれの対象周波数領域の下限の周
波数の波長がより長い方に対応した長さ形状の吸収体を
、ポリウレタン系の樹脂にカーボンを含浸させた素材で
構成し、当該吸収体を、室内の天井、側壁等に設置する
ようにしたことを特徴とする。

Ｆ１作用 上述の方法で電波暗室兼無響室を構成すれば、吸収体で
所要の周波数の電波及び音波を吸収できるので、一つの
実験室で電波特性及び音波特性の−４〜 実験を行うことができるようにするという作用を奏する
。

Ｇ　実施例 以下、本発明の電波暗室兼無響室の構築方法の一実施例
を、第１図乃至第１５図によって説明する。

本例の電波暗室兼無響室の縦断面を示す第１図及び、そ
の平面を示す第２図で、ｌは床部、２は側壁部、３はド
ア部、４は天井部である。

そして、この室内側の側壁部２、ドア部３及び天井部４
には、吸収体５を設置する。

この吸収体５は、電波と音波を同時に吸収できる素材と
して、ポリウレタン系の樹脂（本例ではウレタンを用い
た）にカーボンを含浸させた素材を、第３図に示すよう
に四角錐状に形成したちのである。

なお、電波吸収体の材料としては、他にグラスウールや
発泡スチロールにカーボンを含浸させたものがあるが、
これらは共に吸音作用がなく、本例の如く無響室を兼ね
るものには使用できない。

また、グラスウール製の吸音体もあるがこれは、電波吸
収作用がないので、本例の如き電波暗室を兼ねるもめに
使用することはできない。

結局ポリウレタン系の樹脂にカーボンを含浸させたもの
が、電波吸収作用と音波吸収作用とを共に兼ね備えるこ
とが、実験で確かめられるので、これを材料とするもの
である。また、この吸音体５の長さ形状は、この電波暗
室兼無響室の使用対象の電波関連特性又は音響関連特性
の条件の固有の周波数に対応するように決定する。

ずなわし、本例では、電波関連特性としてのザイトアッ
テネーション特性で電波暗室の良否を判定する指標であ
り、Ｆｃｃ　（ｆｅｃｌｅｒａｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａ
ｔｉｏｎｓＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ　）によって提示され
ている水平偏波に対する理論値に対し、±３ｄＢ以内の
値なら良しとするものである。）の条件が、１／３モデ
ルで、水平偏波に於いて、２４０　ＭＨｚ＝　Ｉ　Ｇ　
ＨｚでＦｃｃ理論値を達成することにある。

ここで、一般に、吸収すべき電波の周波数ｆＨｚと、こ
れに必要な電波の吸収体の長さＱの関係は、その電波の
波長λの１／４の長さが、はぼ電波の吸収体の必要とす
る基準長さとなるような関係にあることが知られている
。すなわち、電波の吸収体う関係式で表される。そして
Ｑ幻λ／４の長さを有する電波吸収体は更に波長の短い
（周波数の高い）領域の電波に対しても有効であること
が知られている。

よって、この式より、２４０ＭＨｚ以上の周波数領域に
対応する吸収体５の長さＱは、Ｑ井０．３１Ｃｍ）とな
ることが解る。

なお、」二式より波長が長くなれば、それだけ吸収体５
の長さも長くせねばならない関係にあることが解る。さ
らに、２４０ＭＨｚで吸収できる長さρ′−０，１１（
ｍ）の吸収体５は、２４０ＭＨ２より周波数の多い電波
を吸収できるという特性を備えている。

また、本例での音波関連特性については、逆自乗則特性
ｒｓｏの半無響室の許容偏差（ノイズに対しては４００
Ｉ（ｚ以上、純音に対しては５００ＩＩＺ）の条件を満
たずことを要件とした。

ここで一般に、吸収すべき音波の周波数ｆｓｌ（ｚと、
これに必要な音波の吸収体の長さρとの関係は、その音
波の波長λＳの１７４の長さが、はぼ音波の吸収体の必
要とする基準長さとなるような関係にあることが知られ
ている。すなわち、音波の（但し気温２０℃のとき）と
いう関係式で表される。そしてＱｓ井λｓ／４の長さを
有する音波の吸収体は更に波長の短い（周波数の高い）
領域の音波に対しても有効であることが知られている。

よって、この式より、４００Ｈｚ以上の音に対応する吸
収体５の長さＱｓは、 ρＳ井０．２１（ｍ）となる。

なお、音波においても、波長が長くなれば、これに伴っ
て吸収体の長さも長くせねばならない関係にある。さら
に、４００Ｔ（ｚで吸収できる長さＱ　ｓ−ｏ、　２　
］（ｍｍの吸収体５は４００１（ｚ以」二の周波数の多
い音波を吸収できるという特性をもつ。

以」二より、２４０ＭＩ（ｚ以上の周波数の電波吸収の
為の必要条件での吸収体の長さ（１：＝０．３１Ｃｍ）
は、４００Ｈｚ以上の周波数の音波吸収の為の必要条件
での吸収体の長さＱｓ″−０，２１（ｍ）より長い。

従って、本例の２４０ＭＨｚ以」二の周波数の周波と４
００１（ｚ以上の周波数の音波を対象とする電波暗室兼
無響室の吸収体５としては、基準長さ０．３１（ｍ）に
形成しておけば、本例の電波吸収と、音波吸収との条件
を共に満足する吸収体５を得ることができるものである
。

これより、本例では、音波吸収体５として、第３図に示
す如き、四角錐の高さｈが３　］　０　（ｍｍ）のもの
９個を１つのブロックに構成したものを用いる。なお、
このブロックの全体の高さＩ−Ｔは４１０（ｍｍ）とし
、その正方形底面の一辺の長さＩ、は、５１０　（ｍｍ
）としである。

次に、」−述のような理論に基づいて構築した本例の電
波暗室兼無響室のザイトアッテネーション特性及び逆自
乗則特性等について実際に測定した結果について説明す
る。

まず、ザイトアノテネーノヨンについて見る。

ザイトアノテネーノヨンは、測定場とアンテナ特性を含
めて計測するものであるため、高性能なアンテナを使用
して計測した。

また、Ｆｃｃ理論値として、８０ＭＨｚ以」二の水平偏
波において、理論測定場減衰量を下記式より計算して求
めた。

Ａ　＝　２０１ｏｇｔｏＤ＋２０１ｏｇ＋ｏｆｍ−Ｇｓ
−Ｇｒ−２７，６−Ｒ＋Ｂ（ｄＢ）但し、ＡｄＢで表し
た測定場減衰崖 り、送受信アンテナ間距離（ｍ） Ｇｓ　、　Ｇｒ　：指向性　２．１５（ｄＢ）Ｒ：大地
反射の寄与分の平均値４．３（ｄＢ）Ｂ：バランス損失
、送受信で１　（ｄＢ）１、大きさ＝１７３モデル ２　偏波：水平 ３、発信アンテナ高さ：　０．６６６（ｍ）４、受信ア
ンテナ高さ：　０．３３３〜１．３３３（ｍ）５、測定
距離：１（ｍ） ６　測定場所・電波暗室 ７　アンテナ 発信側　シュワルツベック製 受信側　シュワルツベック製 （１）Ｆｃｃ理論値−２０ｌｏｇ　Ｆ（Ｍ　Ｈｚ）−３
６，２４（ｄＢ） （２）バランス損失は、アンテナファクタに含入り。

」二連の条件での測定結果は、第４図に示す通りであっ
て、水平偏波において、２４０ＭＨｚ　　〜ＩＧＨｚで
Ｆｃｃ理論値に対し、±２ｄＢの範囲に測定結果が納ま
るという良い結果を得られた。

次に電波シールド効果についてみると、この測定は、Ｍ
ＩＬ−３ＴＤ−２８５に準じて行った。

すなわち、周囲に反射物のない場所に第５図のように測
定器をセットし、基準レベルＥＯ（シールＦ層がない状
態での受信での受信レベル）を測定した。次に測定部位
に測定器をセットし、シールドレベルＥｌ（シールド層
がアンテナ間にある状態での受信レベル）を測定し、Ｅ
ＯとＩ・〕１の差かラシールド効果Ｓを求めた。

但し、５＝ＥＯ−Ｅｌ　　単位：　ｄＢμＶ／ｍ（Ｏｄ
Ｂ＝］μＶ／ｍ）ｃｌ＋、ｄ２：３００　ｍ　ｖｒ ｄ、　　　：シールド層の厚さ ＲＩ、　Ｒ２：ロッドアンテナ又は半波長ダイポールア
ンテナ、ループア ンテナ また、使用測定器として以下のものを使用した。

標準信号発生器 スペクトラムアナライザ 半波長ダイポールアンテナ Ｉ：ｌラドアンテナ ループアンテナ ＲＰパワーアンプ この測定結果は第６図に示すようになった。

なお、第６図での記号は下記の意味をもつ。

吸収体取付前　○・・○　壁方向〔電界〕△・△　層方
向〔電界〕 吸収体取付後　・−・　壁方向〔磁界〕■−〇　壁方向
〔電界〕 この測定結果より、下記のことが解った。

■、吸収体取付後の壁のシールド量は、０．１〜３０Ｍ
Ｈ７（磁界）で５３〜９１ｄＢ、１００〜１０００ＭＨ
ｚ　（電界）で９５〜ｌ０２ｄＢとなっている。

２　吸収体を取りつけたことによりシールド量は、］　
１　（３００Ｍ　Ｈｚ　）　−３５（Ｉ　ＣＩ−１ｚ　
）　ｄ　Ｉ３増加した。

次に、音響関連特性の条件 の、逆自乗則特性の測定についてみる。

この測定には、第７図に示す如きシステムを用いた。ず
なわち、デスクトップコンピュータ６に９　　バス７を
介して接続されるファンクションジェネレータ９と、ノ
イズジェネレータ１０とにスイッチ１］を介して切換え
可能にプリメインアンプ１２を接続し、この出力を、本
例の電波暗室兼無響室内に設置したスピーカＩ３に入れ
、音源とする。

また、このスピーカ１３に対応して１／２マイク１４を
設置し、その入力信号を、リアルタイムアナライザ１５
に人力し、ここで解析処理した信号を、バス７を介して
デスクトップコンピュータ６で処＝１６− 理し、プロＪ夕８に出力して表示せしめるようにしたシ
ステムである。

また、逆自乗則特性の測定は、音源スピーカを暗室の床
の中央に設置し、マイクロフォンを音源からＩ　Ｏｃｍ
　、　　２０ｃｚ　、　　３０ｃｍ　、　４０ａｒｐ　
−と次第に遠去けた時の各測定点毎の音圧レベルを測定
し、距離減衰特性を求めた。

さらに、測定周波数は、５０−１００００　Ｈｚまでの
１７３オクターブ毎とし、音源は、１／３オクターブバ
ンドノイズ及び純音を使用した。

なお、測定方向は、垂直方向とした。

この測定に当たり、音源がノイズのときの測定結果は、
第８図乃至第１Ｉ図に示す通りになった。

また音源が純音のときは、第１２図乃至第１５図に示す
通りになった。

以１−の測定結果より、次のことが証明された。

逆自乗則は、音源がノイズの時は、４００Ｈｚ以上の周
波数帯域でＩＳＯの半無響室の許容偏差を満たしている
。

音源が純音の時は、５００１−Ｉ　２以上の周波数帯域
である。

なお、以上説明した実施例では、吸収体５の長さを０．
３１（ｍ）としたものであったが、本発明は上述の実施
例に限られるものではなく、吸収すべき電波の波長と、
音波の波長との組合わせの中で、より長い波長に対応し
て、吸収体５の長さを決定し、使用するものである。

例えば、音波の波長より長くなるべき電波の周波数が４
０ＭＨｚのときは吸収体の基準長さを１．８８（ｍ）と
し、６０ＭＨｚのときは、これを１．２５（ｍ）とし、
８０ＭＨｚのときは、０　、９４　（ｍ）とするといっ
た如くである。

また、例えば、電波の波長より長くなるべき音波の周波
数が６３Ｈｚのときは、吸収体５の基準長さを１．３６
（ｍ）とし、１２５　Ｈｚのときは、０．６９（ｍ）と
し、２５０Ｈｚのときは０．３４（ｍ）　　とし、５０
０Ｈｚのときは０．１７（ｍ）とするといった如く、種
々に変更可能なものである。

なお、以上説明した電波および音波の波長から算出され
る吸収体の長さは基準長さであって、実際の吸収体の長
さは吸収体の形状等によって、ある程度液わることがあ
る。

Ｈ，発明の効果 以上詳述したように、本発明の電波暗室兼無響室の構築
方法によれば、電波及び音波吸収特性を＝１９− 兼備したポリウレタン系の樹脂にカーボンを含浸させた
素材で吸収体を形成し、その対象となる電波又は音波の
領域の下限の各周波数の波長が、より長いものに対応し
て、吸収体の長さ形状を設定し、このように形成されて
成る多数の吸収体を、室内の天井、側壁等に設置して構
築するので、所要の周波数の電波と音波とを吸収可能な
電波暗室と無響室を兼用した１つの実験室を新たに提供
できるものである。

従って、電波暗室と無響室とを別々に設置するのに比較
して、建設費を削減でき、しかも、設置場所も削減でき
るという効果がある。

さらに、電波関連特性の実験と、音響特性の実験とを同
時に行えるので、実験の領域を広げることができ、しか
も、実験の能率を向上できることもあるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電波暗室兼無響室の構築方法の一実施
例を示すための電波暗室兼無響室の縦断正面図、第２図
はその横断平面図、第３図はこれに使用する吸収体の一
例を示す斜視図、第４図はそのサイトアソテネーション
特性を示す線図、第５図はその電波シールド効果の測定
器のセット状態を示す概略配置図、第６図はそのシール
ド効果の測定値を表ず線図、第７図はその逆自乗則特性
の測定システムを示す概略構成図、第８図乃至第１１図
はその逆自乗則特性における音源をノイズとした場合の
測定結果を示す線図、第１２図乃至第１５図はその逆自
乗特性における音源を純音とした場合における測定結果
を示す線図である。 ■・−床７１＜、２−・側壁部、３・−ドア部、４・・
大月部、５・・吸収体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）対象となる電波又は音波のそれぞれの対象周波数
   領域の下限の周波数の波長がより長い方に対応した長さ
   形状の吸収体を、ポリウレタン系の樹脂にカーボンを含
   浸させた素材で構成し、当該吸収体を、室内の天井、側
   壁等に設置するようにしたことを特徴とする電波暗室兼
   無響室の構築方法。