JPH06249899A

JPH06249899A - 電磁界分布推定方式

Info

Publication number: JPH06249899A
Application number: JP5635793A
Authority: JP
Inventors: Yuji Maeda; 裕二前田; Kazuo Murakawa; 一雄村川; Takeshi Ideguchi; 健井手口
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1993-02-23
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】電子装置や外来の電磁妨害波の建物内外での
電磁界分布を数値計算で推定し、建物における妨害波対
策の効果を予測する方法を提供する。【構成】本装置は、電子装置近傍に設置された固定式
測定アンテナ６と、電子装置との相対位置を変えて測定
させる移動式測定アンテナ７と、両アンテナの各々で受
信した電磁波のレベルを検出する検出手段と、測定結果
を記憶するメモリと、測定結果に基づき所定の処理や各
構成部の制御を行うＣＰＵと、処理結果を出力する出力
装置で構成する。電子装置から放射される電磁波の振幅
成分を移動式測定アンテナ７で測定し、両アンテナ６，
７の２つの信号から放射妨害波の位相成分を測定し、そ
の測定結果をメモリに記憶し、ワイヤーグリッド法を用
いて電子装置を任意の建物内に設置した場合の建物内外
の電磁界分布を３次元的に求め、その結果を出力装置か
ら出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電磁界分布推定方式に関
し、各種の電磁妨害波に起因する電子装置の電磁障害の
発生を事前に予測したり、間仕切り壁などによる建物に
おける妨害波対策の効果を事前に評価するために、電子
装置を建物内に設置した場合の建物内外の電磁界分布を
数値計算により推定する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、アマチュア無線、ＣＢ無線などの
外来電磁波や、電動工具、蛍光燈などのスイッチ開閉時
に放射される電磁波などが、電子装置の誤動作などの障
害原因になっている。また、電子装置のディジタル化、
高速化や高密度実装化などにより電子装置の放射する妨
害波は増加する一方、電子装置の電磁妨害波に対する雑
音耐力は弱くなる傾向にあり、この種の問題に拍車をか
けている。

【０００３】一般に電子装置は単体ではなく複数個のシ
ステムとして設置されるため、電子装置単体の妨害波が
ＶＣＣＩやＣＩＳＰＲなどによって規制された規制値を
満足しても、システム全体としては高い妨害波レベルに
なり、ＴＶやラジオなどへの電磁妨害現象が発生する恐
れがある。さらに、近年の電子装置の小型化に伴い、電
力装置の近傍に別の電子装置が設置されるようなケース
も出てきており、装置間の相互電磁干渉により誤動作が
起こることも考えられる。このため装置単体の妨害波対
策だけでなく、建物自体での妨害波対策が必要となって
きている。

【０００４】従来の建物の妨害波対策では、１００ｄＢ
程度のシールド効果を持つ材料で装置や建物全体を完全
に覆う方法が取られている。しかし、装置の管理、ケー
ブルの処置や発生した熱の処理などの問題から、既設の
装置がある建物にこの方法を用いることは実質的に困難
となる。

【０００５】従って、このような場合には、間仕切り壁
などによって部分的にシールドを行なう方が有効である
が、このためには、個々の電子装置の電磁妨害波や外来
の電磁妨害波の建物内外部での電磁界分布を推定し、間
仕切り壁などによる妨害波対策の効果を予測する技術が
必要である。このため、建物のような複雑な構造物の電
磁界を３次元的に解析する方法が必要となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の３次元での電磁
界解析は、境界要素法や有限要素法などの解析方法によ
り球体や滑らかな境界の回転対象体などの理想的な構造
物に限って行なわれている。これは、これらの解析方法
は簡単な構造物に関しては精度良く解析できるが、構造
物が複雑になると解析の際に生じる連立一次方程式の未
知数が巨大になり、精度良く解析することがほとんど困
難になるからである。このため、現状では建物のように
複雑でしかも内部に電子装置やケーブルなどが配置され
ているような構造物を解析し、構造物内外の電磁界分布
を推定することは困難な状況にある。よって、このよう
に従来の方法では、建物のように複雑な構造物を解析
し、構造物内外の電磁界分布を数値計算により推定する
ことは困難であった。

【０００７】本発明はこのような問題点を解決するため
に、電子装置や外来の電磁妨害波の建物内外での電磁界
分布を数値計算で推定し、建物における妨害波対策の効
果を予測する電磁界分布推定方式を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、電波暗室やオープンサイトなどの放射妨
害波の試験サイト内で電子装置より放射される電磁妨害
波を測定する測定システムにおいて、電子装置近傍に設
置された固定式測定アンテナと、電子装置との相対位置
を変えて測定させる移動式測定アンテナと、前記固定式
及び前記移動式測定アンテナの各々で受信した電磁波の
レベルを検出する検出手段と、測定結果を記憶するメモ
リと、測定結果に基づき所定の処理や各構成部の制御を
行うＣＰＵと、処理結果を出力する出力装置から構成し
たことに特徴がある。

【０００９】

【作用】以上のような構成を有する本発明によれば、電
波暗室やオープンサイトなどの放射妨害波の試験サイト
内で電子装置や通信装置より放射される電磁妨害波の振
幅成分を移動式測定アンテナで測定する。また、電子装
置近傍に設置された固定式測定アンテナと前記移動式測
定アンテナの２つの信号から放射妨害波の位相成分を求
める。そして、この装置を任意の建物内に設置した場合
の建物内外の電磁妨害波分布を、前記測定データを用い
て、建物の形状や壁、柱、天井や床などの反射体の特性
を考慮して３次元的に解析し、建物内外の電磁妨害波分
布を推定する。特に本発明は３次元での電磁界の解析に
ワイヤーグリッド法を適用することを最も主要な特徴と
する建物の電磁界分布推定方法である。

【００１０】したがって、本発明は、従来の技術におい
て電磁界の解析の際に生じる連立一次方程式の次数が巨
大になるために建物のような複雑な構造物を解析しその
内外の電磁界分布を推定することが困難であったが、ワ
イヤーグリッド法を電磁界の解析に用いることにより解
析の際に生じる連立一次方程式の次数を少なくすること
ができ、精度良く簡単に建物内外の電磁界分布を推定す
ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、添付図を参照して本発明の実施例を詳
細に説明する。図１は本発明の一実施例における電波暗
室での測定系を示す図である。同図において、電波暗室
１内には壁や天井に電波吸収体２が取付けてありこの面
からの電波の反射はない。床面は金属大地面３であり、
その一部分にターンテーブル４があり３６０°回転す
る。また、ターンテーブル４上には、その中心に被測定
装置である電子装置５が設置され、また電子装置５から
１〜２ｍ離れたところに固定式の測定アンテナ６が設置
される。移動式の測定アンテナ７は、電子装置５より１
０〜２０ｍ離れた金属大地面３上に設置される。また、
電波暗室１と隣接する計測室８には、ベクトルボルトメ
ーター等の妨害波測定装置９と測定器の制御や電磁界解
析を行ないかつ推定結果を表示するコンピュータ１０を
設置する。なお、図示していないがコンピュータ１０は
後述する推定演算、データ処理や各装置の制御等を行う
ＣＰＵ、結果を記憶するメモリ、結果を表示するディス
プレーなどを含むものである。

【００１２】次に電子装置の電磁妨害波の電界強度の振
幅と位相成分の測定の動作を図１の概略図である図２と
動作の流れを示す図３を用いて説明する。まず、コンピ
ュータ１０はアンテナタワー駆動装置２１を用いて移動
式のアンテナタワー２２を制御して測定面Ｓ上の測定点
における電界強度の測定ができる位置に移動させる（ス
テップ３０１）。次に、コンピュータ１０はアンテナタ
ワー駆動装置２１を用いて移動式のアンテナタワー２２
を制御して、金属大地面３に平行な電界成分（水平偏波
成分）を感知できるような位置に移動式アンテナ７を回
転させる（ステップ３０２）。

【００１３】測定面Ｓ上の測定点において、電界の水平
偏波成分の強度分布に測定を行なう。コンピュータ１０
はターンテーブル駆動装置２３を用いてターンテーブル
４を回転させる。電子装置５がターンテーブル４によっ
て回転すると、測定面Ｓの円周方向のＮ個の測定点にお
ける電界が移動式のアンテナ７によって感知され、妨害
波測定装置９はこの感知出力に基づいて電界強度を求め
る。さらに、移動式のアンテナ７をアンテナ駆動部２４
により上下に移動させることにより、測定面Ｓ上のすべ
ての測定点について電界強度の測定を行ない、測定面Ｓ
における電界の水平偏波成分の強度分布を測定する。こ
れを測定値

【００１４】

【数１】

【００１５】としてコンピュータ１０に蓄積する。ま
た、同時に妨害波測定装置９は、固定式のアンテナ６と
移動式のアンテナ７で感知された電界の差から、電界の
位相成分を求め、これを測定値φとしてコンピュータ１
０に蓄積する（ステップ３０３）。

【００１６】ステップ３０２とステップ３０３と同様に
して、測定面Ｓ上における電界の垂直偏波の強度分布と
位相成分の測定を行ない、測定値

【００１７】

【数２】

【００１８】，φとしてコンピュータ１０に蓄積する
（ステップ３０４，３０５）。次に、ワイヤーグリッド
法を用いて電磁界分布を推定する方法について本実施例
の電磁妨害波分布推定動作の流れを示す図４を用いて説
明する。

【００１９】まず、電磁界分布を推定する建物の形状を
コンピュータ１０に入力する（ステップ４０１）。次に
前段階で測定した電界の強度分布と位相成分を読み込ん
で（ステップ４０２）、これらの測定データを用いてワ
イヤーグリッド法による電磁界分布の解析を行ない（ス
テップ４０３）、建物内外の任意の位置における電磁妨
害波分布を推定した結果をコンピュータ１０のディスプ
レイ上に表示する（ステップ４０４）。

【００２０】本実施例では、建物をその柱や梁を考慮し
てワイヤーグリッドモデルで近似し、そのワイヤーを微
小区間のセグメントに分割し、電磁妨害波源から各セグ
メント上に誘導される微小誘導電流を求めることによ
り、建物内外の電磁界分布を推定するという方法であ
る。ただし、波長に対してグランド面が大きい場合に
は、妨害波源と各セグメント上の微小誘導電流の鏡像を
グランド面下に仮定しなければならない。このため、コ
ンピュータ１０上で入力した建物を、図５に示すような
ワイヤーグリッドモデルで近似する。

【００２１】図５において、５１は電子装置５を表す電
磁妨害波源であり、５２は建物を近似したワイヤーグリ
ッドモデルである。５３はグランド面であり、その下に
ワイヤーグリッドモデル５２のイメージ５４を設定して
いる。また、５５は各セグメント上に誘導される微小電
流を表している。

【００２２】以下、本発明の具体的な算出方法について
説明する。ワイヤーグリッドモデル５２内外の全電界Ｅ
^t(P)は次式で表される。

【００２３】

【数３】

【００２４】ここで、

【００２５】

【数４】

【００２６】は電磁妨害波源５１より作られる電界であ
り、これは前段階で測定しコンピュータ１０に蓄積した
電界の強度分布

【００２７】

【数５】

【００２８】と位相成分φから求められる。任意の位置
Ｐでの電磁妨害波成分Ｅⁱ(P)は（２）式で表現すること
ができる。ただし、以下の式では時間因子ｅｘｐ（ｉω
ｔ）を省略している。

【００２９】

【数６】

【００３０】ただし、

【００３１】

【数７】

【００３２】（２）式における積分路Ｓ’は、図６に示
している。図６において、６１は測定面であり、６２は
グランド面による測定面のイメージである。また、６
３，６４はそれぞれ無限遠における積分路とそのイメー
ジであるが、無限遠における電磁妨害波は放射条件によ
って無視できるため、６３，６４の積分路は考慮する必
要はない。さらに、グランド面上の積分路もそのイメー
ジによって相殺され、最終的に（２）式における積分路
は測定面６１とそのイメージ６２だけになる。

【００３３】また、

【００３４】

【数８】

【００３５】は電磁妨害波源５１よりワイヤーグリッド
モデル５２上に誘導される電流から放射される電界であ
る。ここで、ワイヤーグリッドモデルを微小区間のセグ
メントに分割し、各セグメント上に流れる未知電流をＩ
（ｘ_i ，ｙ_j ，ｚ_k ）５５とし、これを電気ダイポール
アンテナ７１に置き換えると、

【００３６】

【数９】

【００３７】は次のように与えられる。ただし、（ｘ
_i ，ｙ_j ，ｚ_k ）は各セグメントの位置を表している。

【００３８】

【数１０】

【００３９】

【数１１】

【００４０】

【数１２】

【００４１】ここで、δｌ_ijk はセグメント長、ωは角
周波数（２πｆ）、εは誘電率であり、Ｒ_ijk は点Ｐと
各セグメント（ｘ_i ，ｙ_j ，ｚ_k ）との距離を表し、Ｎ
_i ，Ｎ_j ，Ｎ_k はそれぞれｘ，ｙ，ｚ軸方向のセグメン
トの総数である。ただし、上式（４）〜（６）は図７に
示す局所座標を用いて表している。

【００４２】そして、ワイヤーグリッドモデルが導体で
あるため、全てのセグメント上において電界の接線成分
が０という境界条件より、未知電流Ｉ（ｘ_i ，ｙ_j ，ｚ
_k ）に関する連立一次方程式が得られる。これを解いて
未知電流Ｉ（ｘ_i ，ｙ_j ，ｚ_k ）を求めれば、（１）式
によって建物内外部での電磁界分布を求めることができ
る。

【００４３】上記の電磁界分布推定法を用いて、図８に
示す建物の内部の電磁妨害波分布を推定した結果を図９
に示す。図８において、８１は建物の梁と柱である。図
９では５０ＭＨｚの電磁妨害波の電界分布を示している
が、電子装置５の近傍では電磁妨害波の強度が強くなっ
ているが、柱の近傍では電磁妨害波の強度は弱くなって
いることがわかる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の建物の電
磁界分布推定法によれば、電波暗室などの放射妨害波の
試験サイトでの電子装置の放射妨害波の測定と、ワイヤ
ーグリッド法による数値計算だけで、任意の位置に電子
装置や通信装置を設置した場合の様々な建物内外部での
電磁界分布を推定することができる。したがって、本発
明を用いて様々な電子装置を建物内に設置する前に設置
場所での電磁界分布を推定し、妨害波対策の効果を予測
することにより、効果的な妨害波対策が行なえ電磁障害
の発生を未然に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電波暗室での測定系を示す図である。

【図２】電子装置の電磁妨害波の測定動作の概略図であ
る。

【図３】電子装置の電磁妨害波の測定動作の流れを示す
図である。

【図４】電磁妨害波推定動作の流れを示す図である。

【図５】建物のワイヤーグリッドモデルを示す図であ
る。

【図６】積分路Ｓを示す図である。

【図７】電気ダイポールアンテナの局所座標を示す図で
ある。

【図８】電磁妨害波分布を推定した建物の構成図であ
る。

【図９】図７の建物内部の電磁妨害波分布の推定結果を
示す図である。

【符号の説明】

１電波暗室２電波吸収体３金属大地面４ターンテーブル５電子装置６固定式測定アンテナ７移動式測定アンテナ８計測室９電磁波測定装置１０コンピュータ２１アンテナタワー駆動装置２２移動式アンテナタワー２３ターンテーブル駆動装置２４アンテナ駆動部５１電磁妨害波源５２ワイヤーグリッドモデル５３グランド面５４グランド面によるワイヤーグリッドモデルのイメ
ージ５５各セグメント上の微小誘導電流６１測定面Ｓ６２グランド面による測定面Ｓのイメージ６３無限遠における積分路６４無限遠における積分路６３のイメージ７１微小ダイポールアンテナ８１建物の梁と柱

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電波暗室やオープンサイトなどの放射妨
害波の試験サイト内で電子装置より放射される電磁妨害
波を測定する測定システムにおいて、電子装置近傍に設置された固定式測定アンテナと、電子
装置との相対位置を変えて測定させる移動式測定アンテ
ナと、前記固定式及び前記移動式測定アンテナの各々で
受信した電磁波のレベルを検出する検出手段と、測定結
果を記憶するメモリと、測定結果に基づき所定の処理や
各構成部の制御を行うＣＰＵと、処理結果を出力する出
力装置から構成され、電子装置から放射される電磁波の振幅成分を前記移動式
測定アンテナで測定し、電子装置の近傍に設置した前記
固定式測定アンテナと前記移動式測定アンテナの２つの
信号から放射妨害波の位相成分を測定し、その測定結果
を前記メモリに記憶し、推定の対象となる建物をその壁、柱、天井や床などの反
射体の特性を考慮したワイヤーグリッドモデルで近似
し、ワイヤーグリッドモデルを多数のセグメントに分割
し、各セグメント上における電磁界の境界条件より導か
れる各セグメント上を流れる電流に関する連立一次方程
式を前記メモリに記憶したデータを用いて解くワイヤー
グリッド法を用いて電子装置を任意の建物内に設置した
場合の建物内外の電磁界分布を３次元的に求め、その結
果を前記出力装置から出力することを特徴とする電磁界
分布推定方式。