(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス電圧を発生するパルス発生器と、一対のアンテナ導体でもって平行間隙部を形成する中央伝送部と、この中央伝送部の一方端に接合され前記パルス発生器が発生するパルス電圧を電磁波に変えて前記中央伝送部の平行間隙部へ送り込む前段伝送部と、前記中央伝送部の他方端に接合され前記中央伝送部を伝搬して来た電磁波を受けて終端させる後段伝送部とからなり、前記後段伝送部の終端部に整合抵抗が並列接続されてなる電磁波発生装置において、前記中央伝送部の一方のアンテナ導体と同電位の側導体が前記平行間隙部の両側に配されてなるとともに、前記中央伝送部の他方のアンテナ導体と前記側導体との離隔距離が、前記一対のアンテナ導体同士の離隔距離の０．２ないし０．６倍であることを特徴とする電磁波発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、落雷などによって発生する立ち上がりの急峻な電磁波によって発生する電界に対する電子機器の耐力を評価するための装置、特に、均一な電界分布を広い範囲に形成することのできる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
急峻なパルス波形を持った電磁波ノイズが電子機器に侵入し、電子機器の誤動作することが最近大きな問題になっている。ＩＣやＬＳＩなどの集積半導体素子は、電子機器の縮小化や価格の低減など多大の効果をもたらした。しかし、一方では個々の素子の寸法が縮小化されたことから、外来ノイズによる誤動作や局部的な絶縁損傷が生じやすくなってきた。そのために、電子機器の耐ノイズ性を向上させる努力が懸命に払われている。このような電子機器の耐ノイズ性を評価するために人工的な電磁波発生装置が必要になってきている。すなわち、電磁波発生装置に電子機器をセットし、急峻に立ち上がるパルス性の電磁波によって電子機器の誤動作や素子の損傷が認められないか否かが試験される。
【０００３】
図５は、従来の電磁波発生装置の構成を示す斜視図である。銅平板製の一対のアンテナ導体１１Ａ，１１Ｂよりなる中央伝送部１１が平行間隙部４０を形成し、この中央伝送部１１の両端にそれぞれ傾斜した銅平板製の前段伝送部１２および後段伝送部１３が接合されている。前段伝送部１２は、図５の左側へ行くにつれて導体幅および導体間隙が直線的に縮小する傾斜導体１２Ａ，１２Ｂより構成されている。前段伝送部１２の最左端には、電圧印加線１６を介してパルス発生器１４が並列に接続されている。一方、後段伝送部１３は、図５の右側へ行くにつれて導体幅および導体間隙が直線的に縮小する傾斜導体１３Ａ，１３Ｂより構成されている。後段伝送部１３の最右端には整合抵抗１５が並列接続されている。この整合抵抗１５は、後段伝送部１３の終端部１３Ｃとのインピーダンス整合を取るためのものである。
【０００４】
図５において、パルス発生器１４は、急峻に立ち上がるパルス電圧を発生するものである。中央伝送部１１や前段伝送部１２、後段伝送部１３は、それぞれ図示されていない絶縁柱で支持されている。パルス発生器１４で発生したパルス電圧は、初め前段伝送部１２の最左端の入口１２Ｃに印加され、前段伝送部１２の傾斜導体１２Ａ，１２Ｂの間隙部に電磁波が発生する。この電磁波は、時間とともに右側へ伝搬し、中央伝送部１１のアンテナ導体１１Ａ，１１Ｂの平行間隙部４０を通って後段伝送部１３の傾斜導体１３Ａ，１３Ｂの間隙部に進む。後段伝送部１３に侵入した電磁波は、後段伝送部１３の右端まで伝搬し、その終端部１３Ｃに設けられた整合抵抗１５によって吸収される。中央伝送部１１におけるアンテナ１１Ａ，１１Ｂの平行間隙部４０が耐ノイズ性を評価するための空間であって、例えば、電子機器などの供試器１８（点線）をケースごと、アンテナ１１Ｂの上に載置して試験が行われる。
【０００５】
図５の電磁波発生装置は、供試器１８に晒す電磁波としてその伝搬方向に電界Ｅおよび磁界Ｈの成分を持たない場合の耐ノイズ性評価試験を目的としている。すなわち、電磁波として、アンテナ導体１１Ａ，１１Ｂの対向する方向に電界Ｅが形成され、この電界Ｅに直角な方向に磁界Ｈが形成される。このように伝搬方向に電界Ｅおよび磁界Ｈの成分を持たない電磁波は、一般にＴＥＭ波（Transverse Electro-Magnetic Wave）と呼ばれている。中央伝送部１１の平行間隙部４０にＴＥＭ波を発生させ、供試器１８をセットする方向を変えることにより種々の方向の耐ノイズ性を評価することができる。
【０００６】
図５において、中央伝送部１１の大きさは、供試器１８の外形寸法によって決まり、現存するものでその間隙や幅、伝搬長（電磁波の進む方向の長さ）がそれぞれ数十ｃｍから数十ｍのものまである。図５においては、各伝送部１１，１２，１３は全て銅板で構成されているが、供試器１８が、例えば自動車や飛行機などのように大きくなると、電磁波発生装置の幅や間隙、伝播長が数十ｍにもなるので、平板での製作が不可能になる。その場合には、複数のワイヤーを、そのワイヤー間に若干の隙間を設けながら平行に、かつ平面状に張り、等価的に平行平板電極を構成させることが行われている。
【０００７】
図６は、従来の異なる電磁波発生装置の構成を示す斜視図である。複数本のワイヤーよりなる上下一対のワイヤー群によって、前段伝送部２２と中央伝送部２１と後段伝送部２３とが構成されている。また、中央伝送部２１は、上下のワイヤー群よりなるアンテナ導体２１Ａ，２１Ｂが平行間隙部４０を介して配置され、各ワイヤーが互いに平行にかつ平面状に張られている。前段伝送部２２は、各ワイヤーが中央伝送部２１の左端で折り曲げられ、ワイヤー群２２Ａ，２２Ｂ同士がそれぞれ左方へ行くにしたがって互いに間隙部が狭くなるように配されるとともに各ワイヤーが最左端で一つに纏められている。一方、後段伝送部２３は、各ワイヤーが中央伝送部２１の右端で折り曲げられ、ワイヤー群２３Ａ，２３Ｂ同士がそれぞれ右方へ行くにしたがって互いに間隙部が狭くなるように配されるとともに各ワイヤーが最右端で一つに纏められている。前段伝送部２２の左端の入口２２Ｃにパルス発生器１４が並列接続され、後段伝送部２３の右端の終端部２３Ｃに整合抵抗１５が並列接続されている。電磁波発生装置を図６のように構成することによって、図５の場合と同じような性能が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来の電磁波発生装置は、狭い室内に設置された場合に中央伝送部の平行間隙内の電界分布が均一にならないという問題があった。
すなわち、中央伝送部の平行間隙部の両側面が開放されているために、室内の壁の影響を受けて供試器が置かれる平行間隙部内の電界分布が均一にならず、耐ノイズ性を評価する試験精度が悪いという欠点があった。次に、この問題を図６で示された電磁波発生装置の例でもって説明する。
【０００９】
図７は、図６の電磁波発生装置の構成を示す側面図であり、図８は、図７の平面図である。すなわち、中央伝送部２１の左右の伝送長、上下の高さ、幅はいずれも３．５ｍとし、また、前段伝送部２２の伝送長を２．５ｍ、後段伝送部２３の伝送長を１．５ｍとした。さらに、前段伝送部２２の入口２２Ｃの縦横の開口幅をいずれも０．４５ｍとし、後段伝送部２３の終端部２３Ｃの縦横の開口幅をいずれも０．８５ｍとした。前段伝送部２２の下部の導線群２２Ｂ（図６）は入口２２Ｃのところで０．５５ｍ突き上げられ、一方、後段伝送部２３の下部の導線群２３Ｂ（図６）も終端部２３Ｃのところで０．０６ｍ突き上げられている。整合抵抗１５は１００Ωとし、上部および下部の導線群の導体本数はそれぞれ２２本となっている。
【００１０】
図９は、図７の電磁波発生装置が設置された試験室の構成を示す電磁波伝送方向に対して直交する面での断面図である。試験室が両側の壁３と天井５と床４とからなり、電磁波発生装置が床４から０．１ｍ上に離れた位置に配されるとともに試験室の中央に設置された。試験室を狭く設定し、アンテナ導体２１Ａ，２１Ｂの両端から壁３までの離隔距離を０．５ｍとした。アンテナ導体２１Ａと２１Ｂとの間の平行間隙部４０の寸法Ｈは前述のように３．５ｍである。
【００１１】
図１０は、図９の断面について電界計算を行った結果を示す等電位線図である。アンテナ導体２１Ａの電位を１００％とし、アンテナ導体２１Ｂおよび試験室の電位、すなわち、左右の壁３と天井５と床４との電位を全て０％とした。等電位線６は、電界計算によって２０％ピッチの間隔でもって求められた線である。ここで、アンテナ導体２１Ｂ側の代表位置９を図９において床４の中央から０．２ｍ上に離れた位置とする。この代表位置９の電界を求めると、１５％／ｍであった。平行間隙部４０の電界分布は試験室の影響を受け、電界の高い部分と低い部分とが存在する。すなわち、一般に、等電位線６の間隔が密な部分は電界が高く、等電位線６の間隔が疎な部分は電界が低い。図１０において、１００％の電位であるアンテナ導体２１Ａ付近は、等電位線６の間隔が密なので電界が高い。一方、０％の電位であるアンテナ導体２１Ｂ付近は等電位線６の間隔が疎なの電界が低い。平行間隙部４０に供試器を置いて試験をするのであるから、平行間隙部４０の電界はできるだけ均一であることが望ましい。この問題は、図５のような板状のアンテナ導体１１Ａ，１１Ｂと間の平行間隙部４０の場合でも同様である。中央伝送部の平行間隙部４０の電界分布をより均一にすることによって、供試器の耐ノイズ性評価の試験精度を向上させることができる。
【００１２】
この発明の目的は、平行間隙部の電界分布をより均一にすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明によれば、パルス電圧を発生するパルス発生器と、一対のアンテナ導体でもって平行間隙部を形成する中央伝送部と、この中央伝送部の一方端に接合され前記パルス発生器が発生するパルス電圧を電磁波に変えて前記中央伝送部の平行間隙部へ送り込む前段伝送部と、前記中央伝送部の他方端に接合され前記中央伝送部を伝搬して来た電磁波を受けて終端させる後段伝送部とからなり、前記後段伝送部の終端部に整合抵抗が並列接続されてなる電磁波発生装置において、前記中央伝送部の一方のアンテナ導体と同電位の側導体が前記平行間隙部の両側に配されてなるとともに、前記中央伝送部の他方のアンテナ導体と前記側導体との離隔距離が、前記一対のアンテナ導体同士の離隔距離の０．２ないし０．６倍であるようにするとよい。側導体が配されることによって、等電位線が床側へ押し下げられるので、床側の電界が高くなり平行間隙部の電界分布がより均一になる。また、中央伝送部の他方のアンテナ導体と側導体との離隔距離が、一対のアンテナ導体同士の離隔距離の０．２ないし０．６倍であるが、この範囲が床側の電界が非常に高くなる領域であり、平行間隙部の電界分布の均一性が非常によい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を実施例に基づいて説明する。図１は、この発明の実施例にかかる電磁波発生装置の構成を示す側面図であり、図２は、図１の平面図である。中央伝送部２１の平行間隙部４０の両側にそれぞれワイヤーよりなる側導体１，２が付加されている。側導体１，２はアンテナ導体２１Ａと同電位になるように給電されている。また、側導体１，２は、図２のようにアンテナ導体２１Ａの両幅からそれぞれ水平方向で寸法Ｍだけ出っ張っている。さらに、側導体１とアンテナ導体２１Ｂとの高さ方向の離隔距離はＤであり、側導体２は、側導体１とアンテナ導体２１Ａとの略中間に位置している。
【００１７】
図１の電磁波発生装置を図９で示されたものと同じ試験室に設置して平行間隙部４０の電界が計算された。図３は、図１の電磁波発生装置が設置された試験室の構成を示す電磁波伝送方向に対して直交する面での断面図であり、図９の構成に側導体１，２が付加されただけである。
図４は、図３の断面について電界計算を行った結果を示す等電位線図である。電界計算は図１０の場合と同様に、アンテナ導体２１Ａの電位を１００％とし、アンテナ導体２１Ｂおよび試験室の電位、すなわち、左右の壁３と天井５と床４との電位を全て０％とした。また、側導体１，２の電位を１００％とし、側導体１からアンテナ導体２１Ｂまでの高さ方向の離隔距離Ｄを２ｍとするとともに、水平方向の寸法Ｍ（図２）を０．１５ｍとした。等電位線６が、電界計算によって２０％ピッチの間隔でもって求められた線である。図４より分かるように、側導体１，２によって等電位線６が床４側へ押し下げられ、アンテナ導体２１Ｂ側の電界が図１０の場合よりは高くなっていることを示している。なお、側導体１，２を近接して周回している等電位線６の電位は８０％であり、アンテナ導体２１Ａを近接して周回している等電位線６と同じ電位である。側導体１，２が配されることによって、平行間隙部４０の電界分布がより均一になる。電界計算は、側導体１とアンテナ導体２１Ｂとの離隔距離Ｄを種々変えて行われた。但し、Ｍは０．１５ｍ、Ｈは３．５ｍと一定にした。
【００１８】
図１１は、離隔距離Ｄを種々変えた場合の電界計算結果を示す特性線図である。横軸に寸法比Ｄ／Ｈが目盛られ、縦軸に電界が目盛られている。実線の特性３０が図３の代表位置９（床４の中央から０．２ｍだけ上の×印の位置）における電界であり、○印が実際に電界計算された結果である。但し、電界計算は、図３において側導体２は除き、側導体１だけにして行われた。点線の特性３１は、１００％の電圧を平行間隙部４０の寸法Ｈ＝３．５ｍで割った値、すなわち、２８．６％／ｍである。電界はできるだけ特性３１に近い方がよいことになる。
【００１９】
図１１の特性３０において、Ｄ／Ｈが１の場合は、従来の電磁波発生装置の場合（図９）に相当し、代表位置９における電界が低くなっている。Ｄ／Ｈを減少させることによって電界は高くなり、特性３１のレベルに近くなって行くが２８．６％／ｍまでには達せず、Ｄ／Ｈが０．３５で電界がピークを迎え、Ｄ／Ｈをさらに減少させると逆に電界が低下して行く。Ｄ／Ｈが０．２ないし０．６の範囲が床側の電界が非常に高くなる領域であり、平行間隙部４０の電界分布の均一性が非常によい。
【００２０】
また、側導体１に側導体２（図３）を追加すると、平行間隙部４０の電界は図１１の特性３０よりさらに高くなる。それは、図４のように側導体２の存在によって等電位線６が床４側へさらに押し下げられるためてある。それによって、平行間隙部４０の電界分布の均一性がさらによくなる。
図１に戻り、この発明は平行間隙部４０が図５のような板状のアンテナ１１Ａ，１１Ｂで構成されたものであっても構わない。また、側導体は、ワイヤー状の側導体１だけであっても構わないし、側導体１とアンテナ２１Ａとの間に複数のワイヤー群が配されてあってもよい。さらに、側導体はワイヤー群ではなく板状であってもよく、また、その板状の側導体をアンテナ２１Ａに繋げて下方へ垂らす構成としてもよい。
【００２１】
図２におけるＭの寸法は、床側の電界値にはあまり影響しない。したがって、Ｍ＝０であっても構わないし、Ｍ＝０．２ｍであってもよい。しかし、Ｍの寸法をあまり大きくすると、電磁波発生装置を試験室に収納することができなくなるのでＭの値はなるべく小さい方がよい。
【００２２】
【発明の効果】
この発明は前述のように、中央伝送部の一方のアンテナ導体と同電位の側導体が中央伝送部の平行間隙部の両側に配されてなるようにすることによって、平行間隙部の電界分布がより均一になり、供試器の耐ノイズ性評価の試験精度が向上する。
【００２３】
また、かかる構成において、中央伝送部の他方のアンテナ導体と側導体との離隔距離が、一対のアンテナ導体同士の離隔距離の０．２ないし０．６倍であるようにすることによって、供試器の耐ノイズ性評価の試験精度が最もよくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例にかかる電磁波発生装置の構成を示す側面図
【図２】図１の平面図
【図３】図１の電磁波発生装置が設置された試験室の構成を示す断面図
【図４】図３の断面について電界計算を行った結果を示す等電位線図
【図５】従来の電磁波発生装置の構成を示す斜視図
【図６】従来の異なる電磁波発生装置の構成を示す斜視図
【図７】図６の電磁波発生装置の構成を示す側面図
【図８】図７の平面図
【図９】図７の電磁波発生装置が設置された試験室の構成を示す断面図
【図１０】図９の断面について電界計算を行った結果を示す等電位線図
【図１１】離隔距離Ｄを種々変えた場合の電界計算結果を示す特性線図
【符号の説明】
１，２：側導体、３：壁、４：床、５：天井、６：等電位線、１４：パルス発生器、１５：整合抵抗、１１，２１：中央伝送部、１１Ａ，１１Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ：アンテナ導体、１２，２２：前段伝送部、１３，２３：後段伝送部、１２Ｃ，２２Ｃ：入口、１３Ｃ，２３Ｃ：終端部、４０：平行間隙部
【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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