(57)【要約】【課題】自動車等に搭載された電子機器のイミュニティ耐性の測定を行うために、所望の高さに均一性の高い磁界を発生させる。【解決手段】電子機器のイミュニティ耐性の測定のために前記電子機器に電磁波を照射する磁界イミュニティ試験装置において、同心円状に直径の異なる複数のループコイルと、前記複数のループコイルの中から２以上のループコイルを選択するセレクタと、選択された２以上のループコイルの各々に高周波電流を給電可能な電力増幅器とを備えた。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器のイミュニティ耐性の測定のために前記電子機器に電磁波を照射する磁界イミュニティ試験装置において、
同心円状に直径の異なる複数のループコイルと、
前記複数のループコイルの中から２以上のループコイルを選択するセレクタと、
選択された２以上のループコイルの各々に個別に高周波電流を給電可能な電力増幅器と
を備えたことを特徴とする磁界イミュニティ試験装置。
【請求項２】
前記電力増幅器と前記ループコイルとの間の各々の給電線に挿入された共振回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の磁界イミュニティ試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界イミュニティ試験装置に関し、より詳細には、自動車等に搭載された電子機器のイミュニティ耐性の測定が可能な磁界イミュニティ試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部から電子機器に照射された電波に対して、電子機器の耐性（イミュニティ耐性）を評価することが行われている。電子機器のイミュニティ耐性の測定は、測定の際に放射される電磁波が外部に漏れないように、電波暗室またはシールドルーム内で行われている。電波暗室またはシールドルーム内に設置されたアンテナから、電子機器に対して電波を照射して、電子機器の機能、動作にどのような影響を与えるかを評価している（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
近年、マイクロプロセッサを搭載した電子機器の小型化、低コスト化によって、様々な機器、機械にマイクロプロセッサが組み込まれ、高度な機能を実現できるようになった。例えば、自動車においては、エンジンの燃焼制御のみならず、トランスミッション制御、アンチロックブレーキングシステム、カーナビゲーションシステム、オーディオ等のマルチメディアシステムなどに、マイクロプロセッサが用いられている。さらに、自動運転システムの研究開発も進められており、自動車に搭載されるマイクロプロセッサの数は、飛躍的に増大している。
【０００４】
一方、自動車に搭載される電子機器が誤動作を起こすと、重大な事故を引き起こしかねないことから、電子機器に対する安全性基準が非常に高い。自動車に搭載される電子機器に対するイミュニティ試験は、例えば、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）などの電子機器単体を、電波暗室に持ち込んで行われていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３１５４００号公報
【特許文献２】特開２００６−２２０５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これは、電子機器が自動車に搭載された状態でイミュニティ試験を行う場合、電子機器が搭載された被測定対象物が大きいために、特定の電子機器または特定の部位に、所望の電波を照射するための試験装置がなく、自動車に搭載された状態の電子機器に対して適切なイミュニティ耐性の測定を行うことができないためである。
【０００７】
例えば、ISO11452-8規格に規定されているヘルムホルツコイル法では、均一磁場を得ることができるものの、コイルの物理的な寸法と均一磁場との関係から、自動車などに搭載された状態の電子機器に対して高周波の磁界を印加することができない。同規格によるループコイル法においては、所定の形状の電磁界を作り出すことができるものの、自動車などに搭載された状態の電子機器に対して必要となる均一磁場を作ることができない。また、IEC61000-4-8（JIS C 61000-4-8）規格に規定されている１軸法、３軸法と呼ばれる方法であっても、自動車などに搭載された状態の電子機器に対して必要となる均一磁場で高周波の磁界を作ることができないという問題があった。
【０００８】
電磁波を発生させるアンテナとしてループコイルを使用した場合、コイルの物理的な寸法、コイルに流す電流値により、所定の形状の電磁界を作り出すことができる。しかしながら、物理的な寸法、電流値というパラメータだけでは、任意の高さ、位置に一様な電磁界を作ることが困難であるという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、自動車等に搭載された電子機器のイミュニティ耐性の測定を行うために、所望の高さに均一性の高い磁界を発生させることができる磁界イミュニティ試験装置を提供することにある。
【００１０】
本発明は、このような目的を達成するために、一実施態様は、電子機器のイミュニティ耐性の測定のために前記電子機器に電磁波を照射する磁界イミュニティ試験装置において、同心円状に直径の異なる複数のループコイルと、前記複数のループコイルの中から２以上のループコイルを選択するセレクタと、選択された２以上のループコイルの各々に個別に高周波電流を給電可能な電力増幅器とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、複数のループコイルの中から２以上ループコイルを選択して、それぞれのループコイルに所定の電流を流すことにより、所望の高さに均一性の高い磁界を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】単一のループコイルによって発生させた磁界の強度分布を示す図である。
【図２】単一のループコイルによって発生させた磁界の強度分布を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる磁界イミュニティ試験装置の多重ループコイルを示す模式図である。
【図４】本実施形態にかかる磁界イミュニティ試験装置の多重ループコイルの等価回路を示す図である。
【図５】多重ループコイルによって発生させた磁界の強度分布を示す図である。
【図６】多重ループコイルによって発生させた磁界の強度分布を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる磁界イミュニティ試験装置を示す図である。
【図８】本実施形態にかかる磁界イミュニティ試験装置の共振回路を示す図である。
【図９】本実施形態にかかる磁界イミュニティ試験装置によって発生させた磁界の強度分布を示す図である。
【図１０】共振回路の周波数特性を示す図である。
【図１１】磁界イミュニティ試験装置の適用例を示す図である。
【図１２】自動車に搭載された電子機器に適用する磁界イミュニティ試験装置に要求される磁界の強度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
（単一のループコイルによる電磁界）
上述したように、電磁波を発生させるアンテナとして、ループコイルを用いた場合、所定の形状の電磁界を作り出すことができる。以下に、単一のループコイルによって発生させた磁界の強度分布を示す。図１は、直径φ＝３０ｃｍ、１ターンのループコイルに１Ａの電流を流したときの、ループコイルの中心からの距離に応じた磁界の強度である。この磁界強度が、ループコイルからの高さに対して、どのように変化するかを示している。図１によれば、高さ５ｃｍのとき、ループコイルの中心から直径１７ｃｍの範囲Ａにおいて、一様な磁界強度が得られていることがわかる。
【００１５】
図２は、１ターンのループコイルに１Ａの電流を流したとき、ループコイルからの高さ５ｃｍの位置における、ループコイルの中心からの距離に応じた磁界の強度である。この磁界強度が、ループコイルの直径φに対して、どのように変化するかを示している。図２によれば、ループコイルの直径２５ｃｍのとき、ループコイルの中心から直径１５ｃｍの範囲Ｂにおいて、一様な磁界強度が得られていることがわかる。
【００１６】
（多重ループコイルによる電磁界）
図３に、本発明の一実施形態にかかる磁界イミュニティ試験装置の多重ループコイルを示す。磁界イミュニティ試験装置は、同心円状に直径の異なる５つのループコイル１１−１５を有している。各々のループコイルの直径は、
ループコイル１１：直径φ＝２０ｃｍ
ループコイル１２：直径φ＝２５ｃｍ
ループコイル１３：直径φ＝３０ｃｍ
ループコイル１４：直径φ＝３５ｃｍ
ループコイル１５：直径φ＝４０ｃｍ
となっている。
【００１７】
図４に、本実施形態にかかる磁界イミュニティ試験装置の多重ループコイルの等価回路を示す。各々のループコイルには、個別に給電線１６が接続され、それぞれを独立した電力増幅器２１−２５から、高周波の磁界を生成するための高周波電流が印加されている。
【００１８】
図５に、多重ループコイルによって発生させた磁界の強度分布を示す。５つのループコイルの中から３つのループコイルを選択し、各ループコイルに１Ａの電流を流したときの、ループコイルからの高さ５ｃｍにおける、ループコイルの中心からの距離に応じた磁界の強度である。比較のために単一のループコイルによって発生させた磁界の強度分布も示す。凡例は以下のとおりである。 
１−ａ：ループコイル１３のみ
１−ｂ：ループコイル１１，１４，１５
１−ｃ：ループコイル１２，１３，１４
１−ｄ：ループコイル１２，１４，１５
【００１９】
単一のループコイルによる電磁界と比較して、３つのループコイルに電流を流すことにより、均一性の高い磁界を発生させることができる。
【００２０】
図６は、５つのループコイルの中から３つのループコイルを選択し、各ループコイルに流す電流値を変えたとき、ループコイルからの高さ５ｃｍにおける、ループコイルの中心からの距離に応じた磁界の強度である。凡例は以下のとおりである。 
２−ａ：ループコイル１１＝１．０ｍＡ
ループコイル１４＝１．０ｍＡ
ループコイル１５＝１．０ｍＡ
２−ｂ：ループコイル１１＝０．５ｍＡ
ループコイル１４＝０．５ｍＡ
ループコイル１５＝２．０ｍＡ
２−ｃ：ループコイル１１＝２．０ｍＡ
ループコイル１４＝０．５ｍＡ
ループコイル１５＝０．５ｍＡ
【００２１】
ループコイルの中心から１５ｃｍの距離、すなわち直径３０ｃｍの範囲における磁界を、図５に示した各ループコイルに均一な電流を流した場合と比較する。図６に示したように、個別に電流値を設定することにより、さらに均一性の高い磁界を発生させることができ、均一な磁界強度となる範囲を拡大することができる。
【００２２】
（磁界イミュニティ試験装置）
図７に、本発明の一実施形態にかかる磁界イミュニティ試験装置を示す。磁界イミュニティ試験装置は、同心円状に直径の異なる５つのループコイルからなるアンテナ１０１と、個々のループコイルに個別に高周波電流を給電可能な電力増幅器１０２とを有している。アンテナ１０１と電力増幅器１０２との間には、セレクタ１０３が挿入されており、本実施形態では、５つのループコイルのうち任意の３つのループコイルを選択して、給電可能なように構成されている。共振回路１０４は、図８に示すように、電力増幅器１０２とアンテナ１０１との間の各々の給電線に、直列に抵抗とコンデンサを挿入するための回路である。電力増幅器１０２の出力制御、セレクタ１０３と共振回路１０４のスイッチ制御は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０５から行う。
【００２３】
図９に、本実施形態にかかる磁界イミュニティ試験装置によって発生させた磁界の強度分布を示す。アンテナ１０１の５つのループコイルは、図３に示したループコイルと同じであり、ループコイルからの高さ５ｃｍにおける、ループコイルの中心からの距離に応じた磁界の強度である。凡例は以下のとおりである。 
３−ａ：ループコイル１３＝３．０ｍＡ
３−ｂ：ループコイル１１＝０．５ｍＡ
ループコイル１３＝１．５ｍＡ
ループコイル１５＝１．０ｍＡ
【００２４】
ループコイルの中心から１５ｃｍの距離、すなわち直径３０ｃｍの範囲における磁界の強さのリップルは、３ｄＢ以下に収まっており、均一性の高い磁界を広範囲にわたって発生させることができる。
【００２５】
次に、共振回路１０４の機能について説明する。電力増幅器１０２から見た負荷であるアンテナ１０１は、インダクタンス成分がほとんどであり、高周波数領域（例えば、１０ｋＨｚ以上）では、インピーダンスが高くなり、所望の磁界を発生させるために、高電圧、大電流が必要となる。そこで、抵抗とコンデンサを直列に挿入して、電力増幅器１０２から見たアンテナ１０１のインピーダンスを下げることにより、低電圧で大電流を流すことができる。
【００２６】
図１０に、共振回路の周波数特性を示す。アンテナ１０１の５つのループコイルのうち、直径φ＝３０ｃｍのループコイル（抵抗０．０１６Ω、インダクタンス１０．０μＨ）に接続された共振回路１０４の周波数特性である。凡例は以下のとおりである。 
４−ａ：直結
４−ｂ：抵抗１Ω、コンデンサ０．１４μＦ
４−ｃ：抵抗１Ω、コンデンサ０．３μＦ
４−ｄ：抵抗１Ω、コンデンサ１μＦ
【００２７】
電力増幅器１０２の電圧を４０Ｖｐ−ｐとしたとき、周波数５０ｋＨｚでは、共振回路がない場合には１５Ａしか流せないが、４−ｂの共振回路を挿入することにより、４０Ａを流すことができる。
【００２８】
（磁界イミュニティ試験装置の適用例）
図１１に、磁界イミュニティ試験装置の適用例を示す。自動車に搭載された電子機器のイミュニティ耐性の測定を行う例を示す。磁界イミュニティ試験装置の筐体２０１には、図７に示した電力増幅器１０２、セレクタ１０３、共振回路１０４およびＰＣ１０５が収納されている。筐体２０１の下部には、伸縮可能なアーム２０２にアンテナ１０１が固定されている。
【００２９】
図に示したように、筐体２０１から自動車の下部にアンテナ１０１を挿入し、電子機器が搭載されている直下にアンテナ１０１を固定する。電子機器が搭載されている位置の高さに応じて、アンテナ１０１の５つのループコイルのうち、セレクタ１０３により３つのループコイルを選択し、電力増幅器１０２から所定の高周波電流を供給する。
【００３０】
図１２に、自動車に搭載された電子機器に適用する磁界イミュニティ試験装置に要求される磁界の強度分布を示す。アンテナからの高さ５ｃｍにおける磁界の強さを示し、
５−ａ：１０Ｈｚ−１ｋＨｚ  １０００Ａ／ｍ
５−ｂ：１ｋＨｚ−１０ｋＨｚ  １０００−２００Ａ／ｍ
５−ｃ：１０ｋＨｚ−１５０ｋＨｚ  ２００Ａ／ｍ
の高周波の磁界を、ループコイルの中心から直径３０ｃｍの範囲で均一な磁界を発生させる必要がある。
【００３１】
本実施形態の磁界イミュニティ試験装置によれば、同心円状の複数のループコイルの中かいくつかのループコイルを選択し、それぞれのループコイルに所定の電流を流すことにより、所望の高さに均一性の高い磁界を発生させることができる。従って、図１１（ａ）に示した小型車、図１１（ｂ）に示した大型車であっても、ＰＣ１０５からの簡単な制御により、同じ磁界イミュニティ試験を実施することができる。なお、アンテナ１０１から所定の高さに均一の磁場を発生させておき、筐体２０１に内装された駆動装置により、アンテナ１０１の高さを調整するようにしてもよい。
【００３２】
アンテナの選択と設定する電流値について述べる。自動車に搭載された電子機器のイミュニティ耐性の測定を行う場合、アンテナからの高さは３０ｃｍから１２０ｃｍ程度、均一性を必要とする磁界の範囲は直径３０ｃｍ程度あればよい。このような要求に対して、ループコイルは、最も直径の大きなループコイルの直径が４５ｃｍ（要求される磁界の範囲の１．５倍程度）、ループコイルの数は５から７本程度でよい。
【００３３】
このような装置構成において、３つのループコイルを選択し、電力増幅器１０２から所定の高周波電流を供給したときの、磁界をシミュレーションにより求めておく。または、実機において磁界を測定しておく。電子機器の高さと、均一性を必要とする磁界の範囲とに対応する、ループコイルの選択と電流値の設定方法をテーブルにして、ＰＣ１０５に格納しておくことにより、簡単な制御により、磁界イミュニティ試験を実施することができる。
【００３４】
なお、上述した実施形態では、アンテナ１０１の５つのループコイルに対して、同一の周波数の高周波電流を供給しているが、ループコイルごとに異なった周波数の高周波電流を電力増幅器から出力し、複数の周波数成分が合成された磁場を生成することもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１０１  アンテナ
１０２  電力増幅器
１０３  セレクタ
１０５  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
２０１  筐体
２０２  アーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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