(57)【要約】【課題】電子機器から放射される電磁波を３次元的に測定する装置において、単独アンテナでは測定時間が膨大となり、複数アンテナを用いた同時測定ではアンテナ相互間の干渉により測定精度が劣化してしまう。【解決手段】最大感度方向が被測定物１１に向けられて、被測定物１１から放射される電磁波を受信する複数の指向性アンテナ１４ａ、１４ｂと、複数の指向性アンテナ１４ａ、１４ｂの被測定物１１に対する相対位置を変化可能な可動部２０ａ、２０ｂを備える。そして、可動部２０ａ、２０ｂは、指向性アンテナ１４ａが、電磁波を受信した他の指向性アンテナ１４ｂによって再放射される電磁波の影響を受けずに被測定物１１から放射される電磁波を受信可能な位置（他の指向性アンテナ１４ｂの所定のビーム幅の領域３５ｂに入らない位置）になるように、被測定物１１に対する相対位置を変化させる。【選択図】図１
2009052990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最大感度方向が被測定物に向けられて、前記被測定物から放射される電磁波を受信する、複数の指向性アンテナと、
前記複数の指向性アンテナの前記被測定物に対する相対位置を変化可能な可動部とを備え、
前記可動部は、前記各指向性アンテナが、前記電磁波を受信した他の指向性アンテナによって再放射される電磁波の影響を受けずに前記被測定物から放射される前記電磁波を受信可能な位置で、前記相対位置を変化させる、電磁界測定装置。
【請求項２】
前記再放射される電磁波の影響を受けずに前記電磁波を受信可能な前記位置は、前記他の指向性アンテナの所定のビーム幅の領域に入らない位置であって、
前記所定のビーム幅は、前記他の指向性アンテナの最大感度に対する減衰量が２０ｄＢ以下となる角度範囲である、請求項１に記載の電磁界測定装置。
【請求項３】
前記各指向性アンテナは、測定する中心位置に前記最大感度方向が向けられて、前記中心位置を中心とした同一の円周上に配置されており、
前記可動部は、前記各指向性アンテナの前記各最大感度方向がなす角度を維持して、前記各指向性アンテナを前記円周上の各測定位置に移動し、
さらに、前記円周が存在する面に垂直な前記被測定物が載置されている面に対して垂直な軸で、前記中心位置を通る前記軸を中心にして、前記被測定物を回転させる被測定物回転部を備えた、請求項２に記載の電磁界測定装置。
【請求項４】
隣接する前記測定位置の、前記中心位置に向かう各方向がなす角度は、いずれも同じ所定角度であり、
前記各指向性アンテナの前記各最大感度方向がなす角度は、前記所定角度の整数倍である、請求項３に記載の電磁界測定装置。
【請求項５】
複数の半径の円周上に前記各指向性アンテナを移動させて、複数の円周上の電磁界分布を測定する場合に、
前記所定のビーム幅を、前記複数の円周のうち半径が最大となる円周上に前記各指向性アンテナを配置したときの、前記他の指向性アンテナの最大感度に対する減衰量が２０ｄＢ以下となる角度範囲と決定し、その決定した前記所定のビーム幅を、前記各指向性アンテナを他の半径の円周上に移動させた際にも適用する、請求項３に記載の電磁界測定装置。
【請求項６】
前記複数の指向性アンテナは２つであり、
前記各指向性アンテナの前記所定のビーム幅は９０度未満であり、
前記２つの指向性アンテナの前記最大感度方向がなす角度は９０度である、請求項３に記載の電磁界測定装置。
【請求項７】
前記複数の指向性アンテナは、前記被測定物の周りの直方体面上の電磁界分布を測定する場合の、配置された面の垂直方向に前記最大感度方向が向くように、前記直方体の互いに直交する２面または３面上に配置された、２つまたは３つの指向性アンテナであり、
前記可動部は、前記２つまたは３つの指向性アンテナの位置を、それぞれが配置された面内をその面方向に移動するように変化させる、請求項２に記載の電磁界測定装置。
【請求項８】
最大感度方向が被測定物に向けられて、前記被測定物から放射される電磁波を受信する、複数の指向性アンテナと、
前記複数の指向性アンテナの前記被測定物に対する相対位置を変化可能な可動部とを備え、
前記可動部は、前記各指向性アンテナが、隣接する指向性アンテナの影響を受けずに前記電磁波を受信可能な、前記各指向性アンテナ相互間の最短距離が所定距離以上となる位置で、前記相対位置を変化させる、電磁界測定装置。
【請求項９】
前記所定距離は５ｃｍである、請求項８に記載の電磁界測定装置。
【請求項１０】
前記各指向性アンテナは、測定する中心位置に前記最大感度方向が向けられて、前記中心位置を中心とした同一の円周上に配置されており、
前記可動部は、前記各指向性アンテナ相互間の最短距離が前記所定距離以上となるように維持して、前記各指向性アンテナを前記円周上の各測定位置に移動し、
さらに、前記円周が存在する面に垂直な前記被測定物が載置されている面に対して垂直な軸で、前記中心位置を通る前記軸を中心にして、前記被測定物を回転させる被測定物回転部を備えた、請求項８に記載の電磁界測定装置。
【請求項１１】
前記各指向性アンテナは、前記最大感度方向を回転軸として少なくとも９０度回転できる、請求項１または８に記載の電磁界測定装置。
【請求項１２】
請求項１または８に記載の電磁界測定装置と、
各指向性アンテナが電磁波を受信して測定された各電磁界測定値に基いて得られる電磁界分布を表示する表示部とを備えた、測定システム。
【請求項１３】
最大感度方向が被測定物に向けられて、前記被測定物から放射される電磁波を受信する、複数の指向性アンテナを、前記各指向性アンテナが、前記電磁波を受信した他の指向性アンテナによって再放射される電磁波の影響を受けずに前記被測定物から放射される前記電磁波を受信可能な位置で、前記被測定物に対する相対位置を順次変化させていくアンテナ移動ステップと、
前記アンテナ移動ステップによって順次変化されていく各位置において、前記各指向性アンテナが、その位置における電磁波を受信して電磁界強度を測定する電磁界測定ステップとを備えた、電磁界測定方法。
【請求項１４】
最大感度方向が被測定物に向けられて、前記被測定物から放射される電磁波を受信する、複数の指向性アンテナを、前記各指向性アンテナが、隣接する指向性アンテナの影響を受けずに前記電磁波を受信可能な、前記各指向性アンテナ相互間の最短距離が所定距離以上となる位置で、前記被測定物に対する相対位置を順次変化させていくアンテナ移動ステップと、
前記アンテナ移動ステップによって順次変化されていく各位置において、前記各指向性アンテナが、その位置における電磁波を受信して電磁界強度を測定する電磁界測定ステップとを備えた、電磁界測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器から放射される電磁波を測定する電磁界測定装置、測定システムおよび電磁界測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器は、小型化、高機能化、デジタル化が進み、これに伴って電子機器から放射される電磁波のレベルも増加して不要輻射対策が困難化している。また、電話やＴＶ、無線ＬＡＮ等の電磁波を送受信する電子機器も増加し、電子機器周辺の電磁界の様子を測定するニーズが高まって来ている。
【０００３】
電子機器から放射される電磁波の測定は、不要輻射の場合は電磁波暗室やオープンサイトでの遠方電界と、電子機器やプリント基板近傍の電磁界分布を測定する装置が利用されており、携帯電話などの無線装置では前述の電磁波暗室や電磁界分布測定装置、さらに測定位置を３次元的に変えて分布を測定する装置が利用されている。特に測定位置を３次元的に変えて分布を測定する装置は、電子機器近傍から遠方電磁波暗室特性の間を補完する測定装置として不要輻射分析の用途でもニーズが高まって来ている。
【０００４】
この測定位置を３次元的に変えて測定する装置の従来例について、図９から図１３を用いて説明する。
【０００５】
図９は、第１の従来の電磁界測定装置を模式的に示した構成図である。
【０００６】
図９において、放射される電磁波を測定する被測定物１１が、被測定物１１を回転させる回転台１２に載置されている。被測定物１１の中心を原点とした半円周状のガイド３３に、被測定物１１から放射される電磁波を測定するアンテナ１４が配置されており、可動部２０が、アンテナ１４をガイド３３に沿って移動させる。
【０００７】
このような構成の電磁界測定装置において、アンテナ１４は被測定物１１の中心を向きながら円周状のガイド３３に沿って移動し、被測定物１１が回転台１２によって回転することにより被測定物１１を中心とした半球面の任意位置で測定が可能となっている。
【０００８】
そして複数の測定位置で測定した測定結果から、被測定物１１から放射される電磁界の分布を、図１０に示すような極座標上の半球面で表すことが出来る。なお、図１０の濃い部分が、電磁界強度の強い部分を示している。
【０００９】
また、被測定物周囲の直方体空間面の電磁界分布を測定する電磁界測定装置もある（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
図１１は、被測定物周囲の直方体空間面の電磁界分布を測定する第２の従来の電磁界測定装置を模式的に示した構成図である。
【００１１】
図１１において、１３は放射する電磁波が測定される被測定物、１５は被測定物１３を回転させる回転台、１６は被測定物１３から放射される電磁波を測定するアンテナ、２１はアンテナ１６を装着固定するステー、２２はアンテナ１６の高さを保持するアンテナマスト、２３はステー２１をＹ軸方向へ移動させる可動部、２４は可動部２３をアンテナマスト２２に装着してＺ軸方向の位置を調整する可動部、２６はアンテナマスト２２をＸ軸方向へ移動させるための可動部、２７は可動部２６がX軸方向へ移動するためのガイドを示している。
【００１２】
このような構成の電磁界測定装置において、Ｙ軸方向を向いたアンテナ１６が装着固定されたステー２１は、可動部２３によってＹ軸方向への、可動部２４によってＺ軸方向への、更に可動部２６によってＸ軸方向への、それぞれの移動が可能となっている。
【００１３】
被測定物１３とアンテナマスト２２との間の空間の任意の位置でのＸ−Ｚ平面（測定面１７）の電磁界を測定することが可能で、図１２に示すような被測定物１３を中心とする直方体側面（測定面１７）の電磁界分布を表すことが出来る。なお、図１２は等高線状の縞が、電磁界強度の同じ部分を示しており、中央の縞部分ほど強い電界強度を示している。さらに、回転台１５を９０度ずつ回転させて同様にして測定することで、他の直方体側面の電磁界分布も求めることができる。
【００１４】
一方、複数のアンテナを用いた同時測定を行うことで測定時間の短縮を図る提案もなされている（例えば、特許文献２参照）。
【００１５】
図１３は、電磁界の高速測定を可能にした構成の第３の従来の電磁界測定装置を模式的に示した構成図である。
【００１６】
図１３において、電波を放射するアンテナを用いた被測定物１８が、Ｚ軸を中心として回転させるための回転台１９の先端に装着固定されている。そして、半円周状のガイド２９に、被測定物１８から放射された電磁波を測定するアンテナ群２８が等間隔に装着されている。半円周状のガイド２９には、半円周状のガイド２９表面での電磁波反射を低減させるための吸収体３４が設けられており、また、半円周状のガイド２９の中心を被測定物１８の中心に合わせるための車輪３０が設けられている。
【００１７】
このような構成の電磁界測定装置において、半円周状のガイド２９に装着されたアンテナ群２８のそれぞれのアンテナで受信された受信信号は、それぞれ異なる周波数で変調された後、合成されて１つの測定信号として送出されるので、アンテナ群２８を測定位置毎に切り替えることなく、ほぼリアルタイムに電磁界の高速測定が出来るようになっている。
【特許文献１】特開２０００−２３０９５４号公報
【特許文献２】特開２００６−２３４６０２号公報（例えば、第８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、電子機器から放射される電磁波を３次元的に測定する従来の電磁界測定装置では、単独アンテナを用いた構成では、測定時間が膨大となる、という問題があった。また、同時測定を行う複数アンテナを用いた構成では、アンテナ相互間の干渉により測定精度が劣化する、という問題があった。
【００１９】
すなわち、図９に示した単独アンテナを用いた第１の従来の電磁界測定装置の構成の場合、電磁界分布を求めるための測定箇所が多く、測定に膨大な時間を要する。例えば、図９において、１０度間隔で半球面を測定する場合、ガイド３３に沿った移動が０〜９０度で１０箇所、回転台１２の回転が０〜３６０度で３５箇所との掛け算で合計３５０箇所への移動と測定を行う必要があるため、１箇所の測定時間が３０秒で済むとしても測定には約３時間が必要になってしまう。
【００２０】
また、図１１に示した単独アンテナを用いた第２の従来の電磁界測定装置においても、電磁界分布を求めるための測定箇所は多く、測定に膨大な時間を要する。さらにこの場合には、回転台１５の回転角度毎に測定結果が分かれてしまうため、合成の手間が掛かるという課題が発生し、また、アンテナ１６の測定方向がＹ軸方向を向いているので天面（Ｘ−Ｙ平面）の測定も困難になるという課題も発生する。
【００２１】
このような単独アンテナを用いた構成では、測定間隔が小さな電磁界分布を測定しようとすると、測定箇所の数が増加し、測定時間がさらに増加してしまう。
【００２２】
また、被測定物から放射される電磁波を測定する指向性アンテナが、感度良く受信出来る指向性範囲から到来した電磁波を受信した際には、その指向性範囲に向けて受信した電磁波が再放射される。したがって、この指向性範囲内に別の測定用の指向性アンテナが存在すると、別の指向性アンテナからの電磁波の再放射の影響により、被測定物から放射される電磁波の測定値に誤差が生じてしまう。
【００２３】
測定時間の短縮を図った図１３に示すような複数アンテナを用いた第３の従来の電磁界測定装置では、アンテナ群２８のうちガイド２９の両端近くに配置されたアンテナ同士は、相互の指向性範囲内に配置されることになるので、ガイド２９端に近い部分に配置されたアンテナにおける電磁波の測定値に誤差が生じてしまう。
【００２４】
また、アンテナは、金属としての性質によりその周りの電磁界へ影響を与えるので、アンテナ同士を近接させて配置すると、電磁界の測定値に誤差が生じてしまう。したがって、図１３に示すようなアンテナ群２８の構成では、近接したアンテナ同士の相互干渉は避けられず、アンテナ群２８に含まれるアンテナの数に応じて測定値の誤差が拡大してしまう。
【００２５】
本発明は、上述した従来の課題を考慮して、短い測定時間で精度よく電磁界を測定できる電磁界測定装置、測定システムおよび電磁界測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上述した課題を解決するために、第１の本発明は、
最大感度方向が被測定物に向けられて、前記被測定物から放射される電磁波を受信する、複数の指向性アンテナと、
前記複数の指向性アンテナの前記被測定物に対する相対位置を変化可能な可動部とを備え、
前記可動部は、前記各指向性アンテナが、前記電磁波を受信した他の指向性アンテナによって再放射される電磁波の影響を受けずに前記被測定物から放射される前記電磁波を受信可能な位置で、前記相対位置を変化させる、電磁界測定装置である。
【００２７】
また、第２の本発明は、
前記再放射される電磁波の影響を受けずに前記電磁波を受信可能な前記位置は、前記他の指向性アンテナの所定のビーム幅の領域に入らない位置であって、
前記所定のビーム幅は、前記他の指向性アンテナの最大感度に対する減衰量が２０ｄＢ以下となる角度範囲である、第１の本発明の電磁界測定装置である。
【００２８】
また、第３の本発明は、
前記各指向性アンテナは、測定する中心位置に前記最大感度方向が向けられて、前記中心位置を中心とした同一の円周上に配置されており、
前記可動部は、前記各指向性アンテナの前記各最大感度方向がなす角度を維持して、前記各指向性アンテナを前記円周上の各測定位置に移動し、
さらに、前記円周が存在する面に垂直な前記被測定物が載置されている面に対して垂直な軸で、前記中心位置を通る前記軸を中心にして、前記被測定物を回転させる被測定物回転部を備えた、第２の本発明の電磁界測定装置である。
【００２９】
また、第４の本発明は、
隣接する前記測定位置の、前記中心位置に向かう各方向がなす角度は、いずれも同じ所定角度であり、
前記各指向性アンテナの前記各最大感度方向がなす角度は、前記所定角度の整数倍である、第３の本発明の電磁界測定装置である。
【００３０】
また、第５の本発明は、
複数の半径の円周上に前記各指向性アンテナを移動させて、複数の円周上の電磁界分布を測定する場合に、
前記所定のビーム幅を、前記複数の円周のうち半径が最大となる円周上に前記各指向性アンテナを配置したときの、前記他の指向性アンテナの最大感度に対する減衰量が２０ｄＢ以下となる角度範囲と決定し、その決定した前記所定のビーム幅を、前記各指向性アンテナを他の半径の円周上に移動させた際にも適用する、第３の本発明の電磁界測定装置である。
【００３１】
また、第６の本発明は、
前記複数の指向性アンテナは２つであり、
前記各指向性アンテナの前記所定のビーム幅は９０度未満であり、
前記２つの指向性アンテナの前記最大感度方向がなす角度は９０度である、第３の本発明の電磁界測定装置である。
【００３２】
また、第７の本発明は、
前記複数の指向性アンテナは、前記被測定物の周りの直方体面上の電磁界分布を測定する場合の、配置された面の垂直方向に前記最大感度方向が向くように、前記直方体の互いに直交する２面または３面上に配置された、２つまたは３つの指向性アンテナであり、
前記可動部は、前記２つまたは３つの指向性アンテナの位置を、それぞれが配置された面内をその面方向に移動するように変化させる、第２の本発明の電磁界測定装置である。
【００３３】
また、第８の本発明は、
最大感度方向が被測定物に向けられて、前記被測定物から放射される電磁波を受信する、複数の指向性アンテナと、
前記複数の指向性アンテナの前記被測定物に対する相対位置を変化可能な可動部とを備え、
前記可動部は、前記各指向性アンテナが、隣接する指向性アンテナの影響を受けずに前記電磁波を受信可能な、前記各指向性アンテナ相互間の最短距離が所定距離以上となる位置で、前記相対位置を変化させる、電磁界測定装置である。
【００３４】
また、第９の本発明は、
前記所定距離は５ｃｍである、第８の本発明の電磁界測定装置である。
【００３５】
また、第１０の本発明は、
前記各指向性アンテナは、測定する中心位置に前記最大感度方向が向けられて、前記中心位置を中心とした同一の円周上に配置されており、
前記可動部は、前記各指向性アンテナ相互間の最短距離が前記所定距離以上となるように維持して、前記各指向性アンテナを前記円周上の各測定位置に移動し、
さらに、前記円周が存在する面に垂直な前記被測定物が載置されている面に対して垂直な軸で、前記中心位置を通る前記軸を中心にして、前記被測定物を回転させる被測定物回転部を備えた、第８の本発明の電磁界測定装置である。
【００３６】
また、第１１の本発明は、
前記各指向性アンテナは、前記最大感度方向を回転軸として少なくとも９０度回転できる、第１または第８の本発明の電磁界測定装置である。
【００３７】
また、第１２の本発明は、
第１または第８の本発明の電磁界測定装置と、
各指向性アンテナが電磁波を受信して測定された各電磁界測定値に基いて得られる電磁界分布を表示する表示部とを備えた、測定システムである。
【００３８】
また、第１３の本発明は、
最大感度方向が被測定物に向けられて、前記被測定物から放射される電磁波を受信する、複数の指向性アンテナを、前記各指向性アンテナが、前記電磁波を受信した他の指向性アンテナによって再放射される電磁波の影響を受けずに前記被測定物から放射される前記電磁波を受信可能な位置で、前記被測定物に対する相対位置を順次変化させていくアンテナ移動ステップと、
前記アンテナ移動ステップによって順次変化されていく各位置において、前記各指向性アンテナが、その位置における電磁波を受信して電磁界強度を測定する電磁界測定ステップとを備えた、電磁界測定方法である。
【００３９】
また、第１４の本発明は、
最大感度方向が被測定物に向けられて、前記被測定物から放射される電磁波を受信する、複数の指向性アンテナを、前記各指向性アンテナが、隣接する指向性アンテナの影響を受けずに前記電磁波を受信可能な、前記各指向性アンテナ相互間の最短距離が所定距離以上となる位置で、前記被測定物に対する相対位置を順次変化させていくアンテナ移動ステップと、
前記アンテナ移動ステップによって順次変化されていく各位置において、前記各指向性アンテナが、その位置における電磁波を受信して電磁界強度を測定する電磁界測定ステップとを備えた、電磁界測定方法である。
【発明の効果】
【００４０】
本発明により、短い測定時間で精度よく電磁界を測定できる電磁界測定装置、測定システムおよび電磁界測定方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の電磁界測定装置を模式的に示した構成図を示している。なお、図９に示した第１の従来の電磁界測定装置と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。
【００４３】
図１において、放射する電磁波が測定される被測定物１１が、被測定物１１を回転させる回転台１２に載置されている。被測定物１１の中心を原点とした半円周状のガイド３３に、被測定物１１から放射される電磁波を測定するアンテナ１４ａおよび１４ｂが配置されており、可動部２０ａおよび２０ｂが、アンテナ１４ａおよび１４ｂをガイド３３に沿って移動させる。被測定物１１が載置されている回転台１２の面は、ガイド３３の半円周形状によって形成される面に垂直な面であり、この回転台１２の面に垂直で被測定物１１の測定中心を通る軸を回転軸として、被測定物１１は回転台１２によって回転移動される。
【００４４】
アンテナ１４ａおよび１４ｂは、電磁波を受信する方向に関して指向性を有する指向性アンテナであり、図１に記載の被測定物１１に向かう破線は、アンテナ１４ａおよび１４ｂの最大感度方向を示している。また、図１に網掛けで示す３５ａおよび３５ｂの領域は、アンテナ１４ａおよび１４ｂが電磁波を感度良く受信出来る指向性範囲を示している。ここでは、アンテナの指向性範囲３５ａおよび３５ｂは、アンテナ１４ａおよび１４ｂのそれぞれの最大感度に対する減衰量が２０ｄＢ以下である、ビーム幅αで決まる範囲を示している。
【００４５】
また、アンテナ１４ａおよび１４ｂは、図１に示すように、互いのアンテナの指向性範囲３５ｂおよび３５ａ内に存在しない位置に配置されている。また、アンテナ１４ａおよび１４ｂ間は、それらの最短距離Ｌminが５ｃｍ以上となる位置に配置されている。ここで最短距離Ｌminとは、アンテナ１４ａおよび１４ｂのそれぞれの金属部分同士の最短の距離をいう。
【００４６】
このような構成の本実施の形態１の電磁界測定装置において、可動部２０ａおよび２０ｂは、被測定物１１に向かう互いの最大感度方向のなす角度βを保ちながら、アンテナ１４ａおよび１４ｂを半円周上のガイド３３に沿って移動する。そして、アンテナ１４ａおよび１４ｂを移動させた各測定位置において、アンテナ１４ａおよび１４ｂでその測定位置における電磁界を測定する。回転台１２によって被測定物１１を所定角度ずつ回転させて、回転させた各角度位置において同様に、可動部２０ａおよび２０ｂによってアンテナ１４ａおよび１４ｂを移動させて電磁界を測定することで、被測定物１１周囲の半球面状の電磁界分布を測定することが出来る。
【００４７】
アンテナ１４ａおよび１４ｂは、互いのアンテナの指向性範囲３５ｂおよび３５ａに入らず、かつ、アンテナ１４ａおよび１４ｂ間の最短距離Ｌminが５ｃｍ以上となる各測定位置で電磁界を測定するので、相互干渉が非常に少ない高精度な測定が可能である。
【００４８】
また、アンテナ１４ａおよび１４ｂを共に半円周上のガイド３３に沿って移動させた各測定位置において、アンテナ１４ａおよび１４ｂの２つのアンテナの位置で電磁界を測定できるので、図９に示した１つのアンテナ１４で測定する従来の電磁界測定装置よりも、短時間で電磁界測定分布を測定することができる。
【００４９】
なお、可動部２０ａおよび２０ｂがアンテナ１４ａおよび１４ｂを各測定位置に移動する処理が、本発明のアンテナ移動ステップの一例にあたり、各測定位置においてアンテナ１４ａおよび１４ｂが電磁界を測定する処理が、本発明の電磁界測定ステップの一例にあたる。
【００５０】
ここで、本実施の形態１の電磁界測定装置において、複数のアンテナで高精度な測定を可能にするための、各アンテナを配置する位置関係について以下に説明する。
【００５１】
図２に、各周波数における信号の最大レベルとフロアノイズレベルを示す。図２（ａ）は信号の最大レベルを、図２（ｂ）はフロアノイズレベルを、図２（ｃ）は信号の最大レベルおよびフロアノイズレベルを、それぞれ示している。
【００５２】
信号に対するノイズの許容レベルは、各周波数における信号の最大レベル、測定環境のフロアノイズレベル、および測定環境に大きく依存する。
【００５３】
本実施の形態１の電磁界測定装置で対象とする被測定物１１は、民生家電機器や高周波機器であり、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、ダイナミックレンジが最大６０ｄＢ程度、暗ノイズ（＝フロアノイズ）が２０ｄＢ程度の電波暗室での測定を想定している。
【００５４】
したがって、フロアノイズレベル以下の信号はフロアノイズに隠れて判別ができなくなるため、信号の最大レベルとフロアノイズレベルとの差が理想的な減衰量で通常は４０ｄＢ程度（１／１００００）になる。また、信号の大小の差（ダイナミックレンジ）以下のノイズは信号との区別が明確にできるため、実用上は、図２（ｃ）に示すようにダイナミックレンジ程度の減衰量（２０ｄＢ）でも十分であると言える。被測定物や周波数によって信号のダイナミックレンジは大きく異なるが、２０ｄＢ（１／１００）以上異なると、数１に示すように測定結果への影響が０．００４ｄＢとなり、ほぼ無視することが可能で、測定データの分離もできる。
【００５５】
【数１】
2009052990.tif 000003
次に、指向性を有するアンテナが他のアンテナに影響を与える範囲について説明する。
【００５６】
図３（ａ）は、指向性を有するアンテナからの電磁波の再放射により影響を与える範囲を説明する図である。
【００５７】
指向性を有するアンテナ４０の指向特性と、アンテナ４０を中心とする、アンテナ４０からの影響が−ｎｄＢの円から、アンテナ４０からの影響が−ｎｄＢより大きい範囲が決まる。図３（ａ）において、破線で示したアンテナ４０の指向特性と、アンテナ４０からの影響が−ｎｄＢの円との交点と、アンテナ４０とを結ぶ直線で囲まれた範囲が、アンテナ４０からの影響が−ｎｄＢより大きい範囲となる。つまり、図３（ａ）に網掛けで示した、主ビーム方向を中心としたビーム幅αの領域が、アンテナ４０からの影響が−ｎｄＢより大きい領域である。
【００５８】
図３（ｂ）は、ダイポールアンテナ４１からの電磁波の再放射により影響を与える範囲を示した図である。
【００５９】
一例としてダイポールアンテナ４１を用いる場合、図３（ｂ）に示すようにその指向特性は円形なので、ダイポールアンテナ４１からの影響が−２０ｄＢより大きい範囲は、網掛けで示したビーム幅α＝１２０°の領域となる。
【００６０】
つまり、この網掛けで示した領域内に他のアンテナを配置すると、そのアンテナにおける電磁界の測定値に影響を与えてしまうことになる。一方、この領域外に他のアンテナを配置した場合には、そのアンテナにおける電磁界の測定値に与える影響は無いと言える。
【００６１】
ダイポールアンテナよりも指向性の鋭いアンテナの場合には、そのアンテナからの影響が−２０ｄＢより大きい範囲を示すビーム幅αは、ダイポールアンテナの場合（１２０°）よりも狭い角度となる。
【００６２】
図１に示すように、複数のアンテナ１４ａおよび１４ｂを被測定物１１から等しい距離となる円周状のガイド３３上に配置する場合、ビーム幅αの等しい同じアンテナを使用した場合には、２つのアンテナ１４ａおよび１４ｂの最大感度方向がなす角度βを、数２で示す角度範囲内とすることにより、アンテナ１４ａおよび１４ｂを、互いのアンテナの指向性範囲３５ｂおよび３５ａに入らないように配置させることができる。
【００６３】
【数２】
2009052990.tif 000004
例えば、アンテナ１４ａおよび１４ｂとしてダイポールアンテナを使用した場合には、図３（ｂ）で説明したように、このときのビーム幅αは１２０°なので、数２より、β≦６０°となるようにアンテナ１４ａおよび１４ｂを配置すればよい。
【００６４】
また、他のアンテナが近接している場合には、そのアンテナから放射される電磁界の影響を受けるために、電磁界の測定値に誤差が生じる。
【００６５】
図４は、微小ダイポールアンテナから放射される電磁界の強さを説明する図を示している。図４に示すような、微小ダイポールアンテナから距離ｒ離れた観測点Ｐ（ｒ、θ、φ）に放射される電磁界の強さは、マクスウェルの方程式を用いて、数３に示す数式で与えられる。
【００６６】
【数３】
2009052990.tif 000005
さらに、数４の数式により、微小ダイポールアンテナから距離ｒ離れた観測点Ｐにおける減衰量を求めることができる。
【００６７】
【数４】
2009052990.tif 000006
図５は、数３および数４の数式から求めたアンテナからの距離と減衰量の関係を示したグラフである。
【００６８】
数４で求めた数式では、アンテナの中心（ｒ＝０）では、Ｅｒ、Ｅθ共に無限大となってしまうため、Ｒ１＝０．０１（１ｃｍ）をアンテナ中心の電界と仮定して図５のグラフを求めている。導体内の電界は一定なので、この仮定は有効である。
【００６９】
図５のグラフより、アンテナ間の最短距離を２ｃｍ程度にすれば１０ｄＢの減衰量に、アンテナ間の最短距離を５ｃｍ程度にすれば２０ｄＢの減衰量になることがわかる。
【００７０】
被測定物から放射される電磁波は総じて図４の微小ダイポールアンテナより指向性が鋭く、図５のグラフよりも減衰が大きいことを考慮して、本実施の形態１では、各アンテナ間の最短距離を、減衰量が２０ｄＢ以上となる５ｃｍ以上とする。アンテナ間の最短距離が５ｃｍ未満になると、近接するアンテナから放射される電磁界の影響を受けて、被測定物からの電磁界の測定値に誤差が生じる可能性がある。
【００７１】
図６は、本発明の実施の形態１の電磁界測定装置のアンテナの具体的な配置例を模式的に示した構成図を示している。なお、図１に示した電磁界測定装置と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。
【００７２】
被測定物１１の中心を原点とした半円周状のガイド３３に、被測定物１１から放射される電磁波を測定するアンテナ３６ａおよび３６ｂが取り付けられており、可動部３８ａおよび３８ｂが、アンテナ３６ａおよび３６ｂをガイド３３に沿って移動させる。
【００７３】
アンテナ３６ａおよび３６ｂは、最大感度方向に対する減衰量が２０ｄＢ以下となる範囲のビーム幅αが９０°以下の指向性を有する指向性アンテナであり、被測定物１１に向かうアンテナ３６ａおよび３６ｂの最大感度方向のなす角度βが９０°となるように配置されている。
【００７４】
数２より、ビーム幅αが９０°以下なので、β＝９０°とすることにより、アンテナ３６ａおよび３６ｂは、互いのアンテナの指向性範囲３７ｂおよび３７ａ内には入らない。
【００７５】
このような構成の電磁界測定装置において、可動部３８ａおよび３８ｂは、被測定物１１に向かう互いの最大感度方向のなす角度β＝９０°を保ちながら、アンテナ３６ａおよび３６ｂを半円周上のガイド３３に沿って移動する。そして、アンテナ３６ａおよび３６ｂを移動させた各測定位置において、アンテナ３６ａおよび３６ｂでその測定位置における電磁界を測定する。
【００７６】
アンテナ３６ａで、ガイド３３の１／４円周分（測定中心から９０°分）内の範囲の各測定位置における測定を行うと、アンテナ３６ｂで、ガイド３３の別の１／４円周分内の範囲の各測定位置における測定も同時に行われるので、その時点でガイド３３の半周分（測定中心から１８０°分）内の範囲の各測定位置における測定が行われることになる。
【００７７】
なお、本実施の形態１では、２つのアンテナ１４ａおよび１４ｂ、またはアンテナ３６ａおよび３６ｂを、ガイド３３上に設けることとしたが、他のアンテナの指向性範囲に入らず、かつ、他のアンテナとの最短距離が５ｃｍ以上となるように配置できれば、３つ以上のアンテナをガイド３３上に設けて、それらのアンテナの最大感度方向がなす角度を保持したまま、ガイド３３上でそれらのアンテナを移動させるようにしてもよい。
【００７８】
アンテナの数を多く設けるほど、同時に測定できる測定位置が増えるので、より短時間に電磁界分布を求めることができる。
【００７９】
また、ガイド３３上における各測定位置を、測定中心からの所定角度ごとの位置とする場合には、隣接して設置するアンテナの最大感度方向がなす角度βを、その所定角度の整数倍の角度とすることにより、効率よく測定ができる。
【００８０】
例えば、ガイド３３上における隣接する測定位置を、測定中心から５°おきの位置とした場合、隣接する２つのアンテナの最大感度方向のなす角度βを、５°の整数倍である６０°などに設定すると、一方のアンテナである測定位置における電磁界の測定を行った時に、もう一方のアンテナで、６０°離れた測定位置における測定が行える。すなわち、２つのアンテナの最大感度方向のなす角度βを保持して２つのアンテナを移動していくことにより、双方のアンテナを同時に有効な測定位置に移動させていくことができる。
【００８１】
また、１つの被測定物に対して、半径が異なる複数の半球面状の電磁界分布を求める場合があるが、その場合の隣接する２つのアンテナの最大感度方向がなす角度βを、最も半径の大きい測定位置における各アンテナのビーム幅αから決定し、そこで決定した角度βを、それよりも小さい半径で測定する場合にも適用すればよい。半径が大きいほど、隣接する２つのアンテナの最大感度方向がなす角度βを大きくする必要があるので、最も大きい半径において決定した角度βを用いることにより、いずれの半径における測定においても、他のアンテナからの影響の小さい正確な測定値を得ることができる。
【００８２】
なお、本実施の形態１では、アンテナが被測定物からの電磁波を受信した際に再放射される電磁波の減衰特性が、受信する電磁波の減衰特性に等しいものとして各アンテナのビーム幅αを決定した。
【００８３】
以上に説明したように、複数の指向性アンテナを、他のアンテナの指向性範囲に入らない位置で、他の指向性アンテナとの最短距離が５ｃｍ以上となるように配置し、それらのアンテナの相対位置関係を維持しながら、被測定物に対する相対位置を変化させて電磁界を測定することにより、各アンテナ間の相互干渉が非常に少ない高精度な測定ができる。
【００８４】
（実施の形態２）
図７に、本発明の実施の形態２の電磁界測定装置の基本原理を示す模式図を示す。
【００８５】
図７において、４２は放射する電磁波が測定される被測定物、４３ａ〜４３ｃは被測定物４２から放射される電磁波を測定する指向性アンテナ、４４ａ〜４４ｃはアンテナ４３ａ〜４３ｃが電磁波を感度良く受信出来る指向性範囲を示している。なお、アンテナ４３ａ〜４３ｃの指向性範囲４４ａ〜４４ｃは被測定物４２の先で途切らせて簡略表示しているが、実際には無限遠方まで連続しており、各アンテナ４３ａ〜４３ｃは、この指向性範囲４４ａ〜４４ｃから到来する電磁波を感度良く受信するだけでなく、受信時にはこの指向性範囲４４ａ〜４４ｃに向けて受信した電磁波が放射される。
【００８６】
このような構成において、アンテナ４３ａ〜４３ｃは、互いの測定方向が直交する状態で、被測定物４２の周囲に互いの指向性範囲４４ａ〜４４ｃに入らないように配置され、指向性範囲４４ａ〜４４ｃの方向から到来する電磁波を感知する指向性を有している。すなわち、アンテナ４３ａとアンテナ４３ｂの最大感度方向がなす角度γ、アンテナ４３ａとアンテナ４３ｃの最大感度方向がなす角度φ、アンテナ４３ｂとアンテナ４３ｃの最大感度方向がなす角度θが、いずれも９０°となるように配置されている。
【００８７】
このため、被測定物４２から放射された電磁波がアンテナ４３ａ〜４３ｃによって再放射されてもその指向性範囲４４ａ〜４４ｃには他のアンテナ４３ａ〜４３ｃが存在しないため、複数のアンテナ４３ａ〜４３ｃを用いた電磁波の高速測定において、アンテナ４３ａ〜４３ｃの相互干渉が非常に少ない高精度な測定が可能となっている。
【００８８】
図８は、図７の基本原理を直交座標系に用いた、本発明の実施の形態２の直方体面の電磁界測定装置の構成図を示している。
【００８９】
図８において、５１は放射する電磁波が測定される被測定物、５４ａ〜５４ｃは被測定物５１から放射される電磁波を測定する指向性アンテナ、５５ａ〜５５ｃはアンテナ５４ａ〜５４ｃが電磁波を感度良く受信出来る指向性範囲、５３ａ〜５３ｃはアンテナ５４ａ〜５４ｃの３次元的な位置を移動させるための可動部を示している。なお、可動部５３ａ〜５３ｃは、図１１に示した従来の電磁界測定装置と同様の構成により３次元的な位置を移動する構成となっているが、簡略化のため図８では省略している。
【００９０】
このような構成において、アンテナ５４ａ〜５４ｃは、被測定物５１を底面の中心とする空間上の直方体表面の位置に配置され、その測定方向は直方体表面に垂直でかつ直方体内部に向けられている。
【００９１】
さらに、アンテナ５４ａ〜５４ｃは指向性範囲５５ａ〜５５ｃには互いに入らないように可動部５３ａ〜５３ｃによってその位置が制御されているため、被測定物５１から放射された電磁波がアンテナ５４ａ〜５４ｃによって再放射されてもその指向性範囲５５ａ〜５５ｃには他のアンテナ５４ａ〜５４ｃが存在せず、複数のアンテナ５４ａ〜５４ｃを用いた直方体面状の電磁波の高速測定において、アンテナ５４ａ〜５４ｃの相互干渉が非常に少ない高精度な測定が可能となっている。
【００９２】
アンテナ５４ａ〜５４ｃを、可動部５３ａ〜５３ｃによって、それぞれの面上を移動させて各測定位置における電磁界を測定することにより、アンテナ５４ａ〜５４ｃが配置されている直方体の３面の電磁界分布を求めることができる。
【００９３】
そして、測定していない直方体の他の３面がアンテナ５４ａ〜５４ｃに向くように被測定物５１の位置を変える、または、測定していない直方体の他の３面の位置にアンテナ５４ａ〜５４ｃを移動させて、同様に測定を行うことにより、直方体の６面全てについて、図１２に示すような電磁界分布を求めることができる。
【００９４】
さらに本実施の形態２の電磁界測定装置では、アンテナ５４ａ〜５４ｃと被測定物５１との距離を可動部５３ａ〜５３ｃにより変更することで、半径の異なる半球面状の電磁界分布や大きさの異なる直方体面状の電磁界分布を測定し、被測定物５１からアンテナ５４ａ〜５４ｃまでの距離に応じた電磁界分布も高精度に測定することが可能となる。
【００９５】
なお、図８に示した本実施の形態２の電磁界測定装置では、３つのアンテナ５４ａ〜５４ｃを直方体の３面に配置する構成としたが、例えば直方体の隣接する側面の２面上に１つずつ、２つのアンテナを配置する構成であってもよい。この場合、直方体の上面または下面の電磁界分布を測定する際には、被測定物５１の上面または下面がいずれかのアンテナに向くように被測定物５１の位置を変えて測定すればよい。
【００９６】
また、実施の形態１においてアンテナ１４ａ、１４ｂ、３６ａおよび３６ｂの向きを、実施の形態２においてアンテナ５４ａ、５４ｂおよび５４ｃの向きを、それぞれの測定方向（最大感度方向）を回転軸として、少なくとも９０°回転できる機構を設けてもよい。このような回転機構を設けることにより、垂直偏波に対する電磁界と水平偏波に対する電磁界を測定できる。
【００９７】
また、各実施の形態の電磁界測定装置に、コンピュータおよび表示装置を接続することにより、自動的に複数の測定位置における電磁界を測定させていき、それらの測定結果から得られる図１０や図１２に示すような電磁界分布をディスプレイなどの表示装置に表示させるような測定システムを実現することができる。
【００９８】
以上に説明したように、本発明の電磁界測定装置を用いることにより、複数アンテナを用いた高速同時測定におけるアンテナ相互間の干渉を軽減し測定精度の劣化を防ぐことが可能となり、短時間に精度の良い電磁界分布測定が得られることで困難化する電子機器の不要輻射分析効率を向上させることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明に係る電磁界測定装置、測定システム、および電磁界測定方法は、短い測定時間で精度よく電磁界を測定できる効果を有し、電子機器から放射される電磁波を測定する電磁界測定装置、測定システムおよび電磁界測定方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施の形態１の電磁界測定装置を模式的に示した構成図
【図２】（ａ）各周波数における信号の最大レベルを示す図、（ｂ）各周波数におけるフロアノイズレベルを示す図、（ｃ）各周波数における信号の最大レベルおよびフロアノイズレベルを示す図
【図３】（ａ）指向性を有するアンテナからの電磁波の再放射により影響を与える範囲を説明する図、（ｂ）ダイポールアンテナからの電磁波の再放射により影響を与える範囲を示した図
【図４】微小ダイポールアンテナから放射される電磁界の強さを説明する図
【図５】アンテナからの距離と減衰量の関係を示したグラフ
【図６】本発明の実施の形態１の電磁界測定装置の、アンテナの具体的な配置例を模式的に示した構成図
【図７】本発明の実施の形態２の電磁界測定装置の基本原理を示す模式図
【図８】本発明の実施の形態２の、直方体面の電磁界測定装置の構成図
【図９】第１の従来の電磁界測定装置を模式的に示した構成図
【図１０】第１の従来の電磁界測定装置で得られる電磁界分布の一例を示した図
【図１１】第２の従来の電磁界測定装置を模式的に示した構成図
【図１２】第２の従来の電磁界測定装置で得られる電磁界分布の一例を示した図
【図１３】第３の従来の電磁界測定装置を模式的に示した構成図
【符号の説明】
【０１０１】
１１、１３、１８、４２、５１  被測定物
１２、１５、１９  回転台
１４、１４ａ、１４ｂ、１６、３６ａ、３６ｂ、４０、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、５４ａ、５４ｂ、５４ｃ  アンテナ
１７  測定面
２０、２０ａ、２０ｂ、３８ａ、３８ｂ、５３ａ、５３ｂ、５３ｃ  可動部
２１  ステー
２２  アンテナマスト
２３、２４、２６  可動部
２７、２９、３３  ガイド
２８  アンテナ群
３０  車輪
３４  吸収体
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３７ａ、３７ｂ、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、５５ａ、５５ｂ、５５ｃ  アンテナの指向性範囲
４１  ダイポールアンテナ
【図１】
2009052990.tif 000007
【図２】
2009052990.tif 000008
【図３】
2009052990.tif 000009
【図４】
2009052990.tif 000010
【図５】
2009052990.tif 000011
【図６】
2009052990.tif 000012
【図７】
2009052990.tif 000013
【図８】
2009052990.tif 000014
【図９】
2009052990.tif 000015
【図１１】
2009052990.tif 000016
【図１３】
2009052990.tif 000017
【図１０】
2009052990.tif 000018
【図１２】
2009052990.tif 000019