(57)【要約】【課題】グランドプレーンが存在する条件の下で、電磁波の放射源の近傍で測定された電磁界に基づいて、放射源からより遠い位置の仮想の観測点における電磁界を、容易に且つ精度よく推定する。【解決手段】遠方電磁界推定方法では、グランドプレーン１と合わさって、放射源２を囲む閉じた面であって、その内側に形成される空間内に仮想の観測点３が含まれない閉じた面を形成する測定面１０を想定し、測定面１０上に複数の測定点を設定し、複数の測定点における電磁界を測定する。また、複数の測定点における電磁界に基づいて、測定面１０と面対称の鏡像測定面２０上の複数の鏡像測定点における電磁界を算出する。そして、複数の測定点と複数の鏡像測定点における電磁界に基づいて、観測点３における遠方電磁界を推定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グランドプレーンによって区画された２つの空間のうちの一方に配置された電磁波の放射源によって、前記放射源から離れた仮想の観測点に形成されると推定される電界と磁界の少なくとも一方を求める遠方電磁界推定方法であって、
前記グランドプレーンと合わさって、前記放射源を囲む閉じた面であって、その内側に形成される空間内に前記仮想の観測点が含まれない閉じた面を形成する測定面を想定し、前記測定面上に複数の測定点を設定する第１の手順と、
前記複数の測定点における電界の前記測定面の接線方向の成分である複数の測定点電界と、前記複数の測定点における磁界の前記測定面の接線方向の成分である複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定する第２の手順と、
前記グランドプレーンを中心として前記測定面と面対称の位置関係を有する鏡像測定面上に、前記グランドプレーンを中心として前記複数の測定点と面対称の位置関係を有する複数の鏡像測定点を設定し、前記第２の手順で測定された前記複数の測定点電界と前記複数の測定点磁界の少なくとも一方に基づいて、前記複数の鏡像測定点における電界の前記鏡像測定面の接線方向の成分である複数の鏡像測定点電界と前記複数の鏡像測定点における磁界の前記鏡像測定面の接線方向の成分である複数の鏡像測定点磁界の少なくとも一方を算出する第３の手順と、
前記第２の手順で測定された前記複数の測定点電界と前記複数の測定点磁界の少なくとも一方と、前記第３の手順で算出された前記複数の鏡像測定点電界と前記複数の鏡像測定点磁界の少なくとも一方とに基づいて、前記仮想の観測点に形成されると推定される電界と磁界の少なくとも一方を算出する第４の手順と
を備えたことを特徴とする遠方電磁界推定方法。
【請求項２】
前記複数の測定点は、交差する２方向に並ぶように配列され、前記２方向の各々について、隣接する２つの測定点間の前記測定面上における距離は前記電磁波の波長の１／２以下であることを特徴とする請求項１記載の遠方電磁界推定方法。
【請求項３】
前記複数の測定点電界、前記複数の測定点磁界、前記複数の鏡像測定点電界および前記複数の鏡像測定点磁界は、それぞれ、前記グランドプレーンに平行な水平成分と前記グランドプレーンに垂直な垂直成分とを含み、
前記複数の鏡像測定点電界の水平成分は、それぞれ対応する測定点電界の水平成分と振幅は等しいが逆位相であり、
前記複数の鏡像測定点電界の垂直成分は、それぞれ対応する測定点電界の垂直成分と振幅および位相が等しく、
前記複数の鏡像測定点磁界の水平成分は、それぞれ対応する測定点磁界の水平成分と振幅および位相が等しく、
前記複数の鏡像測定点磁界の垂直成分は、それぞれ対応する測定点磁界の垂直成分と振幅は等しいが逆位相であることを特徴とする請求項１または２記載の遠方電磁界推定方法。
【請求項４】
前記放射源は、前記グランドプレーンを構成する金属床面を有する電波暗室内に配置されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の遠方電磁界推定方法。
【請求項５】
グランドプレーンによって区画された２つの空間のうちの一方に配置された電磁波の放射源によって、前記放射源から離れた仮想の観測点に形成されると推定される電界と磁界の少なくとも一方を求める遠方電磁界推定装置であって、
近傍電磁界測定装置と、演算処理部とを備え、
前記近傍電磁界測定装置は、
電界と磁界の少なくとも一方を検出するプローブと、
前記放射源に対する前記プローブの相対的位置を変更可能な位置制御機構と、
前記プローブと前記位置制御機構を用いた電界と磁界の少なくとも一方の測定の制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、
前記グランドプレーンと合わさって、前記放射源を囲む閉じた面であって、その内側に形成される空間内に前記仮想の観測点が含まれない閉じた面を形成する測定面を想定し、前記測定面上に複数の測定点を設定する第１の動作と、
前記位置制御機構を制御しながら、前記プローブを用いて、前記複数の測定点における電界の前記測定面の接線方向の成分である複数の測定点電界と、前記複数の測定点における磁界の前記測定面の接線方向の成分である複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定する第２の動作とを実行し、
前記演算処理部は、
前記グランドプレーンを中心として前記測定面と面対称の位置関係を有する鏡像測定面上に、前記グランドプレーンを中心として前記複数の測定点と面対称の位置関係を有する複数の鏡像測定点を設定し、前記第２の動作で測定された前記複数の測定点電界と前記複数の測定点磁界の少なくとも一方に基づいて、前記複数の鏡像測定点における電界の前記鏡像測定面の接線方向の成分である複数の鏡像測定点電界と前記複数の鏡像測定点における磁界の前記鏡像測定面の接線方向の成分である複数の鏡像測定点磁界の少なくとも一方を算出する第１の演算処理と、
前記第２の動作で測定された前記複数の測定点電界と前記複数の測定点磁界の少なくとも一方と、前記第１の演算処理で算出された前記複数の鏡像測定点電界と前記複数の鏡像測定点磁界の少なくとも一方とに基づいて、前記仮想の観測点に形成されると推定される電界と磁界の少なくとも一方を算出する第２の演算処理とを実行することを特徴とする遠方電磁界推定装置。
【請求項６】
前記複数の測定点は、交差する２方向に並ぶように配列され、前記２方向の各々について、隣接する２つの測定点間の前記測定面上における距離は前記電磁波の波長の１／２以下であることを特徴とする請求項５記載の遠方電磁界推定装置。
【請求項７】
前記複数の測定点電界、前記複数の測定点磁界、前記複数の鏡像測定点電界および前記複数の鏡像測定点磁界は、それぞれ、前記グランドプレーンに平行な水平成分と前記グランドプレーンに垂直な垂直成分とを含み、
前記複数の鏡像測定点電界の水平成分は、それぞれ対応する測定点電界の水平成分と振幅は等しいが逆位相であり、
前記複数の鏡像測定点電界の垂直成分は、それぞれ対応する測定点電界の垂直成分と振幅および位相が等しく、
前記複数の鏡像測定点磁界の水平成分は、それぞれ対応する測定点磁界の水平成分と振幅および位相が等しく、
前記複数の鏡像測定点磁界の垂直成分は、それぞれ対応する測定点磁界の垂直成分と振幅は等しいが逆位相であることを特徴とする請求項５または６記載の遠方電磁界推定装置。
【請求項８】
前記放射源と前記プローブと前記位置制御機構は、前記グランドプレーンを構成する金属床面を有する電波暗室内に配置されることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の遠方電磁界推定装置。
【請求項９】
前記プローブは、電界に応じた信号を出力する電界検出部と、磁界に応じた信号を出力する磁界検出部とを有することを特徴とする請求項５ないし８のいずれかに記載の遠方電磁界推定装置。
【請求項１０】
前記電界検出部は、電界に応じた差動信号を生成する電界アンテナ部と、前記電界アンテナ部によって生成された差動信号を出力する２つの電界出力ポートと、前記電界アンテナ部の一部をシールドする電界シールド部とを含み、
前記磁界検出部は、磁界に応じた差動信号を生成する磁界アンテナ部と、前記磁界アンテナ部によって生成された差動信号を出力する２つの磁界出力ポートと、前記磁界アンテナ部の一部をシールドする磁界シールド部とを含むことを特徴とする請求項９記載の遠方電磁界推定装置。
【請求項１１】
前記電界検出部の出力信号の振幅および位相を、実際に前記電界検出部が受けた電界の振幅および位相に対応する値に補正するための第１の補正情報と、前記磁界検出部の出力信号の振幅および位相を、実際に前記磁界検出部が受けた磁界の振幅および位相に対応する値に補正するための第２の補正情報が予め求められており、
前記第２の動作では、前記複数の測定点電界と前記複数の測定点磁界の一方のみを測定し、
前記演算処理部は、前記第２の動作で測定された前記複数の測定点電界と前記複数の測定点磁界の一方と、前記第１および第２の補正情報とに基づいて、前記複数の測定点電界と前記複数の測定点磁界の他方を算出し、
前記第１の演算処理では、前記複数の測定点電界および前記複数の測定点磁界に基づいて、前記複数の鏡像測定点電界および前記複数の鏡像測定点磁界を算出し、
前記第２の演算処理では、前記複数の測定点電界、前記複数の測定点磁界、前記複数の鏡像測定点電界および前記複数の鏡像測定点磁界に基づいて、前記仮想の観測点に形成されると推定される電界と磁界の少なくとも一方を算出することを特徴とする請求項９または１０記載の遠方電磁界推定装置。
【請求項１２】
グランドプレーンによって区画された２つの空間のうちの一方に配置された電磁波の放射源を囲むように想定された測定面上の複数の測定点における電界の前記測定面の接線方向の成分である複数の測定点電界と、前記複数の測定点における磁界の前記測定面の接線方向の成分である複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定するための近傍電磁界測定装置であって、
電界と磁界の少なくとも一方を検出するプローブと、
前記放射源に対する前記プローブの相対的位置を変更可能な位置制御機構と、
前記プローブと前記位置制御機構を用いた電界と磁界の少なくとも一方の測定の制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、
前記グランドプレーンと合わさって、前記放射源を囲む閉じた面であって、その内側に形成される空間内に前記仮想の観測点が含まれない閉じた面を形成するように前記測定面を想定し、前記測定面上に前記複数の測定点を設定する第１の動作と、
前記位置制御機構を制御しながら、前記プローブを用いて、前記複数の測定点電界と前記複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定する第２の動作とを実行することを特徴とする近傍電磁界測定装置。
【請求項１３】
前記複数の測定点は、交差する２方向に並ぶように配列され、前記２方向の各々について、隣接する２つの測定点間の前記測定面上における距離は前記電磁波の波長の１／２以下であることを特徴とする請求項１２記載の近傍電磁界測定装置。
【請求項１４】
前記放射源と前記プローブと前記位置制御機構は、前記グランドプレーンを構成する金属床面を有する電波暗室内に配置されることを特徴とする請求項１２または１３記載の近傍電磁界測定装置。
【請求項１５】
前記プローブは、電界に応じた信号を出力する電界検出部と、磁界に応じた信号を出力する磁界検出部とを有することを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれかに記載の近傍電磁界測定装置。
【請求項１６】
前記電界検出部は、電界に応じた差動信号を生成する電界アンテナ部と、前記電界アンテナ部によって生成された差動信号を出力する２つの電界出力ポートと、前記電界アンテナ部の一部をシールドする電界シールド部とを含み、
前記磁界検出部は、磁界に応じた差動信号を生成する磁界アンテナ部と、前記磁界アンテナ部によって生成された差動信号を出力する２つの磁界出力ポートと、前記磁界アンテナ部の一部をシールドする磁界シールド部とを含むことを特徴とする請求項１５記載の近傍電磁界測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等の電磁波の放射源による電磁界を、放射源の近傍で測定し、測定された電磁界に基づいて、放射源からより遠い位置の仮想の観測点における電磁界を推定する遠方電磁界推定方法および装置、ならびに、遠方電磁界推定方法の実施に適した近傍電磁界測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電子機器等から放射される放射妨害波を測定する試験では、国際的に定められた試験条件および試験方法により、主に放射妨害波の放射源から１０ｍまたは３ｍ離れた位置で放射妨害波の測定が行われる。また、３０ＭＨｚから１ＧＨｚの周波数帯における放射妨害波を測定する試験は、一般的に、グランドプレーン（金属床面）の上または上方に、放射源である被測定物を配置して行われる。
【０００３】
また、一般的に、放射妨害波を測定する試験は、オープンサイト、あるいは国際的に定められたサイトの適合性を満足した電波暗室において行われる。電波暗室は、シールドルームの壁面に電波吸収体が貼り付けられて構成されている。この電波暗室では、使用目的や使用される電磁波の周波数等によって、シールドルームの大きさ、形や、電波吸収体の種類が選定されている。主な電波暗室としては、長さが２０ｍから３０ｍ程度、幅が１０ｍから２０ｍ程度、高さが７ｍから１２ｍ程度の１０ｍ法電波暗室と、長さが７ｍから１１ｍ程度、幅が４ｍから７ｍ程度、高さが５ｍから７ｍ程度の３ｍ法電波暗室とが存在する。これらは、放射妨害波を測定する試験に要する距離に応じて使い分けられている。
【０００４】
電波暗室は、上述のような比較的大きな長さ、幅および高さを必要とし、建屋施設が大規模となり、且つ、建屋施設と各種必要設備への投資総額ならびに維持運用コストが大きくなるという不具合を有している。
【０００５】
そこで、より小さい空間で放射妨害波を測定できる小規模な装置が求められている。この要求に対して、プリント基板等を対象とした極近傍電磁界を測定する装置や準近傍電磁界を測定する装置、ならびに測定された近傍電磁界からラブ（Ｌｏｖｅ）の等価定理等を用いて遠方電磁界を推定する方法が提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、被測定物を囲むように仮想的な直方体や円筒を設定し、その直方体や円筒の面を走査するように電磁界を測定し、測定された電磁界に基づいて、被測定物からより遠い位置における電磁界を推定する方法が記載されている。また、特許文献１には、仮想的な直方体の一面をグランド面として他の５面のみを走査してもよい旨が記載されている。
【０００７】
また、非特許文献１には、被測定物（放射源）にダイポールアンテナを選定し、このダイポールアンテナがグランドプレーン上に配置された条件において、以下のようにして観測点における遠方電磁界を求める方法が記載されている。この方法では、まず、被測定物を囲むように設定した６面における近傍電磁界の接線成分の振幅と位相を測定する。次に、グランドプレーンを無限導体平板と仮定して、導体平板によって形成された観測点の鏡像である鏡像観測点を想定し、観測点と鏡像観測点の２点で電磁界を推定する。次に、推定した２つの電磁界をベクトル的に加算して、観測点における遠方電磁界を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−６９３７２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】緑雅貴  他，“近傍電磁界計測による３ｍ法推定の基礎検討”，信学技報ＥＭＣＪ２０１３−１１（２０１３−０５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載された方法では、グランド面を考慮せずに、被測定物を囲むように仮想的な直方体や円筒を設定して、その直方体や円筒の面を走査するか、仮想的な直方体の一面をグランド面として他の５面のみを走査している。すなわち、この方法では、グランド面の影響は考慮されていない。そのため、この方法を、前述のようにグランドプレーン上に被測定物が配置される条件で行われる試験に適用すると、グランドプレーンの影響により、推定された電磁界は、実際に測定される電磁界とは大きく異なることが容易に推察できる。
【００１１】
また、非特許文献１に記載された方法では、被測定物の下方の面における近傍電磁界を測定する必要がある。しかし、現実には被測定物を空中に浮かすことは困難であることから、被測定物の下方の面における近傍電磁界を測定することは困難である。そのため、この方法を、放射妨害波を測定する試験に適用することは難しい。また、この方法では、観測点と鏡像観測点の２点での電磁界を推定する計算処理と、この２点で推定した電磁界をベクトル的に加算する計算処理が必要となり、その結果、多くの計算処理時間が必要になるという問題点がある。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、グランドプレーンが存在する条件の下で、電磁波の放射源の近傍で測定された電磁界に基づいて、放射源からより遠い位置の仮想の観測点における電磁界を、容易に且つ精度よく推定できるようにした遠方電磁界推定方法および装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の第２の目的は、本発明の遠方電磁界推定方法の実施に適した近傍電磁界測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の遠方電磁界推定方法は、グランドプレーンによって区画された２つの空間のうちの一方に配置された電磁波の放射源によって、放射源から離れた仮想の観測点に形成されると推定される電界と磁界の少なくとも一方を求める方法である。
【００１５】
本発明の遠方電磁界推定方法は、
グランドプレーンと合わさって、放射源を囲む閉じた面であって、その内側に形成される空間内に仮想の観測点が含まれない閉じた面を形成する測定面を想定し、測定面上に複数の測定点を設定する第１の手順と、
複数の測定点における電界の測定面の接線方向の成分である複数の測定点電界と、複数の測定点における磁界の測定面の接線方向の成分である複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定する第２の手順と、
グランドプレーンを中心として測定面と面対称の位置関係を有する鏡像測定面上に、グランドプレーンを中心として複数の測定点と面対称の位置関係を有する複数の鏡像測定点を設定し、第２の手順で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方に基づいて、複数の鏡像測定点における電界の鏡像測定面の接線方向の成分である複数の鏡像測定点電界と複数の鏡像測定点における磁界の鏡像測定面の接線方向の成分である複数の鏡像測定点磁界の少なくとも一方を算出する第３の手順と、
第２の手順で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方と、第３の手順で算出された複数の鏡像測定点電界と複数の鏡像測定点磁界の少なくとも一方とに基づいて、仮想の観測点に形成されると推定される電界と磁界の少なくとも一方を算出する第４の手順とを備えている。
【００１６】
本発明の遠方電磁界推定装置は、グランドプレーンによって区画された２つの空間のうちの一方に配置された電磁波の放射源によって、放射源から離れた仮想の観測点に形成されると推定される電界と磁界の少なくとも一方を求める装置である。遠方電磁界推定装置は、近傍電磁界測定装置と、演算処理部とを備えている。
【００１７】
近傍電磁界測定装置は、電界と磁界の少なくとも一方を検出するプローブと、放射源に対するプローブの相対的位置を変更可能な位置制御機構と、プローブと位置制御機構を用いた電界と磁界の少なくとも一方の測定の制御を行う制御部とを備えている。
【００１８】
制御部は、
グランドプレーンと合わさって、放射源を囲む閉じた面であって、その内側に形成される空間内に仮想の観測点が含まれない閉じた面を形成する測定面を想定し、測定面上に複数の測定点を設定する第１の動作と、
位置制御機構を制御しながら、プローブを用いて、複数の測定点における電界の測定面の接線方向の成分である複数の測定点電界と、複数の測定点における磁界の測定面の接線方向の成分である複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定する第２の動作とを実行する。
【００１９】
演算処理部は、
グランドプレーンを中心として測定面と面対称の位置関係を有する鏡像測定面上に、グランドプレーンを中心として複数の測定点と面対称の位置関係を有する複数の鏡像測定点を設定し、第２の動作で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方に基づいて、複数の鏡像測定点における電界の鏡像測定面の接線方向の成分である複数の鏡像測定点電界と複数の鏡像測定点における磁界の鏡像測定面の接線方向の成分である複数の鏡像測定点磁界の少なくとも一方を算出する第１の演算処理と、
第２の動作で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方と、第１の演算処理で算出された複数の鏡像測定点電界と複数の鏡像測定点磁界の少なくとも一方とに基づいて、仮想の観測点に形成されると推定される電界と磁界の少なくとも一方を算出する第２の演算処理とを実行する。
【００２０】
本発明の遠方電磁界推定方法および装置において、複数の測定点は、交差する２方向に並ぶように配列されていてもよい。この場合、２方向の各々について、隣接する２つの測定点間の測定面上における距離は電磁波の波長の１／２以下であってもよい。
【００２１】
また、本発明の遠方電磁界推定方法および装置において、複数の測定点電界、複数の測定点磁界、複数の鏡像測定点電界および複数の鏡像測定点磁界は、それぞれ、グランドプレーンに平行な水平成分とグランドプレーンに垂直な垂直成分とを含んでいてもよい。この場合、複数の鏡像測定点電界の水平成分は、それぞれ対応する測定点電界の水平成分と振幅は等しいが逆位相である。複数の鏡像測定点電界の垂直成分は、それぞれ対応する測定点電界の垂直成分と振幅および位相が等しい。複数の鏡像測定点磁界の水平成分は、それぞれ対応する測定点磁界の水平成分と振幅および位相が等しい。複数の鏡像測定点磁界の垂直成分は、それぞれ対応する測定点磁界の垂直成分と振幅は等しいが逆位相である。
【００２２】
また、本発明の遠方電磁界推定方法において、放射源は、グランドプレーンを構成する金属床面を有する電波暗室内に配置されてもよい。また、本発明の遠方電磁界推定装置において、放射源とプローブと位置制御機構は、グランドプレーンを構成する金属床面を有する電波暗室内に配置されてもよい。
【００２３】
また、本発明の遠方電磁界推定装置において、プローブは、電界に応じた信号を出力する電界検出部と、磁界に応じた信号を出力する磁界検出部とを有していてもよい。電界検出部は、電界に応じた差動信号を生成する電界アンテナ部と、電界アンテナ部によって生成された差動信号を出力する２つの電界出力ポートと、電界アンテナ部の一部をシールドする電界シールド部とを含んでいてもよい。磁界検出部は、磁界に応じた差動信号を生成する磁界アンテナ部と、磁界アンテナ部によって生成された差動信号を出力する２つの磁界出力ポートと、磁界アンテナ部の一部をシールドする磁界シールド部とを含んでいてもよい。
【００２４】
また、電界検出部の出力信号の振幅および位相を、実際に電界検出部が受けた電界の振幅および位相に対応する値に補正するための第１の補正情報と、磁界検出部の出力信号の振幅および位相を、実際に磁界検出部が受けた磁界の振幅および位相に対応する値に補正するための第２の補正情報が予め求められていてもよい。この場合、第２の動作では、複数の測定点電界と複数の測定点磁界の一方のみを測定してもよい。そして、演算処理部は、第２の動作で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の一方と、第１および第２の補正情報とに基づいて、複数の測定点電界と複数の測定点磁界の他方を算出してもよい。この場合、第１の演算処理では、複数の測定点電界および複数の測定点磁界に基づいて、複数の鏡像測定点電界および複数の鏡像測定点磁界を算出してもよい。また、第２の演算処理では、複数の測定点電界、複数の測定点磁界、複数の鏡像測定点電界および複数の鏡像測定点磁界に基づいて、仮想の観測点に形成されると推定される電界と磁界の少なくとも一方を算出してもよい。
【００２５】
本発明の近傍電磁界測定装置は、グランドプレーンによって区画された２つの空間のうちの一方に配置された電磁波の放射源を囲むように想定された測定面上の複数の測定点における電界の測定面の接線方向の成分である複数の測定点電界と、複数の測定点における磁界の測定面の接線方向の成分である複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定するための装置である。
【００２６】
本発明の近傍電磁界測定装置は、電界と磁界の少なくとも一方を検出するプローブと、放射源に対するプローブの相対的位置を変更可能な位置制御機構と、プローブと位置制御機構を用いた電界と磁界の少なくとも一方の測定の制御を行う制御部とを備えている。
【００２７】
制御部は、
グランドプレーンと合わさって、放射源を囲む閉じた面であって、その内側に形成される空間内に仮想の観測点が含まれない閉じた面を形成するように測定面を想定し、測定面上に複数の測定点を設定する第１の動作と、
位置制御機構を制御しながら、プローブを用いて、複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定する第２の動作とを実行する。
【００２８】
本発明の近傍電磁界測定装置において、複数の測定点は、交差する２方向に並ぶように配列されていてもよい。この場合、２方向の各々について、隣接する２つの測定点間の測定面上における距離は電磁波の波長の１／２以下であってもよい。
【００２９】
また、本発明の近傍電磁界測定装置において、放射源とプローブと位置制御機構は、グランドプレーンを構成する金属床面を有する電波暗室内に配置されてもよい。
【００３０】
また、本発明の近傍電磁界測定装置において、プローブは、電界に応じた信号を出力する電界検出部と、磁界に応じた信号を出力する磁界検出部とを有していてもよい。電界検出部は、電界に応じた差動信号を生成する電界アンテナ部と、電界アンテナ部によって生成された差動信号を出力する２つの電界出力ポートと、電界アンテナ部の一部をシールドする電界シールド部とを含んでいてもよい。磁界検出部は、磁界に応じた差動信号を生成する磁界アンテナ部と、磁界アンテナ部によって生成された差動信号を出力する２つの磁界出力ポートと、磁界アンテナ部の一部をシールドする磁界シールド部とを含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の遠方電磁界推定方法および装置では、測定面上に複数の測定点を設定して、複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定し、鏡像測定面上に複数の鏡像測定点を設定して、測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方に基づいて、複数の鏡像測定点電界と複数の鏡像測定点磁界の少なくとも一方を算出する。そして、測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方と、算出された複数の鏡像測定点電界と複数の鏡像測定点磁界の少なくとも一方とに基づいて、仮想の観測点に形成されると推定される電界と磁界の少なくとも一方を算出する。これにより、本発明によれば、グランドプレーンが存在する条件の下で、電磁波の放射源の近傍で測定された電磁界に基づいて、放射源からより遠い位置の仮想の観測点における電磁界を、容易に且つ精度よく推定することが可能になるという効果を奏する。
【００３２】
また、本発明の近傍電磁界測定装置によれば、本発明の遠方電磁界推定方法を実施する上で必要な複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る遠方電磁界推定方法の概要を説明するための説明図である。
【図２】ラブの等価定理を説明するための説明図である。
【図３】比較例の遠方電磁界推定方法を説明するための説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る遠方電磁界推定方法における複数の測定点と複数の鏡像測定点を示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る遠方電磁界推定方法における鏡像測定点電界と鏡像測定点磁界の算出方法を説明するための説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る遠方電磁界推定方法に関して行った実験の方法を説明するための説明図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る遠方電磁界推定方法に関して行った実験の方法を説明するための説明図である。
【図８】電磁界プローブの電界検出部を分解して示す斜視図である。
【図９】電磁界プローブの磁界検出部を分解して示す斜視図である。
【図１０】電界プローブ係数と磁界プローブ係数を求める方法を説明するための説明図である。
【図１１】電界プローブ係数と磁界プローブ係数を求める方法を説明するための説明図である。
【図１２】電界振幅係数と磁界振幅係数を示す特性図である。
【図１３】電界振幅係数と磁界振幅係数の比を示す特性図である。
【図１４】電界位相係数と磁界位相係数を示す特性図である。
【図１５】電界位相係数と磁界位相係数の差を示す特性図である。
【図１６】実験における比較例の条件を説明するための説明図である。
【図１７】実験における比較例の条件を説明するための説明図である。
【図１８】電磁波が周波数３０ＭＨｚの水平偏波の場合の実験結果を示す特性図である。
【図１９】電磁波が周波数８０ＭＨｚの水平偏波の場合の実験結果を示す特性図である。
【図２０】電磁波が周波数１００ＭＨｚの水平偏波の場合の実験結果を示す特性図である。
【図２１】電磁波が周波数２００ＭＨｚの水平偏波の場合の実験結果を示す特性図である。
【図２２】電磁波が周波数３０ＭＨｚの垂直偏波の場合の実験結果を示す特性図である。
【図２３】電磁波が周波数８０ＭＨｚの垂直偏波の場合の実験結果を示す特性図である。
【図２４】電磁波が周波数１００ＭＨｚの垂直偏波の場合の実験結果を示す特性図である。
【図２５】電磁波が周波数２００ＭＨｚの垂直偏波の場合の実験結果を示す特性図である。
【図２６】本発明の第１の実施の形態に係る近傍電磁界測定装置を示す斜視図である。
【図２７】図２６に示した近傍電磁界測定装置の配置の一例を示す斜視図である。
【図２８】図２６に示した近傍電磁界測定装置の動作を説明するための説明図である。
【図２９】図２６に示した近傍電磁界測定装置の動作を説明するための説明図である。
【図３０】本発明の第１の実施の形態に係る遠方電磁界推定装置の構成を示す説明図である。
【図３１】本発明の第１の実施の形態に係る遠方電磁界推定装置の主要な構成要素を示すブロック図である。
【図３２】図３１におけるコンピュータの構成を示すブロック図である。
【図３３】図３０に示した遠方電磁界推定装置の変形例を示す説明図である。
【図３４】本発明の第１の実施の形態に係る遠方電磁界推定方法における測定処理を示すフローチャートである。
【図３５】本発明の第１の実施の形態に係る遠方電磁界推定方法における演算処理を示すフローチャートである。
【図３６】本発明の第２の実施の形態に係る遠方電磁界推定方法の概要を説明するための説明図である。
【図３７】本発明の第２の実施の形態に係る近傍電磁界測定装置を示す斜視図である。
【図３８】図３７に示した近傍電磁界測定装置の配置の一例を示す斜視図である。
【図３９】本発明の第２の実施の形態における複数の測定点の配置を説明するための説明図である。
【図４０】本発明の第３の実施の形態に係る遠方電磁界推定方法の概要を説明するための説明図である。
【図４１】本発明の第３の実施の形態に係る近傍電磁界測定装置を示す斜視図である。
【図４２】図４１に示した近傍電磁界測定装置の配置の一例を示す斜視図である。
【図４３】図４１に示した近傍電磁界測定装置の動作を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る遠方電磁界推定方法の概要について説明する。
【００３５】
図１に示したように、本実施の形態に係る遠方電磁界推定方法では、グランドプレーン１によって区画された２つの空間のうちの一方に電磁波の放射源２が配置された条件の下で、放射源２から離れた仮想の観測点３に形成されると推定される電界と磁界の少なくとも一方を求める方法である。本実施の形態に係る遠方電磁界推定方法は、例えば、ＥＭＣ規格に従って、放射源２から放射される放射妨害波を測定する試験に利用される。
【００３６】
グランドプレーン１は、等電位面であり、例えば金属床面によって実現される。グランドプレーン１によって区画された２つの空間とは、図１に示したようにグランドプレーン１が水平に位置している場合には、グランドプレーン１の上側の空間と、グランドプレーン１の下側の空間である。図１では、放射源２は、グランドプレーン１の上側の空間に配置されている。放射源２は、例えば、電磁波を発生する電子機器である。このような状況は、例えば、グランドプレーン１を構成する金属床面を有する電波暗室内に放射源２が配置された状況である。図１では、グランドプレーン１を基準とした観測点３の高さを、記号ｈで表している。
【００３７】
本実施の形態に係る遠方電磁界推定方法は、以下の第１ないし第４の手順を備えている。第１の手順では、グランドプレーン１と合わさって、放射源２を囲む閉じた面であって、その内側に形成される空間内に仮想の観測点３が含まれない閉じた面を形成する測定面１０を想定し、測定面１０上に複数の測定点を設定する。複数の測定点は、放射源２の近傍の電磁界を測定する位置である。図１では、複数の測定点を図示していない。複数の測定点については、後で詳しく説明する。
【００３８】
本実施の形態では、測定面１０の形状は、直方体の６面のうちの１面を除いた残りの５面からなる形状である。この測定面１０は、直方体の６面から除かれた１面の位置にある開口部がグランドプレーン１によって塞がれる姿勢で配置される。そのため、測定面１０は、グランドプレーン１と合わさって、閉じた面である直方体の６面を形成する。なお、本発明において、測定面１０の形状は、図１に示した形状に限られない。測定面１０の形状の他の例は、他の実施の形態で示す。
【００３９】
第２の手順では、複数の測定点における電界の測定面１０の接線方向の成分である複数の測定点電界と、複数の測定点における磁界の測定面１０の接線方向の成分である複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定する。
【００４０】
第３の手順では、グランドプレーン１を中心として測定面１０と面対称の位置関係を有する鏡像測定面２０上に、グランドプレーン１を中心として複数の測定点と面対称の位置関係を有する複数の鏡像測定点を設定する。図１に示した例では、鏡像測定面２０は、測定面１０と同様に、直方体の６面のうちの１面を除いた残りの５面からなる形状になる。この鏡像測定面２０は、グランドプレーン１を中心として測定面１０とは反対側に、開口部がグランドプレーン１によって塞がれる姿勢で配置される。そのため、測定面１０と鏡像測定面２０が合わさって、直方体の６面からなる閉じた面３０が形成される。図１では、複数の鏡像測定点を図示していない。複数の鏡像測定点については、後で詳しく説明する。
【００４１】
第３の手順では、更に、第２の手順で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方に基づいて、複数の鏡像測定点における電界の鏡像測定面の接線方向の成分である複数の鏡像測定点電界と複数の鏡像測定点における磁界の鏡像測定面の接線方向の成分である複数の鏡像測定点磁界の少なくとも一方を算出する。
【００４２】
第４の手順では、第２の手順で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方と、第３の手順で算出された複数の鏡像測定点電界と複数の鏡像測定点磁界の少なくとも一方とに基づいて、仮想の観測点３に形成されると推定される電界と磁界の少なくとも一方を算出する。以下、仮想の観測点３に形成されると推定される電界と磁界の少なくとも一方を、仮想の観測点３における遠方電磁界とも言う。
【００４３】
第４の手順では、例えば、ラブ（Ｌｏｖｅ）の等価定理を用いて遠方電磁界を算出する。ここで、図２を参照して、ラブの等価定理について説明する。まず、図２（ａ）に示したように、閉じた面Ｓの内側に放射源を含む領域Ｖを考え、領域Ｖの内部に、放射源による電流Ｊと磁流Ｍが存在し、面Ｓ上に電界Ｅと磁界Ｈが生じるものとする。Ｊ，Ｍ，Ｅ，Ｈは、いずれも時間因子を含むベクトルである。
【００４４】
次に、図２（ｂ）に示したように、領域Ｖの内部から放射源を除き、領域Ｖの内部の電流Ｊと磁流Ｍの代わりに、面Ｓ上に電界Ｅと磁界Ｈが生じるような等価的な面電流Ｊｓと面磁流Ｍｓを面Ｓ上に想定する。Ｊｓ，Ｍｓは、いずれも時間因子を含むベクトルである。Ｊｓ，Ｍｓは、Ｅ，Ｈを用いて、下記の式（１）、（２）で表される。なお、ｎは、面Ｓの単位法線ベクトルである。
【００４５】
Ｊｓ＝ｎ×Ｈ      …（１）
Ｍｓ＝−ｎ×Ｅ    …（２）
【００４６】
面Ｓ上に面電流Ｊｓと面磁流Ｍｓが分布しているとき、放射源から距離ｒの位置にある観測点おける電界Ｅ(r)と磁界Ｈ(r)は、それぞれ下記の式（３）、（４）によって求められる。
【００４７】
Ｅ(r)＝∫Ｓ［−ｊηｋ｛ＪｓＧ＋（１／ｋ２）・Ｊｓ・▽▽Ｇ｝−Ｍｓ×▽Ｇ］ｄＳ
…（３）
Ｈ(r)＝∫Ｓ［−ｊ・（１／η）・ｋ｛ＭｓＧ＋（１／ｋ２）・Ｍｓ・▽▽Ｇ｝＋Ｊｓ×▽Ｇ］ｄＳ                                                            …（４）
【００４８】
式（３）、（４）における∫Ｓは、面Ｓに沿う面積分を表す。また、式（３）、（４）中のＧ、▽Ｇ、Ｊｓ・▽▽Ｇ、Ｍｓ・▽▽Ｇは、下記の通りである。ここで、ηは固有インピーダンス、Ｇは自由空間のグリーン関数、ｋは２π／λ、λは電磁波の波長、ｄＳは面Ｓにおける微小面積、ｒＶは観測点へ向く単位方向ベクトルである。
【００４９】
Ｇ＝ｅｘｐ（−ｊｋｒ）／４πｒ
▽Ｇ＝｛−（１＋ｊｋｒ）／ｒ｝ＧｒＶ
▽（Ｇ／ｒ）＝｛−（２＋ｊｋｒ）／ｒ２｝ＧｒＶ
Ｊｓ・▽▽Ｇ＝（Ｊｓ・ｒＶ）｛−▽（Ｇ／ｒ）−ｊｋ▽Ｇ｝
＝（Ｊｓ・ｒＶ）｛−ｋ２−２ｋ２／ｊｋｒ−２ｋ２／（ｊｋｒ）２｝ＧｒＶ
Ｍｓ・▽▽Ｇ＝（Ｍｓ・ｒＶ）｛−▽（Ｇ／ｒ）−ｊｋ▽Ｇ｝
＝（Ｍｓ・ｒＶ）｛−ｋ２−２ｋ２／ｊｋｒ−２ｋ２／（ｊｋｒ）２｝ＧｒＶ
【００５０】
式（３）、（４）は、面Ｓ上の電磁界の面Ｓの接線方向の成分の分布が正しく分かれば、それを波源として、電磁界の解の唯一性から、任意の位置の観測点における電磁界を決定できることを意味している。なお、面Ｓ上の等価的な面電流Ｊｓと面磁流Ｍｓは、フーリエ変換して表現することができることから、任意の位置の観測点における電磁界を正確に求めるためには、フーリエ変換の性質であるサンプリング定理から、面Ｓ上の電磁界の面Ｓの接線方向の成分を測定する位置の間隔をλ／２以下としなければならない。
【００５１】
本実施の形態では、測定面１０と鏡像測定面２０が合わさって形成される閉じた面３０が、上記の説明における閉じた面Ｓに対応する。また、複数の測定点電界、複数の測定点磁界、複数の鏡像測定点電界および複数の鏡像測定点磁界は、面Ｓ上の電磁界の面Ｓの接線方向の成分に対応する。
【００５２】
ラブの等価定理を用いて仮想の観測点３における遠方電磁界を算出する場合には、第４の手順では、式（１）、（２）を用いて、複数の測定点電界、複数の測定点磁界、複数の鏡像測定点電界および複数の鏡像測定点磁界に基づいて、面３０上の面電流Ｊｓと面磁流Ｍｓの分布を求める。第４の手順では、更に、式（３）、（４）を用いて、面３０上の面電流Ｊｓと面磁流Ｍｓの分布から、仮想の観測点３における遠方電磁界を算出する。
【００５３】
次に、比較例の遠方電磁界推定方法と比較しながら、本実施の形態に係る遠方電磁界推定方法の効果について説明する。始めに、図３を参照して、比較例の遠方電磁界推定方法について説明する。この比較例の遠方電磁界推定方法は、非特許文献１に記載されている方法である。図３に示したように、比較例の遠方電磁界推定方法では、まず、グランドプレーン１の上側の空間に配置された放射源２を囲むように測定面４を想定する。この測定面４は、例えば直方体の６面よりなる。次に、測定面４における近傍電磁界の接線成分の振幅と位相を測定する。次に、グランドプレーン１によって形成された観測点３の鏡像である鏡像観測点５を想定する。図３に示したように、グランドプレーン１を基準として、観測点３が高さｈの位置にあるとき、鏡像観測点５は、グランドプレーン１を中心として観測点３とは反対側である高さ−ｈの位置にある。次に、観測点３と鏡像観測点５の２点で電磁界を推定する。次に推定した２つの電磁界をベクトル的に加算して、観測点３における遠方電磁界を求める。
【００５４】
比較例の遠方電磁界推定方法は、測定面４を構成する６面のうち、放射源２の下方（放射源２とグランドプレーン１の間）に位置する面においても近傍電磁界を測定する必要がある。しかし、現実には放射源２となる被測定物を空中に浮かすことは困難であることから、放射源２の下方に位置する面における近傍電磁界を測定することは困難である。そのため、この方法を、放射妨害波を測定する試験に適用することは難しい。また、この方法では、観測点３と鏡像観測点５の２点での電磁界を推定する計算処理と、この２点で推定した電磁界をベクトル的に加算する計算処理が必要となり、その結果、多くの計算処理時間が必要になるという問題点がある。
【００５５】
これに対し、本実施の形態に係る遠方電磁界推定方法では、放射源２の下方（放射源２とグランドプレーン１の間）に位置する面において電磁界を測定する必要はない。従って、本実施の形態では、観測点３における遠方電磁界を推定するのに必要な放射源２の近傍の電磁界を、容易に測定することが可能である。
【００５６】
また、本実施の形態では、放射源２の下方に位置する面における電磁界の測定と、この面における面電流Ｊｓと面磁流Ｍｓの算出と、この面における面電流Ｊｓと面磁流Ｍｓを用いた観測点３および鏡像観測点５における電磁界の算出の処理が不要である。また、本実施の形態では、観測点３と鏡像観測点５の２点で電磁界を推定して、この２点で推定した電磁界をベクトル的に加算する計算処理が不要で、観測点３のみにおいて遠方電磁界を推定すればよい。これらのことから、本実施の形態によれば、比較例に比べて、測定および演算処理の時間を短縮することが可能である。
【００５７】
また、本実施の形態では、観測点３における遠方電磁界を推定する上で、複数の鏡像測定点電界と複数の鏡像測定点磁界の少なくとも一方が用いられているため、グランドプレーン１の影響が考慮されている。
【００５８】
以上のことから、本実施の形態によれば、グランドプレーン１が存在する条件の下で、放射源２の近傍で測定された電磁界に基づいて、放射源２からより遠い位置の仮想の観測点３における電磁界を、容易に且つ精度よく推定することが可能になる。
【００５９】
次に、図４を参照して、本実施の形態における複数の測定点と複数の鏡像測定点について説明する。図４に示したように、本実施の形態では、複数の測定点１１は、測定面１０上において、交差する２方向に並ぶように配列されている。より具体的に説明すると、本実施の形態では、測定面１０を構成する５面の各々は、格子状に複数の領域１２に分割される。複数の測定点１１は、それぞれ複数の領域１２の外縁または内部の所定の位置に配置される。所定の位置は、例えば、領域１２の中心でもよいし、領域１２の外縁の４つの角のうちの１つの位置でもよい。１つの領域１２の面積は、式（３）、（４）におけるｄＳに対応する。
【００６０】
測定面１０を構成する５面の各々において、他の面との境界（稜線）に隣接する複数の測定点１１については、境界に極めて近い位置に配置することが好ましい。
【００６１】
鏡像測定面２０には、グランドプレーン１を中心として複数の領域１２と面対称の位置関係を有する複数の鏡像領域２２と、グランドプレーン１を中心として複数の測定点１１と面対称の位置関係を有する複数の鏡像測定点２１が設定される。
【００６２】
ここで、複数の測定点１１が並ぶ２方向のうちの一方において、隣接する２つの測定点１１間の測定面１０上における距離をＤ１とし、複数の測定点１１が並ぶ２方向のうちの他方において、隣接する２つの測定点１１間の測定面１０上における距離をＤ２とする。Ｄ１，Ｄ２は、サンプリング定理に従って、０より大きく電磁波の波長の１／２以下の値に設定する。Ｄ１，Ｄ２は、電磁波の波長の１／６以下であることが好ましい。
【００６３】
グランドプレーン１に隣接する１列の領域１２内の測定点１１とグランドプレーン１との間の距離Ｄ３は、０より大きく電磁波の波長の１／４以下の値に設定する。これは、グランドプレーン１を介して隣接する測定点１１と鏡像測定点２１との間の距離を電磁波の波長の１／２以下にするためである。
【００６４】
測定対象の電磁波の波長が範囲を有する場合には、電磁波の波長の下限値に基づいて、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を決定することできる。例えば、電磁波の周波数の上限値を１ＧＨｚとすると、電磁波の波長の下限値は３０ｃｍである。この場合には、Ｄ１，Ｄ２を１５ｃｍ以下、好ましくは５ｃｍ以下とし、Ｄ３を７．５ｃｍ以下とする。
【００６５】
隣接する２つの鏡像測定点２１間の鏡像測定面２０上における距離と、グランドプレーン１に隣接する１列の領域２２内の鏡像測定点２１とグランドプレーン１との間の距離は、いずれも、測定点１１の場合と同様である。
【００６６】
次に、図５を参照して、鏡像測定点電界と鏡像測定点磁界の算出方法について説明する。始めに、図５（ａ）を参照して、鏡像測定点電界の算出方法について説明する。ここでは、複数の測定点電界は、それぞれ、グランドプレーン１に平行な水平成分Ｅ１とグランドプレーン１に垂直な垂直成分Ｅ２とを含んでいるものとする。この場合、複数の鏡像測定点電界も、それぞれ、グランドプレーン１に平行な水平成分Ｅ３とグランドプレーン１に垂直な垂直成分Ｅ４とを含む。複数の鏡像測定点電界の水平成分Ｅ３と垂直成分Ｅ４は、以下のように、グランドプレーン１の境界条件を満足するように与えられる。すなわち、複数の鏡像測定点電界の水平成分Ｅ３は、それぞれ対応する測定点電界の水平成分Ｅ１と振幅は等しいが逆位相である。複数の鏡像測定点電界の垂直成分Ｅ４は、それぞれ対応する測定点電界の垂直成分Ｅ２と振幅および位相が等しい。図５（ａ）には、１つの測定点電界の水平成分Ｅ１と垂直成分Ｅ２と、それに対応する１つの鏡像測定点電界の水平成分Ｅ３と垂直成分Ｅ４を示している。
【００６７】
次に、図５（ｂ）を参照して、鏡像測定点磁界の算出方法について説明する。ここでは、複数の測定点磁界は、それぞれ、グランドプレーン１に平行な水平成分Ｈ１とグランドプレーン１に垂直な垂直成分Ｈ２とを含んでいるものとする。この場合、複数の鏡像測定点磁界も、それぞれ、グランドプレーン１に平行な水平成分Ｈ３とグランドプレーン１に垂直な垂直成分Ｈ４とを含む。複数の鏡像測定点磁界の水平成分Ｈ３と垂直成分Ｈ４は、以下のように、グランドプレーン１の境界条件を満足するように与えられる。すなわち、複数の鏡像測定点磁界の水平成分Ｈ３は、それぞれ対応する測定点磁界の水平成分Ｈ１と振幅および位相が等しい。複数の鏡像測定点磁界の垂直成分Ｈ４は、それぞれ対応する測定点磁界の垂直成分Ｈ２と振幅は等しいが逆位相である。図５（ｂ）には、１つの測定点磁界の水平成分Ｈ１と垂直成分Ｈ２と、それに対応する１つの鏡像測定点磁界の水平成分Ｈ３と垂直成分Ｈ４を示している。
【００６８】
［検証実験］
以下、図６ないし図２５を参照して、本実施の形態に係る遠方電磁界推定方法の妥当性を検証するために行った実験について説明する。実験は、放射源２が放射する電磁波が水平偏波である場合（以下、水平偏波の場合と言う。）と、放射源２が放射する電磁波が垂直偏波である場合（以下、垂直偏波の場合と言う。）に分けて行った。
【００６９】
図６は、水平偏波の場合における実験の方法を説明するための説明図である。実験では、放射源２としてバイコニカルアンテナ３１を用いた。水平偏波の場合については、図６に示したように、グランドプレーン１を基準として高さ１ｍの位置に、バイコニカルアンテナ３１を、水平偏波の電磁波を放射する姿勢で配置した。
【００７０】
ここで、グランドプレーン１に平行で、互いに直交する２つの方向をＸ方向とＺ方向と定義し、グランドプレーン１に垂直な方向をＹ方向と定義する。水平偏波の場合については、５つの四角形の平面１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅからなる測定面１０を想定した。５つの平面は、直方体の６面のうちの５面に対応する。平面１０ａ，１０ｂは、Ｘ方向に垂直であって、それぞれの一辺がグランドプレーン１に接している。平面１０ｃ，１０ｄは、Ｚ方向に垂直であって、それぞれの一辺がグランドプレーン１に接している。平面１０ｅは、Ｙ方向に垂直であって、グランドプレーン１に対向している。測定面１０とグランドプレーン１が合わさってできる直方体のＸ，Ｙ，Ｚの各方向の寸法は、それぞれ１００ｃｍ、１５０ｃｍ、１６０ｃｍである。バイコニカルアンテナ３１から平面１０ａ，１０ｂまでの距離は互いに等しく、バイコニカルアンテナ３１から平面１０ｃ，１０ｄまでの距離も互いに等しい。測定面１０上には、複数の測定点１１が配置されている。Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向について、隣接する２つの測定点１１間の測定面１０上における距離は１０ｃｍである。
【００７１】
図７は、垂直偏波の場合における実験の方法を説明するための説明図である。この場合については、図７に示したように、グランドプレーン１を基準として高さ１ｍの位置に、バイコニカルアンテナ３１を、垂直偏波の電磁波を放射する姿勢で配置した。また、水平偏波の場合と同様に、５つの四角形の平面１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅからなる測定面１０を想定した。測定面１０とグランドプレーン１が合わさってできる直方体のＸ，Ｙ，Ｚの各方向の寸法は、それぞれ１００ｃｍ、１７０ｃｍ、１００ｃｍである。バイコニカルアンテナ３１から平面１０ａ，１０ｂまでの距離は互いに等しく、バイコニカルアンテナ３１から平面１０ｃ，１０ｄまでの距離も互いに等しい。測定面１０上には、複数の測定点１１が配置されている。Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向について、隣接する２つの測定点１１間の測定面１０上における距離は１０ｃｍである。
【００７２】
実験では、水平偏波の場合と垂直偏波の場合について、それぞれ、後で説明する電磁界プローブを用いて、複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界を測定した。電磁波の周波数は、３０ＭＨｚ、８０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ、２００ＭＨｚの４種類とした。水平偏波の場合における測定点電界と測定点磁界は、それぞれ図５を用いて説明した測定点電界の水平成分と測定点磁界の水平成分に対応する。垂直偏波の場合における測定点電界と測定点磁界は、それぞれ図５を用いて説明した測定点電界の垂直成分と測定点磁界の垂直成分に対応する。
【００７３】
ここで、図８および図９を参照して、電磁界プローブについて説明する。実験で用いた電磁界プローブは、電界に応じた信号を出力する電界検出部４１と、磁界に応じた信号を出力する磁界検出部５１とを有している。図８は、電界検出部４１を分解して示す斜視図である。図９は、磁界検出部５１を分解して示す斜視図である。電磁界プローブは、電界検出部４１と磁界検出部５１が結合されて構成されている。以下、電磁界プローブを符号４０で表す。
【００７４】
図８に示したように、電界検出部４１は、パターン化された導体層よりなる電界アンテナ部４３を含むプリント基板４２と、プリント基板４２の上下に配置された導体よりなるシールド板４４，４５とを備えている。電界アンテナ部４３は、ダイポールアンテナを構成している。電界アンテナ部４３は、２つのケーブル部４３ａ，４３ｂと、ケーブル部４３ａの一端に接続されたエレメント４３ｃと、ケーブル部４３ｂの一端に接続されたエレメント４３ｄとを含んでいる。２つのエレメント４３ｃ，４３ｄの長さは、それぞれ１０ｍｍである。
【００７５】
電界検出部４１は、更に、シールド板４４，４５およびプリント基板４２を貫通する２つのスルーホールからなる２つの電界出力ポート４６，４７を備えている。電界出力ポート４６はケーブル部４３ａの他端に接続され、電界出力ポート４７はケーブル部４３ｂの他端に接続されている。シールド板４４，４５は、電界アンテナ部４３の一部であるケーブル部４３ａ，４３ｂを上下から挟み込む形状を有している。電界アンテナ部４３および電界出力ポート４６，４７は、シールド板４４，４５に対して絶縁されている。シールド板４４，４５は、図示しない複数のスルーホールを介して、互いに電気的に接続されている。シールド板４４，４５は、電界アンテナ部４３の一部をシールドする電界シールド部を構成している。電界アンテナ部４３は、検出した電界に応じた差動信号を生成する。２つの電界出力ポート４６，４７は、電界アンテナ部４３によって生成された差動信号を出力する。なお、差動信号は、振幅が等しく位相が反対の２つの信号によって構成される。
【００７６】
図９に示したように、磁界検出部５１は、パターン化された導体層よりなる磁界アンテナ部５３を含むプリント基板５２と、プリント基板５２の上下に配置された導体よりなるシールド板５４，５５とを備えている。磁界アンテナ部５３は、ループアンテナを構成している。磁界アンテナ部５３は、２つのケーブル部５３ａ，５３ｂと、ケーブル部５３ａの一端とケーブル部５３ｂの一端とを接続するループ部５３ｃとを含んでいる。ループ部５３ｃの形状は、一辺の長さが２０ｍｍのほぼ正方形である。
【００７７】
磁界検出部５１は、更に、シールド板５４，５５およびプリント基板５２を貫通する２つのスルーホールからなる２つの磁界出力ポート５６，５７を備えている。磁界出力ポート５６はケーブル部５３ａの他端に接続され、磁界出力ポート５７はケーブル部５３ｂの他端に接続されている。シールド板５４，５５は、磁界アンテナ部５３の一部を挟み込む形状を有している。具体的には、シールド板５４，５５は、ケーブル部５３ａ，５３ｂの全体を挟み込むと共に、ループ部５３ｃの一部を除いた部分を挟み込む形状を有している。磁界アンテナ部５３および磁界出力ポート５６，５７は、シールド板５４，５５に対して絶縁されている。シールド板５４，５５は、図示しない複数のスルーホールを介して、互いに電気的に接続されている。シールド板５４，５５は、磁界アンテナ部５３の一部をシールドする磁界シールド部を構成している。磁界アンテナ部５３は、検出した磁界に応じた差動信号を生成する。２つの磁界出力ポート５６，５７は、磁界アンテナ部５３によって生成された差動信号を出力する。
【００７８】
上述のように電界検出部４１と磁界検出部５１は、いずれも差動信号を生成する。このような電界検出部４１と磁界検出部５１は、差動信号を構成する２つの信号に同相で生じる定常雑音を相殺でき、検出方向に対する依存性が小さいという特長を有している。
【００７９】
電磁界プローブ４０を用いて電界の振幅および位相と磁界の振幅および位相を測定するためには、電界検出部４１の固有の受信特性に応じて、電界検出部４１の出力信号の振幅および位相を、実際に電界検出部４１が受けた電界の振幅および位相に対応する値に補正するための第１の補正情報と、磁界検出部５１の固有の受信特性に応じて、磁界検出部５１の出力信号の振幅および位相を、実際に磁界検出部５１が受けた磁界の振幅および位相に対応する値に補正するための第２の補正情報とが必要である。以下、第１の補正情報を電界プローブ係数と呼び、第２の補正情報を磁界プローブ係数と呼ぶ。実験では、予め、電界プローブ係数と磁界プローブ係数を、以下で説明する方法によって求めた。
【００８０】
図１０と図１１は、電界プローブ係数と磁界プローブ係数を求める方法（以下、プローブ係数を求める方法と言う。）を説明するための説明図である。プローブ係数を求める方法では、まず、放射源から基準となる電磁波を放射させ、この電磁波を電磁界プローブ４０によって検出して、電界プローブ係数と磁界プローブ係数を求めるための基礎データを収集する。ここでは、放射源として、図１０に示したバイコニカルアンテナ６１と、図１１に示したログペリオディックアンテナ６２を用いた。
【００８１】
始めに、図１０を参照して、放射源としてバイコニカルアンテナ６１を用いた場合について説明する。プローブ係数を求める方法では、電磁界プローブ４０およびバイコニカルアンテナ６１の他に、基準信号発生器６３、信号分配器６４および受信器６５を用いた。基準信号発生器６３は、基準信号を発生する。この基準信号は、信号分配器６４によって２つの基準信号ＳＲ１，ＳＲ２に分けられる。基準信号ＳＲ１は、１Ｖの大きさでバイコニカルアンテナ６１に供給される。基準信号ＳＲ２は、受信器６５に供給される。バイコニカルアンテナ６１は、基準信号ＳＲ１に基づいて、電磁波を放射する。電磁界プローブ４０は、この電磁波を検出する。
【００８２】
プローブ係数を求める方法では、バイコニカルアンテナ６１と電磁界プローブ４０を、グランドプレーン１を基準として高さ１ｍの位置に配置した。バイコニカルアンテナ６１と電磁界プローブ４０の間の距離は、３０ｃｍ〜１００ｍの範囲において１０ｃｍ間隔で変化させた。バイコニカルアンテナ６１は、水平偏波の電磁波を放射する姿勢で配置した。電磁界プローブ４０は、電界検出部４１が電界の水平成分を検出し、磁界検出部５１が磁界の垂直成分を検出する姿勢で配置した。バイコニカルアンテナ６１が放射する電磁波の周波数は、３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの範囲内で変化させた。電磁界プローブ４０の電界検出部４１と磁界検出部５１から出力される２つの差動信号は、受信器６５に供給される。受信器６５は、受けた基準信号ＳＲ２と２つの差動信号に対応する複数の測定データを生成する。複数の測定データは、受信器６５から図示しないコンピュータに送られる。
【００８３】
次に、図１１を参照して、放射源としてログペリオディックアンテナ６２を用いた場合について説明する。この場合には、バイコニカルアンテナ６１の代わりにログペリオディックアンテナ６２を、グランドプレーン１を基準として高さ１ｍの位置に配置した。ログペリオディックアンテナ６２と電磁界プローブ４０の間の距離は、３０ｃｍ〜１００ｍの範囲において１０ｃｍ間隔で変化させた。ログペリオディックアンテナ６２は、水平偏波の電磁波を放射する姿勢で配置した。ログペリオディックアンテナ６２が放射する電磁波の周波数は、３００ＭＨｚ〜１ＧＭＨｚの範囲内で変化させた。ログペリオディックアンテナ６２を用いた場合におけるその他の条件は、バイコニカルアンテナ６１を用いた場合と同様である。
【００８４】
プローブ係数を求める方法では、上記コンピュータを用いて、以下のようにして、電界プローブ係数と磁界プローブ係数を求めた。まず、電界検出部４１から出力された差動信号を構成する２つの信号の差を電界検出信号ＳＥとして求め、磁界検出部５１から出力された差動信号を構成する２つの信号の差を磁界検出信号ＳＨとして求めた。次に、電界検出信号ＳＥを基準信号ＳＲ２で割って得られた値ＳＥ／ＳＲ２を電界測定値Ｅmeasとして求め、磁界検出信号ＳＨを基準信号ＳＲ２で割って得られた値ＳＨ／ＳＲ２を磁界測定値Ｈmeasとして求めた。電界測定値Ｅmeasと磁界測定値Ｈmeasは、電界プローブ係数と磁界プローブ係数を求めるための基礎データである。
【００８５】
また、プローブ係数を求める方法では、図１０に示した測定系と図１１に示した測定系をそれぞれモデル化して、モーメント法によって、電界測定値Ｅmeasに対応する計算値である電界計算値Ｅcalと、磁界測定値Ｈmeasに対応する計算値である磁界計算値Ｈcalとを求めた。そして、下記の式（５）、（６）によって、電界プローブ係数ＰＦＥと磁界プローブ係数ＰＦＨとを求めた。
【００８６】
ＰＦＥ＝Ｅcal／Ｅmeas  …（５）
ＰＦＨ＝Ｈcal／Ｈmeas  …（６）
【００８７】
電界プローブ係数ＰＦＥと磁界プローブ係数ＰＦＨは、それぞれ振幅と位相の情報を有している。ここで、電界プローブ係数ＰＦＥが有する振幅の情報を電界振幅係数と呼び、電界プローブ係数ＰＦＥが有する位相の情報を電界位相係数と呼び、磁界プローブ係数ＰＦＨが有する振幅の情報を磁界振幅係数と呼び、磁界プローブ係数ＰＦＨが有する位相の情報を磁界位相係数と呼ぶ。
【００８８】
アンテナ６１または６２と電磁界プローブ４０の間の距離と、アンテナ６１または６２が放射する電磁波の周波数を変えて、上記の電界振幅係数、電界位相係数、磁界振幅係数および磁界位相係数を求めたところ、周波数毎のこれらの係数は、アンテナ６１または６２と電磁界プローブ４０の間の距離に関わらずにほぼ一定になることが分かった。
【００８９】
ここで、周波数毎の電界振幅係数、電界位相係数、磁界振幅係数、磁界位相係数のそれぞれの平均値（アンテナ６１または６２と電磁界プローブ４０の間の距離が異なる条件で得られた複数の係数の平均値）を、電界振幅係数ＰＦＥｍ、電界位相係数ＰＦＥｐ、磁界振幅係数ＰＦＨｍ、磁界位相係数ＰＦＨｐとする。プローブ係数を求める方法では、電界プローブ係数の振幅の情報として電界振幅係数ＰＦＥｍを求め、電界プローブ係数の位相の情報として電界位相係数ＰＦＥｐを求め、磁界プローブ係数の振幅の情報として磁界振幅係数ＰＦＨｍを求め、磁界プローブ係数の位相の情報として磁界位相係数ＰＦＨｐを求めた。また、以下の説明では、電界プローブ係数ＰＦＥは、電界振幅係数ＰＦＥｍで表される振幅と電界位相係数ＰＦＥｐで表される位相を有するものとし、磁界プローブ係数ＰＦＨは、磁界振幅係数ＰＦＨｍで表される振幅と磁界位相係数ＰＦＨｐで表される位相を有するものとする。
【００９０】
図１２は、電界振幅係数ＰＦＥｍと磁界振幅係数ＰＦＨｍを示す特性図である。図１２において、横軸は周波数を示し、縦軸はＰＦＥｍ、ＰＦＨｍを示している。図１２において、複数の黒丸は、周波数毎の電界振幅係数ＰＦＥｍを表し、複数の白丸は、周波数毎の磁界振幅係数ＰＦＨｍを表している。
【００９１】
図１３は、電界振幅係数ＰＦＥｍと磁界振幅係数ＰＦＨｍの比ＰＦＥｍ／ＰＦＨｍを示す特性図である。図１３において、横軸は周波数を示し、縦軸はＰＦＥｍ／ＰＦＨｍを示している。
【００９２】
図１４は、電界位相係数ＰＦＥｐと磁界位相係数ＰＦＨｐを示す特性図である。図１４において、横軸は周波数を示し、縦軸はＰＦＥｐ、ＰＦＨｐを示している。ＰＦＥｐ、ＰＦＨｐの単位は、度（ｄｅｇ）である。図１４において、複数の黒丸は、周波数毎の電界位相係数ＰＦＥｐを表し、複数の白丸は、周波数毎の磁界位相係数ＰＦＨｐを表している。
【００９３】
図１５は、電界位相係数ＰＦＥｐと磁界位相係数ＰＦＨｐの差ＰＦＥｐ−ＰＦＨｐを示す特性図である。図１５において、横軸は周波数を示し、縦軸はＰＦＥｐ−ＰＦＨｐを示している。ＰＦＥｐ−ＰＦＨｐの単位は、度（ｄｅｇ）である。
【００９４】
使用する電磁界プローブ４０に関して、予め、電界プローブ係数ＰＦＥが求められていれば、電界プローブ係数ＰＦＥを用いて、電界検出部４１の出力信号の振幅および位相を、電界検出部４１の固有の受信特性の影響が排除された値、すなわち実際に電界検出部４１が受けた電界の振幅および位相に対応する値に補正することができる。同様に、使用する電磁界プローブ４０に関して、予め、磁界プローブ係数ＰＦＨが求められていれば、磁界プローブ係数ＰＦＨを用いて、磁界検出部５１の出力信号の振幅および位相を、磁界検出部５１の固有の受信特性の影響が排除された値、すなわち実際に磁界検出部５１が受けた磁界の振幅および位相に対応する値に補正することができる。具体的には、補正後の電界は、電界検出部４１の出力信号に電界プローブ係数ＰＦＥを掛けることによって得られ、補正後の磁界は、磁界検出部５１の出力信号に磁界プローブ係数ＰＦＨを掛けることによって得られる。
【００９５】
また、使用する電磁界プローブ４０に関して、予め、図１３に示したような電界振幅係数ＰＦＥｍと磁界振幅係数ＰＦＨｍの比ＰＦＥｍ／ＰＦＨｍと、図１５に示したような電界位相係数ＰＦＥｐと磁界位相係数ＰＦＨｐの差ＰＦＥｐ−ＰＦＨｐが求められていれば、電界と磁界の一方について振幅と位相を測定し、その測定結果と上記の比ＰＦＥｍ／ＰＦＨｍおよび差ＰＦＥｐ−ＰＦＨｐを用いて、以下のようにして、電界と磁界の他方についての振幅と位相を計算によって求めることが可能である。
【００９６】
電界の水平成分の振幅および位相と電界の垂直成分の振幅および位相を測定した場合には、電界の水平成分の振幅を比ＰＦＥｍ／ＰＦＨｍで割ることによって磁界の垂直成分の振幅を求めることができる。また、電界の垂直成分の振幅を比ＰＦＥｍ／ＰＦＨｍで割ることによって磁界の水平成分の振幅を求めることができる。また、電界の水平成分の位相から差ＰＦＥｐ−ＰＦＨｐを引くことによって磁界の垂直成分の位相を求めることができる。また、電界の垂直成分の位相から差ＰＦＥｐ−ＰＦＨｐを引くことによって磁界の水平成分の位相を求めることができる。
【００９７】
磁界の水平成分の振幅および位相と磁界の垂直成分の振幅および位相を測定した場合には、磁界の水平成分の振幅に比ＰＦＥｍ／ＰＦＨｍを掛けることによって電界の垂直成分の振幅を求めることができる。また、磁界の垂直成分の振幅に比ＰＦＥｍ／ＰＦＨｍを掛けることによって電界の水平成分の振幅を求めることができる。また、磁界の水平成分の位相に差ＰＦＥｐ−ＰＦＨｐを足すことによって電界の垂直成分の位相を求めることができる。また、磁界の垂直成分の位相に差ＰＦＥｐ−ＰＦＨｐを足すことによって電界の水平成分の位相を求めることができる。
【００９８】
実験では、図６に示した水平偏波の場合と図７に示した垂直偏波の場合について、電磁界プローブ４０を用いて、複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界のそれぞれの振幅と位相を測定した。測定点電界と測定点磁界のそれぞれの振幅と位相は、電界プローブ係数ＰＦＥと磁界プローブ係数ＰＦＨを用いて補正された後の値である。
【００９９】
実験では、次に、グランドプレーン１を中心として測定面１０と面対称の位置関係を有する鏡像測定面２０上に複数の鏡像測定点２１（図４参照）を設定した。そして、複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界のそれぞれの振幅と位相に基づいて、複数の鏡像測定点２１における鏡像測定点電界と鏡像測定点磁界のそれぞれの振幅と位相を算出した。次に、複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界のそれぞれの振幅と位相と、複数の鏡像測定点２１における鏡像測定点電界と鏡像測定点磁界のそれぞれの振幅と位相に基づいて、式（１）、（２）を用いて、面３０（図１参照）上の面電流Ｊｓと面磁流Ｍｓの分布を求めた。次に、式（３）、（４）を用いて、面３０上の面電流Ｊｓと面磁流Ｍｓの分布から、仮想の観測点３における遠方電磁界を求めた。実験では、特に、仮想の観測点３における電界強度を求めた。仮想の観測点３は、放射源２（バイコニカルアンテナ３１）からＸ方向に１０ｍだけ離れた位置に想定した。グランドプレーン１を基準とした仮想の観測点３の高さ（以下、観測点高さと言う。）は、１ｍ〜４ｍの範囲内で変化させた。以下、このようにして求めた観測点３における電界強度を、本実施の形態による電界強度と言う。
【０１００】
実験では、観測点３における電界強度の理論値を、モーメント法を用いて求めた。また、実験では、図３に示した比較例の遠方電磁界推定方法を用いて、観測点３における電界強度を求めた。ここで、図１６および図１７を参照して、比較例の遠方電磁界推定方法を用いて観測点３における電界強度を求めたときの条件について説明する。図６および図７に示した実験の方法と同様に、比較例においても、水平偏波の場合と垂直偏波の場合に分けて測定を行った。
【０１０１】
図１６は、水平偏波の場合における比較例の条件を説明するための説明図である。この場合における放射源２としてのバイコニカルアンテナ３１の位置と姿勢は、図６に示した実験の場合と同じである。比較例では、図１６に示したように、バイコニカルアンテナ３１を囲むように、６つの四角形の平面４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆからなる測定面４を想定した。６つの平面は、直方体の６面に対応する。この直方体のＸ，Ｙ，Ｚの各方向の寸法は、それぞれ１００ｃｍ、１００ｃｍ、１６０ｃｍである。測定面４上には、複数の測定点１１が配置されている。Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向について、隣接する２つの測定点１１間の測定面４上における距離は１０ｃｍである。
【０１０２】
図１７は、垂直偏波の場合における比較例の条件を説明するための説明図である。この場合における放射源２としてのバイコニカルアンテナ３１の位置と姿勢は、図７に示した実験の場合と同じである。比較例では、図１７に示したように、バイコニカルアンテナ３１を囲むように、６つの四角形の平面４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆからなる測定面４を想定した。６つの平面は、直方体の６面に対応する。この直方体のＸ，Ｙ，Ｚの各方向の寸法は、それぞれ１００ｃｍ、１４０ｃｍ、１００ｃｍである。測定面４上には、複数の測定点１１が配置されている。Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向について、隣接する２つの測定点１１間の測定面４上における距離は１０ｃｍである。
【０１０３】
比較例では、図１６に示した水平偏波の場合と図１７に示した垂直偏波の場合について、電磁界プローブ４０を用いて、複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界のそれぞれの振幅と位相を測定した。比較例では、次に、鏡像観測点５を想定し、観測点３と鏡像観測点５の２点で電界を推定した。次に推定した２つの電界をベクトル的に加算して、観測点３における電界強度を求めた。以下、このようにして求めた観測点３における電界強度を、比較例による電界強度と言う。
【０１０４】
実験の結果を、図１８ないし図２５に示す。図１８は、電磁波が周波数３０ＭＨｚの水平偏波の場合の実験結果を示している。図１９は、電磁波が周波数８０ＭＨｚの水平偏波の場合の実験結果を示している。図２０は、電磁波が周波数１００ＭＨｚの水平偏波の場合の実験結果を示している。図２１は、電磁波が周波数２００ＭＨｚの水平偏波の場合の実験結果を示している。図２２は、電磁波が周波数３０ＭＨｚの垂直偏波の場合の実験結果を示している。図２３は、電磁波が周波数８０ＭＨｚの垂直偏波の場合の実験結果を示している。図２４は、電磁波が周波数１００ＭＨｚの垂直偏波の場合の実験結果を示している。図２５は、電磁波が周波数２００ＭＨｚの垂直偏波の場合の実験結果を示している。
【０１０５】
図１８ないし図２５において、（ａ）は、観測点高さと電界強度の理論値との関係を示している。（ｂ）は、観測点高さと本実施の形態による電界強度との関係を示している。（ｃ）は、観測点高さと比較例による電界強度との関係を示している。（ａ）ないし（ｃ）において、縦軸は観測点高さ（ｍ）を示し、横軸は電界強度（ｄＢＶ／ｍ）を示している。
【０１０６】
図１８ないし図２５に示したように、本実施の形態による電界強度は、電界強度の理論値とほぼ一致し、比較例による電界強度ともほぼ一致している。この結果から、本実施の形態に係る遠方電磁界推定方法が妥当であることが確認された。
【０１０７】
［遠方電磁界推定装置および近傍電磁界測定装置］
以下、図２６ないし図３５を参照して、本実施の形態に係る遠方電磁界推定装置および近傍電磁界測定装置について説明する。本実施の形態に係る遠方電磁界推定装置は、本実施の形態に係る遠方電磁界推定方法を実施する装置である。すなわち、遠方電磁界推定装置は、グランドプレーン１によって区画された２つの空間のうちの一方に配置された電磁波の放射源２によって、放射源２から離れた仮想の観測点３に形成されると推定される電界と磁界の少なくとも一方を求める。遠方電磁界推定装置は、本実施の形態に係る近傍電磁界測定装置と、演算処理部とを備えている。
【０１０８】
始めに、図２６を参照して、本実施の形態に係る近傍電磁界測定装置について説明する。近傍電磁界測定装置６０は、電界と磁界の少なくとも一方を検出する１つ以上のプローブと、放射源２に対するプローブの相対的位置を変更可能な位置制御機構７０と、プローブと位置制御機構７０を用いた電界と磁界の少なくとも一方の測定の制御を行う制御部とを備えている。本実施の形態におけるプローブは、特に、図８に示した電界検出部４１と図９に示した磁界検出部５１とを有する電磁界プローブ４０である。なお、図２６には、制御部を示していない。
【０１０９】
制御部は、第１の動作と第２の動作を実行する。第１の動作では、グランドプレーン１と合わさって、放射源２を囲む閉じた面であって、その内側に形成される空間内に仮想の観測点３が含まれない閉じた面を形成する測定面１０（図１参照）を想定し、測定面１０上に複数の測定点１１（図４参照）を設定する。第２の動作では、位置制御機構７０を制御しながら、電磁界プローブ４０を用いて、複数の測定点１１における電界の測定面１０の接線方向の成分である複数の測定点電界と、複数の測定点１１における磁界の測定面１０の接線方向の成分である複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定する。本実施の形態では特に、第１の動作において、図１に示したように、直方体の６面のうちの１面を除いた残りの５面からなる形状の測定面１０を想定する。
【０１１０】
位置制御機構７０は、グランドプレーン１上に設けられた２本のレール７１，７１と、可動フレーム７２とを備えている。可動フレーム７２は、フレーム本体７２Ａと、このフレーム本体７２Ａに取り付けられて、２本のレール７１，７１に沿って移動可能な４つの車輪７２Ｂとを有している。フレーム本体７２Ａは、２本のレール７１，７１の上方において垂直方向に延びる２つの垂直部分と、水平方向に延びて２つの垂直部分の上端同士を連結する水平部分とを有している。
【０１１１】
位置制御機構７０は、更に、電磁界プローブ４０を支持して、フレーム本体７２Ａに対して、フレーム本体７２Ａに沿って移動可能に取り付けられたアーム７３を備えている。アーム７３は、電磁界プローブ４０が検出する電界と磁界の方向を変更できるように、電磁界プローブ４０の姿勢を変更できるようになっている。
【０１１２】
位置制御機構７０は、更に、グランドプレーン１に取り付けられた円盤状の回転台７４を備えている。回転台７４は、グランドプレーン１に垂直な方向の軸を中心として回転可能になっている。ここで、回転台７４の回転中心から回転台７４の外周の所定の１点に向かう方向を、回転台７４の正面方向と定義する。放射源２は、例えば、回転台７４の上に配置された架台７５の上に載置されている。
【０１１３】
図示しないが、位置制御機構７０は、更に、２本のレール７１，７１に沿って可動フレーム７２を移動させる駆動装置と、フレーム本体７２Ａに沿ってアーム７３を移動させる駆動装置と、アーム７３が支持する電磁界プローブ４０の姿勢を変更する駆動装置と、回転台７４を回転させる駆動装置とを備えている。制御部は、上記の複数の駆動装置を制御して、前述の第２の動作を実行する。なお、電磁界プローブ４０とアーム７３の組は、複数設けられていてもよい。
【０１１４】
本実施の形態に係る遠方電磁界推定装置は、更に、参照点アンテナ６１を備えている。参照点アンテナ６１は、グランドプレーン１の上方であって、測定面１０によって囲まれた空間の外の所定の位置に配置されている。参照点アンテナ６１の働きについては、後で詳しく説明する。
【０１１５】
図２７は、図２６に示した近傍電磁界測定装置６０の配置の一例を示す斜視図である。この例では、放射源２、電磁界プローブ４０、位置制御機構７０および参照点アンテナ６１は、グランドプレーン１を構成する金属床面を有する電波暗室８０内に配置されている。電波暗室８０は、金属床面を除くシールドルームの壁面に電波吸収体が貼り付けられて構成されている。
【０１１６】
次に、図２８および図２９を参照して、近傍電磁界測定装置６０を用いて複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方を測定する際における近傍電磁界測定装置６０の動作の概要について説明する。始めに、図２６において、実線で示した可動フレーム７２の位置をＡ位置と定義し、破線で示した可動フレーム７２の位置をＢ位置と定義する。また、回転台７４の正面方向が図２６において記号Ｃで示した方向に向いているときの回転台７４の位置をＣ位置と定義する。また、回転台７４の正面方向が図２６において記号Ｄで示した方向に向いているときの回転台７４の位置をＤ位置と定義する。記号Ｄで示した方向は、記号Ｃで示した方向から、回転台７４の回転方向に９０°回転した方向である。
【０１１７】
初期状態において、可動フレーム７２はＢ位置であり、回転台７４はＣ位置にある。複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方を測定する際には、以下のようなＡ方向走査とＢ方向走査とを行う。
【０１１８】
Ａ方向走査では、回転台７４の位置をＣ位置とし、可動フレーム７２を、Ｂ位置とＡ位置を含む所定の複数の位置で一旦停止させながら、Ｂ位置からＡ位置へ向けて移動させる。図２８は、この様子を表している。図２８では、Ｂ位置とＡ位置の間で可動フレーム７２を停止させる複数の位置を破線で示している。可動フレーム７２を停止させる複数の位置の間隔は、隣接する２つの測定点１１間の測定面１０上における距離と等しい。可動フレーム７２の停止位置毎に、フレーム本体７２Ａに沿ってアーム７３を移動させ、且つ電磁界プローブ４０の姿勢を調整して、複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方を測定する。このようにして、測定面１０を構成する５つの平面のうちの３つの平面上の複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方が測定される。
【０１１９】
Ｂ方向走査では、回転台７４の位置をＤ位置とする。これにより、放射源２に対する可動フレーム７２の相対的位置は、回転台７４の位置がＣ位置であるときと比べて、回転台７４の回転方向に９０°回転した位置になる。次に、可動フレーム７２を、Ａ位置とＢ位置を含む所定の複数の位置で一旦停止させながら、Ａ位置からＢ位置へ向けて移動させる。図２９は、この様子を表している。図２９では、Ａ位置とＢ位置の間で可動フレーム７２を停止させる複数の位置を破線で示している。可動フレーム７２を停止させる複数の位置の間隔は、隣接する２つの測定点１１間の測定面１０上における距離と等しい。可動フレーム７２の停止位置毎に、フレーム本体７２Ａの２つの垂直部分に沿ってアーム７３を移動させ、且つ電磁界プローブ４０の姿勢を調整して、複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方を測定する。このようにして、測定面１０を構成する５つの平面のうち、Ａ方向走査では測定が行われていない２つの平面上の複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方が測定される。
【０１２０】
以上のＡ方向走査とＢ方向走査を行うことにより、測定面１０上の全ての測定点１１における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方が測定される。なお、後で、複数の測定点１１における測定点電界および測定点磁界を測定する際の遠方電磁界推定装置の動作について詳しく説明する。
【０１２１】
次に、図３０ないし図３２を参照して、本実施の形態に係る遠方電磁界推定装置の構成について詳しく説明する。図３０は、遠方電磁界推定装置の構成を示す説明図である。図３１は、遠方電磁界推定装置の主要な構成要素を示すブロック図である。本実施の形態に係る遠方電磁界推定装置１００は、図３１に示したように、近傍電磁界測定装置６０と、演算処理部８１とを備えている。近傍電磁界測定装置６０は、電磁界プローブ４０と、位置制御機構７０と、電磁界プローブ４０と位置制御機構７０を用いた電界と磁界の少なくとも一方の測定の制御を行う制御部８０とを備えている。演算処理部８１が行う処理については、後で詳しく説明する。本実施の形態では、制御部８０と演算処理部８１は、コンピュータ９０によって実現されている。
【０１２２】
図３２は、図３１におけるコンピュータ９０のハードウェア構成を示すブロック図である。コンピュータ９０は、主制御部９１と、入力装置９２と、出力装置９３と、記憶装置９４と、これらを互いに接続するバス９５とを備えている。主制御部９１は、ＣＰＵ（中央処理装置）およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）を有している。入力装置９２は、遠方電磁界推定装置の動作に必要な情報の入力や各種の動作の指示を行うために用いられる。出力装置９３は、遠方電磁界推定装置の動作に関連する各種の情報を出力（表示を含む）するために用いられる。
【０１２３】
記憶装置９４は、情報を記憶できるものであれば、その形態は問わないが、例えばハードディスク装置または光ディスク装置である。また、記憶装置９４は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体９６に対して情報を記録し、また記録媒体９６より情報を再生するようになっている。記録媒体９６は、例えばハードディスクまたは光ディスクである。記録媒体９６は、図３１に示した制御部８０と演算処理部８１を実現するためのプログラムを記録した記録媒体であってもよい。
【０１２４】
主制御部９１は、例えば記憶装置９４の記録媒体９６に記録されたプログラムを実行することにより、図３１に示した制御部８０と演算処理部８１の機能を発揮するようになっている。なお、図３１に示した制御部８０と演算処理部８１は、物理的に別個の要素ではなく、ソフトウェアによって実現される。
【０１２５】
図３０に示したように、遠方電磁界推定装置１００は、近傍電磁界測定装置６０と、演算処理部８１（コンピュータ９０）の他に、参照点アンテナ６１を備えている。また、近傍電磁界測定装置６０は、電磁界プローブ４０、位置制御機構７０および制御部８０（コンピュータ９０）の他に、コントローラ１０１，１０２と、プリアンプ１０３，１０４，１０５と、受信器１０６とを備えている。コントローラ１０１，１０２と受信器１０６は、それぞれ、例えば通信ケーブルによって、コンピュータ９０に接続されている。
【０１２６】
コントローラ１０１は、コンピュータ９０によって実現される制御部８０の指示に応じて、可動フレーム７２を移動させる駆動装置と、アーム７３を移動させる駆動装置と、アーム７３が支持する電磁界プローブ４０の姿勢を変更する駆動装置を制御する。コントローラ１０２は、コンピュータ９０によって実現される制御部８０の指示に応じて、回転台７４を回転させる駆動装置を制御する。
【０１２７】
プリアンプ１０３，１０４は、電磁界プローブ４０の電界検出部４１または磁界検出部５１から出力される差動信号を構成する２つの信号をそれぞれ増幅して、受信器１０６に送る。プリアンプ１０５は、参照点アンテナ６１の出力信号を増幅して、受信器１０６に送る。受信器１０６は、受けた複数の信号に対応する複数の測定データを生成する。複数の測定データは、受信器１０６からコンピュータ９０に送られる。
【０１２８】
図３３は、図３０に示した遠方電磁界推定装置１００の変形例を示す説明図である。この変形例における遠方電磁界推定装置１００は、図３０におけるプリアンプ１０３，１０４の代わりに、１８０度位相合成器１０７とプリアンプ１０８を備えている。１８０度位相合成器１０７は、電磁界プローブ４０の電界検出部４１または磁界検出部５１から出力される差動信号を構成する２つの信号を同位相にして合成して１つの出力信号を生成する。プリアンプ１０８は、１８０度位相合成器１０７の出力信号を増幅して、受信器１０６に送る。この変形例によれば、図３０に示した構成に比べて、受信器１０６の受信チャンネル数を１つ減らすことができる。なお、変形例の構成とする場合には、１８０度位相合成器１０７およびプリアンプ１０８による振幅と位相の変化を考慮して、電界プローブ係数ＰＦＥと磁界プローブ係数ＰＦＨを求めておく必要がある。
【０１２９】
ここで、参照点アンテナ６１の働きについて説明する。参照点アンテナ６１は、放射源２から放射された電磁波を受信して、その電磁波の電界に応じた電圧を出力信号として出力する。受信器１０６は、参照点アンテナ６１の出力信号に対応する参照電圧Ｖrefを生成する。参照電圧Ｖrefは、振幅と位相を持つ。
【０１３０】
また、受信器１０６は、電磁界プローブ４０の電界検出部４１または磁界検出部５１から出力される差動信号に基づいて、電界検出部４１で検出した電界または磁界検出部５１で検出した磁界に対応する電圧である測定電圧Ｖprobeを生成する。測定電圧Ｖprobeは、振幅と位相を持つ。
【０１３１】
コンピュータ９０は、以下のようにして、測定電圧Ｖprobeを、参照電圧Ｖrefの位相を基準とした信号に変換する。すなわち、測定電圧Ｖprobeが電界に対応するものである場合には、コンピュータ９０は、下記の式（７）によって、測定電圧Ｖprobeを、参照電圧Ｖrefの位相を基準とした電界信号Ｅに変換する。なお、ＰＦＥは、先に説明した電界プローブ係数である。
【０１３２】
Ｅ＝（Ｖprobe／Ｖref）・｜Ｖref｜・ＰＦＥ  …（７）
【０１３３】
また、測定電圧Ｖprobeが磁界に対応するものである場合には、コンピュータ９０は、下記の式（８）によって、測定電圧Ｖprobeを、参照電圧Ｖrefの位相を基準とした磁界信号Ｈに変換する。なお、ＰＦＨは、先に説明した磁界プローブ係数である。
【０１３４】
Ｈ＝（Ｖprobe／Ｖref）・｜Ｖref｜・ＰＦＨ  …（８）
【０１３５】
本実施の形態では、測定点電界は上記電界信号Ｅで表され、測定点磁界は上記磁界信号Ｈで表される。これにより、複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の測定タイミングが異なっていても、複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の位相を、参照電圧Ｖrefの位相を基準として表すことが可能になる。
【０１３６】
なお、参照点アンテナ６１については、グランドプレーン１からの反射波の影響により、受信レベルが小さくなる周波数が存在する。そのため、参照点アンテナ６１は、高さおよび放射源２からの距離を変更できる構成とする。また、放射源２が放射する電磁波と参照点アンテナ６１が受信する電磁波の位相の関係は安定していることが望ましい。そのため、図２８に示したＡ方向走査と図２９に示したＢ方向走査において、放射源２と参照点アンテナ６１の位置関係が一定になるように、参照点アンテナ６１は、回転台７４の回転に追従して移動できることが望ましい。
【０１３７】
次に、遠方電磁界推定装置１００の動作について詳しく説明する。近傍電磁界測定装置６０の制御部８０は、前述の第１の動作と第２の動作を実行する。第１の動作は、本実施の形態に係る遠方電磁界推定方法における第１の手順に対応する。第２の動作は、本実施の形態に係る遠方電磁界推定方法における第２の手順に対応する。
【０１３８】
演算処理部８１は、第１の演算処理と第２の演算処理を実行する。第１の演算処理は、本実施の形態に係る遠方電磁界推定方法における第３の手順に対応する。第２の演算処理は、本実施の形態に係る遠方電磁界推定方法における第４の手順に対応する。
【０１３９】
第１の演算処理では、グランドプレーン１を中心として測定面１０と面対称の位置関係を有する鏡像測定面２０上に、グランドプレーン１を中心として複数の測定点１１と面対称の位置関係を有する複数の鏡像測定点２１を設定し、第２の動作で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方に基づいて、複数の鏡像測定点２１における電界の鏡像測定面２０の接線方向の成分である複数の鏡像測定点電界と複数の鏡像測定点２１における磁界の鏡像測定面２０の接線方向の成分である複数の鏡像測定点磁界の少なくとも一方を算出する。
【０１４０】
第２の演算処理では、第２の動作で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方と、第１の演算処理で算出された複数の鏡像測定点電界と複数の鏡像測定点磁界の少なくとも一方とに基づいて、仮想の観測点３に形成されると推定される電界と磁界の少なくとも一方を算出する。
【０１４１】
以下、遠方電磁界推定装置１００を用いて実施する遠方電磁界推定方法の一連の手順について説明する。遠方電磁界推定方法の一連の手順は、大きく分けて、測定処理と、それに続く演算処理に分けられる。測定処理は、遠方電磁界推定方法の第１および第２の手順を含む。また、測定処理は、制御部８０が第１および第２の動作を実行することを含む。演算処理は、遠方電磁界推定方法の第３および第４の手順を含む。また、演算処理は、演算処理部８１が第１および第２の演算処理を実行することを含む。
【０１４２】
以下、第２の手順（第２の動作）において複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の両方を測定する場合を例にとって、測定処理について詳しく説明する。図３４は、測定処理を示すフローチャートである。図３４に示したように、測定処理では、まず、ステップＳ１０１で、受信器１０６によって、参照点アンテナ６１の出力信号に基づいて、放射源２が放射する電磁波の周波数を測定する。この電磁波の周波数に基づいて、後で式（３）、（４）によって遠方電磁界を求める際に必要な電磁波の波長が求められる。
【０１４３】
次に、ステップＳ１０２で、操作者が、電磁波の周波数、測定面１０の形状の情報、隣接する２つの測定点１１間の測定面１０上における距離等の測定条件をコンピュータ９０に入力する。
【０１４４】
次に、ステップＳ１０３で、制御部８０は、測定面１０を想定し、測定面１０上に複数の測定点１１を設定する。ステップＳ１０３は、第１の手順および第１の動作に対応する。ここでは、測定面１０は、図６に示したような５つの平面１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅからなるものとする。また、測定面１０の接線方向として第１方向および第２方向を以下のように定義する。平面１０ａ，１０ｂでは、Ｚ方向が第１方向であり、Ｙ方向が第２方向である。平面１０ｃ，１０ｄでは、Ｘ方向が第１方向であり、Ｙ方向が第２方向である。平面１０ｅでは、Ｚ方向が第１方向であり、Ｘ方向が第２方向である。
【０１４５】
次に、ステップＳ１０４で、図２８を参照して説明したＡ方向走査を行って、複数の測定点１１における測定点電界の第１方向成分を測定する。次に、ステップＳ１０５で、Ａ方向走査を行って、複数の測定点１１における測定点電界の第２方向成分を測定する。次に、ステップＳ１０６で、図２９を参照して説明したＢ方向走査を行って、複数の測定点１１における測定点電界の第１方向成分を測定する。次に、ステップＳ１０７で、Ｂ方向走査を行って、複数の測定点１１における測定点電界の第２方向成分を測定する。ステップＳ１０４〜Ｓ１０７では、測定に先立ち、各ステップで測定する測定点電界の成分を検出できるように電磁界プローブ４０の姿勢を調整すると共に、電界検出部４１の差動信号がプリアンプ１０３，１０４または１８０度位相合成器１０７に入力されるように設定する。
【０１４６】
次に、ステップＳ１０８で、Ａ方向走査を行って、複数の測定点１１における測定点磁界の第１方向成分を測定する。次に、ステップＳ１０９で、Ａ方向走査を行って、複数の測定点１１における測定点磁界の第２方向成分を測定する。次に、ステップＳ１１０で、Ｂ方向走査を行って、複数の測定点１１における測定点磁界の第１方向成分を測定する。次に、ステップＳ１１１で、Ｂ方向走査を行って、複数の測定点１１における測定点磁界の第２方向成分を測定して、測定処理を終了する。ステップＳ１０８〜Ｓ１１１では、測定に先立ち、各ステップで測定する測定点磁界の成分を検出できるように電磁界プローブ４０の姿勢を調整すると共に、磁界検出部５１の差動信号がプリアンプ１０３，１０４または１８０度位相合成器１０７に入力されるように設定する。
【０１４７】
ステップＳ１０４〜Ｓ１１１の各々において、制御部８０は、測定によって得られた測定点電界または測定点磁界の第１方向成分または第２方向成分に対応する電圧を、式（７）または式（８）を用いて電界信号Ｅまたは磁界信号Ｈに変換し、これらを、測定点電界または測定点磁界の、第１方向成分または第２方向成分の情報とする。そして、制御部８０は、この情報を、測定点１１の位置と測定点電界または測定点磁界の成分の方向と対応付けて記憶する。ステップＳ１０４〜Ｓ１１１は、第２の手順および第２の動作に対応する。
【０１４８】
以上の測定処理によって、測定面１０上の全ての測定点１１について、測定点電界および測定点磁界のそれぞれのＸ，Ｙ，Ｚの３方向の成分の振幅と位相の情報が得られる。測定点１１の測定点電界と測定点磁界のこれらの情報は、式（２）においてベクトルで表されている電界Ｅと、式（１）においてベクトルで表されている磁界Ｈに対応する。
【０１４９】
次に、演算処理について詳しく説明する。図３５は、演算処理を示すフローチャートである。図３５に示したように、演算処理では、まず、ステップＳ１２１で、操作者が、放射源２の高さと、放射源２から仮想の観測点３までの水平方向の距離と、観測点高さの範囲と、この範囲内で設定される複数の観測点の間隔（以下、観測点間隔と言う。）等の演算条件を入力する。ＥＭＣ規格の試験では、観測点高さの範囲は１ｍ〜４ｍである。
【０１５０】
次に、ステップＳ１２２で、演算処理部８１が第１の演算処理を行う。すなわち、演算処理部８１は、鏡像測定面２０上に複数の鏡像測定点２１を設定し、第２の動作で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界に基づいて、複数の鏡像測定点２１における複数の鏡像測定点電界と複数の鏡像測定点磁界を算出する。なお、測定点電界と測定点磁界と同様に、鏡像測定点電界と鏡像測定点磁界の位相は、参照電圧Ｖrefの位相を基準として表わされる。
【０１５１】
次に、ステップＳ１２３で、演算処理部８１は、式（１）、（２）を用いて、複数の測定点電界、複数の測定点磁界、複数の鏡像測定点電界および複数の鏡像測定点磁界に基づいて、面３０上の面電流Ｊｓと面磁流Ｍｓの分布を求める。
【０１５２】
次に、ステップＳ１２４で、演算処理部８１は、観測点高さを、入力された観測点高さの範囲内の最小値に設定する。
【０１５３】
次に、ステップＳ１２５で、演算処理部８１は、放射源２の高さと、放射源２から観測点３までの水平方向の距離と、観測点高さから、放射源２から観測点３までの距離を求める。次に、演算処理部８１は、式（３）、（４）を用いて、面３０上の面電流Ｊｓと面磁流Ｍｓの分布から、観測点３における遠方電磁界を算出し、その情報を記憶する。ＥＭＣ規格の試験では、特に、ステップＳ１２５において、観測点３における電界強度を算出し、記憶する。
【０１５４】
なお、式（１）〜（４）は、ベトクルを用いて表現されているが、演算処理部８１による式（１）〜（４）を用いた実際の演算は、Ｘ，Ｙ，Ｚの３方向の成分毎に行われる。
【０１５５】
次に、ステップＳ１２６で、演算処理部８１は、観測点高さの範囲内で設定される全ての観測点３について遠方電磁界の算出が終了したか否かを判定する。全ての観測点３について遠方電磁界の算出が終了している場合（Ｙ）には、演算処理を終了する。
【０１５６】
ステップＳ１２６において、全ての観測点３について遠方電磁界の算出が終了していない場合（Ｎ）には、ステップＳ１２７で、観測点高さを観測点間隔だけ増加させて、ステップＳ１２５に戻る。ステップＳ１２３〜Ｓ１２７は、第４の手順および第２の演算処理に対応する。
【０１５７】
以上の演算処理により、入力された観測点高さの範囲内の複数の観測点３における遠方電磁界が求められる。
【０１５８】
なお、図３４および図３５には、複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の両方を測定して、観測点３における遠方電磁界を算出する例を示した。しかし、本実施の形態では、複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の一方を測定して、観測点３における遠方電磁界を算出してもよい。例えば、複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の一方の振幅と位相を測定し、その測定結果と、先に説明したＰＦＥｍ／ＰＦＨｍおよびＰＦＥｐ−ＰＦＨｐを用いて、測定点電界と測定点磁界の他方の振幅と位相を計算によって求めてもよい。そして、このように測定と計算によって得られた測定点電界と測定点磁界に基づいて、観測点３における遠方電磁界を算出してもよい。この場合には、図３４に示した測定処理において、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７と、ステップ１０８〜Ｓ１１１の一方を省略することができる。
【０１５９】
すなわち、この場合には、第２の手順（第２の動作）では、複数の測定点電界と複数の測定点磁界の一方のみを測定する。第３の手順（第１の演算処理）では、複数の測定点電界と複数の測定点磁界の一方と、ＰＦＥｍ／ＰＦＨｍおよびＰＦＥｐ−ＰＦＨｐを用いて、複数の測定点電界と複数の測定点磁界の他方を算出する。第３の手順（第１の演算処理）では、更に、測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の一方と、算出された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の他方とに基づいて、複数の鏡像測定点電界と複数の鏡像測定点磁界を算出する。第４の手順（第２の演算処理）では、第２の手順（第２の動作）で測定された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の一方と、第３の手順（第１の演算処理）で算出された複数の測定点電界と複数の測定点磁界の他方、複数の鏡像測定点電界および複数の鏡像測定点磁界に基づいて、観測点３における遠方電磁界を算出する。
【０１６０】
また、本実施の形態では、ラブの等価定理の代わりにシェルクノフの等価定理を用いて、観測点３における遠方電磁界を算出してもよい。この場合には、面３０上の面電流Ｊｓの分布と面磁流Ｍｓの分布の一方のみを用いて、観測点３における遠方電磁界を算出することができる。以下、シェルクノフの等価定理を用いて、観測点３における遠方電磁界を算出する方法について説明する。
【０１６１】
まず、面３０上の面電流Ｊｓの分布のみを用いて、観測点３における遠方電磁界を算出する方法について説明する。この場合には、面３０が磁気壁であると仮定する。第２の手順（第２の動作）では、複数の測定点磁界のみを測定し、この複数の測定点磁界に基づいて、第３の手順（第１の演算処理）では、複数の鏡像測定点磁界のみを算出する。第４の手順（第２の演算処理）では、式（１）、（２）の代わりに、Ｊｓ＝２ｎ×Ｈ、Ｍｓ＝０という関係を用いて、複数の測定点磁界と複数の鏡像測定点磁界に基づいて、面３０上の面電流Ｊｓの分布のみを求める。第４の手順（第２の演算処理）では、更に、式（３）、（４）において、Ｍｓ＝０として、面３０上の面電流Ｊｓの分布から、観測点３における遠方電磁界を算出する。
【０１６２】
次に、面３０上の面磁流Ｍｓの分布のみを用いて、観測点３における遠方電磁界を算出する方法について説明する。この場合には、面３０が電気壁であると仮定する。第２の手順（第２の動作）では、複数の測定点電界のみを測定し、この複数の測定点電界に基づいて、第３の手順（第１の演算処理）では、複数の鏡像測定点電界のみを算出する。第４の手順（第２の演算処理）では、式（１）、（２）の代わりに、Ｊｓ＝０、Ｍｓ＝−２ｎ×Ｅという関係を用いて、複数の測定点電界と複数の鏡像測定点電界に基づいて、面３０上の面磁流Ｍｓの分布のみを求める。第４の手順（第２の演算処理）では、更に、式（３）、（４）において、Ｊｓ＝０として、面３０上の面磁流Ｍｓの分布から、観測点３における遠方電磁界を算出する。
【０１６３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３６は、本実施の形態に係る遠方電磁界推定方法の概要を説明するための説明図である。図３６に示したように、本実施の形態では、測定面１０の形状が第１の実施の形態とは異なっている。すなわち、本実施の形態における測定面１０は、円筒面と、この円筒面の軸方向の一方の端に位置する開口部を塞ぐ円形の面とによって構成されている。この測定面１０は、円筒面の他方の端に位置する開口部がグランドプレーン１によって塞がれる姿勢で配置される。そのため、測定面１０は、グランドプレーン１と合わさって閉じた面を形成する。また、測定面１０と鏡像測定面２０が合わさって、閉じた面３０が形成される。この閉じた面３０の形状は、円筒面と、この円筒面の軸方向の両方の端に位置する２つ開口部を塞ぐ２つの円形の面からなる形状である。
【０１６４】
図３７は、本実施の形態に係る近傍電磁界測定装置を示す斜視図である。本実施の形態に係る近傍電磁界測定装置１６０は、第１の実施の形態に係る近傍電磁界測定装置６０における位置制御機構７０の代わりに、位置制御機構１７０を備えている。
【０１６５】
位置制御機構１７０は、第１の実施の形態におけるレール７１，７１および可動フレーム７２の代わりに、グランドプレーン１に固定されたフレーム１７２を備えている。フレーム１７２は、垂直方向に延びる垂直部分と、この垂直部分の上端から水平方向に延びる水平部分とを有している。電磁界プローブ４０を支持するアーム７３は、フレーム１７２に沿って移動可能である。
【０１６６】
図３８は、図３７に示した近傍電磁界測定装置１６０の配置の一例を示す斜視図である。この例では、放射源２、電磁界プローブ４０、位置制御機構１７０および参照点アンテナ６１は、グランドプレーン１を構成する金属床面を有する電波暗室８０内に配置されている。
【０１６７】
図３９は、本実施の形態における複数の測定点１１の配置を説明するための説明図である。図３９において、放射源２を囲むように描かれた複数の破線は、複数の測定点１１が配置される位置を表している。図３９に示したように、本実施の形態では、複数の測定点１１のうちのいくつかは、円形の面上において円の中心から放射状に配列され、複数の測定点１１のうちの残りのいくつかは、円筒面上において複数列に配列される。各列は円筒面の軸方向と平行であり、隣接する２つの列の測定面１０上の間隔は一定である。
【０１６８】
複数の測定点１１は、測定面１０上において、交差する２方向に並ぶように配列されている。より具体的に説明すると、本実施の形態では、測定面１０を構成する円形の面上では、複数の測定点１１のうちのいくつかが、複数の同心円の円周方向と、半径方向とに並ぶように配列されている。また、測定面１０を構成する円筒面上では、複数の測定点１１のうちの残りのいくつかが、円筒面の軸方向と平行な方向と、円筒面の円周方向とに並ぶように配列されている。測定点１１が並ぶ２方向の各々について、隣接する２つの測定点１１間の測定面１０上における距離は、０より大きく電磁波の波長の１／２以下である。
【０１６９】
測定面１０を構成する円形の面と円筒面の各々において、他の面との境界に隣接する複数の測定点１１については、境界に極めて近い位置に配置することが好ましい。
【０１７０】
次に、図３７および図３９を参照して、近傍電磁界測定装置１６０を用いて複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方を測定する際における近傍電磁界測定装置１６０の動作について説明する。本実施の形態では、まず、図３７に示したように、回転台７４が所定の初期位置にある状態で、フレーム１７２に沿ってアーム７３を移動させ、且つ電磁界プローブ４０の姿勢を調整して、複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方を測定する。次に、回転台７４を所定の角度θだけ回転させた後、フレーム１７２に沿ってアーム７３を移動させ、且つ電磁界プローブ４０の姿勢を調整して、複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方を測定する。この動作を繰り返すことにより、図３９に示した複数の破線上の複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方が測定される。
【０１７１】
本実施の形態では、測定点１１の位置と、測定点電界と測定点磁界の各方向（測定面１０の接線方向）は、例えば円筒座標系で表される。この場合、円筒座標変換を用いて、測定点１１の位置と、測定点電界と測定点磁界の各方向を、それぞれ第１の実施の形態におけるＸ，Ｙ，Ｚの座標系で表された位置および方向に変換すれば、第１の実施の形態と同様の演算処理が可能になる。
【０１７２】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【０１７３】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図４０は、本実施の形態に係る遠方電磁界推定方法の概要を説明するための説明図である。図４０に示したように、本実施の形態では、測定面１０の形状が第１の実施の形態とは異なっている。すなわち、本実施の形態における測定面１０は、球面の半分である半球面である。この測定面１０は、半球面の開口部がグランドプレーン１によって塞がれる姿勢で配置される。そのため、測定面１０は、グランドプレーン１と合わさって閉じた面を形成する。また、測定面１０と鏡像測定面２０が合わさって、閉じた面３０が形成される。この閉じた面３０は、球面である。
【０１７４】
図４１は、本実施の形態に係る近傍電磁界測定装置を示す斜視図である。本実施の形態に係る近傍電磁界測定装置２６０は、第１の実施の形態に係る近傍電磁界測定装置６０における位置制御機構７０の代わりに、位置制御機構２７０を備えている。
【０１７５】
位置制御機構２７０は、第１の実施の形態におけるレール７１，７１および可動フレーム７２の代わりに、グランドプレーン１に固定されたフレーム２７２を備えている。フレーム２７２は、グランドプレーン１から放射源２の上方の位置まで延びる円弧形状を有している。電磁界プローブ４０を支持するアーム７３は、フレーム２７２に沿って移動可能である。
【０１７６】
図４２は、図４１に示した近傍電磁界測定装置２６０の配置の一例を示す斜視図である。この例では、放射源２、電磁界プローブ４０、位置制御機構２７０および参照点アンテナ６１は、グランドプレーン１を構成する金属床面を有する電波暗室８０内に配置されている。
【０１７７】
図４３は、本実施の形態における複数の測定点１１の配置を説明するための説明図である。図４３において、放射源２を囲むように描かれた複数の破線は、複数の測定点１１が配置される位置を表している。図４３に示したように、本実施の形態では、複数の測定点１１は、半球面とグランドプレーン１が接してできる円上において等間隔に並ぶ複数の点から、放射源２の上方に位置する半球面の頂点まで延びる複数の円弧上に配列される。
【０１７８】
複数の測定点１１は、測定面１０上において、交差する２方向に並ぶように配列されている。より具体的に説明すると、本実施の形態では、測定面１０を構成する半球面上において、複数の測定点１１は、半球面の頂点を通りグランドプレーン１に垂直な軸を中心とする複数の同心円の円周方向と、前記の複数の円弧に沿った方向とに並ぶように配列されている。測定点１１が並ぶ２方向の各々について、隣接する２つの測定点１１間の測定面１０上における距離は、０より大きく電磁波の波長の１／２以下である。
【０１７９】
次に、図４１および図４３を参照して、近傍電磁界測定装置２６０を用いて複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方を測定する際における近傍電磁界測定装置２６０の動作について説明する。本実施の形態では、まず、図４１に示したように、回転台７４が所定の初期位置にある状態で、フレーム２７２に沿ってアーム７３を移動させ、且つ電磁界プローブ４０の姿勢を調整して、複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方を測定する。次に、回転台７４を所定の角度θだけ回転させた後、フレーム２７２に沿ってアーム７３を移動させ、且つ電磁界プローブ４０の姿勢を調整して、複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方を測定する。この動作を繰り返すことにより、図４３に示した複数の破線上の複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方が測定される。
【０１８０】
本実施の形態では、測定点１１の位置と、測定点電界と測定点磁界の各方向（測定面１０の接線方向）は、例えば球座標系で表される。この場合、球座標変換を用いて、測定点１１の位置と、測定点電界と測定点磁界の各方向を、それぞれ第１の実施の形態におけるＸ，Ｙ，Ｚの座標系で表された位置および方向に変換すれば、第１の実施の形態と同様の演算処理が可能になる。
【０１８１】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【０１８２】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、測定面１０の形状は、グランドプレーン１と合わさって、放射源２を囲む閉じた面であって、その内側に形成される空間内に仮想の観測点３が含まれない閉じた面を形成できる形状であれば、任意の形状でよい。
【符号の説明】
【０１８３】
１…グランドプレーン、２…放射源、３…仮想の観測点、１０…測定面、１１…測定点、２０…鏡像測定面、２１…鏡像測定点、３０…閉じた面。
【図１】
2015034785.tif 000003
【図２】
2015034785.tif 000004
【図３】
2015034785.tif 000005
【図４】
2015034785.tif 000006
【図５】
2015034785.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015034785.tif 000009
【図８】
2015034785.tif 000010
【図９】
2015034785.tif 000011
【図１０】
2015034785.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
2015034785.tif 000033
【図３２】
2015034785.tif 000034
【図３３】
2015034785.tif 000035
【図３４】
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【図３５】
2015034785.tif 000037
【図３６】
2015034785.tif 000038
【図３７】
2015034785.tif 000039
【図３８】
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【図３９】
2015034785.tif 000041
【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年8月6日(2014.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
グランドプレーンによって区画された２つの空間のうちの一方に配置された電磁波の放射源を囲むように想定された測定面上の複数の測定点における電界の前記測定面の接線方向の成分である複数の測定点電界と、前記複数の測定点における磁界の前記測定面の接線方向の成分である複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定するための近傍電磁界測定装置であって、
電界と磁界の少なくとも一方を検出するプローブと、
前記放射源に対する前記プローブの相対的位置を変更可能な位置制御機構と、
前記プローブと前記位置制御機構を用いた電界と磁界の少なくとも一方の測定の制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、
前記グランドプレーンと合わさって、前記放射源を囲む閉じた面を形成するように前記測定面を想定し、前記測定面上に前記複数の測定点を設定する第１の動作と、
前記位置制御機構を制御しながら、前記プローブを用いて、前記複数の測定点電界と前記複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定する第２の動作とを実行することを特徴とする近傍電磁界測定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
制御部は、
グランドプレーンと合わさって、放射源を囲む閉じた面を形成するように測定面を想定し、測定面上に複数の測定点を設定する第１の動作と、
位置制御機構を制御しながら、プローブを用いて、複数の測定点電界と複数の測定点磁界の少なくとも一方を測定する第２の動作とを実行する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
面Ｓ上に面電流Ｊｓと面磁流Ｍｓが分布しているとき、放射源から距離ｒの位置にある観測点における電界Ｅ(r)と磁界Ｈ(r)は、それぞれ下記の式（３）、（４）によって求められる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
プローブ係数を求める方法では、バイコニカルアンテナ６１と電磁界プローブ４０を、グランドプレーン１を基準として高さ１ｍの位置に配置した。バイコニカルアンテナ６１と電磁界プローブ４０の間の距離は、３０ｃｍ〜１００ｃｍの範囲において１０ｃｍ間隔で変化させた。バイコニカルアンテナ６１は、水平偏波の電磁波を放射する姿勢で配置した。電磁界プローブ４０は、電界検出部４１が電界の水平成分を検出し、磁界検出部５１が磁界の垂直成分を検出する姿勢で配置した。バイコニカルアンテナ６１が放射する電磁波の周波数は、３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの範囲内で変化させた。電磁界プローブ４０の電界検出部４１と磁界検出部５１から出力される２つの差動信号は、受信器６５に供給される。受信器６５は、受けた基準信号ＳＲ２と２つの差動信号に対応する複数の測定データを生成する。複数の測定データは、受信器６５から図示しないコンピュータに送られる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
次に、図１１を参照して、放射源としてログペリオディックアンテナ６２を用いた場合について説明する。この場合には、バイコニカルアンテナ６１の代わりにログペリオディックアンテナ６２を、グランドプレーン１を基準として高さ１ｍの位置に配置した。ログペリオディックアンテナ６２と電磁界プローブ４０の間の距離は、３０ｃｍ〜１００ｃｍの範囲において１０ｃｍ間隔で変化させた。ログペリオディックアンテナ６２は、水平偏波の電磁波を放射する姿勢で配置した。ログペリオディックアンテナ６２が放射する電磁波の周波数は、３００ＭＨｚ〜１ＧＨｚの範囲内で変化させた。ログペリオディックアンテナ６２を用いた場合におけるその他の条件は、バイコニカルアンテナ６１を用いた場合と同様である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
図２７は、図２６に示した近傍電磁界測定装置６０の配置の一例を示す斜視図である。この例では、放射源２、電磁界プローブ４０、位置制御機構７０および参照点アンテナ６１は、グランドプレーン１を構成する金属床面を有する電波暗室１８０内に配置されている。電波暗室１８０は、金属床面を除くシールドルームの壁面に電波吸収体が貼り付けられて構成されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１６】
次に、図２８および図２９を参照して、近傍電磁界測定装置６０を用いて複数の測定点１１における測定点電界と測定点磁界の少なくとも一方を測定する際における近傍電磁界測定装置６０の動作の概要について説明する。始めに、図２６において、破線で示した可動フレーム７２の位置をＡ位置と定義し、実線で示した可動フレーム７２の位置をＢ位置と定義する。また、回転台７４の正面方向が図２６において記号Ｃで示した方向に向いているときの回転台７４の位置をＣ位置と定義する。また、回転台７４の正面方向が図２６において記号Ｄで示した方向に向いているときの回転台７４の位置をＤ位置と定義する。記号Ｄで示した方向は、記号Ｃで示した方向から、回転台７４の回転方向に９０°回転した方向である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３６は、本実施の形態に係る遠方電磁界推定方法の概要を説明するための説明図である。図３６に示したように、本実施の形態では、測定面１０の形状が第１の実施の形態とは異なっている。すなわち、本実施の形態における測定面１０は、円筒面と、この円筒面の軸方向の一方の端に位置する開口部を塞ぐ円形の面とによって構成されている。この測定面１０は、円筒面の他方の端に位置する開口部がグランドプレーン１によって塞がれる姿勢で配置される。そのため、測定面１０は、グランドプレーン１と合わさって閉じた面を形成する。また、測定面１０と鏡像測定面２０が合わさって、閉じた面３０が形成される。この閉じた面３０の形状は、円筒面と、この円筒面の軸方向の両方の端に位置する２つの開口部を塞ぐ２つの円形の面からなる形状である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６６】
図３８は、図３７に示した近傍電磁界測定装置１６０の配置の一例を示す斜視図である。この例では、放射源２、電磁界プローブ４０、位置制御機構１７０および参照点アンテナ６１は、グランドプレーン１を構成する金属床面を有する電波暗室１８０内に配置されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７６】
図４２は、図４１に示した近傍電磁界測定装置２６０の配置の一例を示す斜視図である。この例では、放射源２、電磁界プローブ４０、位置制御機構２７０および参照点アンテナ６１は、グランドプレーン１を構成する金属床面を有する電波暗室１８０内に配置されている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２７】
2015034785.tif 000046
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３８】
2015034785.tif 000047
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４２】
2015034785.tif 000048