KR101337343B1 - 전자파 내성 시험을 위한 시험 장치의 필드 균일성 측정방법 - Google Patents

전자파 내성 시험을 위한 시험 장치의 필드 균일성 측정방법 Download PDF

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Abstract

시험 장치의 신뢰도를 향상시키기 위한 전자파 필드 균일성 측정방법이 개시된다. 본 발명의 일 면에 따른 전자파 필드 균일성 측정방법은 송신 안테나를 기준으로 가상의 3차원 격자셀을 생성하는 단계와 송신 안테나와 직선 거리에 있는 격자셀 위치의 전계 강도 값을 기준 값으로 결정하는 단계와 각각의 격자셀의 전계 강도를 측정하여 상기 기준 값과 비교하는 단계와 비교 결과에 기초하여, 상기 시험 장치의 신뢰도를 평가하는 단계를 포함한다.

Description

전자파 내성 시험을 위한 시험 장치의 필드 균일성 측정방법 {Method for estimating field uniformity for electromagnetic susceptibility test}
본 발명은 전장부품의 전자파 장해 및 복사내성 측정의 대용 시험시설로 활용될 수 있는 전자파 잔향실의 전자기장 필드의 균일성을 측정하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가상의 격자셀에서 측정된 전계 강도를 기준 값과 비교하여 전자파 잔향실의 필드 균일성에 대한 신뢰도를 획득하기 위한 측정방법에 관한 것이다.
전자파 적합성(내성, electromagnetic compatibility)는 주변 환경에 대한 전자파 간섭의 허용 범위를 준수하면서도 기능은 완벽하게 수행하는 능력, 즉 전자기적 주위 환경에 영향을 받지 않고 다른 것에 영향을 주지도 않는 것을 총칭한다. 모든 전자기기들은 기기 본래의 기능을 최대한 발휘하는 동시에, 자체에서 발생하는 전자파 방해를 억제하여 다른 시스템에 나쁜 영향을 주지 않도록 설계할 필요가 있으나, 그 때문에 전자파 방사를 극도로 줄이거나 전자파 방해에 대한 내성을 과다하게 설계하는 것은 경제적 부담이 크므로 전자파 장해(EMI)와 전자파 내성(EMS) 또는 전자파 방해에 대한 내성(immunity)의 적절한 조화와 균형이 필요하다. 이는 미국의 전자파기술자협회(IRE)가 1963년에 제안한 개념으로 전자파 환경 공학의 주요한 과제 중 하나이다.
임의의 전자기기에 대한 전자파 적합성을 시험하는 곳을 일반적으로 전자파 잔향실이라고 하는데 전자파 잔향실 내에서 전자파 적합성 시험, 또는 전자파 내성 시험을 할 경우, 전자파 잔행실 내에서 전자파 필드 균일성이 보장되어야 한다. 왜냐하면, 잔향실 내의 어디에서 전자기기를 시험해도 동일한 결과가 도출되어야 하기 때문이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 격자셀에서 측정된 전계 강도를 기준 값과 비교하여 전자파 잔향실의 필드 균일성에 대한 신뢰도를 획득하기 위한 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 전자파 내성 시험을 위한 시험 장치의 필드 균일성 측정방법은 송신 안테나를 기준으로 가상의 3차원 격자셀을 생성하는 단계와 송신 안테나와 직선 거리에 있는 격자셀 위치의 전계 강도 값을 기준 값으로 결정하는 단계와 각각의 격자셀의 전계 강도를 측정하여 상기 기준 값과 비교하는 단계와 비교 결과에 기초하여, 상기 시험 장치의 신뢰도를 평가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 비교하는 단계는 상기 각각의 격자셀의 노드로 수신 안테나를 원격으로 이동시키는 단계와, 상기 수신된 안테나가 이동한 위치에서 전계 강도를 측정하는 단계와, 각 노드에서 측정된 전계 강도와 상기 기준 값의 차이정보를 생성하는 단계와, 각 노드에 식별자를 부여하고, 각 노드의 식별자와 상기 차이 정보를 연계한 데이터를 생성하고 저장하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 수신 안테나는 원격에서 전송된 제어 명령에 따라 상하좌우로 이동하는 것을 특징으로 한다.
전술한 본 발명에 따르면 전자기기에 대한 전자파 내성 시험을 위한 공간에서의 전자파 필드를 측정할 수 있게 하여 필드의 균일성이 일정하게 유지될 수 있도록 할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자파 내성 시험을 위한 시험 장치의 필드 균일성 측정방법이 구현되는 시스템의 일 예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자파 내성 시험을 위한 시험 장치의 필드 균일성 측정방법을 나타낸 순서도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하여 본 발명이 실시예에 따른 전자파 내성 시험을 위한 시험 장치의 필드 균일성 측정방법이 구현되는 시스템을 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자파 내성 시험을 위한 시험 장치의 필드 균일성 측정방법이 구현되는 시스템의 일 예를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전자파 내성시험은 전자파를 인가하는 송신 안테나(1)와, 인가된 전자파를 수신하는 수신 안테나(2)로 구성된다.
도 1에 도시되지는 않았지만, 송신 안테나(1)는 일정한 신호를 생성하는 신호 발생기(Signal Generator)와, 그 신호를 일정한 크기의 전계 강도만큼 증폭시켜주는 전력증폭기(Amplifier), 전력 값을 측정하는 전력 측정기(Power Meter) 및 안테나(Antenna) 등으로 구성된다.
안테나란 전송선로에 의해 인도된 차를 자유공간파로 변환시키는 장치를 의미한다. 공식적인 IEEE(Institute of Electronics Engineers)의 안테나 정의는 '송/수신 시스템에서 전자파를 방사하거나 수신하기 위해서 설계된 부분'으로 규정하고 있다. 대부분의 안테나는 가역성 소자(Reciprocal device)이고 송/수신시 동일하게 동작한다. 따라서 안테나는 어느 쪽이 취급하기 쉬운가에 따라서 송신 또는 수신 안테나로 간주한다. 안테나는 방향 특성을 가진다.
즉, 전자파의 전력밀도는 안테나를 중심으로 각도에 따라 세기가 변하면서 공간적으로 방사된다.
일반적으로 전자파 내성시험은 전자파 무반사실에서 실시되며, 일정 유효 면적을 가지는 정방형 시설에서 실시된다. 전자파 무반사실에서 사이트 감쇄량은 4dB 이내이고, 차폐효과는 100dB 이상이며 하이브리드 형태의 흡수체가 사용될 수 있다.
종래 인가된 전자파를 수신하는 수신 안테나(2)는 프로브(Probe)를 일반적으로 사용하였고, 프로브는 일정한 위치에 고정/설치되는데 이를 위해 전자파 시험에 영향을 주지 않는 재질의 지그가 사용된다. 서로 다른 위치에서의 전계 강도를 측정하기 위해서는 어느 한 위치에 고정된 프로브를 통해 전계 강도를 측정하고, 다시 지그를 풀고 다른 위치에 프로브를 고정시킨 후 전계 강도를 측정하거나, 또는 복수의 프로브를 이용하여 관심 위치에서의 전계 강도를 각각 측정하는 방식을 이용하였다.
이와 같은 종래 방법은 시험 도중에 사람이 직접 들어가서 지그를 해체하고 다시 지그를 조립하여 프로브를 다른 위치에 고정시켜야 하므로 전자파 내성 시험의 신뢰도를 방해할 수 있는 요인이 있거나, 또는 적어도 2개 이상의 프로브가 요구되므로 시험의 복잡도가 증가하는 문제점이 있었다. 이하, 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예를 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자파 내성 시험을 위한 시험 장치의 필드 균일성 측정방법을 나타낸 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 필드 균일성 측정방법은 송신 안테나를 기준으로 가상의 3차원 격자셀을 생성하는 단계와(S210), 송신 안테나와 직선 거리에 있는 격자셀 위치의 전계 강도 값을 기준 값으로 결정하는 단계(S220)와, 각각의 격자셀의 전계 강도를 측정하는 단계(S230)와, 상기 측정값과 상기 기준 값을 비교하는 단계(S240)와, 비교 결과에 기초하여, 상기 시험 장치의 신뢰도를 평가하는 단계(S250)를 포함한다.
이와 같은 각 단계는 컴퓨터 실행 코드로 작성되어 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램으로 만들어질 수 있다.
전술한 각 단계를 시계열적인 순서로 설명하면, 먼저 송신 안테나를 기준으로 가상의 3차원 격자셀을 생성한다(S210). 가상의 3차원 격자셀은 일정한 크기의 가로, 세로, 높이를 가지며 격자셀과 격자셀이 만나는 지점(모서리)의 양 단은 각 격자셀의 특징 값을 정의하기 위한 노드로 정의된다.
이후, 송신 안테나와 직선 거리에 있는 격자셀 위치를 검색하고, 검색된 격자셀 위치에 수신 안테나를 이동시킨다. 송신 안테나에서 전자파가 인가되면, 수신 안테나를 이를 수신하여 수신된 전자파의 전계 강도를 측정하고, 송신 안테나와 직선 거리에 있는 격자셀 위치에서의 전계 강도가 기준 값으로 결정된다(S220).
전계 강도에 대한 기준 값이 정의되면, 전자파 필드 균일성 여부를 측정하기 위해 각각의 격자셀의 노드로 수신 안테나를 원격으로 이동시킨다(S230). 수신 안테나는 원격으로 조정되어 상하좌우로 이동할 수 있는 이송장치에 탑재될 수 있으며, 원격에서 전송되는 제어명령에 따라 수신 안테나는 목표 위치로 이동하게 된다.
일 예로, 수신 안테나는 현재 위치에서 시계, 또는 반시계 방향으로 가장 근접한 격자셀 노드에서 가장 먼 격자셀 노드로 차례대로 이동하면서 각 노드에서의 전계 강도를 측정한다.
이후, 각 노드에서 측정된 전계 강도와 상기 기준 값의 차이정보를 생성하고, 상기 차이정보를 기 설정된 임계 값과 비교한다(S240). 여기서, 각 노드에는 식별자가 부여될 수 있으며, 각 노드의 식별자와 상기 차이 정보가 연계된 데이터가 생성되어 저장된다.
시험장치의 신뢰도 평가는 각 노드와 연계되어 저장된 데이터(각 노드에서의 전계 강도 측정값, 기준값과의 차이정보 등이 포함)에 기초한다.
일 예로, 시험장치의 신뢰도는 차이정보를 기 설정된 임계값과의 비교 결과에 따라 평가될 수 있으며 차이정보가 임계값 이하인 경우, 시험장치의 신뢰도는 인정되고(S251), 그 반대인 경우에는 시험장치의 신뢰도가 인정되지 않을 수 있다(S253).
다른 예로, 각 노드에서의 전계 강도는 전체 측정 주파수 대역에 대해서 측정될 수 있으며, 전술한 바와 같이 각 노드 식별자와 전체 측정 주파수 대역에 대해서 측정된 전계 강도와의 차이정보는 연계되어 저장될 수 있다.
이 경우, 전체 측정 주파수 대역의 80% 이상에서 차이정보가 기 설정된 임계값 이하인 경우, 시험장치의 신뢰도는 인정되고, 그 반대인 경우에는 시험장치의 신뢰도가 인정되지 않을 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 시험 장치의 신뢰도를 향상시키기 위한 전자파 필드 균일성 측정방법에 있어서,
    송신 안테나를 기준으로 가상의 3차원 격자셀을 생성하는 단계;
    송신 안테나와 직선 거리에 있는 격자셀 위치의 전계 강도 값을 기준 값으로 결정하는 단계; 및
    각각의 격자셀의 전계 강도를 측정하여 상기 기준 값의 차이정보를 생성하는 단계; 및
    상기 차이정보와 기 설정된 임계값을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 시험 장치의 신뢰도를 평가하는 단계
    를 포함하는 전자파 내성 시험을 위한 시험 장치의 필드 균일성 측정방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차이정보를 생성하는 단계는,
    상기 각각의 격자셀의 노드로 수신 안테나를 원격으로 이동시키는 단계와,
    상기 수신 안테나가 이동한 위치에서 전계 강도를 측정하는 단계를 포함하는 것
    인 전자파 내성 시험을 위한 시험 장치의 필드 균일성 측정방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수신 안테나는 원격에서 전송된 제어 명령에 따라 상하좌우로 이동하는 것
    인 전자파 내성 시험을 위한 시험 장치의 필드 균일성 측정방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 평가하는 단계는,
    각 노드에 식별자를 부여하고, 각 노드의 식별자와 상기 차이 정보를 연계한 데이터를 생성하고 저장하는 단계를 포함하는 것
    인 전자파 내성 시험을 위한 시험 장치의 필드 균일성 측정방법.

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