(57)【要約】  デバイスのＥＭＩ感受性試験を実行するシステムおよび方法が、開示される。システムは、ＥＭＩを発生する複数のデバイスを備えたＥＭＩ発生ユニットを備えてもよい。ＥＭＩを発生するそれぞれのデバイスは、システムのＥＭＩを発生する他のデバイスによって発生したＥＭＩと比較して、実質的に同様の特性を有するＥＭＩを発生させる。ＥＭＩを発生するデバイスのそれぞれは、活動中の携帯ネットワークを少なくとも部分的に模倣するように構成された制御装置によって制御される。【選択図】なし
2012526480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＭＩ感受性試験を実行するためのシステムであり、
活動中の携帯ネットワークを少なくとも部分的に模倣するように構成された制御装置と、
前記制御装置に結合するＥＭＩ発生ユニットと、
を備えるシステムであって、
前記ＥＭＩ発生ユニットがＥＭＩを発生する複数のデバイスを備え、ＥＭＩを発生するそれぞれのデバイスがＥＭＩを発生するために前記制御装置によって制御され、前記ＥＭＩを発生する複数のデバイスの各々によって発生した前記ＥＭＩの特性が実質的に同様である、
システム。
【請求項２】
前記ＥＭＩを発生するデバイスが携帯送受器であり、前記携帯送受器の各々が、他の携帯送受器のＳＩＭカードと実質的に同一のデータを含んだＳＩＭカードを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ＥＭＩ発生ユニットが、信号分波器を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＥＭＩを発生する複数のデバイスのうち少なくとも１つのＥＭＩを発生するデバイスが、前記少なくとも１つのＥＭＩを発生するデバイスによって放出される信号が複数の構成要素に分割されるように、前記信号分波器に電気的に接続され、前記複数の構成要素の１つの構成要素がアンテナの方向に向けられ、そして別の構成要素がケーブルを通じて前記制御装置の方向に向けられる、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ケーブルが、前記少なくとも１つのＥＭＩを発生するデバイスを前記制御装置に、一方向へだけ信号を伝搬させる信号絶縁装置を通じて、電気的に接続する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ケーブルが、前記信号絶縁装置と平行に接続されたスイッチを備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
ＥＭＩを発生する複数のデバイスのそれぞれまたはＥＭＩを発生する複数のデバイスが信号絶縁装置を通じて前記制御装置に無線で結合され、少なくとも１つの信号絶縁装置が前記アンテナを通じた外向きの信号の送信のみを許容するように構成される、請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
前記制御装置がコールボックスである、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ＥＭＩを発生する複数のデバイスの各々が、同軸ケーブルを用いて互いに電気的に接続される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
電子デバイスのＥＭＩ感受性試験を実行する方法であり、
同時にＥＭＩを発生させるために、制御装置を用いてＥＭＩを発生する複数のデバイスを操作することと、
前記ＥＭＩを発生する複数のデバイスによって同時に発生させられた前記ＥＭＩに前記電子デバイスをさらすことと、
を含む方法であって、前記ＥＭＩを発生する複数のデバイスの各々によって発生させられた前記ＥＭＩが、互いに実質的に同様である、
方法。
【請求項１１】
前記ＥＭＩを発生する複数のデバイスが、複数の携帯送受器を備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
それぞれの携帯送受器が、他の携帯送受器のＳＩＭカードと実質的に同一のデータを含んだＳＩＭカードを備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＥＭＩを発生する複数のデバイスの少なくともいくつかから前記制御装置への信号を信号絶縁装置を用いて遮断することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＥＭＩを発生する複数のデバイスの少なくともいくつかからの信号を遮断することが、前記制御装置と前記ＥＭＩを発生する複数のデバイスの１つだけとの間の両方向通信を許容することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記制御装置がコールボックスを備え、前記ＥＭＩを発生する複数のデバイスを操作することが前記ＥＭＩを発生する複数のデバイスのそれぞれに前記コールボックスの試験機能を実行することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記試験機能が試験モードＡである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
システムから最終的なＥＭＩを発生させる方法であり、
ＥＭＩを発生する複数のデバイスからＥＭＩを発生させることと、
最終的なＥＭＩを発生させるために、前記ＥＭＩを発生する複数のデバイスのＥＭＩを発生するそれぞれのデバイスによって発生させられた前記ＥＭＩを結合することと、
を含む方法であって、
前記ＥＭＩを発生する複数のデバイスのＥＭＩを発生するそれぞれのデバイスによって発生させられた前記ＥＭＩが実質的に同様であり、
前記最終的なＥＭＩが、ＥＭＩを発生するそれぞれのデバイスによって発生させられた前記ＥＭＩより高いレベルのＥＭＩである、
方法。
【請求項１８】
前記最終的なＥＭＩが、ＥＭＩを発生するデバイスの数によって実質的に線形に変化する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ＥＭＩを発生する複数のデバイスの各々が携帯送受器を備え、そして、それぞれの携帯送受器が他の携帯送受器のＳＩＭカードと実質的に同一のデータを含んだＳＩＭカードを備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
ＥＭＩを発生する複数のデバイスからＥＭＩを発生させることが、前記ＥＭＩを発生する複数のデバイスの各々に同時に試験機能を実行することを含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願に関する相互参照）
本出願は、２００９年５月８日に出願されたＬｅｍｍｏｎによる米国仮出願番号第６１／２１３，１２１号の、優先権の利益に基づき、その利益を主張するもので、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、電磁障害（ＥＭＩ）に対する電子デバイスの感受性を評価するシステムおよび方法に関する。特に、本発明は、例えば、携帯電話などの無線デバイスによって発生するＥＭＩに対する、デバイスの感受性を決定するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
大部分の電子デバイスは、作動中のデバイスの電気および磁気活動の副産物として、電磁放射線を放出する。１つのデバイスからのこれらの電磁放射線は他のデバイスの動作を妨げる可能性があり、潜在的な問題を引き起こす。別のデバイスによって放出された電磁放射線によるデバイスの電気回路のこのような混信は、電磁障害（ＥＭＩ）と呼ばれる。電子回路部品を含むどんなデバイスも、ＥＭＩを発生する可能性がある。加えて、無線送信機によって発生する意図的な放射は、送信をしないデバイスによって発生する放射より、いくらか大規模となるので、電子デバイス内の無線送信機の存在は、混信を引き起こす可能性のある放射を劇的に増加させる。ＥＭＩは、遮断、妨害、または、影響を及ぼされた電子デバイスの有効な性能を劣化若しくは制限する場合がある。場合によっては、影響を及ぼされた電子デバイスが、航空機の電子制御システムなどの、保安または他の重要な機能を実行するデバイスであることがあり得る。
【０００４】
携帯電話などの、個人的な無線デバイスの使用の増加は、近年、事業用航空機の電子部品への電磁障害の危険性による、いくらかの安全に対する懸念を生じさせている。例えば、最新の事業用航空機は、さまざまな通信、ナビゲーションおよびシステム制御機能で使用される多くの電子システムを含む。これらのシステムのいくつかは、特定の周波数で電磁信号を意図的に送信および受信する無線デバイスである。携帯電話が航空機内で操作される場合、携帯電話も、電磁信号を送信および受信する場合がある。携帯電話の送信特徴によっては、航空機システムによって使用される周波数帯のうちの１つで携帯電話がＥＭＩを発生させ、このようなシステムの通常動作を危うくすることがあり得る。この懸念は、航空機内での携帯電話および他の個人的な電子デバイスの操作を禁止する連邦規制、および、航空機システムのＥＭＩへの感受性を試験するための航空機システムを評価するガイドラインを、結果としてもたらした。
【０００５】
ＥＭＩに対する電子デバイスの感受性を試験する現在利用されている方法では、より高いレベルのＥＭＩを特定の周波数範囲内で発生させるために、連続波（ＣＷ）信号発生器の使用を必要とする。携帯電話によって発生するＥＭＩに対するデバイスの感受性を試験するためには、電話によって放出される周波数範囲内のＥＭＩが、ＣＷ発生器によって発生されなければならない。しかしながら、携帯電話によって使用される周波数は、ＦＣＣにより地域携帯通信事業者に認可および制限される。これらの周波数帯のうち、より高いパワーレベルでのＣＷ信号発生器の使用は、携帯「ジャマー」の使用に相当し、米国において違法である。加えて、ＣＷ信号発生器によって発生させられるＥＭＩ信号は、携帯電話によって発生するＥＭＩの型と厳密に対応していない。携帯電話は、不規則な間隔の短パルスを特徴とするＥＭＩを発生する。ＣＷ信号発生器では、ＥＭＩのこの型を正確に再現することができないことがあり得る。
【０００６】
携帯電話が発生するＥＭＩに対する電子デバイスの感受性の特徴を正確に表すためには、携帯電話によって放出されるタイプのＥＭＩにデバイスがさらされ、デバイスの性能が評価されなければならない。最悪の事態において基幹システムが適切に機能することを確実にするために、携帯電話によって発生するＥＭＩの本質的なタイミングおよび波形特性を保持する著しく高いレベルのＥＭＩにさらされて、システムは試験されなければならない。本文書において説明される発明の実施形態として、電子デバイスを、携帯電話によって発生するＥＭＩの型である、ＥＭＩの個々の形にさらすシステムおよび方法が挙げられる。このシステムは、最新の携帯電話によって発生するＥＭＩの特定のレベルおよび周波数に対する電子装置の感受性を特徴づけるために有益である。
【０００７】
本文書において説明されるシステムは携帯電話のＥＭＩ特性のタイプに対する電子デバイスの感受性を分析するために構成されたが、ＥＭＩの任意のタイプに対するデバイスの感受性を分析するために、本発明の実施形態が広く使用されてもよいと考えられる。例えば、本開示に基づくシステムは、ＥＭＩを発生している任意のデバイスからの混信に対する、産業、防衛または医療装置の任意の型の感受性を評価するのに、用いられてもよい。
【発明の概要】
【０００８】
デバイスのＥＭＩ感受性試験を実行するためのシステムおよび方法が、開示される。システムは、本発明の一実施形態によると、ＥＭＩを発生する複数のデバイスを備えたＥＭＩ発生ユニットを備える。ＥＭＩ発生ユニットのＥＭＩを発生するそれぞれのデバイスは、ユニットのＥＭＩを発生する他のデバイスと関連して実質的に同様の特性を有するＥＭＩを発生させてもよい。ＥＭＩ発生ユニットのＥＭＩを発生するデバイスは、また、単一の制御装置によって制御されてもよい。いくつかの実施態様では、ＥＭＩを発生するデバイスは携帯送受器でもよく、そして、携帯送受器は活動中の携帯ネットワークを模倣できる制御装置によって制御されてもよい。
【０００９】
いくつかの実施態様では、ＥＭＩ発生ユニットの携帯送受器の各々は、ＳＩＭカードを備えてもよい。これらのＳＩＭカードの各々は、他と実質的に同一であるデータを含んでもよい。場合によっては、ＥＭＩ発生ユニットは、また、複数の信号分波器を備えてもよい。これらのいくつかの場合において、携帯送受器によって放出される信号が複数の構成要素に分割されるように、複数の携帯送受器の各々が信号分波器に電気的に接続されてもよい。これらの構成要素の１つ以上は携帯帯域アンテナの方向に向けられてもよく、少なくとも１つの他の構成要素は同軸ケーブルの長さを通じて制御装置の方向に向けられてもよい。いくつかの実施態様では、このケーブルは、信号を一方向へだけ伝達させる信号絶縁装置を組み込んでもよい。いくつかの実施態様では、携帯送受器の各々が、また、アンテナに結合する信号絶縁装置を備えてもよい。これらの信号絶縁装置は、アンテナに通じる信号の外向きの送信だけを許容してもよい。
【００１０】
ＥＭＩ感受性試験を実行する方法の開示された実施形態は、同時にＥＭＩを発生させるために、制御装置を用いてＥＭＩを発生する複数のデバイスを操作することを含んでもよい。方法は、また、ＥＭＩを発生する複数のデバイスによって発生させられたＥＭＩに、試験中の電子デバイスをさらすことを含んでもよい。ＥＭＩを発生する複数のデバイスの各々によって発生させられるＥＭＩは、互いに実質的に同様でもよい。
【００１１】
本明細書に組み込まれて、その一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を図示し、その説明と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による、ＥＭＩ発生システム（ＥＧＳ）の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による、図１のＥＧＳに備えられたＥＭＩ発生ユニット（ＥＧＵ）の内部デザインの概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による、ＥＧＵの基礎的要素の概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による、認証手続中の、図３の携帯電話とＥＧＵ制御装置間の通信の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態による、ＥＧＵの基礎的要素の概略図である。
【図６】本発明の一実施形態による、簡略ＥＭＩ発生ユニットの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態としては、複数のＥＭＩ発生デバイスからの出力を組み合わせることによって電子装置（本明細書では、試験中の装置またはＥＵＴと称される）を高いレベルのＥＭＩにさらすシステムおよび方法が挙げられる。本発明を説明するのに用いられる例示的な実施形態では、これらの複数のＥＭＩ発生デバイスは、携帯電話である。しかしながら、一般に、ＥＭＩ発生デバイスは、ＥＭＩを発生する任意のデバイスでもよい。本発明の一実施形態による、システムデザインの概観は、図１に示される。図１のシステムは、ＥＭＩ発生システム１００からのＥＭＩにさらされた試験中の装置（ＥＵＴ）２００で構成される。ＥＭＩ発生システム１００は一連のＥＭＩ発生ユニット（ＥＧＵ）１０を備え、それぞれの発生ユニットは、８台の携帯電話２０およびＥＧＵ制御デバイス３０の列からなる。図１に示される例示的なＥＭＩ発生システム１００は、各々８台の携帯電話２０を有する４つのＥＧＵ１０を備える（合計３２台の携帯電話となる）が、ＥＭＩ発生システム１００は、より高いレベルかより低いレベルのＥＭＩを発生させるために、ＥＧＵ１０または携帯電話２０の追加または除去によって、拡大縮小することができる。ＥＭＩ発生システム１００を作成するために組み合わせることができる携帯電話２０またはＥＧＵ１０の数に対する公知の理論的な制限は存在しない。
【００１４】
図１のシステムは、同時に作動する同じ位置に配置された無線送信機が、それぞれの各個の送信機によって発生するＥＭＩより（例えば、振幅において）大きなＥＭＩの発生源をまとめて作成することができるという原理に基づく。理論的には、それぞれの送信機のアンテナが間隔を置いて同じ点の近傍に位置する場合（１）、それぞれの送信機のアンテナが方向を定められて、同じ向きに位置合わせされる場合（２）、それぞれの送信機が同じ周波数で送信する場合（３）、そして、それぞれの送信機の出力するものが時間同期する場合（４）に、複数の個別的な送信機を備えるシステムによって発生する最終的なＥＭＩは、それぞれの各個の送信機によって発生するＥＭＩの合計に、ほぼ等しくなる。しかしながら、実際に、一まとまりの個別的な送信機からなるシステムでは、これらの４つの状況が、完全に満たされなくてもよい。加えて、環境条件から生じる吸収、反射および／または散乱により、実用システムが、ＥＭＩの喪失を招いてもよい。結果として、複数の携帯電話２０を備えるＥＭＩ発生システム１００によって発生する最終的なＥＭＩは、それぞれの各個の携帯電話２０によって発生するＥＭＩの合計総量より少なくなることになる。
【００１５】
実用システムは、しかしながら、システム固有の喪失の原因である計数逓減率を伴った、作動中の送信機の数の線形関数と近似することになる。この結論は、実験室条件下で経験的に試験することによって確証された。複数の送信機で構成されたＥＭＩ発生ユニットを使った経験的試験を通じて、それぞれの送信機が同一周波数で送信し、送信機の出力が正確に時間同期する場合には、ＥＭＩ発生ユニットによって発生される最終的なＥＭＩは、ＥＭＩ発生ユニットの送信機の数の線形関数であることが認められた。図１のＥＭＩ発生システム１００では、これらの２つの条件が、ＥＧＵ制御装置３０を用いることによって、それぞれのＥＧＵ１０において達成される。
【００１６】
複数の送信機を使った経験的試験は、また、すべての送信機のアンテナが互いの近くに配置される場合、各個のアンテナの空間的な位置の差異によってもたらされる誤差が重大でないことを示した。ＥＧＵ１０によって発生する最終的なＥＭＩは、ＥＧＵ１０の携帯電話２０の数の線形関数と近似するはずであるので、ＥＭＩの任意の所望のレベルは、予め定められた同期された携帯電話２０の数によって、発生させることができる。例えば、単一の携帯電話２０によって発生するＥＭＩの５倍に相当するＥＭＩのレベルは、１０台の携帯電話２０を備えるＥＧＵ１０を必要とすることになる。
【００１７】
図２は、本発明の一実施形態による、単一のＥＧＵ１０の内部デザインの概略図である。図２のＥＧＵ１０は、ＥＧＵ制御装置３０によって制御される。図２の実施形態では、ＥＧＵ制御装置３０は、携帯電話試験分野では「コールボックス」と称される、市販またはカスタムメイドの無線通信試験システム端末である。コールボックスは、携帯の基地局の一部の機能を代行することができ、標準的な携帯通信プロトコル（ＧＳＭ、ＣＤＭＡ、など）のいずれかを介して、携帯電話２０と通信することができる。コールボックスは、一般的に、携帯送受器製造業者によって、製造の間に送受器を試験するのに用いられる。これらの試験としては、基礎プロトコル機能の検証、または、品質保証目的の送受信装置性能の詳細解析が挙げられる。任意の信号を送信する携帯送受器のために、携帯ネットワークインフラの存在を最初に検出しなければならない。送受器試験の間、コールボックスが携帯ネットワークの存在をシミュレートするために利用され、その結果、活動中の任意の携帯ネットワークインフラとＥＵＴを関連づけることなく、所望の分析を送受器に実行することができる。これにより、分離された試験環境が提供されて、ＥＵＴの何らかの故障が活動中の携帯ネットワーク上の支払済加入者に否定的な影響を与えることを防止する。
【００１８】
本出願では、携帯電話２０によるＥＭＩ発生を最大にするため、コールボックスの使用により、携帯電話２０の送信機能をＥＧＵ１０が完全に決定をする。携帯電話２０が活動中の携帯ネットワークに接続されるとき、ネットワークと電話の相互作用に基づいて送信機能が自動的に選択されるので、電話の多くの送信機能をユーザは制御しない。例えば、最新の携帯電話は、電話の電力レベルが携帯ネットワークによって動的に制御される適応送信電力機能を有する。この機能のために、活動中の無線ネットワークに接続された電話は、ネットワーク信号強度が低い遠隔位置での高い電力およびネットワーク信号強度が高い位置での低い電力で、自動的に送信をする。このような機能は、意図された使用モデルには都合がよいが、ＥＭＩ感受性試験の用途にとっては、問題である。携帯電話２０の送信電力をユーザが選択できないので、ＥＵＴ２００および携帯電話２０を異なる信号強度の領域へ移動させずに、実験室でのＥＵＴ２００を（ＥＭＩに対する携帯電話の感受性を試験するために）携帯電話２０の変化するＥＭＩレベルに、さらすことができない。ＥＧＵ制御装置３０は、技術者が携帯電話２０のＥＭＩ放射を選択的に増加させることができる手段を提供することによって、この問題を緩和する。コールボックスが本明細書で説明される本発明の例示的な実施形態のＥＧＵ制御装置３０として用いられるが、一般に、ＥＧＵ１０で使用されるＥＭＩ発生デバイスを制御するために用いることができる任意のＥＧＵ制御装置３０を、ＥＧＵ制御装置３０として用いてもよいことは、強調すべきである。
【００１９】
市販の例示的な２つのコールボックスとしては、ローデ・シュワルツＣＭＵ―２００  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｒａｄｉｏ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔｅｒ、および、アジレント８９６０  Ｓｅｒｉｅｓ  １０  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｔｅｓｔ  Ｓｅｔが挙げられる。しかしながら、これらの市販のコールボックスは、携帯電話ユニット試験および品質保証の目的で必要とされるだけなため、一度に１台のみの携帯電話２０と相互作用し、１台のみの携帯電話を制御するように設計されている。しかしながら、これらのコールボックスは、ＥＭＩ発生システムを作成するためには、１つのコールボックスが携帯電話ごとに必要とされるので、理想を言えば適切ではない。例えば、所定のＥＭＩ感受性分析試験が５０台の携帯電話２０の同時使用を必要とする場合には、この試験には５０台のコールボックスの使用が必要とされる。実用上の見地から、５０台のコールボックスの使用は、少なくともコスト面に基づき、実際的でない。図２のＥＧＵ１０のレイアウトは、単一のコールボックス（ＥＧＵ制御装置３０）に、複数の携帯電話２０を同時に制御させる。このレイアウトは、次の段落で更に説明される。
【００２０】
アクセス可能なアンテナコネクタを有する市販のＧＳＭ携帯電話のいかなる型が、図２のＥＧＵ１０で携帯電話２０として用いられてもよい。携帯電話２０のこのアンテナコネクタは、ＥＧＵ制御装置３０の信号インタフェースに接続される。ＥＧＵ制御装置３０が複数の携帯電話２０の制御を可能にするために、それぞれの携帯電話２０、ＥＧＵ１０は、同一の加入者識別番号モジュールカードすなわちＳＩＭカードを備える。同一のＳＩＭカードは、一般的に、市販されていない。実際に、ＳＩＭカードは、携帯ネットワークオペレータによって通常配布されて、課金および他の目的のために、携帯ネットワークに対して、それぞれの個別的なＳＩＭカードを独自に特定するように予め設定される。すなわち、これらの市販のＳＩＭカードは同一ではなく、したがって、ＥＧＵ１０の携帯電話２０として用いることができない。
【００２１】
ＥＧＵ１０の携帯電話２０で使用されるＳＩＭカードを同一にするため、ＳＩＭカードを複製する工程が利用された。ＳＩＭカードを複製する工程では、オリジナルのＳＩＭカードの複数の同一コピーを作成するために、（ＳＩＭカードに記憶される固有の番号である）国際移動体加入者識別番号すなわちＩＭＳＩデータ、および、暗号化データが、１枚のＳＩＭカードから抽出されて、複数の空白のＳＩＭカードへコピーされる。これらのＳＩＭカードが、続いて、ＥＧＵ１０の携帯電話２０で用いられる。ＳＩＭカードを複製する工程は従来技術において公知である（（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｕｎｇ―ｆｏｏ．ｃｏｍ．ａｒ／ｓｈａｒｅ／Ｓｐｅｃｉａｌ＿Ｅｄｉｔｉｏｎ＿２００２＿ＳＩＭ＿Ｃｌｏｎｉｎｇ．ｐｄｆ）等を参照）ため、複製法の詳細は本明細書では取り上げない。この評価では、ＧＳＭの観点から同一の携帯電話２０でＥＧＵ１０を構成するという条件を満たすためだけに、ＳＩＭカードの複製が実行される。
【００２２】
ＥＧＵ制御装置３０が複数の携帯電話２０を制御するために、物理的伝導パスが、ＥＧＵ制御装置３０とＥＧＵ１０のそれぞれの携帯電話２０間で維持されなければならない。加えて、それぞれの携帯電話２０によって発生する電磁信号は、また、デバイスに効率的にＥＭＩを発生させるために、アンテナ１４へと経路を定められなければならない。ＥＧＵ１０の信号分波器１２は、２つの構成要素にそれぞれの携帯電話２０からの無線信号を分割するのに用いられ、１つはＥＧＵ制御装置３０へと経路を定められ、もう１つはアンテナ１４へと経路を定められる。これらの信号分波器１２によって、単一のＥＧＵ制御装置３０は、ＥＧＵ１０の複数の携帯電話２０からのＥＭＩ放射を、制御および調整することができる。信号分波器は、入力信号を受け取って、特定の位相および振幅特性を有する複数の出力信号を送達する、受動的な電子デバイスである。市販の任意の信号分波器が、ＥＧＵ１０の信号分波器１２として用いられてもよい。評価のために作成された例示的な実施形態では、ミニサーキット社の信号分波器型番ＺＡＰＤ―２―２１―３Ｗが、それぞれの信号分波器１２として用いられた。
【００２３】
図２のＥＧＵ１０は、また、一連の信号絶縁装置１６を備える。信号絶縁装置は、一方向へのみ高周波信号を伝搬させる受動的な電子部品である。それは、一方向の油圧弁に相当する無線周波である。ＥＧＵ１０では、信号絶縁装置１６は、携帯電話２０によって放出される信号が、ＥＧＵ制御装置３０に到達するか、または、互いに到達することを妨げるのに用いられる。その制限の理由は、次の段落において説明される。
【００２４】
適切な周波数レスポンスを有する市販の任意の信号絶縁装置が、ＥＧＵ１０の信号絶縁装置１６として用いられてもよい。多くの市販の信号絶縁装置は、周波数の小さな範囲に渡って、効果的なだけである。ＧＳＭ携帯電話は、しかしながら、周波数の広帯域に渡って動作が可能である。この周波数の広帯域は、８５０ＭＨｚ、９００ＭＨｚ、１８００ＭＨｚおよび１９００ＭＨｚの、４つの帯域におおよそ分類することができる。結果として、信号絶縁装置の２つの異型が、ＥＧＵ１０がすべての利用可能な携帯の帯域に渡って適切に機能するために必要とされることになる。８５０ＭＨｚおよび９００ＭＨｚの帯域のために、適切な１つの市販の絶縁装置は、ＤｉＴｏｍ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ型番Ｄ３Ｉ０８１０Ｓである。この信号絶縁装置は、８００―１０００ＭＨｚの操作上の周波数範囲を有する。１８００ＭＨｚおよび１９００ＭＨｚの帯域のために、適切な１つの市販の絶縁装置は、ＤｉＴｏｍＭｉｃｒｏｗａｖｅＤ３Ｉ１７２２Ｓである。この信号絶縁装置は、１７００―２２００ＭＨｚの操作上の周波数範囲を有する。
【００２５】
一連の同軸ケーブルが、図２のさまざまな構成要素間で相互接続を提供するために用いられてもよい。携帯送受器を試験するためのコールボックスの典型的な使用の間、アンテナはコールボックスに結合され、そして、コールボックスと携帯送受器間の通信は無線で実行される。しかしながら、本出願では、ＥＧＵ制御装置３０と各々の携帯電話２０間の通信は、システムが適切に機能するために、厳密に調節されなければならない。したがって、ＥＧＵ制御装置３０と各々の携帯電話２０間の通信は、同軸ケーブルのネットワークによって達成される。任意の同軸ケーブルがこの目的のために用いられてもよいが、例示的なケーブルは、標準的なＳＭＡターミネーションを有するＲＧ―３１６ＤＳケーブルである。
【００２６】
図１のシステムの動作を説明するために、ＥＧＵ制御装置３０と単一の携帯電話２０間の相互作用が、最初に説明される。図３は、同軸ケーブルで携帯電話２０に接続されたＥＧＵ制御装置３０を示す。図１のＥＧＵ１０内部の構成要素の配列は図３に示される配列より複雑だが、図３の構成が図１のＥＧＵ１０の重要な基礎的要素を形成する。
【００２７】
図１のＥＧＵ制御装置３０として使用されるコールボックスはさまざまな試験機能を実行可能であるが、（試験モードＡと呼ばれる）１つのコールボックス試験機能だけが適用上ＥＧＵ制御装置３０として用いられる。この試験機能の間のＥＧＵ制御装置３０と携帯電話２０間の通信が、図４に示される。ＥＧＵ制御装置３０がコールボックスの試験モードＡを実行すると説明されるが、複数の携帯電話２０による同時のＥＭＩ発生を支援することができる任意の試験モードが適用されてもよい。携帯電話２０がＥＧＵ制御装置３０に接続される間、ＥＧＵ制御装置は活動中の携帯ネットワークのすべての機能を代行し、そして、活動中の携帯ネットワークの代わりにＥＧＵ制御装置３０と通信していることを携帯電話２０は区別できない。
【００２８】
通常の使用では、携帯送受器に最初に電源が入れられたとき、送受器は、ネットワーク存在のために利用可能なＧＳＭ回線をモニタし始める。ネットワークの存在が検出された場合、送受器はネットワークと同期し、続いてネットワークにその存在を通知する。続く認証問合せおよび応答は、ネットワークへの接続についてデバイスが許可を受ける前に、デバイスのＳＩＭカードが資格を満たす有効な加入者であることを確実に示すために、用いられる。この認証手続の完了後、送受器は、携帯ネットワークのＧＳＭレイヤに登録されたと考えられる。所望の試験機能を開始するためには、送受器は、ＧＳＭネットワークに登録されるだけでなく、一般パッケージ無線サービス（ＧＰＲＳ）と呼ばれている、ネットワークによって提供されるパケットデータサービスの規定により、更に動作をしなければならない。このサービスを起動させるために、携帯送受器は、ＧＰＲＳ接続要求を出す。この動作は、デバイスのＳＩＭカードがＧＰＲＳサービスにアクセスする許可を確実に得るために用いられる、第２レベルの認証手続を開始させる。この認証手続の完了後、送受器は、ネットワーク上のＧＰＲＳサービスに接続されたと考えられる。
【００２９】
この試験の展開では、携帯送受器が通信して、通常使用の携帯ネットワークと接続するのと同じように、携帯電話が通信し、ＥＧＵ制御装置３０と接続をする。ＥＧＵ制御装置３０は、活動中の携帯ネットワークの標準的な基地局と同じやり方で、ブロードキャスト制御チャネル（ＢＣＣＨ）でネットワーク情報を継続的に放送することができる。携帯電話２０がＢＣＣＨを識別して、ＢＣＣＨと同期した後、携帯電話２０は、その存在を制御装置に通知するために、ＥＧＵ制御装置３０に「位置アップデート」通知を送信する。ＥＧＵ制御装置３０と携帯電話２０間の次の認証通信では、携帯電話２０が確認されて、ＥＧＵ制御装置３０のＧＰＲＳサービスに接続される。
【００３０】
接続工程が完了した後、ＥＧＵ制御装置３０は、コールボックスの試験機能、試験モードＡ、を呼び出す。この試験機能が開始されるとき、ＥＧＵ制御装置３０は携帯電話２０に試験パケットを送信する。このデータパケットは、携帯電話２０からＥＧＵ制御装置３０へと応答パケットを起動させる。ＥＧＵ制御装置３０が試験セッションを終了するまで、または、携帯電話２０が試験パケットに応答するのを停止するまで、この往復通信は継続する。作動中の試験モードＡセッション下で携帯電話２０が動作するとき、携帯電話２０は、応答データパケットをＥＧＵ制御装置３０に持続的に送信する。携帯電話２０からのこの連続的な送信は、結果としてＥＭＩの発生をもたらす。しかしながら、図３に示される簡略化されたシステムでは、このＥＭＩは、携帯電話２０とＥＧＵ制御装置３０間の同軸ケーブルに含まれる。
【００３１】
ＥＭＩを空気中に伝達させるために、図３のハードウェア配列は、修正される。この修正は、図５に示される。この場合には、携帯電話２０とＥＧＵ制御装置３０間の信号分波器１２が、同軸ケーブル内の一部の信号を、接続されたアンテナ１４へと発送させる。絶縁装置１６は、また、アンテナ１４の信号の外向きの送信だけを許可するように、アンテナ１４に結合される。絶縁装置１６の存在は、近くで活動中の携帯ネットワークからの信号を携帯電話２０が受けるのを妨げ、試験モードＡセッションを中断することができる。携帯電話２０が、試験モードＡの下で、ＥＭＩの持続的発生源として目下機能するので、図５に示された配列はＥＭＩ試験をする観点から、適切である。図１のＥＵＴ２００は、目下、感受性分析のためにこれらのＥＭＩ放射にさらされることになる。
【００３２】
次に、図５のＥＧＵ１０の基礎的要素の動作を説明しながら、図１のＥＧＵ１０の全動作をここで説明をする。図１のＥＧＵ１０は、図５の基礎的要素と追加的な機能の組み合わせを備えてもよい。この機能は、所定の時間で１つの携帯送受器だけと通信をするコールボックスの制限を回避することに関する。上記したように、この制限は、コールボックスが携帯送受器のユニット―レベル評価のために設計されただけの商業的な特殊目的の試験装置であるという事実に起因する。この制限を回避するために、ＥＧＵ１０が、コールボックスの故障を引き起こさずに、複数の携帯電話２０を制御するのに適した方法で構成されることになる。
【００３３】
図６は、ＥＧＵ制御装置３０が２台の携帯電話２０Ａおよび２０Ｂに接続された、簡略化された例示的なＥＧＵ１０'を示す。図６の簡略化されたＥＧＵ１０'は、携帯電話２０Ａを有する第１サブシステム４０Ａおよび携帯電話２０Ｂを有する第２サブシステム４０Ｂと結合されたＥＧＵ制御装置３０を備える。第１および第２サブシステム４０Ａおよび４０Ｂは、相互接続され、同軸ケーブルを用いた信号分波器１２Ａ経由でＥＧＵ制御装置３０に接続される。図１のＥＧＵ１０と図６の簡略化されたＥＧＵ１０'間の唯一の差異は、第２サブシステム４０Ｂの新たな追加であるため、機能上、図６の簡略化されたＥＧＵ１０'は、図１のＥＧＵ１０の動作を完全に表現する。
【００３４】
図６に示される第１サブシステム４０Ａは、図５を参照にして説明された基礎的要素に一致する。図６の第２サブシステム４０Ｂは、ＥＧＵ制御装置３０へのパスの絶縁装置「Ｃ」の追加を除いて、第１サブシステム４０Ａと同一である。スイッチ１８は、絶縁装置Ｃと平行に接続される。スイッチ１８は、通常、開いた構成で、そのため、第２サブシステム４０ＢからＥＧＵ制御装置３０までの信号のパスに絶縁装置Ｃが接続されている。スイッチ１８を閉じることによって、絶縁装置Ｃを回避することができる。スイッチ１８を用いて、第２サブシステム４０Ｂは、２つの手段―スイッチが閉じられるか（すなわち、絶縁装置が回避されるか）、または、スイッチが開かれるか（すなわち、絶縁装置がもたらされるか）―のうちの１つで構成することが可能である。スイッチ１８が閉じられると、第２サブシステム４０Ｂの携帯電話２０Ｂは、ＥＧＵ制御装置３０と２方向に通信することができる。スイッチ１８が開かれると、携帯電話２０ＢはＥＧＵ制御装置３０から試験パケットを受信することができるだけで、ＥＧＵ制御装置３０に返信される応答パケットは絶縁装置Ｃで遮断される。
【００３５】
第１および第２サブシステム４０Ａと４０Ｂ両方の携帯電話２０Ａおよび２０Ｂに同時にＥＭＩを発生させるためには、これらの２台の携帯電話２０Ａと２０Ｂの各々が、図４を参照にして以前に説明された認証および接続段階を実行しなければならない。ＥＧＵ制御装置３０は１度に１つのデバイスとだけ通信するので、この手続は連続して２回（サブシステムの各々につき１回）実行されることになる。加えて、認証および接続手続が続いて起こるために、ＥＧＵ制御装置３０と作動中の携帯電話（２０Ａまたは２０Ｂ）間の両方向通信は、この手続の間、必要とされる。認証および接続工程が携帯電話２０Ａと２０Ｂ両者のために完了した後、ＥＧＵ制御装置は、試験モードＡセッションを開始することができ、セッションの間、携帯電話２０Ａと２０Ｂ両者からの信号は時間同期する。経験的試験を通じて、同期した試験モードＡセッションの間にそれぞれの携帯電話２０Ａおよび２０Ｂによって発生する応答パケットが、同期後、小さなタイミングの不規則性を除いて実質的に同一であると認められた。この発見の意味は、試験セッションを作動させるためには、１台の携帯電話（２０Ａまたは２０Ｂ）だけが、ＥＧＵ制御装置３０に応答パケットを送る必要があるということである。これは、第１サブシステム４０Ａの携帯電話２０Ａによって提供される機能である。第２サブシステム４０Ｂの携帯電話２０Ｂは、携帯電話２０Ａと同じ試験パケットを受信するが、携帯電話２０Ｂによって発生する応答パケットは絶縁装置Ｃで遮断される。これにより、これらの応答パケットが、ＥＧＵ制御装置３０に到達することが妨げられる。ＥＧＵ制御装置３０は、したがって、携帯電話２０Ａおよび２０Ｂからの２つ別々の試験パケットの応答の融合を受信する結果として、混乱し、試験モードＡセッションを停止するのを防止される。
【００３６】
図６の簡略化されたＥＧＵ１０'を開始するために、携帯電話２０Ａと２０Ｂは電源を切られ、そして、ＥＧＵ制御装置３０が起動させられる。スイッチ１８は、また、ＥＧＵ制御装置３０と携帯電話２０Ｂ間の両方向通信を可能にするために閉じられる。携帯電話２０Ｂが、続いて、電源を入れられる。電源が入れられた後、携帯電話２０Ｂは、図４を参照にして説明をした開始手続を遂行する。携帯電話２０Ｂの初期化手続は、ＥＧＵ制御装置３０からの「ＧＰＲＳ接続受け入れ」メッセージの受領まで続き、そして、このメッセージの受領を含む。ここで、次の手続の間、携帯電話２０Ｂからの通信がＥＧＵ制御装置３０に到達するのを妨げるために、スイッチ１８が開放される。ＥＧＵ制御装置３０の接続ステータスが、続いて消去される。接続ステータスを消去することは、いかなる携帯電話（２０Ａまたは２０Ｂ）にも接続されていないかのように、ＥＧＵ制御装置３０を、作動させる。接続ステータスは、ＥＧＵ制御装置３０で手動で消去されてもよく、または、自動的な手続が利用されてもよい。携帯電話２０Ａが、続いて、電源を入れられ、そして、（図４の）開始手続が、ＥＧＵ制御装置３０からの「ＧＰＲＳ接続受け入れ」メッセージの受領まで遂行され、そして、このメッセージの受領を含む。ＥＧＵ制御装置３０は、続いて、試験モードＡセッションを開始する。試験モードＡの下で、携帯電話２０Ａおよび２０Ｂは、ＥＧＵ制御装置３０からの試験パケットを受けて、応答パケットを送信する。しかしながら、第２サブシステム４０Ｂの絶縁装置Ｃの存在のため、携帯電話２０Ａによって発生させられた応答パケットだけが、ＥＧＵ制御装置３０に到達する。
【００３７】
この展開では、携帯電話２０Ａからの応答パケットだけがＥＧＵ制御装置３０に到達するので、両方向通信はＥＧＵ制御装置３０と携帯電話２０Ａの間にだけ発生する。したがって、ＥＧＵ制御装置３０は、通常の単一の送受器試験モードＡセッションのように、作動する。しかしながら、第２サブシステム４０Ｂの携帯電話２０Ｂも、ＥＧＵ制御装置３０から試験パケットを受信するので、この携帯電話も、アンテナ１４Ｂから放出される応答パケットを送信する。この方法では、第１および第２サブシステム４０Ａおよび４０Ｂが、刺激されて、ＥＭＩを発生する。任意のいくらかの第２サブシステムが、図１に示すような大きなＥＧＵ１０を作成するために、図６に示すのと同じ方法で、ＥＧＵ制御装置３０に接続することができる。上記したように、ＥＧＵ１０を作成するために互いに結合してもよい携帯電話２０の数は、ＥＵＴ２００の評価のためのＥＭＩ信号の所望の強度次第となる。複数の第２システム４０Ｂを有する図１のＥＧＵ１０の動作は、上記されたＥＧＵ１０'の動作と同一であるが、開始および接続手続は第２サブシステム４０Ｂごとに繰り返される。第１サブシステム４０Ａは、最後に開始される。
【００３８】
８台の携帯電話２０を各々有する４つのＥＧＵ１０を備えた例示的なＥＧＳ１００が構成されて、数種類のフェデラルエクスプレス航空機内で電子システムのＥＭＩ感受性を決定するのに用いられた。この例示的な導入では、それぞれのＥＧＵ１０は、車輪付カートに取り付けられて、ＥＭＩ脆弱性が疑われた航空機内の領域に配置された。ＥＧＵ制御装置３０が起動させられ、そして、上記したように、開始および接続手続が実行された。航空機システムは、続いて、ＥＭＩの予め定められたレベルにさらされた。標準的な航空電子工学の診断法が、それぞれの電子装置上に結果として生じるＥＭＩの衝撃を決定するために、続いて、実行された。この試験手続の間に、本開示において説明されたシステムおよび方法は、現実的で、ＥＭＩ感受性評価の目的で必要に応じて作用することができるという検証を、例示的なＥＭＩ発生システムが提供した。
【００３９】
従来技術において公知の任意の診断法が、電子装置上へのＥＭＩの衝撃を決定するのに用いられてもよい。例えば、この診断法としては、航空機ナビゲーションおよび通信システムに不可欠である自動自己診断手続が挙げられる。診断法としては、また、公開された手動試験手続による器具類制御の手動操作が挙げられる。加えて、この診断法としては、異なる飛行および環境条件をシミュレートするための、さまざまな航空機上のセンサおよびアンテナへの試験装置の接続が挙げられる。
【００４０】
ＣＷ信号発生器を用いたＥＭＩに対する電子デバイスの感受性を試験するために利用される現在の方法と比較すると、本発明のＥＭＩ発生システムおよび方法は、いくつかの利点を有することになる。第１に、認可された周波数の放送に対する規制によって影響を及ぼされる可能性のあるＣＷシステムとは異なり、ＦＣＣによって認可された制限の範囲内で作動している各個の送信機によって、ＥＭＩは発生したものであるので、本発明のＥＭＩ発生システムは影響を受けない。これは、所望のレベルのＥＭＩを作成する関連送受器すべてによる複合効果である。しかしながら、また、ＦＣＣ規制の精神を満足させるために、この複合効果が、近くで活動中のネットワーク資源に害を引き起こさないようにするために、管理が更に行われなければならない。ＥＭＩ発生システムがＥＭＩを発生させるために実際の携帯送受器を使用するので、ＥＭＩ発生システムによって発生させられるＥＭＩは、携帯デバイスが発生するＥＭＩ信号を、同様に表す。
【００４１】
上の説明において、制御装置３０に結合する複数の個別の携帯電話２０を有した１つ以上のＥＧＵ１０が、ＥＵT２００をＥＭＩ感受性試験にさらすのに十分な強度のＥＭＩを作成するのに用いられる。しかしながら、いくつかの実施形態では、これらの個別部品のいくつかまたはすべてが、ＥＭＩを発生する一体的な構成要素を作成するために互いに結合されてもよいことが、また考察される。例えば、いくつかの実施形態では、複数の携帯電話および制御装置の関連した構成要素が、ＥＭＩ感受性試験を実行するのに用いることが可能な、ＥＭＩを発生する１つの一体的な構成要素を作成するために結合されてもよい。加えて、ＥＭＩ感受性試験が航空機構成要素で実行される適用を本発明は説明するが、本発明のシステムおよび方法が任意のデバイスのＥＭＩ感受性を試験するのに広く用いられてもよい。
【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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【国際調査報告】
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