KR101644431B1

KR101644431B1 - 전자파 흡수용 흡수체 및 이 흡수체를 이용한 전자파 측정 장치

Info

Publication number: KR101644431B1
Application number: KR1020090104373A
Authority: KR
Inventors: 노재현; 박준호; 신종민
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2016-08-01
Also published as: KR20110047659A

Abstract

본 발명은 전자파 흡수용 흡수체 및 이 흡수체를 이용한 전자파 측정 장치에 관한 것이다. 본 출원의 일실시예에 의한, 전자파 측정 장치는, 메가 헤르쯔(MHz) 대역의 전자파를 부분 흡수하기 위한 제1 흡수체와, 기가 헤르쯔(GHz) 대역의 전자파를 부분 흡수하기 위한 제2 흡수체를 구비하되, 상기 전자파 측정 장치내 바닥면을, 상기 제1 흡수체만으로 구성된 부분과, 적어도 상기 제2 흡수체가 포함되도록 구성한 부분과, 상기 제1 흡수체 및 제2 흡수체가 존재하지 않는 그라운드 부분으로, 구성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 제시하는 다양한 실시예들을 통해, 메가 헤르쯔(MHz) 및 기가 헤르쯔(GHz) 전자파를 모두 측정 가능한 전자파 장치를 제공하는 것이 가능하게 되고, 이를 통해, 전자파 측정 장치 환경을 운영하는 인력 및 비용을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

전자파, 흡수체, 측정, 주파수 대역

Description

전자파 흡수용 흡수체 및 이 흡수체를 이용한 전자파 측정 장치 {ABSORBER FOR ABSORBING AN ELECTRONIC WAVE AND AN APPARATUS FOR MEASURING THE ELECTRONIC WAVE USING THE ABSORBER}

본 발명은 전자파 흡수용 흡수체 및 이 흡수체를 이용한 전자파 측정 장치에 관한 것이다.

최근 전자산업의 급속한 발전으로 인하여, 전기 전자 제품의 보급이 확대되고 있다. 따라서 다양한 전기 전자 제품으로부터의 전자파의 방사량이 급증함에 따라 이에 대한 대책이 요구되는 실정이다. 특히, 최근에는 메가 헤르쯔(MHz) 주파수 대역의 전자파를 발생하는 전기 전자 제품뿐만 아니라, 기가 헤르쯔(MHz) 주파수 대역의 전자파를 발생하는 전기 전자 제품(예를 들어, 휴대폰)들이 증가하는 추세이다.

따라서, 각 국가에서는 전기 전자 제품에서의 과도한 전자파 방사량(EMI: Electro Magnetic Interference)을 규제하기에 이르렀으며, 또한 국제적인 권고 기준안을 통해 상기 전자파 방사를 정확히 측정하기 위한 전자파 측정 장치(또는 이를 '전자파 측정용 암실'이라고도 한다)의 유효 범위를 제안하기에 이르렀다.

관련하여, 도 1은 종래 메가 헤르쯔(MHz) 주파수 대역의 전자파 방사를 측정하는 전자파 측정 장치의 일예를 도시한 것이다. 도 1의 전자파 측정 장치(10)는 내부에 측정 대상인 전자 기기 제품(EUT)을 올려두는 테이블(11)과 전자파 방사량을 수신하는 안테나(12)을 구비하고 있다. 상기 테이블(11)은 예를 들어 회전되도록 설계가능하고, 상기 테이블과 안테나간의 거리는 최대 10m를 유지한다. 물론, 측정 방식에 따라 3m 또는 5m 거리에 안테나(12)가 위치할 수도 있다. 또한, 전자파 측정 장치(10)의 바닥면(14)은 그라운드 플랜(ground plane)으로 구성하거나 또는 일정 종류의 흡수체(absorber)를 사용할 수 있다. 즉, 전자 기기 제품(EUT)으로부터 방사된 전자파량을 안테나(12)가 수신하고, 수신된 전자파량의 세기를 전자파 측정장치(10) 외부에 연결된 전자파 수신 회로(13, E/R)에 의해 계량적인 값으로 수치화되어 지게 된다.

관련하여, 메가 헤르쯔(MHz) 주파수 대역의 전자파를 측정하기 위한 측정 장치에 대한 국제적인 기준을 만족하기 위해서는, 상기와 같이 구비된 전자파 측정 장치의 정규화된 감쇠값(이를 'NSA: Normalized Site Attenuation' 라고도 한다)이 +/- 4db 를 만족하여야 한다. 즉, 상기와 같은 조건을 만족하는 전자파 측정 장치내에서의 측정값만이 국제적인 공인을 받게 된다.

도 2는 종래 기가 헤르쯔(GHz) 주파수 대역의 전자파 방사를 측정하는 전자파 측정 장치의 일예를 도시한 것이다. 도 2의 전자파 측정 장치(20)는 내부에 측정 대상인 전자 기기 제품(EUT)을 올려두는 테이블(21)과 전자파 방사량을 수신하는 혼(Horn) 안테나(22)을 구비하고 있다. 상기 테이블과 안테나간의 거리는 최대 3m를 유지한다. 또한, 전자파 측정 장치(20)의 바닥면은 흡수체(24, absorber)를 사용하여야 한다. 즉, 전자 기기 제품(EUT)으로부터 방사된 전자파량을 혼 안테나(22)가 수신하고, 수신된 전자파량의 세기를 연결된 전자파 수신 회로(23, E/R)에 의해 계량적인 값으로 수치화되어 지게 된다. 상기 전자파 수신 회로(2)는 전자파 측정 장치(20) 외부에 구성될 수 있다.

관련하여, 기가 헤르쯔(GHz) 주파수 대역의 전자파를 측정하기 위한 측정 장치에 대한 국제적인 기준을 만족하기 위해서는, 상기와 같이 구비된 전자파 측정 장치의 전압 정재파비(Site-VSWR)이 6db 이하를 만족하여야 한다. 즉, 상기와 같은 조건을 만족하는 전자파 측정 장치내에서의 측정값만이 국제적인 공인을 받게 된다.

따라서, 상기와 같이 메가 헤르쯔(MHz) 및 기가 헤르쯔(GHz) 전자파를 측정하는 장치의 환경이 상이함에 따라, 만약 하나의 전자파 측정 장치내에서 메가 헤르쯔(MHz) 및 기가 헤르쯔(GHz) 전자파를 모두 측정하고자 하고자 한다면, 사용 환경을 그때마다 수시로 변경하여야 하는 문제점이 생긴다.

본 발명은 하나의 전자파 측정 장치내에서 메가 헤르쯔(MHz) 및 기가 헤르쯔(GHz) 전자파를 모두 측정가능한 환경을 제공하고자 한다. 또한, 본 발명은 메가 헤르쯔(MHz) 및 기가 헤르쯔(GHz) 전자파 측정에 모두 활용가능한 흡수체를 제공하고자 한다.

본 출원이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 출원의 일실시예에 의한, 전자파 측정 장치는, 평면 상의 일정 영역을 정의하는 제1 바닥 평면에 구비되며 메가 헤르쯔(MHz) 대역의 전자파를 부분 흡수하는 제1 흡수체; 상기 제1 바닥 평면 상에 위치하고 전자파 측정 대상 기기를 위치시키는 회전 테이블; 상기 제1 흡수체가 구비된 상기 제1 바닥 평면의 외측에 위치하여, 기가 헤르쯔(GHz) 대역의 전자파를 측정하는 수신 안테나; 및 상기 제1 흡수체 상에 위치하고, 상기 회전 테이블과 수신 안테나 사이에 구비되며, 기가 헤르쯔(GHz) 대역의 전자파를 부분 흡수하는 제2 흡수체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 흡수체는 페라이트(ferrite) 성분으로 구성되고, 타일(tile) 형태의 평면으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 흡수체는 카본(crabon) 성분을 함유한 피라밋형으로 구성되 는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 흡수체의 카본(carbon) 성분 함유량은 10~30% 인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자파 측정 장치는, 전자파 측정대상 기기를 올려두는 회전 테이블과, 기가 헤르쯔(GHz) 대역의 전자파를 측정하기 위한 혼 안테나를 포함하고, 바닥면에서 상기 제2 흡수체를 포함하는 부분을 상기 테이블과 혼 안테나의 사이에 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 출원의 일실시예에 의한, 전자파 흡수용 흡수체는, 메가 헤르쯔(MHz) 대역의 전자파를 부분 흡수하기 페라이트(ferrite) 성분을 포함한 제1 흡수체와, 상기 제1 흡수체의 상단면에 기가 헤르쯔(GHz) 대역의 전자파를 부분 흡수하기 위한 카본(carbon) 성분을 함유한 제2 흡수체를 결합하여 구성되어 지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 흡수체는 타일(tile) 형태의 평면으로 구성하고, 상기 제2 흡수체는 피라밋형으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 흡수체 하단에 알루미늄 성분의 쉴드판넬(shield panel)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 흡수체에 함유된 카본(carbon) 성분은 10~30% 인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제시하는 다양한 실시예들을 통해, 메가 헤르쯔(MHz) 및 기가 헤르쯔(GHz) 전자파를 모두 측정 가능한 전자파 장치를 제공하는 것이 가능하게 되고, 이를 통해, 전자파 측정 장치 환경을 운영하는 인력 및 비용을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 출원의 다양한 실시예들을 설명한다. 참고로, 본 출원에서 제공하는 실시예는 본 출원의 기술적 사상을 설명하기 위한 하나의 예로서 제공되어 지며, 본 발명의 기술적 범위는 제공되는 실시예들에만 한정되지 않음은 자명하다 할 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한, 전자파 측정 장치의 평면도를 도시한 것이다. 본 발명의 전자파 장치 측정 장치(100)는 메가 헤르쯔(MHz) 및 기가 헤르쯔(GHz) 전자파를 모두 측정 가능한 국제 권고 기준안을 만족하기 위해, 후술할 특수 흡수체(도4에서 후술함)를 활용함에 특징이 있다.

구체적으로는, 도 3의 테이블(200)상의 전자파 측정 대상 기기(EUT)로부터 최소한 전방 3m를 확보한 제1 바닥 평면(300)을 구성하고, 해당 제1 바닥 평면(300)내에 메가 헤르쯔(MHz) 대역의 전자파를 부분 흡수하기 위한 제1 흡수체와, 기가 헤르쯔(GHz) 대역의 전자파를 부분 흡수하기 위한 제2 흡수체를 구비하게 된다. 관련하여, 상기 제1 흡수체 및 제2 흡수체의 구체적인 조합 및 구성에 대해서는 후술할 도 4를 참조하여 상세히 설명할 예정이다.

물론, 본 발명의 또 다른 응용예로서는, 제1 바닥 평면을, 상기 전자파 측정 대상 기기(EUT)로부터 전방 5m까지로 확대하는 것도 가능하다(400). 즉, 이는 비용 대비 효율적인 측면을 고려하여 제1 바닥 평면을 도면부호 300 또는 400 위치로 결정할 수 있음을 의미하고, 본 발명의 기술적 범위가 반드시 3m 이내로 한정됨을 의미하지는 않는다.

또한, 상기 제1 바닥면(300 또는 400)을 구성하지 않는 나머지 바닥면(500)은 흡수체를 포함하지 않는 그라운드(ground) 상태로 유지하게 된다. 또한, 전자파 측정 장치(100)의 바닥면을 제외한 나머지 5면(즉, 측면 및 상면)은 일반적으로 사용되는 흡수체를 활용하여 구성하는 것이 가능하다.

관련하여, 상기 도 3에서는 제1 바닥 평면(300 또는 400)의 형태를 예를 들어 사각형 타입으로 구성하였으나, 원형이나 또 다른 평면형으로 구성하는 것도 가능하다. 이하, 본 발명에서는 제1 바닥 평면을 테이블(200) 전방 3m 이내에 구성하는 경우(도면부호 300)를 예로 하여 설명하고자 한다.

구체적으로, 상기 제1 바닥면(300)을 구성함에 있어서, 메가 헤르쯔(MHz) 대역의 전자파를 흡수하기 위한 제1 흡수체만으로 구성된 부분(300a)과, 적어도 기가 헤르쯔(GHz) 대역의 전자파를 흡수하기 위한 제2 흡수체를 포함한 부분(300b)으로 분리하여 구성하는 것이 가능하다. 물론 본 발명의 또 다른 응용 예로서, 상기 제1 바닥면(300) 전체를 상기 제2 흡수체를 포함한 부분(300b)으로만 구성하는 것도 가능하며, 이는 본 발명의 기술 범위내의 일응용에 해당된다.

특히, 상기와 같이 제1 바닥면(300)을 제1 흡수체만으로 구성된 부분(300a)과 제2 흡수체를 포함한 부분(300b)으로 구성하는 경우에 있어서, 상기 제2 흡수체를 포함한 부분(300b)을 제1 바닥면(300)내에서 어떻게 구성할 것인 지가 문제가 된다. 도 6은 상기의 과제를 해결하기 위한 실험 결과를 도식적으로 보여주는 예이다. 즉, 측정 대상 기기(EUT)로부터 방출되는 기가 헤르쯔(GHz) 대역의 전자파(700a ~ 700d) 진행을 분석한 결과, 테이블(200) 전단으로부터 수신 안테나(600) 사이 부분에 대부분의 전자파가 진행되는 것을 알 수 있었다.

따라서, 적어도 기가 헤르쯔(GHz) 대역의 전자파를 흡수하기 위한 제2 흡수체를 포함한 부분은 테이블(200) 전단으로부터 수신 안테나(600) 사이 부분(800)으로 구성하는 것이 바람직하다. 전술한 도 3은 상기 실험적 결과를 토대로 제1 바닥면(300)을 구성한 예를 도시한 것이다.

이하, 본 발명에서 활용되는 흡수체의 구조에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명에 활용되는 전자파 흡수용 흡수체(1000)의 구성 단면을 예를 들어 도시한 것이다.

본 발명의 흡수체(1000)는 예를 들어 4층 구조로 구성할 수 있다. 단, 사용 목적에 따라 흡수체(1000)의 구조는 상이한 층으로 구성가능하며, 이하 이에 대해 상세히 설명한다.

우선, 흡수체(1000)의 맨 아래층은 에어갭층(1400, air-gap)으로 구성할 수 있으며, 상기 에어갭층(1400)은 바닥면과의 절연을 위해 사용되어 된다. 또한, 상기 에어갭층(1400) 상단에는 쉴드 판넬층(1300, shield panel)을 구성할 수 있으며, 상기 쉴드 판넬층(1300)은 바닥면으로부터 발생되는 전자파를 차단하는 역활을 한다. 특히 이러한 차단 기능을 더욱 만족하기 위해서는 상기 쉴드 판넬층(1300)을 알루미늄(aluminum) 성분으로 구성하는 것이 바람직하다. 실험에 의하면, 상기 에 어갭층(1400) 및 쉴드 판넬층(1300)의 사용은 전자파 흡수율을 더욱 개선하는 성능이 있는 것으로 알려져 있다.

상기, 쉴드 판넬층(1300)의 상단에는, 메가 헤르쯔(MHz) 대역의 전자파 흡수에 좋은 성능을 보이는 제1 흡수체(1200)를 구성한다. 상기 제1 흡수체(1200)는 고성능 페라이트(ferrite) 성분으로 구성하는 것이 바람직하며, 재질과 주파수와의 미스매칭(mismatching) 문제를 해결하기 위해서는 상기 제1 흡수체의 구성을 타일(tile) 형태로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 전술한 도 3에서 제1 흡수체로 구성된 부분(300a)은, 상기 에어갭층(1400), 쉴드 판넬층(1300) 및 제1 흡수체(1200)를 포함하는 구조로 형성할 수 있다.

상기, 제1 흡수체(1200) 상단에는, 기가 헤르쯔(GHz) 대역의 전자파 흡수에 좋은 성능을 보이는 제2 흡수체(1100)를 구성한다. 상기 제2 흡수체(1100)는 카본(carbon) 성분이 10% ~ 30% 내로 구성하는 것이 바람직하며, 재질과 주파수와의 미스매칭(mismatching) 문제를 해결하기 위해서는 상기 제2 흡수체의 구성을 피라밋(piramid) 형태로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 전술한 도 3에서 적어도 제2 흡수체를 포함하는 부분(300b)은, 상기 에어갭층(1400), 쉴드 판넬층(1300), 제1 흡수체(1200) 및 제2 흡수체(1100) 모두를 포함하는 구조로 형성할 수 있다. 관련하여, 전체 흡수체(1000) 구조의 높이(T)를 어떻게 설정하느냐도 전자파 측정 장치의 성능에 영향을 미치게 되는 바, 이는 실험적인 결과와 함께 아래 도 5에서 후술한다. 참고로, 전체 흡수체(1000) 구조의 높이(T)는 제2 흡수체(1100)의 높이가 거의 대부분을 차지하므로, 상기 전체 흡수체(1000) 구조의 높이(T)의 문제는, 흡수 체(1000)를 구성하는 상기 제2 흡수체(1100)의 높이를 얼마로 하는 것이 바람직한 것인가에 대한 문제이기도 하다.

도 5는 본 발명의 흡수체를 활용한 전자파 흡수 실험 결과를 보여주는 그래프이다. 실험은 도 3과 같은 환경에서 이루어졌으며, 그래프상의 가로축은 주파수 (단위:MHz)를, 세로축은 반사율(reflectivity)을 표시한 것이다. 국제적인 권고 기준에 의하면, 전자파 측정 장치내의 반사율(relectivity)는 전 주파수 대역에서 -15db 이하의 흡수 특성을 만족하여야, 메가 헤르쯔(MHz) 및 기가 헤르쯔(GHz) 대역 모두에서 전자파 측정을 수행할 수 있는 장치로 인정받을 수 있게 된다.

실험에 의하면, 그래프 A는 도 4의 제2 흡수체의 높이가 30cm인 경우의 실험결과를 도시한 것으로, 전 주파수 대역에서 안정된 실험결과를 보여준다. 또한, 그래프 B는 도 4의 제2 흡수체의 높이가 60cm인 경우의 실험결과를 도시한 것으로, 마찬가지로 전 주파수 대역에서 기준치를 만족하는 실험결과를 보여준다. 따라서, 본 발명의 전자파 측정 장치를 구성함에 있어서, 상기 흡수체(1000)의 전체 높이는 30cm 부근 또는 60cm 부근으로 으로 유지하는 것이 모두 가능하나, 실험결과 및 흡수체 구현 비용을 고려시는 흡수체 전체 높이를 30cm 부근으로 유지하는 것이 바람직하다 할 것이다.

결국, 실험에 의하면, 본 발명의 도 4의 흡수체(1000) 구조를 포함하여 도 3과 같은 측정 환경을 구현하는 경우에, 국제적인 권고 기준을 모두 만족하게 되는 전자파 측정 장치를 구현하는 것이 가능함을 알 수 있다.

본 발명의 기술사상은 상기 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래 메가 헤르쯔(MHz) 대역의 전자파 측정을 위한 전자파 측정 장치의 일예를 도시한 것이다.

도 2는 종래 기가 헤르쯔(GHz) 대역의 전자파 측정을 위한 전자파 측정 장치의 일예를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한, 전자파 측정 장치의 평면도를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 활용되는 전자파 흡수용 흡수체의 구성 단면을 예를 들어 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 흡수체를 활용한 전자파 흡수 실험 결과를 보여주는 그래프이다.

도 6은 본 발명의 전자파 측정 장치내의 흡수체 구현을 위한 실험 결과를 보여주기 위한 도면이다.

Claims

평면 상의 일정 영역을 정의하는 제1 바닥 평면에 구비되며 메가 헤르쯔(MHz) 대역의 전자파를 부분 흡수하는 제1 흡수체;

상기 제1 바닥 평면 상에 위치하고 전자파 측정 대상 기기를 위치시키는 회전 테이블;

상기 제1 흡수체가 구비된 상기 제1 바닥 평면의 외측에 위치하여, 기가 헤르쯔(GHz) 대역의 전자파를 측정하는 수신 안테나; 및

상기 제1 흡수체 상에 위치하고, 상기 회전 테이블과 수신 안테나 사이에 구비되며, 기가 헤르쯔(GHz) 대역의 전자파를 부분 흡수하는 제2 흡수체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 흡수체는 페라이트(ferrite) 성분으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제2 흡수체는 카본(crabon) 성분으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 측정 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 제2 흡수체의 카본(carbon) 성분 함유량은 10~30% 인 것을 특징으로 하 는 전자파 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 바닥 평면을 구성하지 않는 나머지 바닥면은 흡수체를 포함하지 않는 그라운드(ground) 상태인 것을 특징으로 하는 전자파 측정 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 제1 흡수체는 타일(tile) 형태의 평면으로 구성하고, 상기 제2 흡수체는 피라밋형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 흡수체 하단에 바닥면으로부터 발생되는 전자파를 차단하는 알루미늄 성분의 쉴드 판넬층(shield panel)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 측정 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 쉴드 판넬층은 에어갭층 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자파 측정 장치.