EMC村の民
~iNarte EMCエンジニアへの道~
EMC試験

アンテナファクタとは

 

前回の記事で「正規化サイトアッテネーション(NSA:Normalization Site Attenuation)」について紹介しました。

NSA測定時の注意事項NSAの概要と測定時の注意事項について紹介しています。...

 

NSA測定において重要なパラメータが「アンテナファクタ」です。

「アンテナ係数」と呼ばれることもあります。

放射エミッション試験時にも電界強度を求めるときに出てきます。

 

そこで今回の記事では、EMC試験におけるアンテナファクタの概要について紹介します。

 

アンテナファクタとは

そもそもアンテナファクタとは何か?

一般的には以下のように定義されます。

自由空間中に置かれたアンテナに平面波の電界を照射したときに、アンテナ位置における電界強度 E に対して受信機に生じる出力電圧 V との比。

 

少しわかりづらいですね。

アンテナを電気信号(電圧)と電磁波(電界強度)の間の変換機として捉えるとわかりやすくなるかもしれません。

つまり、電圧から電界強度への変換係数がアンテナファクタということです。

アンテナファクタ AF は電界強度 E と受信電圧 V の比であるため、以下の式で表せます。

一般的には、デシベルを用いて計算されるため加減算の式となります。

アンテナファクタの単位は [dB/m] です。

 

放射エミッション測定においては、アンテナ変換係数以外に「ケーブルの伝搬損失」「プリアンプのゲイン」「アッテネータのロス」なども含めてアンテナファクタとして扱います。

 

グランドプレーンの影響

アンテナファクタは、定義としては自由空間における変換係数を表したものです。

しかし、放射エミッション測定においては床面に金属のグランドプレーンを設置した状態で測定します。

放射エミッション測定時の電波伝搬 出典:EMC指令の整合規格と試験法

 

金属のグランドプレーンによって、アンテナには直接波以外に反射波も到達します。

そのためアンテナファクタは、グランドプレーンを設置した状態で測定します。

アンテナファクタの測定系統図 出典:NICT

 

このときアンテナの高さ(地上高)によって受信する電界強度は変化します。

アンテナ高さによる理論値と実測値の差異 出典:NICT

 

上図において、横軸は波長 λ に対するアンテナ高さの比を表しています。

アンテナ高さが高くなるほど、実測値と理論値(自由空間における電界強度)の差異が小さくなることがわかります。

つまり、グランドプレーンの影響が小さくなっているということです。

 

反対に、波長の長さよりもアンテナ高さが低い場合は、グランドプレーンの影響によって理論値よりも小さな値となります。

実際のアンテナ校正においては、アンテナ高さ2mで測定が行われます。

そのため、例えば波長が 2m つまり周波数が 50MHz以下 の周波数においては 、h/λ が 1 以上となるため、実測値と理論値の差が大きくなるということが推察できます。

 

おわりに

EMC試験におけるアンテナファクタの概要について紹介しました。

 

アンテナファクタ自体は日頃から使っていますが、その内容を意識する機会は少ないかと思います。

特に最近はEMC試験用のソフトの自動化が進んでいるため、試験者はあまり意識しなくても測定はできてしまいます。

一般の設計者であればそれでも仕方ないですが、EMCエンジニアであれば一歩進んで内容まで理解しておきたいですね。

 

アンテナの校正については、下記の文献が非常に参考になります。

ダイポールアンテナの較正

是非一度、チェックしてみてください。

 

また「アンテナ基本測定」もアンテナ評価に関する様々な内容を学べるためオススメです。

 

アンテナ関連としては、ゲインと放射パターンについて解説しています。

興味があれば、読んでみてください。

アンテナゲインと放射パターンの測定方法アンテナの「放射パターン」と「ゲイン」の定義と測定方法について紹介しています。...

 

今回は以上です。

最後まで読んでいただき、ありがとうございました。

 

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エンジャー
EMCやノイズ対策に関する情報発信を日々行っています。 ( iNarte EMC Engineer、第一級陸上無線技術士)

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