KR102064103B1 - 전자파장해 시험용 전자파반무반향챔버 - Google Patents

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Abstract

전자파장해 시험용 전자파반무반향챔버를 개시한다.
본 실시예는 전자파적합성(Electro Magnetic Compatibility)의 전자파장해시험(Radiated Emission Test)을 위한 대용시험장인 전자파반무반향챔버 구축 방법에 관한 것으로, 챔버 내부에 부착되는 페라이트 타일 및 전파 흡수체를 최소화하는 구조를 갖도록 하여 전자파장해시험용 챔버의 요구되는 전자파 특성인 정규사이트감쇠(NSA, Normalized Site Attenuation)를 유지하면서 챔버 구축 비용을 줄일 수 있도록 하는 전자파장해 시험용 전자파반무반향챔버를 제공한다.

Description

전자파장해 시험용 전자파반무반향챔버{Electro-Magnetic Anechoic Chamber For Testing Electro-Magnetic Interference}
본 실시예는 전자파장해 시험용 전자파반무반향챔버에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
일반적으로 전자파 적합성 중 30 MHz ~ 1 GHz 대역의 전자파장해 시험장의 기준은 ‘CISPR 16-1-4’ 또는 ‘KN 16-1-4’에서 정의된 가로 20 m, 세로 17 m 정도의 바닥에 도전성 금속면을 갖는 야외시험장(OAST, Open Areas Test Site)이다.
GHz 이하 대역을 갖는 전자파장해 시험장의 기준이 되는 야외시험장은 정규사이트감쇠(NSA) 특성을 갖는다. 야외시험장은 정규사이트감쇠(NSA) 특성을 검증하기 위해 신호발생기에 동축케이블로 연결된 송신 안테나와 수신 안테나에 동축케이블로 연결된 주파수분석기를 포함한다.
일반적으로 자유공간 상에서 전자파의 감쇠량 특성시험을 수행하면 무선신호 송신 출력과 안테나 이득이 고정된 경우, 거리와 주파수에 비례하여 일정한 감쇠 특성을 보인다. 하지만, 야외시험장에서는 송신 안테나와 송신 안테나 간 거리가 3 m 또는 10 m로 고정 상태에서 시험하기 때문에, 거리에 따른 손실은 높이의 변화에 대한 손실과 바닥 반사면에 의한 반사 전자파 간섭 손실이 발생한다, 야외시험장에서는 주파수에 대한 손실이 주된 감쇠 특성(NSA)으로 나타난다.
야외시험장에 포함된 송수신 안테나 주변에 전자파를 반사하는 물체가 존재하지 않는다면 감쇠 특성은 선형적인 특성을 보인다. 하지만, 야회시험장에 포함된 송수신 안테나 주변에 전자파 반사체가 존재하면 송신안테나에서 수신안테나로 방사되는 전자파에 주변의 간섭을 주는 물체에서 반사된 반사파가 송신안테나에 중첩되어 입사한다.
야외시험장에서 송수신 안테나에 간섭이 발생하면, 보강 간섭과 상쇄 간섭을 발생시켜 일정하던 감쇄 특성이 선형성을 유지하지 못하게 되고, 시험 규격에서 정의된 범위를 벗어나게 되면 적합하지 못한 결과를 초래하여 시험장으로 사용할 수가 없다.
최근 들어, 무선통신과 무선방송의 증가로 인하여 외부 전자파 노이즈의 영향이 높아져서 야외시험장에서의 전자기기 시료에서 방사되는 전자파 노이즈 방사 측정시험이 어려워지고 있다.
전자파 노이즈 방사 측정시험이 어려워짐으로 인해 대용시험장인 전자파반무반향챔버를 구축하여 외부의 전자파 노이즈와 격리가 된 시설에서 시험을 하고 있다. 10 m 전자파반무반향챔버의 경우 12 × 20 × 9 m (가로 × 세로 × 높이) 정도의 크기를 가지며 시설 구축에도 상당히 많은 비용이 소요된다.
전술한 바와 같이 12 × 20 × 9 m (가로 × 세로 × 높이) 정도의 크기로 구축된 전자파반무반향챔버는 외부노이즈의 영향을 받지 않고 전자파장해 시험을 할 수 있기 때문에 시험시간 단축과 시험 방법적으로 효율적이지만 고가의 시설 투자가 필요하다.
전술한 대용시험장인 전자파반무반향챔버도 야외시험장에서의 전자파 특성(NSA)도 동일하게 유지가 되어야 한다. 하지만, 전자파반무반향챔버도 외부 전자파로부터 챔버 내부를 격리하기 위하여 육면체의 전체 면을 도전성 재료로 차폐 벽면으로 격리한다.
전자파반무반향챔버는 육면체의 전체 면을 도전성 재료로 차폐 벽면으로 격리하기 때문에, 수직 차폐 벽면과 천정 차폐 벽면에서 전자파가 반사가 발생함으로써 반사파를 방지하기 위하여 페라이트 타일 및 전자파 흡수체를 전자파 반사를 원하지 않는 차폐 벽면에 부착해야 한다.
페라이트 타일은 30 MHz ~ 300 MHz 대역에서 반사되는 전자파를 방지한다. 전파 흡수체는 300 MHz ~ 수 GHz 대역에서 반사되는 전자파를 방지한다. 따라서, 30MHz ~ 1GHz 대역의 전자파 방사를 방지하기 위해서는 페라이트 타일 및 전자파 흡수체를 중첩하여 부착하여야 한다.
국제 및 국내 규격인 ‘CISPR 16-1-4’ 또는 ‘KN 16-1-4’에서 요구하는 정규시험장 감쇠특성(NSA)은 ± 4 dB로 규정하고 있다. 전자파반무반향챔버에서 전자파장해를 시험할 때, 감쇠특성이 ± 4 dB를 벗어날 경우, 아무리 고가(예컨대, 약 20억 정도)의 비용을 들여 구축된 챔버라 할지라도 전자파 노이즈 방사 측정시험 결과에 대해 인정을 받지 못한다.
전자파 노이즈 방사 측정시험 결과에 대해 인정을 받지 못하면, 챔버의 사용 자체가 불가능하기 때문에 시험장 구축 시 NSA(정규사이트 감쇠) 특성에 매우 민감하며, 일반적인 기술자가 쉽게 접근할 수 있는 영역이 아니다.
따라서, 전자파반무반향챔버 구축 시 전자파 장해 시험장의 전자파 감쇄 특성이 정규사이트감쇄(NSA) 특성을 만족하는 조건 내에서 시설 구축비용을 절감할 수 있는 구축 기술을 필요로 한다.
본 실시예는 전자파적합성(Electro Magnetic Compatibility)의 전자파장해시험(Radiated Emission Test)을 위한 대용시험장인 전자파반무반향챔버 구축 방법에 관한 것으로, 챔버 내부에 부착되는 페라이트 타일 및 전파 흡수체를 최소화하는 구조를 갖도록 하여 전자파장해시험용 챔버의 요구되는 전자파 특성인 정규사이트감쇠(NSA, Normalized Site Attenuation)를 유지하면서 챔버 구축 비용을 줄일 수 있도록 하는 전자파장해 시험용 전자파반무반향챔버를 제공하는 데 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 직사각형 형태의 면 형태로 이루어지며, 천정면을 차폐하는 차폐 천정부; 상기 차폐 천정부의 하단에 부착되어 반사되는 전자파를 흡수하는 흡수층; 사면으로 이루어지며, 사면의 일측이 상기 차폐 천정부의 모서리와 직각을 이루는 형태로 각각 연결되어, 수직면을 둘러 쌓는 형태로 차폐하는 수직 차폐 벽면; 사면으로 이루어지며, 사면의 일측이 상기 수직 차폐 벽면의 타측과 이어지는 형태에서 테이퍼(Taper)되는 형상을 갖는 경사 차폐 벽면; 직사각형 형태의 면 형태로 이루어지며, 상기 경사 차폐 벽면의 타측과 각각의 모서리가 연결되어 바닥면을 차폐하는 차폐 바닥면; 상기 차폐 바닥면 상의 일면에 설치되어 무선 신호를 송출하는 송신 안테나; 상기 송신 안테나와 기 설정된 거리가 이격되어 설치되며, 상기 차폐 바닥면 상에 타면에 설치되어 상기 무선 신호를 수신하는 수신 안테나; 를 포함하며, 상기 경사 차폐 벽면은 상기 송신 안테나에서 송출하는 상기 무선 신호 중 일부 신호가 기 설정된 방향으로 반사하도록 하는 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 전자파반무반향챔버를 제공한다.
상기 경사 차폐 벽면이 갖는 상기 경사면은 상기 차폐 바닥면을 기준으로 130˚ 이상의 경사를 갖는다.
상기 경사 차폐 벽면이 갖는 상기 경사면은 상기 차폐 바닥면에 놓이는 시험체적의 높이의 150 % 이하에서 130˚ ~ 160˚의 경사를 갖는다.
상기 수직 차폐 벽면은 상기 차폐 바닥면에 놓이는 시험체적의 높이를 기준으로 상기 시험체적의 높이의 150 % 이상에서 상기 차폐 바닥면과 90˚의 각도(수직)를 갖는다.
상기 수직 차폐 벽면은 상기 차폐 바닥면에 놓이는 시험체적의 높이를 기준으로 상기 시험체적의 높이의 150 % 이상에서 상기 차폐 바닥면과 70˚ ~ 90˚의 각도를 갖는다.
전자파반무반향챔버는 상기 송신 안테나로 상기 무선 신호를 인가하는 무선신호 발생기(RF SG: RF Signal Generator); 및 상기 수신 안테나로부터 상기 무선 신호를 수신하고, 상기 무선 신호를 분석하여 신호 레벨을 측정하는 스펙트럼 분석기(SA: Spectrum Analyzer)를 추가로 포함한다.
전자파반무반향챔버는 상기 차폐 바닥면 상의 일면에 지지되는 형태로 설치되어 상기 수신 안테나를 마주보는 방향으로 상기 송신 안테나를 고정시키는 송신 안테나 기둥; 상기 차폐 바닥면 상에 타면에 지지되는 형태로 설치되어 상기 송신 안테나를 마주보는 방향으로 상기 수신 안테나를 고정시키며, 상기 송신 안테나 기둥과 기 설정된 거리가 이격되는 수신 안테나 기둥을 추가로 포함한다.
전자파반무반향챔버는 상기 송신 안테나 기둥의 하단에 설치되며, 상기 송신 안테나를 기 설정된 방향으로 회전시키는 턴테이블을 추가로 포함한다.
상기 흡수층은 상기 차폐 천정부의 하단에 부착되어 반사되는 제 1 주파수 대역의 전자파를 흡수하는 페라이트 타일(Ferrite Tile); 및 상기 페라이트 타일의 하단에 부착되어 반사되는 제 2 주파수 대역의 전자파를 흡수하는 전자파 흡수체를 포함한다.
상기 페라이트 타일은 30 MHz ~ 300 MHz 대역에서 반사되는 전자파를 흡수하며, 상기 전자파 흡수체는 300 MHz ~ 수 GHz 대역에서 반사되는 전자파를 흡수한다.
*이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 전자파적합성(Electro Magnetic Compatibility)의 전자파장해시험(Radiated Emission Test)을 위한 대용시험장인 전자파반무반향챔버 구축 방법에 관한 것으로, 챔버 내부에 부착되는 페라이트 타일 및 전파 흡수체를 최소화하는 구조를 갖도록 하여 전자파장해시험용 챔버의 요구되는 전자파 특성인 정규사이트감쇠(NSA, Normalized Site Attenuation)를 유지하면서 챔버 구축 비용을 줄일 수 있도록 하는 효과가 있다.
일반적으로 전자파반무반향챔버 시설 구축 시 차폐면으로부터 전자파 방사를 방지하는 페라이트 타일 및 전자파 흡수체의 비용이 전체 시설 구축에 소요 비용의 절반 이상을 차지한다. 하지만, 본 실시예에 의하면, 수직 차폐 벽면에 부착되는 페라이트 타일 및 전자파 흡수체를 최소화하면서 전자파 장해 시험장의 전자파 감쇄 특성이 정규사이트감쇄(NSA) 특성은 훼손하지 않는 조건으로 구축하여 시설 구축비용을 상당부분 절감할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 실시예에 따른 의한 전자파반무반향챔버 정면도 및 측면도를 나타낸 도면이다.
도 2a,2b는 본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버 내의 경사면에 대한 제1실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버 내의 경사면에 대한 제2실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 경사면에 따른 반사각을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 선형적인 감쇄 특성을 나타낸 도면이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 의한 전자파반무반향챔버 정면도 및 측면도를 나타낸 도면이다.
일반적으로 전자파반무반향실을 구축하기 위해서는, 차폐 벽면이 없는 야외시험장과 동일한 전자파 특성(정규사이트감쇠, NSA)을 출력하기 위해서 차폐 바닥면의 반사를 제외하고 차폐 벽면과 차폐 천정부에서는 전자파 반사가 발생하여 수신 안테나가 반사파를 수신하면 야외시험장과 동일한 전자파특성을 낼 수가 없다.
따라서, 일반적인 전자파반무반향실은 야외시험장과 동일한 특성을 내기 위해서 전자파 반사가 발생하는 차폐 벽면과 차폐 천정부에는 페라이트 타일 및 전자파 흡수체가 부착이 되어 전자파 반사를 방지해야 한다.
본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버(100)는 경사 차폐 벽면(101)이 기 설정된 각도(130˚ ~ 160˚)를 갖는 경사면을 갖는다.
전자파반무반향챔버(100) 내의 송신 안테나(109)에서 방사된 전자파가 수신 안테나(107) 방향으로 송출되나 일부의 전자파가 경사 차폐 벽면(101)으로 방사되어 전자파 반사가 생기지만 반사된 전자파는 수신 안테나(107) 방향으로 입사되어 간섭을 발생하지 않고 차폐 천정부(112)로 방향으로 향하도록 하는 구조를 갖는다.
본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버(100)는 일반적인 전자파반무반향실과 같이 수직 차폐 벽면(110)에 페라이트 타일(102) 및 전자파 흡수체(103)를 부착하지 않기 때문에, 전자파반무반향챔버(100)를 구축하는데 소요되는 시설 구축 비용을 최소화할 수 있다.
본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버(100)를 구축하기 위해서 송신 안테나(109)에서 방출된 전자파가 경사 차폐 벽면(101)에 의해 반사되어 수신 안테나(107) 방향으로 입사되어 송신 안테나(109)에서 방사된 원래 전파(노이즈)와 간섭을 일으키지 않도록 수직 차폐 벽면(110)과 이어지는 형태의 경사 차폐 벽면(101)을 갖는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전자파반무반향챔버(100)에 구비된 경사 차폐 벽면(101)의 반사면이 차폐 천정부(112)로 향하도록 하는 각도를 갖도록 한다.
전자파반무반향챔버(100)에 구비된 경사 차폐 벽면(101)에 의해 반사된 전자파가 차폐 천정부(112) 방향으로 향하도록 하여 차폐 천정부(112)에 부착된 페라이트 타일(102)과 전자파 흡수체(103)에서 반사된 전자파가 흡수되도록 한다.
다시 말해, 본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버(100)는 일반적인 전자파반무반향실과 같이 수직 차폐 벽면(110) 상에 부착되는 전자파 흡수를 위한 페라이트 타일(102) 및 전자파 흡수체(103)가 부착되지 않는다.
본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버(100) 내의 송신 안테나(109) 및 수신 안테나(107)에서 송수신하는 전자파가 반사되는 위치에 경사 차폐 벽면(101)을 구비하는데, 경사 차폐 벽면(101)은 반사되는 전자파가 차폐 천정부(112)를 향하도록 130˚ 이상의 경사면을 갖는다.
본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버(100)는 수직 차폐 벽면(110)으로만 이루어지는 것이 아니라 경사 차폐 벽면(101)으로 이어지며, 경사 차폐 벽면(101)이 갖는 경사면으로 인해 송신 안테나(109)에서 방사된 전자파가 수신 안테나(107) 방향으로 향하고 일부의 전자파가 차폐 벽면으로 방사되어 전자파 반사가 발생하지만 반사된 전자파는 수신 안테나(107) 방향으로 입사되지 않고 차폐 천정부(112)로 향하게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선신호 발생기(140)에서 출력된 무선 신호(전자파)가 송신 안테나(109)를 경유하여 공기중으로 방사가 된다.
송신 안테나(109)에서 출력된 무선 신호(전자파)가 수신 안테나(107)를 경유하여 스펙트럼 분석기(130)로 입력되면, 스펙트럼 분석기(130)에서 수신된 무선 신호(전자파)를 분석하여 신호 레벨을 측정한다.
송신 안테나(109)에서 공기중으로 방사된 무선 신호(전자파)의 일부는 경사 차폐 벽면(101)에 부딪혀서 다시 반사가 되지만 반사된 무선 신호(전자파)가 수신 안테나(107)로 입사되는 것이 아니라 경사 차폐 벽면(101)이 갖는 경사면의 경사 각도에 따라 차폐 천정부(112)로 반사된다.
차폐 천정부(112)에는 페라이트 타일(102)과 전자파 흡수체(103)가 부착되어 있다. 차폐 천정부(112)에 부착된 페라이트 타일(102)과 전자파 흡수체(103)는 경사 차폐 벽면(101)에 의해 반사된 무선 신호(전자파)를 흡수하여, 반사된 무선 신호(전자파)가 열에너지로 소멸되도록 한다.
따라서, 본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버(100)는 내부에 구비된 송신 안테나(109)와 수신 안테나(107) 간 주신호와 차폐 바닥면(120)에 의해 반사된 무선 신호(전자파) 이외의 반사파가 발생하기 않기 때문에 전자파 간섭이 발생하지 않는다.
전자파반무반향챔버(100)는 결과적으로 수직 차폐 벽면 전체에 페라이트 타일과 전자파 흡수체를 부착한 일반적인 전자파반무반향실과 동일한 전파 특성을 갖는다.
일반적인 전자파반무반향실의 페라이트 타일과 전자파 흡수체를 부착한 수직 차폐 벽면에서 전자파를 흡수하지만, 본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버(100)는 경사면이 있는 경사 차폐 벽면(101)에서 반사되는 무선 신호(전자파)의 방향을 바꾸기 때문에, 일반적인 전자파반무반향실과 같이 수직 차폐 벽면 전체에 페라이트 타일과 전자파 흡수체를 부착할 필요가 없다.
본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버(100)는 송신 안테나(109)의 높이에 따라 전자파의 경사 차폐 벽면(101)으로의 입사각이 달라진다.
따라서, 송신 안테나 기둥(108)에 설치된 송신 안테나(109)(전자파를 방사하는 시료)의 높이(일반적으로 2m)를 고려할 경우 경사 차폐 벽면(101)의 각도는 경사 차폐 벽면(101)까지의 거리에 따라 편차가 있을 수 있지만, 130˚ 이상의 각도를 갖는 것이 바람직하다.
만일, 경사 차폐 벽면(101)의 각도가 90˚ ~ 130˚ 이내일 경우, 차폐 벽면에 의해 반사된 전자파가 차폐 천정부(112)로 향하지 않는다. 경사 차폐 벽면(101)의 각도가 90˚ ~ 130˚ 이내일 경우, 차폐 벽면에서 반사된 무선 신호(전자파)가 송신 안테나(109) 또는 수신 안테나(107)로 입사되어 간섭을 일으킨다.
다시 말해, 송신 안테나(109) 또는 수신 안테나(107)로 반사된 무선 신호(전자파)가 입사되면, 상쇄 간섭과 보강 간섭을 발생시켜 발생된 전자파의 신호 강도가 변하기 때문에 정상적인 전자파 측정이 불가능해진다.
본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버(100)는 차폐 천정부(112), 수직 차폐 벽면(110), 경사 차폐 벽면(101), 차폐 바닥면(120), 페라이트 타일(102), 전자파 흡수체(103), 수신 안테나 기둥(104), 수신 안테나(107), 송신 안테나 기둥(108), 송신 안테나(109), 턴테이블(105), 스펙트럼 분석기(130), 무선신호 발생기(140), 차폐 도어(106)를 포함한다. 전자파반무반향챔버(100)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
차폐 천정부(112)는 직사각형 형태의 면 형태로 이루어지며, 천정면을 차폐한다.
흡수층은 차폐 천정부의 하단에 부착되어 반사되는 전자파를 흡수한다. 흡수층은 페라이트 타일(102), 전자파 흡수체(103)를 포함한다.
페라이트 타일(102)은 차폐 천정부(112)의 하단에 부착되어 반사되는 제 1 주파수 대역의 전자파를 흡수한다. 페라이트 타일(102)은 30 MHz ~ 300 MHz 대역에서 반사되는 전자파를 흡수한다.
전자파 흡수체(103)는 페라이트 타일(102)의 하단에 부착되어 반사되는 제 2 주파수 대역의 전자파를 흡수한다. 전자파 흡수체(103)는 300 MHz ~ 수 GHz 대역에서 반사되는 전자파를 흡수한다.
수직 차폐 벽면(110)은 사면으로 이루어지며, 사면의 일측이 차폐 천정부(112)의 모서리와 직각을 이루는 형태로 각각 연결되어, 수직면을 둘러 쌓는 형태로 차폐한다.
수직 차폐 벽면(110)은 차폐 바닥면(120)에 놓이는 시험체적의 높이를 기준으로 시험체적의 높이의 150 % 이상에서 차폐 바닥면과 90˚의 각도(수직)를 갖는다. 수직 차폐 벽면(110)은 차폐 바닥면(120)에 놓이는 시험체적의 높이를 기준으로 시험체적의 높이의 150 % 이상에서 차폐 바닥면과 70˚ ~ 90˚의 각도를 갖는다.
경사 차폐 벽면(101)은 사면으로 이루어지며, 사면의 일측이 수직 차폐 벽면(110)의 타측과 이어지는 형태에서 점차 가늘어지는 테이퍼(Taper)되는 형상을 갖는다. 경사 차폐 벽면(101)은 송신 안테나(109)에서 송출하는 무선 신호 중 일부 신호가 기 설정된 방향으로 반사하도록 하는 경사면을 갖는다.
경사 차폐 벽면(101)이 갖는 경사면은 차폐 바닥면을 기준으로 130˚ 이상의 경사를 갖는다. 경사 차폐 벽면(101)이 갖는 경사면은 차폐 바닥면(120)에 놓이는 시험체적의 높이의 150 % 이하에서 130˚ ~ 160˚의 경사를 갖는다.
차폐 바닥면(120)은 직사각형 형태의 면 형태로 이루어지며, 경사 차폐 벽면(101)의 타측과 각각의 모서리가 연결되어 바닥면을 차폐한다.
송신 안테나(109)는 차폐 바닥면 상의 일면에 설치되어 무선 신호를 송출한다.
송신 안테나 기둥(108)은 차폐 바닥면(120) 상의 일면에 지지되는 형태로 설치되어 수신 안테나를 마주보는 방향으로 송신 안테나를 고정시킨다.
수신 안테나(107)는 송신 안테나(109)와 기 설정된 거리가 이격되어 설치되며, 차폐 바닥면(120) 상에 타면에 설치되어 무선 신호를 수신한다.
수신 안테나 기둥(104)은 차폐 바닥면 상에 타면에 지지되는 형태로 설치되어 송신 안테나(109)를 마주보는 방향으로 수신 안테나를 고정시키며, 송신 안테나 기둥(108)과 기 설정된 거리가 이격되어 설치된다.
턴테이블(105)은 송신 안테나 기둥(108)의 하단에 설치되며, 송신 안테나를 기 설정된 방향으로 회전시킨다.
스펙트럼 분석기(130)는 수신 안테나(107)로부터 무선 신호를 수신하고, 무선 신호를 분석하여 신호 레벨을 측정한다. 무선신호 발생기(140)는 송신 안테나(109)로 무선 신호를 인가한다. 차폐 도어(106)는 경사 차폐 벽면(101) 또는 수직 차폐 벽면(110)의 어느 한 면에 개폐 가능한 형태로 설치된다.
도 2a, 2b는 본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 2a, 2b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버(100)의 구축에 있어서, 차폐 벽면이 없는 야외시험장과 동일한 전자파 특성(정규사이트감쇠, NSA)을 내야한다.
전자파반무반향챔버(100)는 차폐 바닥면(120)에 의해 무선 신호(전자파)의 반사를 제외하더라도 수직 차폐 벽면(110)과 차폐 천정부(112)에서 전자파 반사가 발생하면 야외시험장과 동일한 전자파특성을 낼 수가 없다.
따라서, 전자파반무반향챔버(100)는 야외시험장과 동일한 특성을 내기 위해서는 전자파 반사가 발생하는 위치에 경사 차폐 벽면(101)을 형성하고, 경사 차폐 벽면(101)에 의해 반사된 무선 신호(전자파)가 차폐 천정부(112)에 부착된 페라이트 타일(102) 및 전자파 흡수체(103)로 흡수되도록 한다.
일반적인 전자파반무반향실은 야외시험장과 동일한 전자파 감쇄 특성(NSA)을 내기 위하여 바닥면은 동일한 도전성 재질을 사용한다. 보다 구체적으로, 일반적인 전자파반무반향실은 외부 전자파환경과 분리하기 위하여 시험 공간 전체를 도전성 재질로 구성하고 내부에서 발생한 전자파의 반사를 방지하기 위하여 수직 차폐 벽면과 차폐 천정면 전체에 페라이트 타일 및 전자파 흡수체를 부착한다.
도 2a, 2b에 도시된 전자파반무반향챔버(100)는 외부의 전자파환경이 양호하지 않은 경우 야외시험장을 사용할 수 없을 때, 대용시험장으로서, 사용되기 위해 전자파반무반향챔버로 구축하여 사용된다.
도 2a, 2b에 도시된 전자파반무반향챔버(100)는 무선신호 발생기(140)에서 출력된 무선신호(RF)가 송신 안테나(109)를 경유하여 공기중으로 방사된다. 수신 안테나(107)는 수신된 무선 신호를 스펙트럼 분석기(130)로 전송한다. 스펙트럼 분석기(130)는 수신 안테나(107)로부터 수신된 무선 신호를 분석하여 신호 레벨을 측정한다.
스펙트럼 분석기(130)에서 신호 레벨을 정확하기 측정하기 위해서는 외부 전자파 노이즈로부터 격리하기 위하여 도전성 재질로 형성된 차폐 벽면으로 육면체 전체를 차폐한다.
금속성 재질은 전자파가 입사되면 반사되는 특성이 있기 때문에, 차폐 천정부(112)에 부착된 페라이트 타일(102) 및 전자파 흡수체(103)를 사용하여 전자파 반사를 막아 야외시험장과 동일한 전파 특성을 갖도록 한다.
만약, 전자파 반사가 발생하는 위치에 경사 차폐 벽면(101)이 갖는 경사면의 각도가 적절하지 않을 경우, 경사 차폐 벽면(101)에서 반사되는 무선 신호(전자파)가 수신 안테나(107)로 입사가 되면 전자파 간섭이 발생하여 감쇠 특성에 손상이 발생한다.
도 3은 본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버 내의 경사면에 대한 제1실시예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버(100)의 경사 차폐 벽면(101)이 갖는 경사면의 전자파 입사각이 135˚ 보다 클 때의 전자파 반사를 표현한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 가상 시험체적(원통 부분)의 정해진 높이에 대하여 경사 차폐 벽면(101)이 갖는 경사면으로 입사된 모든 전자파는 항상 차폐 천정부(112)로 향하도록 한다.
일반적인 전자파반무반향실은 외부의 전자파환경이 양호할 경우 사용할 수 있는 야외시험장의 개략적인 도면으로 차폐 바닥면은 도전성 금속으로 되어 있다. 일반적인 전자파반무반향실의 차폐 바닥면에 의한 반사 이외에는 전자파가 반사되는 부분이 존재하지 않는다. 야외시험장은 기준시험장으로 활용되고 있고 CISPR(KN) 16-1-4 규격의 기준이 된다.
일반적인 전자파반무반향실의 송신부)에서 방출되어 나온 전자파는 바닥면 이외의 반사면이 없는 경우 정규사이트감쇄(NSA) 특성을 만족하며 이 특성은 송신부 및 수신부의 거리 및 전파의 주파수에 의하여 형성되는 함수이다.
야외시험장은 주변에 전자파 반사가 없는 지역을 선정하여 시설을 구축하기 때문에 반사가 없다고 볼 수 있고 방출된 전자파와 같은 전자파는 반사체가 없기 때문에 수신부로 돌아올 수 없다.
좀 더 구체적으로 설명을 하면, 전자파반무반향실이 보편화 되기 전 외부의 전자파환경이 양호한 경우 사용하던 야외시험장으로 바닥이 도전성 재질로 구성이 되어 있고 무선신호 발생기에서 출력된 무선신호(RF)가 송신 안테나를 통하여 공기중으로 방사가 된다.
전자파반무반향실에 적용되는 수신 안테나는 수신기인 스펙트럼 분석기로 무선신호를 수신하는데, 무선신호는 일정 감쇠량을 가진다. 감쇠량을 정규사이트감쇠(NSA, Normalized Site Attenuation)라고 하며 송신 및 수신 안테나 간 거리 별 전자파의 주파수에 따라 감쇠량이 일정하게 생기기 된다.
그러나, 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 전자파와 바닥면을 이용하여 반사된 전자파 이외의 전자파 반사가 수신 안테나를 이용하여 입사되면 정규사이트감쇠가 상쇄간섭 또는 보강간섭을 일으켜 이론적으로 확인된 감쇠값 보다 +/- 4 dB 이상 편차를 보일 경우 반사파가 심한 것으로 간주되어 시험장으로 사용이 불가능하다. 이론적인 감쇠 특성은 반사가 없는 경우를 가정하고 계산으로 구해진 식은 [수학식1]과 같다.
Figure 112019001034620-pat00001
[수학식 1]은 근거리(Near Field) 조건의 β 항이 포함되어 있지만 이 항목을 제거하면 [수학식 2]로 정리되고 송신 안테나와 수신 안테나 간 거리(d) 항목은 고정된 상태에서 적용함으로 상수로 볼 수 있다. 따라서, 주파수(fM)에 대한 함수로 표시되어 거리별로 주파수의 증가에 따른 일정한 감쇠값을 가진다. 여기서 Z0는 자유공간의 임피던스이다.
Figure 112019001034620-pat00002
도 4는 본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버 내의 경사면에 대한 제2실시예를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전자파반무반향챔버(100)는 경사 차폐 벽면(101)으로 입사되는 전자파 입사각이 135˚ 보다 작을 때의 전자파 반사를 표현한 도면으로서, 일정 높이에 대한 입사 조건이 맞지 않으면 전자파가 되돌아와서 전자파 간섭을 일으키는 경우가 있다.
도 5는 본 실시예에 따른 경사면에 따른 반사각을 설명하기 위한 도면이다.
반사각에 대해 설명하자면, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 입사각이 90˚ 보다 작을 경우 : 180 - 입사각 = 반사각이 된다. 예컨대, 70˚로 입사한 경우 반사각은 : 180 - 70 = 110˚이 된다. 참고로, 입사각이 90˚ 일 경우, 그대로 반사된다.
도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 입사각이 90˚ 보다 클 경우 : 180 - 입사각 = 반사각이 된다. 예컨대, 110˚로 입사한 경우 반사각은 : 180 - 110 = 70˚가 된다.
도 6은 본 실시예에 따른 선형적인 감쇄 특성을 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 규격 CSPIR(KN) 16-1-4에서 언급한 정규사이트감쇠(NSA, Normalized Site Attenuation) 특성도로 반사에 의한 간섭이 없는 경우 선형적인 감쇄 특성을 나타내고 반사가 클수록 선형성이 훼손된다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
112: 차폐 천정면
102: 페라이트 타일
103: 전자파 흡수체
101: 경사 차폐 벽면
110: 수직 차폐 벽면
120: 차폐 바닥면
109: 송신 안테나
108: 송신 안테나 기둥
107: 수신 안테나
104: 수신 안테나 기둥
105: 턴테이블
106: 차폐 도어
130: 스펙트럼 분석기(Spectrum Analyzer)
140: 무선신호 발생기(RF Signal Generator)

Claims (3)

  1. 직사각형 형태의 면 형태로 이루어지며, 천정면을 차폐하는 차폐 천정부;
    상기 차폐 천정부의 하단에만 부착되어 반사되는 전자파를 흡수하는 흡수층;
    사면으로 이루어지며, 사면의 일측이 상기 차폐 천정부의 모서리와 직각을 이루는 형태로 각각 연결되어, 수직면을 둘러 쌓는 형태로 차폐하는 수직 차폐 벽면;
    사면으로 이루어지며, 사면의 일측이 상기 수직 차폐 벽면의 타측과 이어지는 형태에서 테이퍼(Taper)되는 형상을 갖는 경사 차폐 벽면;
    직사각형 형태의 면 형태로 이루어지며, 상기 경사 차폐 벽면의 타측과 각각의 모서리가 연결되어 바닥면을 차폐하는 차폐 바닥면;
    상기 차폐 바닥면 상의 일면에 설치되어 무선 신호를 송출하는 송신 안테나;
    상기 송신 안테나와 기 설정된 거리가 이격되어 설치되며, 상기 차폐 바닥면 상에 타면에 설치되어 상기 무선 신호를 수신하는 수신 안테나;를 포함하며,
    상기 경사 차폐 벽면은 상기 송신 안테나에서 송출하는 상기 무선 신호 중 일부 전자파가 상기 차폐 천정부의 방향으로 반사하도록 하는 경사면을 갖고,
    상기 차폐 천정부에 부착된 페라이트 타일과 전자파 흡수체에서 상기 반사된 전자파가 흡수되도록 하고,
    상기 수직 차폐 벽면에는 전자파 흡수를 위한 페라이트 타일 및 전자파 흡수체를 포함한 어떠한 흡수체도 부착되지 않는 것을 특징으로 하고, 상기 경사 차폐 벽면에도 상기 페라이트 타일 및 전자파 흡수체를 포함하는 어떠한 흡수체도 부착되지 않는 것을 특징으로 하고, 상기 차폐 바닥면에도 상기 페라이트 타일 및 전자파 흡수체를 포함하는 어떠한 흡수체도 부착되지 않는 것을 특징으로 하고,
    상기 경사 차폐 벽면이 갖는 상기 경사면의 전자파 입사각이 135˚보다 크도록, 상기 경사면은 상기 차폐 바닥면에 놓이는 가상체적의 높이의 150 % 이하에서 135˚ ~ 160˚의 경사를 갖고, 상기 경사면으로 입사된 모든 전자파는 항상 상기 차폐 천정부로 향하도록 하고,
    상기 흡수층은,
    상기 차폐 천정부의 하단에 부착되어 반사되는 30 MHz ~ 300 MHz 대역인 제 1 주파수 대역의 전자파를 흡수하는 상기 페라이트 타일; 및
    상기 페라이트 타일의 하단에 부착되어 반사되는 상기 제 1 주파수 대역보다 높은 제 2 주파수 대역의 전자파를 흡수하는 상기 전자파 흡수체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파반무반향챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수직 차폐 벽면은,
    상기 차폐 바닥면에 놓이는 시험체적의 높이를 기준으로 상기 시험체적의 높이의 150 % 이상에서 상기 차폐 바닥면과 90˚의 각도(수직)를 갖는 것을 특징으로 하는 전자파반무반향챔버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수직 차폐 벽면은,
    상기 차폐 바닥면에 놓이는 시험체적의 높이를 기준으로 상기 시험체적의 높이의 150 % 이상에서 상기 차폐 바닥면과 70˚ ~ 90˚의 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 전자파반무반향챔버.
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