KR101744131B1 - 가상공간에서의 전자파 무반향실 설계 및 평가방법 - Google Patents

가상공간에서의 전자파 무반향실 설계 및 평가방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101744131B1
KR101744131B1 KR1020160030769A KR20160030769A KR101744131B1 KR 101744131 B1 KR101744131 B1 KR 101744131B1 KR 1020160030769 A KR1020160030769 A KR 1020160030769A KR 20160030769 A KR20160030769 A KR 20160030769A KR 101744131 B1 KR101744131 B1 KR 101744131B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
anechoic chamber
electromagnetic
transmitting
receiving antenna
antenna
Prior art date
Application number
KR1020160030769A
Other languages
English (en)
Inventor
송영배
Original Assignee
주식회사 담스테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 담스테크 filed Critical 주식회사 담스테크
Priority to KR1020160030769A priority Critical patent/KR101744131B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101744131B1 publication Critical patent/KR101744131B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0807—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by the application
    • G01R29/0814—Field measurements related to measuring influence on or from apparatus, components or humans, e.g. in ESD, EMI, EMC, EMP testing, measuring radiation leakage; detecting presence of micro- or radiowave emitters; dosimetry; testing shielding; measurements related to lightning
    • G01R29/0821—Field measurements related to measuring influence on or from apparatus, components or humans, e.g. in ESD, EMI, EMC, EMP testing, measuring radiation leakage; detecting presence of micro- or radiowave emitters; dosimetry; testing shielding; measurements related to lightning rooms and test sites therefor, e.g. anechoic chambers, open field sites or TEM cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0807—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by the application
    • G01R29/0814—Field measurements related to measuring influence on or from apparatus, components or humans, e.g. in ESD, EMI, EMC, EMP testing, measuring radiation leakage; detecting presence of micro- or radiowave emitters; dosimetry; testing shielding; measurements related to lightning
    • G01R29/0835—Testing shielding, e.g. for efficiency
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
    • G01R29/0871—Complete apparatus or systems; circuits, e.g. receivers or amplifiers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
    • G01R29/0878—Sensors; antennas; probes; detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
    • G01R29/0892—Details related to signal analysis or treatment; presenting results, e.g. displays; measuring specific signal features other than field strength, e.g. polarisation, field modes, phase, envelope, maximum value
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/10—Radiation diagrams of antennas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/10—Radiation diagrams of antennas
    • G01R29/105—Radiation diagrams of antennas using anechoic chambers; Chambers or open field sites used therefor

Abstract

본 발명은 가상공간에서의 전자파 무반향실에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컴퓨터를 이용하여 전자파 무반향실을 설계하고, 설계된 무반향실 내의 전계 강도, 송수신 안테나의 위치 산출 단계 등을 산출한 후 평가하여 최적의 전자파 무반향실을 설계하도록 하는 것이다.
컴퓨터 입력장치를 통하여 컴퓨터 디스플레이 장치에 자유공간을 대체하는 전자파 무반향실의 직육면체 설정 단계와; 상기 단계에서 얻어진 직육면체 무반향실의 벽면과 천장 기울어짐 및 회전의 각도 설정 단계와; 상기 직육면체의 무반향실 내에 시험을 수행하기 위한 송수신 안테나의 위치 및 빔 패턴 설정 단계와; 상기 설정된 송수신 안테나의 위치에 따른 직접파 및 1, 2, 3차 반사점 산출 단계와; 상기 단계에서 산출된 파라미터를 입력하여 무반향실의 바닥, 천장 그리고 벽면에 흡수체를 배치하여 설정하는 단계; 및 이를 통하여 전자파 무반향실 내에 위치할 턴테이블의 크기 결정하여 전자파 무반향실을 설정하는 단계와; 상기 설정된 송신 안테나의 위치에 따른 전자파 무반향실 내의 전계 강도 분포 산출 단계와; 상기 설정된 전자파 무반향실과 송수신 안테나에 따른 정규화 시험장 감쇠량 평가 단계와; 상기 설정된 전자파 무반향실과 송수신 안테나에 따른 시험장 정재파비 평가 단계와; 상기 설정된 전자파 무반향실과 송수신 안테나에 따른 전자기장 균일성 평가단계와; 상기 설정된 전자파 무반향실에서 최적화된 NSA 성능을 갖는 송수신 안테나의 위치 산출 단계를 통하여 요구사항에 만족하는지를 평가하는 단계와; 상기 평가가 만족하지 못하면 무반향실의 크기, 흡수체 배치 및 송수신/안테나 위치를 재설정하는 단계와;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

가상공간에서의 전자파 무반향실 설계 및 평가방법{Method for Designing and Evaluating Electromagnetic Anechoic Chamber in Virtual Space}
본 발명은 가상공간에서의 전자파 무반향실(동일어로 무반사실)(Electromagnetic Anechoic Chamber)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컴퓨터를 이용하여 전자파 무반향실을 설계하고, 설계된 무반향실 내의 전계강도, 송수신 안테나의 위치 산출 단계 등을 산출한 후 평가하여 최적의 자유공간에서의 전자파 무반향실을 설계하도록 하는 것이다.
일반적으로, 전자파 무반향실(무반사실)은 CISPR 16-1-4에 개시된 바와 같이, 자유공간의 야외 시험장을 기준으로 전자파 무향실의 성능을 평가하며, 이러한 야외 시험장은 주로 접지면이 있는 야외시험장(Open area test site), 전자파 무반향실(anechoic chamber), TEM cell(Transverse Electromagnetic cell), 평행판선로(Parallel plate line), 헬름홀츠코일(Helmholtz coil), 전자파 잔향실(Reverberating chamber) 등이 있다. 그러나 야외 시험장의 경우 날씨의 영향을 받으며, 매우 넓은 공간이 필요하고, 설치비용이 크다는 단점 외에도 측정시설이 외부와 격리되어 있지 않으므로 주변 전자파 환경에 영향을 받기 쉽다는 단점을 지닌다. 또한 전자파 무반사실(무반향실)의 경우에도 넓은 설치공간이 필요하고 설치 이후에도 측정시설을 유지하기 위한 비용이 크다는 단점이 있다. 그러므로 넓은 공간이 필요하지 않으며, 저비용으로 보다 더 빠르고, 정확한 측정이 가능한 측정시설 및 새로운 측정기술 개발에 대한 노력이 계속되고 있다.
이러한 점을 감안하여 국내 등록특허 제10-1205718호에 제시된 선행기술을 살펴보면, 외부에서 내부로 유입되는 전자파 및 내부에서 외부로 방출되는 전자파를 차단 시키기 위하여 전체적인 건물 외벽은 쉴드 룸(Shield room)으로 구성되며, 동시에 출입문과 유리창 부분에 전자파 흡수체를 활용함으로써 공간 내부에서 전자파 발생원에 의해 발생하는 전자파가 출입문과 유리창을 통해 방출되는 현상을 구현하여 실제 실내 공간과 같은 전자파 환경을 갖는 전자파 무반향실을 제공하고 있으나, 이는 건물 외벽에 쉴드 룸을 구축하여 제공하는 것이므로 무반향실 제작 설계 및 구축 시간이 길고, 구축된 전자파 무반향실의 결과가 통과 기준에 미치지 못할 경우 전자파 무향실을 재구축해야 하는 문제가 발생 되어 이에 드는 비용이 과다한 문제점이 지적된다.
더욱 구체적으로 제시하면, 자유공간의 야외 시험장을 기준으로 전자파 무반향실 성능 평가는 [표 1]에서와 같이, 30 MHz ~ 1000 MHz에서는 시험장 감쇠량(NSA)을 평가하며 1 GHz ~ 18 GHz에서는 시험장 정재파비(SVSWR)를 평가한다. NSA는 CISPR 16-1-4에 명시된 국제표준규격 NSA의 차이가 송수신 안테나 5개의 위치에서 각 해석 주파수에서 4dB 이내의 차이를 나타내야한다. SVSWR 또한 CISPR 16-1-4에 명시된 측정 방법에 의하여 송수신 안테나 5개의 위치에서 6dB 이내의 값을 나타내야한다. 또한 IEC 61000-4-3에 개시된 바와 같이, 전자기장 균일성(FU)을 평가한다. 80 MHz ~ 18 GHz에서 평가되는 FU는 IEC 61000-4-3에 명시된 측정 방법에 의하여 75% 이상에서 6dB 이내의 값을 나타내야한다.
평가 파라미터 국제 규격 주파수 대역 통과 기준
시험장 감쇠량(NSA) CISPR 16-1-4 30 MHz ~ 1000 MHz 4dB
시험장 정재파비(SVSWR) CISPR 16-1-4 1 GHz ~ 18 GHz 6dB
전자기장 균일성(FU) IEC 61000-4-3 80 MHz ~ 18 GHz 75%, 6dB
그런데, 이 경우, 전자파 무반향실을 제작한 후에 측정한 결과가 국제표준규격에 미치지 못할 경우, 각 국제표준규격에 맞는 기준을 통과하기 위하여 전자파 무향실의 제작 변수들을 변화하는 것에 어려움이 발생 된다. 즉, 흡수체 배치 방법의 변화, 배치된 흡수체의 종류 변경, 전자파 무반향실의 구조 변경 등과 같은 방법이 불가능할 뿐만 아니라, 국제표준규격을 통과한 전자파 무반향실 또한 성능 평가의 개선을 위한 효과적인 방법을 찾는 데에 어려움이 발생 되며, 송수신 안테나의 위치 변경 방법, 송수신 안테나에 의한 주반사가 형성되는 위치의 흡수체 변경 등과 같은 방법이 불가능 하다.
(특허문헌)
등록특허 제10-1205718호
본 발명은 컴퓨터를 통하여 전자파 무반향실의 구조, 흡수체 배치, 송수신 안테나의 위치 등을 설정하여 실제의 전자파 무반향실 실내 공간과 동일한 조건을 갖춘 3차원 가상공간의 전자파 무반향실을 설계하고, 설계된 전자파 무반향실에 대하여 성능 평가 변수들을 산출하여 평가하여 요구사양에 맞는 전자파 무반향실을 제공하고자 하는 것으로, 단시간 내에 설계된 전자파 무반향실의 정확한 성능평가를 통하여 정확한 측정이 가능하도록 함을 기술적 과제로 삼는다.
컴퓨터 입력장치를 통하여 컴퓨터 디스플레이 장치에 자유공간을 대체하는 전자파 무반향실의 직육면체 설정 단계와; 상기 단계에서 얻어진 직육면체 무반향실의 벽면과 천장 기울어짐 및 회전의 각도 설정 단계와; 상기 직육면체의 무반향실 내에 시험을 수행하기 위한 송수신 안테나의 위치 및 빔 패턴 설정 단계와; 상기 설정된 송수신 안테나의 위치에 따른 직접파 및 1, 2, 3차 반사점 산출 단계와; 상기 단계에서 산출된 파라미터를 입력하여 무반향실의 바닥, 천장 그리고 벽면에 흡수체를 배치하여 설정하는 단계; 및 이를 통하여 전자파 무반향실 내에 위치할 턴테이블(turntable)의 크기 결정하여 전자파 무반향실을 설정하는 단계와; 상기 설정된 송신 안테나의 위치에 따른 전자파 무반향실 내의 전계 강도 분포 산출 단계와; 상기 설정된 전자파 무반향실과 송수신 안테나에 따른 정규화 시험장 감쇠량(NSA : Normalized Site Attenuation) 평가 단계와; 상기 설정된 전자파 무반향실과 송수신 안테나에 따른 시험장 정재파비(SVSWR : Site Voltage Standing Wave Ratio) 평가 단계와; 상기 설정된 전자파 무반향실과 송수신 안테나에 따른 전자기장 균일성(FU : Field Uniformity) 평가단계와; 상기 설정된 전자파 무반향실에서 최적화된 NSA 성능을 갖는 송수신 안테나의 위치 산출 단계를 통하여 국제표준규격에 만족하는지를 평가하는 단계(S12)와; 상기 국제표준규격에 만족하지 못하면 무반향실의 크기, 흡수체 배치 및 송수신 안테나 위치를 재설정하는 단계와;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명은 전자파 무반사실(무반향실) 국제표준규격 CISPR 16-1-4의 측정방법 및 조건들을 충실히 반영하여 전자파 무향실의 성능지표인 NSA, SVSWR, FU 등을 산출하여 시뮬레이션을 수행하는 것으로, 전자파 무향실 설계의 자유도가 높고(직육면체형 무향실을 포함 기울어진 무향실 설계 가능, 벽면의 일부 영역 흡수체 배치 등), 모멘트 방법(Moment Method)이 아닌 광선추적기법으로 무향실을 해석하여 평가를 수행하므로 보다 신속한 연산을 수행하는 등 가상공간에서의 전자파 무향실의 설계 및 평가를 수월하고도 정확도를 증대시키고, 자유공간에서의 실제 전자파 무반향실 제작 이전의 정확한 성능을 평가함으로써, 시간과 비용을 단축과 정확한 측정 및 예상 가능한 시뮬레이션을 제공 하므로서 전자파 무반향실을 최적의 조건으로 설계 가능하게 함과 동시에 성능 평가 조건을 통과한 상기 모델링을 기반으로 실제 자유공간에 설치하는 무반향실 제작을 구축할 수 있어 무반향실 제작 시간을 크게 단축 시킴은 물론 구축에 드는 비용을 크게 줄일 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 가상 전자파 무반향실 설계 및 평가 시뮬레이션을 수행하기 위한 시뮬레이터를 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 전자파 무반향실의 설계 및 성능 평가 시뮬레이션 방법을 나타내는 순서도
도 3은 본 발명의 송, 수신 안테나 위치 결정 방법을 나타내는 순서도
도 4는 본 발명을 설명하기 위한 디스플레이 장치의 표시부에 표현된 뷰(view)의 일예시도
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 송신 안테나로부터 수신 안테나로 도달하는 광선들을 추적하는 방법을 설명하기 위한 예시 도면
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 송신 안테나로부터 수신 안테나로 도달하는 광선들에 대한 전계 강도 계산을 설명하기 위한 예시 도면
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 NSA 산출과정을 설명하기 위한 예시 도면
도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시 예에 따른 SVSWR 산출과정을 설명하기 위한 예시 도면
도 11은 본 발명의 일실시 예에 따른 FU 산출과정을 설명하기 위한 예시 도면
본 발명을 첨부 도면에 의하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 전자파 무반향실 설계 및 평가 시뮬레이션을 수행하기 위한 시뮬레이터(10)를 나타낸 사시도로서, 시뮬레이터(10)를 구성하는 컴퓨터(11)는 본체(11a), 키보드(11b), 마우스(11c) 및 디스플레이 장치(11d)를 포함하며, 상기 본체(11a)에는 연산처리장치(CPU), ROM, 작업용 메모리, 자기디스크 등의 기억장치(11e) 및 디스크 드라이브 장치(11f)가 설치된다. 그리고, 기억장치에는 본 발명을 수행하기 위한 소프트웨어가 기억되어 있다.
따라서, 후술하는 본 발명에 있어 전자파 무향실의 설계, 변수 산출 및 평가 등의 시뮬레이션은 상기 시뮬레이터(10)를 구성하는 입력장치인 키보드(11b)에 의하여 수행하여 작업자가 디스플레이 장치(11d)를 통하여 수정, 보완하여 변수 산출및 설정, 평가를 수행할 수 있으며, 이러한 시뮬레이터(10)는 공지의 기술이다.
상기 시뮬레이터(10)에 의한 가상공간의 전자파 무반향실 설계 및 평가방법은 도 2에 도시한 바와 같이, 컴퓨터(11)의 입력장치인 키보드(11b)를 통하여 자유공간을 대체하는 전자파 무반향실의 직육면체 설정 단계(S1)와; 상기 단계(S1)에서 얻어진 직육면체 무반향실의 벽면과 천장 기울어짐 및 회전의 각도 설정 단계(S2)와; 상기 직육면체의 무반향실 내에 시험을 수행하기 위한 송수신 안테나의 위치 및 빔 패턴 설정 단계(S3)와; 상기 설정된 송수신 안테나의 위치에 따른 직접파 및 1, 2, 3차 반사점 산출 단계(S4)와; 상기 단계(S4)에서 산출된 파라미터를 입력하여 무향실의 바닥, 천장 그리고 벽면에 흡수체를 배치하여 설정하는 단계(S5); 및 이를 통하여 전자파 무향실 내에 위치할 턴테이블의 크기 결정하여 전자파 무반향실을 설정하는 단계(S6)와; 상기 설정된 송신 안테나의 위치에 따른 전자파 무반향실 내의 전계 강도 분포 산출 및 전계 강도 분포를 시뮬레이션하는 단계(S7)와; 상기 설정된 전자파 무반향실과 송수신 안테나에 따른 정규화 시험장 감쇠량을 평가하는 시뮬레이션하는 단계(S8)와; 상기 설정된 전자파 무반향실과 송수신 안테나에 따른 시험장 정재파비를 평가하는 시뮬레이션 단계(S9)와; 상기 설정된 전자파 무반향실과 송수신 안테나에 따른 전자기장 균일성을 평가하는 시뮬레이션 단계(S10)와; 상기 설정된 전자파 무반향실에서 최적화된 NSA 성능을 갖는 송수신 안테나의 위치 산출 단계(S11)와; 상기 평가 시뮬레이션 결과를 저장 및 결과를 불러오는 단계(S12)와; 전자파 무반향실의 면에 배치된 흡수체의 종류, 송수신 안테나의 위치, 성능 평가 파라미터 결과들을 출력하는 단계(S13)와; 전자파 무반향실의 국제표준규격에 만족하는지를 평가하는 단계(S14)와; 상기 설계 및 평가가 국제표준규격에 만족하지 못하면 무반향실의 크기, 흡수체 배치 및 송수신 안테나 위치를 수정하여 재설정하는 단계(S15)와;를 포함하여 이루어진다.
상기 단계(S1) 및 단계(S2)에서는 가로, 세로, 높이 값을 입력하여 직육면체의 형태의 전자파 무반향실을 생성하고, 모서리를 축으로 임의의 면이 회전 또는 기울어진 전자파 무반향실을 생성하는 단계이다.
상기 단계(S2)에서, 가상 전자파 무반향실의 벽면과 천장의 기울어진 각도는 전자파 무반향실 각 면에 해당하는 회전 축을 설정하여 그 축으로 면이 회전할 수 있도록 수행처리 가능하게 제시할 수 있다.
또한, 단계(S3)에서 송수신 안테나의 위치는 평가되는 전자파 무반향실의 유형에 따라 결정될 수 있도록 함과 동시에 상기 송수신 안테나의 빔 패턴 설정은 고각 및 방위각에 대하여 안테나 이득의 값을 가지도록 설정할 수 있다.
특히, 본원발명은 도 3에 도시한 바와 같이, NSA 차이를 최소화하는 송수신 안테나의 위치를 결정할 수 있게 할 수 있다.
즉, 수신 안테나의 가상 수신점 위치를 기억하는 단계(S31)와; 가상 수신점 으로 제1의 전계강도 계산 및 기억하는 단계(S32)와; 최초의 송신 안테나 송신점 위치가 있는지의 여부를 판단하는 단계(S33)와; 상기 단계(S33)에서 송신점 위치가 있으면 복수의 가상 송신점 결정 및 각각의 위치 기억하는 단계(S34)와; 각 가상 송신점에 대한 제2의 전계강도 계산 및 기억하는 단계(S35)와; 가상 송, 수신점을 대응시켜 전계강도를 산출하는 단계(S36)와; 수신점 후보로서 수신 전계 강도의 합계를 계산 및 기억하는 단계(S37)와; 다른 수신점 후보가 있는지를 판단하는 단계(S38)와; 상기 단계(S38)에서 다른 수신점이 있으면 과거 가상 수신점의 위치와 지1의 전계 강도를 판독하는 단계(S39)를 통하여 상기 단계(S34)를 다시 거치게 하고, 상기 단계(S38)에서 다른 수신점이 없으면 다른 송신점 후보가 있는지 여부를 판단하는 단계(S40)를 거쳐 다른 송신점 후보가 없으면 계산 결과를 출력하여 송수신 안테나 위치를 결정하는 단계(S41)와; 상기 단계(S40)에서 다른 송신점 후보가 있다면 과거의 가상 송신점의 위치와 제2의 전계 강도를 판독하는 단계(S42)를거쳐 단계(S32)(S32)를 통하여 송신점 후보를 선정하는 단계를 통하여 송수신 안테나의 위치를 결정할 수 있고, 이러한 송수신 안테나의 위치 결정은 상기 단계(S3) 및 단계(S11)에서 수행할 수 있고, 전자파 무반사실(무반향실) 국제표준규격 SPR 16-1-4의 전자파 무향실의 성능지표인 NSA를 만족할 수 있게 하는 것이다.
또한, 단계(S5)에서의 흡수체 배치방법은 단일 흡수체 배치 또는 5x5 또는 10x10 흡수체 배치 또는 흡수체 길이에 따른 흡수체 배치 방법으로 이루어지게 할 수 있다.
또한, 단계(S6)에서의 턴테이블 설정은 턴테이블의 반지름을 설정하고, 평가 파라미터 종류에 따라 턴테이블에서의 송수신 안테나의 위치가 결정되게 할 수 있다.
상기에서, 턴테이블은 NSA, SVSWR 등을 측정할 때 송신 안테나가 놓이는 테이블로서, 국제표준규격 CISPR 16-1-4에 명시된 측정방법에 따라 후술하는 도 6a, 도 7a와 같이 송신 안테나를 배치하고 측정한다.
또한, 상기 시뮬레이션의 조건 저장은 전자파 무반향실의 구조, 송수신 안테나의 위치, 각 면에 배치된 흡수체의 종류를 저장할 수 있다.
또한, 단계(S8) ~ 단계(S10)에서의 NSA, SVSWR, FU는 계산되는 전계 강도 값으로 얻어지도록 하고, NSA 차이를 최소화하는 송수신 안테나의 위치 결정은 고정된 턴테이블에 대하여 송수신 안테나의 여러 위치 중 결정될 수 있도록 할 수 있다.
이하, 상기에서 제시한 각 단계별 시뮬레이션을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 컴퓨터(11)의 입력장치인 마우스(11c)를 통하여 자유공간을 대체하는 전자파 무반향실의 직육면체 설정 단계(S1)에 의한 무반향실 형태는 도 4에 예시적으로 도시한 디스플레이 장치(11d)의 표시부를 통하여 3D 모델로 제시할 수 있다.
본 발명은 상기 전자파 무반향실의 성능 평가를 위하여 광선 추적 기반의 전계 강도 계산과정은 상기 단계(S4), 단계(S7)를 통하여 수반되는데, 도 5에 도시된 바와 같이 송신 안테나(Tx)로부터 수신 안테나(Rx)까지 도달하는 직접파 및 1, 2, 3차 반사광선들을 추적할 수 있다. 이때, 송신 안테나(Tx)로 부터 수신 안테나(Rx)까지 도달하는 광선들을 추적하는 방식은 DRT(Deterministic Ray Tube) 방법을 토대로 하였다. 참고적으로, DRT 방법은 복잡한 구조에 대해서 레이튜브 개념으로 광선들을 추적하는 방식으로서 공지된 기술이다. 이 DRT 방법으로 직육면체 및 기울어진 전자파 무반향실 내 송신 안테나로부터 수신 안테나(Rx)로 도달하는 광선들을 빠르고 정확하게 계산할 수 있다. 도 7과 같이 전자파 무반향실 내에 송신 안테나(Tx)와 수신 안테나(Rx)가 위치할 때, 송신 안테나(Tx)로부터 전자파 무반향실 면에 대하여 첫 번째 이미지를 생성할 수 있다. 이 첫 번째 이미지는 전자파 무반향실 면에 대하여 레이튜브를 생성하고, 레이튜브 내에 수신 안테나(Rx)가 존재하는지를 판별하여 수신 안테나(Rx)가 존재한다면 송신 안테나(Tx)-1차 이미지-수신 안테나(Rx)의 경로를 갖는 광선을 추적할 수 있다. 1차 이미지는 또 다른 송신 안테나(Tx)가 되어 2차 이미지를 생성하고, 2차 이미지는 면에 대하여 레이튜브를 생성한다. 레이튜브 내에 수신 안테나(Rx)가 존재하는지를 판별하여 수신 안테나(Rx)가 존재한다면 송신 안테나(Tx)-1차 이미지-2차 이미지-수신 안테나(Rx)의 경로를 갖는 광선을 추적할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 단계(S4)에서의 전자파 무반향실의 성능 평가 파라미터들을 산출하기 위하여 도 6에 제시한 바와 같이, 송신 안테나(Tx)로부터 수신 안테나(Rx)로 도달하는 광선들에 대한 전계 강도 계산을 수행한다. 이때, UTD(Uniform Geometrical Theory of Diffraction) 방식을 이용하여 전계 강도를 계산한다. UTD는 직접파 및 반사파에 대하여 전자기장을 계산하는 방식으로서 공지된 기술이다. 이 UTD 해석으로 안정적으로 전자파 무반향실 내 전자기장을 해석할 수 있다. 송신 안테나(Tx), 반사점, 송신 안테나(Tx)가 도 6과 같이 나타나 있을 때, 전기장을 송신 안테나(Tx)의 위치에서 입사면에 수평한 성분과 수직한 성분으로 나누어 표현할 수 있다. 이 전기장은 반사점까지 이동하여 이동거리만큼의 위상지연이 나타난다. 전기장의 수평 및 수직성분은 반사점에서 반사될 때 각 수평 및 수직 반사계수의 곱이 나타난다. 마찬가지로, 반사점에서 수신 안테나(Rx)의 위치까지 이동하여 이동거리만큼의 위상지연이 나타난다. 입사면에 수평 및 수직한 성분을 합하여 주면 최종적으로 수신 안테나(Rx)에서 수신되는 전계 강도를 계산할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 전자파 무반향실의 대표 성능 평가 파라미터로 NSA, SVSWR, FU로 선정하였고, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, NSA를 시뮬레이션을 통해 평가할 수 있다. NSA 평가는 CISPR 16-1-4에 의거하여 수행할 수 있다. 송수신 안테나(Tx)(Rx)가 수평편파를 갖는 경우, 송신 안테나(Tx)의 높이는 2m에 고정한다. 이때, 수신 안테나(Rx)의 높이는 1~4m(측정거리 30m의 경우, 2~6m)로 스캔하여 수신 전계 강도가 최대가 되는 값으로 NSA를 산출할 수 있다. 송신 안테나(Tx)는 턴테이블 상에서 앞, 중앙, 오른쪽, 왼쪽 그리고 뒤쪽에 배치하며 송신 안테나(Tx)의 위치마다 측정거리(3m, 10m, 30m)를 유지하며 수신 안테나(Rx)를 배치한다. 송수신 안테나(Tx)(Rx)가 수직편파를 갖는 경우, 송신 안테나(Tx)의 높이는 2,75m로 고정한다. 수신 안테나(Rx)의 높이는 1~4m(측정거리 30m의 경우, 2~6m)로 스캔하여 수신 전계 강도가 최대가 되는 값으로 NSA를 산출할 수 있다. 수직 편파의 경우, 주파수에 따라 수신 안테나(Rx) 스캔 높이의 최소값에 차이가 있다. 송신 안테나(Tx)는 턴테이블 상에서 앞, 중앙, 오른쪽, 왼쪽 그리고 뒤에 배치하며 송신 안테나의 위치마다 측정거리(3m, 10m, 30m)를 유지하며 수신 안테나를 배치한다. 평가된 NSA와 CISPR 16-1-4에 명시된 기준 NSA의 차이가 4dB 이내이어야 기준을 통과한다.
그리고, 본 발명은 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이 단계(S9)에서 SVSWR을 시뮬레이션을 통해 평가할 수 있는데, 상기 SVSWR 평가는 CISPR 16-1-4에 의거하여 수행할 수 있다. 송신 안테나(Tx)와 수신안테나(Rx)를 잇는 직선 상에 송신 안테나(Tx)를 6개의 지점(송신 안테나와 2, 10, 18, 30, 40cm 간격)에 배치한다. 송신 안테나(Tx)의 위치에 따른 수신 전계 강도를 계산하고, 6개의 지점 중 최대 전계 강도 값과 최소 전계 강도 값의 비로 SVSWR을 산출할 수 있다. 이 과정을 송신 안테나(Tx)가 앞, 중앙, 오른쪽, 왼쪽 그리고 위에 배치하여 수행한다. 또한, 송수신 안테나(Tx)(Rx)가 수평편파 그리고 수직편파일 경우로 설정하여 평가를 수행한다. 평가된 SVSWR이 6dB 이내이어야 기준을 통과한다.
또한, 본 발명은 도 11에 도시한 바와 같이, 단계(S10)에서 FU를 시뮬레이션을 통해 평가할 수 있다. FU 평가는 IEC 61000-4-3에 의거하여 수행할 수 있다. 전자파 무반향실 내에 송신 안테나(Tx)의 높이를 1.55m로 고정 시키고, 전자기장 균일성을 평가하고자 하는 거리에 수신 센서(S)를 16개의 격자점에 위치시킨다. 16개의 격자점은 바닥에서 0.8m 높이를 두고 가로, 세로 0.5m 간격으로 배치한다. 각 센서(S)에서 수신되는 전계 강도를 계산하고 그 중 가장 작은 전계 강도 값을 기준으로 정한다. 기준값에서 6dB 이내의 차이를 갖는 점이 75%, 즉 12점 이상이어야 기준을 통과한다.
이상과 같이, 본 발명은 전자파 무반사실 국제표준규격 CISPR 16-1-4의 측정방법 및 조건들을 충실히 반영하여 전자파 무반향실의 성능지표인 NSA, SVSWR, FU 등을 산출하여 시뮬레이션을 수행하는 것으로, 전자파 무반향실 설계의 자유도가 높고(직육면체형 무반향실을 포함 기울어진 무반향실 설계 가능, 벽면의 일부 영역 흡수체 배치 등), 모멘트 방법(Moment Method)이 아닌 광선추적기법으로 무반향실을 해석하여 평가를 수행하므로 보다 신속한 연산을 수행하는 등 가상공간에서의 전자파 무반향실의 설계 및 평가를 수월하고도 정확도를 증대시키고, 자유공간에서의 실제 전자파 무반향실 제작 이전의 정확한 성능을 평가함으로써, 시간과 비용을 단축시키고 보다 정확한 측정 및 예상이 가능한 시뮬레이션을 제공하게 된다.
이상과 같이, 본 발명을 도면과 실시예를 가지고 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 많은 수정과 변형이 가능함을 이해할 것이다. 또한, 상기 도면은 발명의 이해를 돕기 위해 도시된 것으로서, 청구범위를 한정하도록 이해해서는 아니 될 것이다,
10 : 시뮬레이터 11 : 컴퓨터
11a : 본체 11b : 키보드
11c : 마우스 11d : 디스플레이 장치
11e : 기억장치 11f : 디스크 드라이브 장치

Claims (10)

  1. 컴퓨터(11)의 입력장치인 마우스(11c)를 통하여 자유공간을 대체하는 전자파 무반향실의 직육면체 설정 단계(S1)와; 상기 단계(S1)에서 얻어진 직육면체 무향실의 벽면과 천장 기울어짐 및 회전의 각도 설정 단계(S2)와; 상기 직육면체의 무향실 내에 시험을 수행하기 위한 송수신 안테나의 위치 및 빔 패턴 설정 단계(S3)와; 상기 설정된 송수신 안테나의 위치에 따른 직접파 및 1, 2, 3차 반사점 산출 단계(S4)와; 상기 단계(S4)에서 산출된 파라미터를 입력하여 무반향실의 바닥, 천장 그리고 벽면에 흡수체를 배치하여 설정하는 단계(S5); 및 이를 통하여 전자파 무향실 내에 위치할 턴테이블의 크기 결정하여 전자파 무반향실을 설계하는 단계(S6)와; 상기 설정된 송신 안테나의 위치에 따른 전자파 무반향실 내의 전계 강도 분포 산출 및 전계 강도 분포를 시뮬레이션하는 단계(S7)와; 상기 설정된 전자파 무반향실과 송수신 안테나에 따른 정규화 시험장 감쇠량을 평가하는 시뮬레이션하는 단계(S8)와; 상기 설정된 전자파 무반향실과 송수신 안테나에 따른 시험장 정재파비를 평가하는 시뮬레이션 단계(S9)와; 상기 설정된 전자파 무반향실과 송수신 안테나에 따른 전자기장 균일성을 평가하는 시뮬레이션 단계(S10)와; 상기 설정된 전자파 무향실에서 최적화된 NSA 성능을 갖는 송수신 안테나의 위치 산출 단계(S11)와; 상기 평가 시뮬레이션 결과를 저장 및 결과를 불러오는 단계(S12)와; 전자파 무향실의 면에 배치된 흡수체의 종류, 송수신 안테나의 위치, 성능 평가 파라미터 결과들을 출력하는 단계(S13)와; 전자파 무반향실의 국제표준규격에 만족하는지를 평가하는 단계(S14)와; 상기 설계 및 평가가 국제표준규격에 만족하지 못하면 무반향실의 크기, 흡수체 배치 및 송수신 안테나 위치를 수정하여 재설정하는 단계(S15)와;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 가상공간에서의 전자파 무반향실 설계 및 평가방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 단계(S5)에서의 흡수체 배치방법은 단일 흡수체 배치 또는 5x5 또는 10x10 흡수체 배치 또는 흡수체 길이에 따른 흡수체 배치 방법으로 수행함을 특징으로 하는 가상공간에서의 전자파 무반향실 설계 및 평가방법.
  6. 제 1항에 있어서, 단계(S6)에서의 턴테이블 설정은 턴테이블의 반지름을 설정하고, 평가 파라미터 종류에 따라 턴테이블에서의 송수신 안테나의 위치가 결정되게 단계(S6)를 수행함을 특징으로 하는 가상공간에서의 전자파 무반향실 설계 및 평가방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 시뮬레이션의 조건 저장은 전자파 무반향실의 구조, 송수신 안테나의 위치, 각 면에 배치된 흡수체의 종류를 저장함을 특징으로 하는 가상공간에서의 전자파 무반향실 설계 및 평가방법.
  8. 제1항에 있어서, 단계(S8) ~ 단계(S10)에서의 NSA, SVSWR, FU는 계산되는 전계 강도 값으로 얻어지도록 단계(S8) ~ 단계(S10)를 수행함을 특징으로 하는 가상공간에서의 전자파 무반향실 설계 및 평가방법.
  9. 제1항에 있어서, NSA 차이를 최소화하는 송수신 안테나의 위치 결정은 고정된 턴테이블에 대하여 송수신 안테나의 여러 위치 중 결정될 수 있도록 단계(S8) ~ 단계(S10)를 수행함을 특징으로 하는 가상공간에서의 전자파 무반향실 설계 및 평가방법.
  10. 제1항 또는 제9항에 있어서, 송수신 안테나의 위치 결정은 수신 안테나의 가상 수신점 위치를 기억하는 단계(S31)와; 가상 수신점 으로 제1의 전계강도 계산 및 기억하는 단계(S32)와; 최초의 송신 안테나 송신점 위치가 있는지의 여부를 판단하는 단계(S33)와; 상기 단계(S33)에서 송신점 위치가 있으면 복수의 가상 송신점 결정 및 각각의 위치 기억하는 단계(S34)와; 각 가상 송신점에 대한 제2의 전계강도 계산 및 기억하는 단계(S35)와; 가상 송, 수신점을 대응시켜 전계강도를 산출하는 단계(S36)와; 수신점 후보로서 수신 전계 강도의 합계를 계산 및 기억하는 단계(S37)와; 다른 수신점 후보가 있는지를 판단하는 단계(S38)와; 상기 단계(S38)에서 다른 수신점이 있으면 과거 가상 수신점의 위치와 제1의 전계강도를 판독하는 단계(S39)를 통하여 상기 단계(S34)를 다시 거치게 하고, 상기 단계(S38)에서 다른 수신점이 없으면 다른 송신점 후보가 있는지 여부를 판단하는 단계(S40)를 거쳐 다른 송신점 후보가 없으면 계산 결과를 출력하여 송수신 안테나 위치를 결정하는 단계(S41)와; 상기 단계(S40)에서 다른 송신점 후보가 있다면 과거의 가상 송신점의 위치와 제2의 전계 강도를 판독하는 단계(S42)를 거쳐 단계(S32)(S32)를 통하여 송신점 후보를 선정하여 송수신 안테나의 위치를 결정할 수 있도록 함을 특징으로 하는 가상공간에서의 전자파 무반향실 설계 및 평가방법.



KR1020160030769A 2016-03-15 2016-03-15 가상공간에서의 전자파 무반향실 설계 및 평가방법 KR101744131B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160030769A KR101744131B1 (ko) 2016-03-15 2016-03-15 가상공간에서의 전자파 무반향실 설계 및 평가방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160030769A KR101744131B1 (ko) 2016-03-15 2016-03-15 가상공간에서의 전자파 무반향실 설계 및 평가방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101744131B1 true KR101744131B1 (ko) 2017-06-20

Family

ID=59281273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160030769A KR101744131B1 (ko) 2016-03-15 2016-03-15 가상공간에서의 전자파 무반향실 설계 및 평가방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101744131B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200085445A (ko) * 2019-01-07 2020-07-15 주식회사 에스원 연속파 레이저를 이용한 고 해상도 안개 측정방법 및 이를 이용한 정량화된 안개 발생장치
WO2020208684A1 (ja) * 2019-04-08 2020-10-15 三菱電機株式会社 反射点推定装置及び反射点推定方法
KR20210034590A (ko) * 2018-06-22 2021-03-30 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베. 방법 및 측정 환경, 테스트될 장치
US11747380B2 (en) 2021-08-27 2023-09-05 Electronics And Telecommunications Research Institute Electromagnetic wave evaluation apparatus with adjustable quality factor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101205718B1 (ko) 2009-12-04 2012-11-28 한국전자통신연구원 실내 공간의 전자파 환경 재현 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101205718B1 (ko) 2009-12-04 2012-11-28 한국전자통신연구원 실내 공간의 전자파 환경 재현 방법

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210034590A (ko) * 2018-06-22 2021-03-30 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베. 방법 및 측정 환경, 테스트될 장치
KR102650668B1 (ko) * 2018-06-22 2024-03-25 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베. 방법 및 측정 환경, 테스트될 장치
KR20200085445A (ko) * 2019-01-07 2020-07-15 주식회사 에스원 연속파 레이저를 이용한 고 해상도 안개 측정방법 및 이를 이용한 정량화된 안개 발생장치
KR102145427B1 (ko) 2019-01-07 2020-08-18 주식회사 에스원 연속파 레이저를 이용한 고 해상도 안개 측정방법 및 이를 이용한 정량화된 안개 발생장치
WO2020208684A1 (ja) * 2019-04-08 2020-10-15 三菱電機株式会社 反射点推定装置及び反射点推定方法
JPWO2020208684A1 (ja) * 2019-04-08 2021-10-14 三菱電機株式会社 反射点推定装置及び反射点推定方法
US11747380B2 (en) 2021-08-27 2023-09-05 Electronics And Telecommunications Research Institute Electromagnetic wave evaluation apparatus with adjustable quality factor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101744131B1 (ko) 가상공간에서의 전자파 무반향실 설계 및 평가방법
Tarng et al. Three-dimensional modeling of 900-MHz and 2.44-GHz radio propagation in corridors
US11057119B2 (en) Method and system for testing antenna array using middle field antenna pattern
Vitucci et al. Analyzing radio scattering caused by various building elements using millimeter-wave scale model measurements and ray tracing
Expósito et al. Uncertainty assessment of a small rectangular anechoic chamber: From design to operation
CN107271791B (zh) 一种墙壁面向通信基站的室内电磁辐射预测方法
Tarng et al. Effective models in evaluating radio coverage on single floors of multifloor buildings
Budiarto et al. Experimental study of non-specular wave scattering from building surface roughness for the mobile propagation modeling
US7035643B2 (en) Method for planning mobile radio coverage inside buildings
Lai et al. On the use of an intelligent ray launching for indoor scenarios
Inomata et al. Radio propagation prediction for high frequency bands using hybrid method of ray-tracing and ER model with point cloud of urban environments
US11747380B2 (en) Electromagnetic wave evaluation apparatus with adjustable quality factor
Poutanen et al. Development of measurement-based ray tracer for multi-link double directional propagation parameters
Prieto et al. A new metric to analyze propagation models
Sandor et al. 3D ray launching and moment method for indoor radio propagation purposes
Xiong et al. Low frequency modeling for electromagnetic analysis of arbitrary anechoic chambers
Szalay et al. Utilization of linearly and circularly polarized antennas for indoor positioning
Batalha et al. Large-scale channel modeling and measurements for 10 GHz in indoor environments
Kim et al. An accurate indoor propagation analysis for Wi-Fi antenna embedded in a commercial TV set
Limbach et al. DLR compact test range facility
Fedorov et al. Comparison of the Measurement Accuracy of Material Sample Specular Reflection Coefficient for Two Types of Measuring Facilities
KR101069402B1 (ko) 건물 내부의 전파 환경 분석 방법 및 그 장치
Cerny et al. Optimization of Far-Field Antenna Range.
Hou et al. Experimental study on surface scattering characteristics of wall and ground in the millimeter wave
Park et al. Indoor exclusion zone analysis in a nuclear power plant with wirelessHART application

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant