전파법 시행령 제30조 1호 및 2 호의 전계 강도 표준측정법

정보통신단체표준 제정일 : 2003년 12월 18일

TTAS.KO-06.0055

전파법 시행령 제30조 1호 및 2

호의 전계 강도 표준측정법

Recommendation on the

Methods of Measurement of the

Radiated Field Strength

i

TTAS.KO-06.0055

서 문

1. 목 적

본 표준은 국내 전파법 시행령 제30조 1호 및 2호에서 제시하고 있는 전계강도의

제한치에 가운데 9kHz에서 40GHz 사이의 주파수 대역에 해당하는 것에 대한 효율적

이면서도 정확한 측정방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

2. 참조 권고 및 표준

2.1 국제표준(권고)

CISPR 16-1, Specification for radio disturbance and immunity measuring

apparatus and methods-Part1: Radio disturbance and immunity measuring

apparatus

CISPR 16-2, Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and

methods-Part2: Methods of measurement of disturbances and immunity

CISPR 16-4, Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and

methods-Part4: Uncertainty in EMC measurements

CISPR 22, Information technology equipment– Radio disturbance characteristics

– Limits and methods of measurement

IEEE Std 291, IEEE Standard Methods for Measuring Electromagnetic Field

Strength of Sinusoidal Continuous Wave, 30Hz to 30GHz

2.2 국내표준

TTAS.KO-06.0041, 전자파 장해 야외 시험장 평가방법

TTAS.KO-06.0042, 전자파 장해 대용 시험장 평가방법

2.3 기 타

Radio Regulation

ANSI C63.2, American National Standard for Electromagnetic Noise and Field

ii

TTAS.KO-06.0055

Strength Instrumentation, 10Hz to 40GHz-Specifications

ANSI C63.4, American National Standard for Methods of Measurement of Radio-

Noise Emissions from Low-Voltage Electrical and Electronic Equipment in the

Range of 9kHz to 40GHz

ANSI C63.5, American National Standard for Electromagnetic Compatibility-

Radiated Emission Measurements in Electromagnetic Interference (EMI)

Control-Calibration of Antennas (9kHz to 40GHz)

ANSI C63.6, American National Standard Guide for the Computation of Errors in

Open-Area Test Site Measurements

ANSI C63.7, American National Standard Guide for Construction of Open-Area

Test Sites for Performing Radiated Emission Measurements

ANSI C63.14, American National Standard Dictionary for Technologies of

Electromagnetic Compatibility (EMC), Electromagnetic Pulse (EMP), and

Electrostatic Discharge (ESD)

ETSI EN 300 330-1, Radio equipment in the frequency range 9kHz to 25MHz

and inductive loop systems in the range 9kHz to 30MHz: Part 1. Technical

Characteristics and test methods


and inductive loop systems in the range 9kHz to 30MHz: Part 2. Harmonized EN

under article 3.2 of the R&TTE Directive

우정성 고시 제 127호

정보통신부 고시 제2001-115호, 전자파 장해방지 기준

전파연구소 고시 제2000-182호, 전자파 장해방지 시험방법

iii

TTAS.KO-06.0055

3. 국제표준 (권고) 과의 비교

3.1 국제표준(권고)과의 관련성

CISPR 16-1 : 측정기기의 조건에 대한 준용

CISPR 16-2 : 전자계장 강도의 세부 측정방법에 대한 참고

CISPR 16-4 : 측정 결과의 불확실성에 대한 참고

IEEE Std 291 : 전자계장 강도의 측정을 위한 공중선의 사전 교정에 대한 참고

3.2 상기 국제표준(권고) 등에 대한 추가사항 등

해당사항 없음

3.3 참조한 국제표준(권고)과 장 구성이 상이함을 표로 나타낸다.

해당사항 없음

4. 지적재산권 관련사항

해당사항 없음

5. 적합인증 관련사항

해당사항 없음

6. 표준의 이력

판 수 제 ⋅ 개정일 제정 및 개정내역

제 1 판 2003. 12. 18. 제정

iv

TTAS.KO-06.0055

Preface 1. Purpose

This standard aims the accurate and efficient measurement of the field strength,

which is radiated on the frequency band of 9kHz to 40GHz.

2. Normative Standards and recommendations

2.1 International Standards


apparatus and methods-Part1: Radio disturbance and immunity measuring

apparatus


apparatus and methods-Part2: Methods of measurement of disturbances and

immunity


apparatus and methods-Part4: Uncertainty in EMC measurements

CISPR 22, Information technology equipment– Radio disturbance characteristics

– Limits and methods of measurement

IEEE Std 291, IEEE Standard Methods for Measuring Electromagnetic Field

Strength of Sinusoidal Continuous Wave, 30Hz to 30GHz

2.2 Domestic Standards

TTAS.KO-06.0041, Open area test site validation procedure for EMI

TTAS.KO-06.0042, Alternative test site validation procedure for EMI

2.3 Others

Radio Regulation

v

TTAS.KO-06.0055

ANSI C63.2, American National Standard for Electromagnetic Noise and Field

Strength Instrumentation, 10Hz to 40GHz-Specifications

ANSI C63.4, American National Standard for Methods of Measurement of Radio-


Range of 9kHz to 40GHz

ANSI C63.5, American National Standard for Electromagnetic Compatibility-

Radiated Emission Measurements in Electromagnetic Interference (EMI)

Control-Calibration of Antennas (9kHz to 40GHz)

ANSI C63.6, American National Standard Guide for the Computation of Errors in

Open-Area Test Site Measurements

ANSI C63.7, American National Standard Guide for Construction of Open-Area

Test Sites for Performing Radiated Emission Measurements

ANSI C63.14, American National Standard Dictionary for Technologies of


Electrostatic Discharge (ESD)



Characteristics and test methods



under article 3.2 of the R&TTE Directive

3. The Comparison of international standards

3.1 The relationship to international standards

vi

TTAS.KO-06.0055

We applied CISPR 16-1 to determine the condition required for the

measurement devices.

We referred to CISPR 16-2 in setting up the detailed method of measurement of

the radiated electric and magnetic field strength.

We referred to CISPR 16-4 in determining the EMC uncertainty of test results.

We referred to IEEE Std. 291 in determining the calibration of the various

antennas.

3.2 Additional requirement to the international Standards

3.2.1 Options: No relationship

3.2.2 National Matter items: No relationship

3.2.3 Others: No relationship

3.3 Differences between international standards (recommendations)

No relationship

4. Intellectual property right

No relationship

5. Requirements for conformance and certification

No relationship

6. History of the Standard

Version Issue Date Contents

1.0 2003. 12. 18. Established

TTAS.KO-06.0055

vii

목 차

CONTENTS

제 1 장 개요 ···························································································· 1

Introduction

1. 정의 ····································································································· 1

Definitions and terminology

제 2 장 측정조건 ······················································································ 3

General condition

1. 시험장의 조건 ······················································································· 3

Requirements for test sites

2. 피 측정기기의 설치 조건 ········································································ 3

Requirements for DUTs

3. 측정용 계측기기의 조건 ·········································································· 3

Requirements for measurement devices

4. 측정 주파수 범위 ··················································································· 4

Measurement frequency range

5. 측정용 공중선의 조건 ············································································· 5

Requirements for antennas

6. 측정결과의 정리 ···················································································· 5

Measurement Results

제 3 장 측정방법 ······················································································ 7

TTAS.KO-06.0055

viii

Test Procedure

1. 9kHz 이상 30MHz 미만의 전자계 강도 측정방법 ······································· 7

Methods of Measuring Electric and Magnetic Field Strength, 9kHz to 30MHz

2. 30MHz 이상 1GHz 미만의 전계 강도 측정방법 ········································· 9

Methods of Measuring Electric Field Strength, 30MHz to 1GHz

3. 1GHz 이상 40GHz 이하의 전계 강도 측정방법 ········································ 10

Methods of Measuring Electric Field Strength, 1GHz to 40GHz

부록 ····································································································· 12

APPENDICES

부록 Ⅰ. 근거리 장 영역에서 전계강도와 자계강도 사이의 관계 ··················· 12

APPENDIX Ⅰ. Relationship between electric field and magnetic field in near-

field region

부록 Ⅱ. 광대역 공중선을 사용할 경우의 측정거리 설정 ····························· 16

APPENDIX Ⅱ. Measurement distance setup for the use of broadband

antennas

부록 Ⅲ. 측정용 공중선의 높이 가변 효과 ················································· 17

APPENDIX Ⅲ. Effect of the Antenna height variation to the measured field

strength

부록 Ⅳ. 측정의 흐름 ············································································ 21

APPENDIX Ⅳ. Measurement sequence

부록 Ⅴ. 전파법 시행령 제30조 제2호의 허용치 ······································· 22

APPENDIX Ⅴ. Limit level of electric field strength in the radio waves

enforcement decree

TTAS.KO-06.0055

ix

부록 Ⅵ. 측정결과 ················································································ 23

APPENDIX Ⅵ. Measurement results

참고자료 ····························································································· 25

REFERENCES

1

TTAS.KO-06.0055

제 1 장 개 요

본 표준은 국내 전파법 시행령 제30조 1호 및 2호에서 제시하고 있는 전계강도의

제한치에 가운데 9kHz에서 40GHz 사이의 주파수 대역에 해당하는 것에 대한 효율적

이면서도 정확한 측정방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

1. 정의

본 표준에 사용되는 용어는 다음과 같이 정의된다.

1.1 용어의 정의

1.1.1 전계 강도(electric field intensity) : 전계 내의 한 점에 있는 양전하에 작용하는

힘으로 V/m의 단위를 갖음

1.1.2 자계 강도(magnetic field intensity) : 선형이고 등방인 매질을 갖는 매질내의 자

속밀도를 주어진 주파수에 대한 매질의 투자율로 나눈 것

1.1.3 자속 밀도(magnetic flux density) : 운동하는 전하의 운동속도에 비례하는 힘을

유발하는 벡터량

1.1.4 전파 임피던스(wave impedance) : 임의의 관측지점에서 전계강도와 자계강도의

비로서, 근거리 장 영역에서는 전계와 자계 사이의 위상차가 고려되어야 함

1.1.5 주변 잡음레벨 : 수험기기를 작동시키지 않았을 때의 측정장소 및 시간에 존재

하는 주위의 기타 복사 신호 및 잡음의 레벨

1.1.6 편파(polarization) : 시간의 변화에 따라 전계벡터가 공간상에 그리는 궤적을 의

미하며, 그 궤적이 직선의 일부를 이루는 경우 “ 선형편파(linear polarization)” ,

타원을 이루는 경우 “ 타원편파(elliptical polarization)” , 원을 이루는 경우

“ 원편파(circular polarization)” 라 함

1.1.7 공중선 인자(antenna factor) : 공중선 외부에 공중선의 편파와 동일한 방향의

외부 장과 그 외부 장에 의해 공중선에 유기되는 전압과의 비

2

TTAS.KO-06.0055

1.1.8 정규화 사이트 감쇠(normalized site attenuation) : 측정하고자 하는 사이트의

감쇠값을 송수신 공중선의 공중선 인자로 나눈 값

1.1.9 근거리 장 영역(near-field region) : 장의 패턴이 복사원으로부터의 이격거리에

의해 좌우되는 영역

1.1.10 원거리 장 영역(far-field region) : 장의 패턴이 복사원으로부터의 이격거리와는

독립적으로 무관한 영역

1.1.11 루프형 공중선(loop antenna) : 도선을 원형 또는 사각형으로 감은 구조로 루프

면의 입사 자계의 세기에 비례한 전류를 발생시키는 공중선

1.1.12 반파장 다이폴 공중선(half-wave dipole antenna) : 일직선인 공중선 소자의 물

리적 길이가 정확히 사용 주파수의 파장의 반으로 되어 있는 공중선

1.1.13 동조형 다이폴 공중선(tuned dipole antenna) : 공중선 임피던스의 허수부를

“ 0” 이 되도록 하여 사용하는 공중선으로 일반적인 길이는 사용 주파수의 반파

장보다 약 3~5%정도 짧음

1.1.14 혼 공중선 (horn antenna) : 도파관의 단면을 나팔모양으로 넓힌 구조로 도파관

속을 전파하는 전자파를 서서히 넓히면서 개구면으로 인도해 외부 공간으로 복

사시키는 공중선

1.1.15 전압 정재파 비(voltage standing wave ratio) : 전송선에서 진행파와 임피던스의

부정합으로 인하여 발생하는 반사파가 서로 더하여져 생기는 정재파의 최대값과

최소값의 비

1.1.16 실효치(root mean square value) : 정현파 신호 크기를 제곱한 값의 시간에 따른

평균값의 제곱근

1.1.17 첨두치(peak value) : 시간에 따른 신호의 최대 순시치

3

TTAS.KO-06.0055

제 2 장 측정조건

1. 시험장의 조건

1.1 표준 시험장

가. 표준 시험장은 야외 시험장으로 하며, 시험장이 갖추어야 할 조건은 정보통신단체

표준 TTAS.KO-06.0041의 『전자파 장해 야외 시험장 평가방법(Open Area Test

Site Validation Procedure for EMI)』을 만족시키는 시험장으로 한다.

1.2 대체 시험장

가. 표준 시험장의 이용이 여의치 않은 경우에는 대체 시험장에서 측정을 행할 수 있

으며, 대체 시험장이 갖추어야 할 조건은 정보통신단체표준 TTAS.KO-06.0042의

『전자파 장해 대용시험장 평가방법(Alternative Test Site Validation Procedure for

EMI)』을 따른다.

2. 피 측정기기의 설치 조건

피 측정기기의 설치 조건은 아래와 같다.

가. 피 측정기기는 회전대 위에 통상의 사용 상태에 가까운 상태로 설치한다.

나. 회전대는 절연체로 제조된 것으로 높이 0.8m를 기준으로 하며 원격조정에 의해

360도 회전 가능한 것이어야 한다.

다. 피 측정기기에 연결된 각종 케이블들은 측정하고자 하는 전자계의 편파와 수직이

되는 방향으로 배열하여, 피 측정기기로부터 복사된 전자계가 피측정기기 혹은 측

정용 공중선과 상호 결합되는 양이 최소가 되도록 한다.

3. 측정용 계측기기의 조건

가. 측정용 공중선과 연결되는 측정용 계측기기는 전계강도 측정기 혹은 스펙트럼 분

석기를 사용한다.

4

TTAS.KO-06.0055

나. 측정용 계측기기의 검파모드는 측정하고자 하는 주파수 대역에 따라 다음과 같이

설정한다.

i) 측정 주파수가 1GHz 미만인 경우

- 준 첨두치 (Quasi-peak) 검파 모드를 기준으로 한다.

ii) 측정 주파수가 1GHz 이상인 경우

- RMS(root mean square) 모드를 기준으로 한다.

다. 준 첨두치 검파방식을 이용하는 측정기기의 기본적은 특성은 아래의 표 1과 같다.

표 1. 준 첨두치 검파방식 측정기기의 기본적 특성

주파수 대역

항목

9kHz~150kHz 150kHz~30MHz 30MHz~1GHz

6dB 대역폭 220Hz 9kHz 120kHz

검파기 충전 시상수 45ms 1ms 1ms

검파기 방전 시상수 500ms 160ms 550ms

지시계의 기계적 시상수 160ms 160ms 100ms

검파기 앞단 회로의 과부

하계수 24dB 30dB 43.5dB

직류증폭기의 과부하계수1) 6dB 12dB 6dB

주 1) 검파기와 지시계 사이에 삽입

라. 1GHz 이상의 주파수에서 측정기기의 측정대역폭은 1MHz를 기준으로 한다.

4. 측정 주파수 범위

피측정기기의 발사 기본 주파수에 대해 불요발사의 측정주파수 범위는 아래의 표 2

를 따른다.

5

TTAS.KO-06.0055

표 2. 측정 주파수 범위

측정 주파수 범위 발사 기본 주파수

하한 주파수 상한 주파수

9kHz~100MHz 9kHz 1GHz

100MHz~300MHz 9kHz 10차 고조파

300MHz~600MHz 30MHz 3GHz

600MHz~5.2GHz 30MHz 5차 고조파

5.2GHz~13GHz 30MHz 25GHz

13GHz이상 30MHz 2차 고조파

5. 측정용 공중선의 조건

측정용 공중선은 사전에 교정된 것이어야 하며, 측정의 대상이 되는 전자계 혹은 측

정 주파수 대역의 구분에 따라 아래의 것을 사용한다.

5.1 9kHz 이상 30MHz 미만의 주파수 대역

가. 루프형 공중선

60cm×60cm의 정사각형 안에 들어가는 크기의 것으로 정전기적으로 차폐된 것

이어야 한다.

5.2 30MHz 이상 1GHz 미만의 주파수 대역

선형 편파(수직편파 혹은 수평편파)를 송수신 가능한 교정된 공중선이어야 하며, 사

용 가능한 공중선들은 다음과 같다.

가. 반파장 다이폴 공중선

나. 동조형 다이폴 공중선

다. 광대역 공중선(biconical 또는 log periodic 공중선 등)

5.3 1GHz 이상의 주파수 대역

6

TTAS.KO-06.0055

가. 혼 공중선

혼 공중선은 다음의 관계식을 만족하는 것으로 한다.

λ

22DR >

여기서 R은 측정거리, D는 혼 공중선의 개구면적, λ 는 측정하고자 하는 전파의

파장을 각각 의미한다.

6. 측정결과의 정리

측정에 사용된 케이블 손실, 자유공간 공중선 인자 등의 모든 값들은 아래와 같은 방

법으로 반드시 측정 결과에 반영되어야 한다.

( ) ( ) ( ) ( ) ( )dBLdBLmdBAFVdBVmVdBE cbR +++= // µµ

여기서, E는 전계강도, RV 은 계측기기를 통해 측정된 전압, AF는 자유공간 공중선

인자, bL 는 밸런(balun) 손실, cL 는 케이블 손실을 각각 의미한다. 밸런은 공중선 안에

조립되어 있어 밸런손실이 공중선 인자에 포함되어 있는 경우가 일반적이나, 그렇지 않

은 경우도 있으므로 확인할 필요가 있다.

7

TTAS.KO-06.0055

제 3 장 측정방법

1. 9kHz 이상 30MHz 미만의 전자계 강도 측정방법

1.1 세부 측정방법

아래의 방법에 따라 자계강도의 최대치를 측정한다.

가. 측정의 거리는 3m로 한다.

나. 측정기기의 검파 모드를 피크모드(peak mode)로 설정한다.

다. 피 측정기기를 회전대위에 올려놓고 루프형 공중선의 루프면에 대해 수직인 방향

이 피 측정기기를 향하도록 공중선을 위치시킨다. 공중선의 높이는 피 측정기기와

같은 높이로 한다.

라. 회전대를 회전시켜 측정용 공중선과 연결된 측정용 계측기기가 최대값을 지시하는

지점을 찾는다.

마. 측정기기의 검파모드를 피크모드에서 준 첨두치 모드(quasi-peak mode)로 재 설

정하고 위의 라의 과정을 통해 찾은 최대값을 읽어 이 값을 자계강도의 최대값으

로 한다.

바. 자계강도를 전계강도의 값으로 변환해야 하는 경우에는 다음의 절차를 따르며, 측

정 및 교정 파라미터에 관련된 자세한 사항은 부록 I을 참고한다.

i) 준 첨두치 모드로 측정된 최대값을 mH 이라 한다.

- 계측기기의 결과를 나타내는 값이 전계강도의 단위로 고정된 경우에는

측정결과 값으로부터 51.5 dB를 뺀 값을 mH 의 값으로 한다.

ii) 측정 주파수가 15.9 MHz 미만일 때(근거리 장 영역)

- i)에서 측정된 데시벨 단위의 mH 값에 아래의 교정 파라미터를 더한 값

을 전계강도로 한다.

][log2049.27 10 dBfC fm +=

8

TTAS.KO-06.0055

- fmC 은 측정된 자계강도를 전계강도로 변환하기 위해 필요한 교정 파라

미터이며, 주파수에 따른 파라미터의 값은 (그림 1)에 주어져 있다.

- 주파수 f 의 단위는 MHz 이다.

iii) 측정 주파수가 15.9 MHz 이상일 때(원거리 장)

- i)에서 측정된 데시벨 단위의 mH 값에 51.5dB를 더한 값을 전계강도로

한다.

사. 모든 측정의 결과는 주변 잡음레벨보다 6dB 이상이어야 한다.

0.01 0.1 1 10 100 1000-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Corr

ectio

n fa

ctor

for r

elev

ant H

-fiel

d [d

B]

Frequency [MHz]

그림 1. 전계강도로 변환하기 위해 계산된 교정 파라미터

9

TTAS.KO-06.0055

2. 30MHz 이상 1GHz 미만의 전계 강도 측정방법

아래의 방법을 이용하여 전계강도를 측정한다.

2.1 세부측정방법

가. 측정 거리는 3m로 한다.

i) 측정용 공중선으로 광대역 공중선을 사용하는 경우, 측정거리는 피 측정기

기와 공중선을 바닥에 투영시켰을 때 피 측정기기의 끝으로부터 공중선의

가로축(피 측정기기를 바라보는 방향과 평행한 축)의 중심까지의 거리로

한다. 측정거리에 대한 자세한 사항은 부록 Ⅱ를 참고한다.

나. 측정기기의 검파 모드를 피크모드(peak mode)로 설정한다.

다. 피 측정기기를 회전대 위에 올려놓고 측정용 공중선이 피 측정기기와 대략 같은

높이에서 수평 편파를 수신하도록 공중선의 방향과 높이를 조정한다.

라. 회전대를 회전시켜 측정용 공중선과 연결된 계측기기가 전계강도의 최대값을 지

시하는 지점을 찾는다.

마. 측정용 공중선의 높이를 1m에서 4m까지 변화시키며 측정용 공중선과 연결된 계

측기기의 전계강도 지시값이 최대인 지점을 찾는다.

바. 위의 라와 마의 과정을 2~3회 반복하여 전계강도가 최대인 지점을 찾는다.

사. 위의 바의 과정을 통해 찾은 지점에서 측정기기의 검파모드를 피크모드에서 준

첨두치 모드(quasi-peak mode)로 재 설정하고 전계강도를 측정하여 이 값을

『 maxHE 』이라 한다.

아. 측정용 공중선이 수직 편파를 수신할 수 있도록 공중선의 방향과 높이를 조정한

다.

자. 위의 나~사와 동일한 과정을 통해 측정된 전계강도의 최대값을 『 maxVE 』라 한다.

단, 공중선의 높이를 조정하는 과정에서 공중선의 끝부분과 지면 사이의 거리는

최소 25cm 이상이 되도록 한다.

10

TTAS.KO-06.0055

차. maxHE 와 max

VE 가운데 더 큰 값을 피 측정기기가 발사하는 전계강도의 최대값으로

정하고 『 maxE 』라 한다.

카. 모든 측정의 결과는 주변 잡음레벨보다 6dB 이상이어야 한다.

2.2 보충설명

위의 세부 측정과정에서 측정용 공중선의 높이를 가변하는 것은 피 측정기기로부

터 발사된 전파의 직접파와 금속 바닥에 의한 반사파의 상호 간섭의 영향을 파악하기

위한 것이다. 특히, 측정 주파수가 수 100MHz 이상의 대역으로 높아지면 측정된 전계

강도는 몇 개의 극대 및 극소값을 나타내므로 측정에 주의를 필요로 한다. 이와 관련된

자세한 사항은 부록 Ⅲ을 참고로 한다.

3. 1GHz 이상 40GHz 이하의 전계 강도 측정방법

아래의 방법을 이용하여 전계강도를 측정한다.

3.1 세부측정방법

가. 측정거리는 3m로 한다.

나. 측정기기의 검파 모드를 RMS 모드로 설정한다.

다. 피 측정기기를 회전대 위에 올려놓고 측정용 공중선이 피 측정기기와 같은 높이

에서 수평 편파를 수신하도록 공중선의 방향과 높이를 조정한다.

라. 회전대를 회전시켜 측정용 공중선과 연결된 계측기기가 전계강도의 최대값을 지

시하는 지점을 찾아 그 값을 『 HE 』라 한다.

마. 측정용 공중선이 수직 편파를 수신할 수 있도록 공중선의 방향과 높이를 조정한

다.

바. 위의 나~라와 동일한 과정을 통해 측정된 전계강도의 최대값을 『 VE 』라 한다.

11

TTAS.KO-06.0055

사. HE 와 VE 가운데 더 큰 값을 피 측정기기가 발사하는 전계강도의 최대값으로 정

하고 『 maxE 』라 한다.

아. 모든 측정의 결과는 주변 잡음레벨보다 6dB 이상이어야 한다.

3.2 보충 설명

1GHz 이상의 주파수에 대한 전계 강도 측정에서는 지면 반사파에 의한 영향을

고려하지 않기 때문에 측정용 공중선의 높이를 조정하는 단계는 필요하지 않다. 다만,

전계 강도의 최대값 측정에 있어서 측정용 공중선의 방사패턴에서 주엽(main lobe)은

피 측정기기를 충분히 포함할 수 있는 방향으로 회전대 및 측정용 공중선을 조정하여야

한다.

12

TTAS.KO-06.0055

부 록

부록 Ⅰ. 근거리 장 영역에서 전계강도와 자계강도 사이의 관계

저 주파수에서 전계강도의 측정은 물리적인 측정거리의 제한으로 인해 종종 근거리 장

에서 이루어지는 경우가 발생한다. 이러한 경우 자계강도를 바로 측정하거나, 요구에 따라

측정된 자계강도로부터 전계강도를 계산할 수 있다. 이러한 방법은 전파의 임피던스와 밀접

한 관계가 있으며 그 관계를 이용한 전계강도의 산출 방법은 다음과 같다.

근거리 및 원거리 장 영역에서 전파 임피던스(wave impedance)의 크기는 각각 식 (I-1) 및

(I-2)와 같이 주어진다.

≥<

=

=

)(1)(1/

0

0

fieldfardifZfieldneardifdZ

HE

Ze

ee β

ββ (I-1)

≥<

=

=

)(1)(1

0

0

fieldfardifZfieldneardifdZ

HE

Zm

mm β

ββ (I-2)

여기서 eE = 거리 d에서 전계 발생용 공중선으로부터 복사된 전계,

eH = 거리 d에서 전계 발생용 공중선으로부터 복사된 자계,

mE = 거리 d에서 자계 발생용 공중선으로부터 복사된 전계,

mH = 거리 d에서 자계 발생용 공중선으로부터 복사된 자계,

eZ = 거리 d에서 전계 발생용 공중선으로부터 복사된 전파의 임피던스,

mZ = 거리 d에서 자계 발생용 공중선으로부터 복사된 전파의 임피던스,

)/2( λπβ = = 전파상수(wave constant or wave number),

)120(0 π=Z = 원거리 장 영역에서 자유공간에서 전파의 임피던스이다.

식 (I-1)과 (I-2)로부터, 전계 및 자계 발생용 공중선으로부터 방사된 자계와 전계 사이의

관계는 각각 식 (I-3) 및 (I-4)와 같이 정리된다.

cdfZHdZHdZHZHE mmmmmmπ

λπβ 22

000 ==== (I-3)

13

TTAS.KO-06.0055

dfcZH

dZH

dZH

ZHE eee

eee ππλ

β 22 000 ==== (I-4)

근거리 장 영역과 원거리 장 영역의 경계가 되는 1/2 =λπd 인 지점에서, 측정거리를

md 3= 라 하면 mE 과 eE 는 다음과 같이 주어진다.

fHE

fHE

ee

mm

60004.2 2

≈

≈ π (I-5)

식(I-5)에서, f 는 MHz 단위의 주파수이다.

따라서, 식 (I-5)의 관계에 의해 15.9MHz 이하의 주파수 대역에서 자계강도를 측정하

였을 경우 전계강도로 환산하기 위해서는 아래의 식 (I-6)에 주어진 데시벨 단위의 교정 파

라미터들을 더해주면 된다.

( )f

fC

ffC

fm

fe

1010

102

10

log2056.756000log20

log2049.274.2log20

−≈

≈

+≈≈ π (I-6)

식 (I-6)에 주어진 교정 파라미터들은 자유공간 임피던스와 010log40 ZCC fmfe =+ 인 관계를

가지며, 이러한 관계는 (그림 I-1)에 잘 나타나 있다.

측정 주파수가 15.9MHz 이상인 경우는 원거리 장 영역에 해당하며 식 (I-1)과 (I-2)

를 바탕으로 ( ) ( )emem HE π120= 의 관계를 유도 가능하다. 이 값을 데시벨 단위로 환산해보면

( ) ( ) ][][5.51][ dBHdBdBE emem += 의 관계를 갖는다. 이는 본문의 30MHz 이하 주파수 대역

에 대한 세부 측정방법에서 원거리 장 영역의 장의 세기 측정을 위해 사용되었다.

근거리 및 원거리 장 영역에서 실제적인 전파 임피던스의 변화를 좀 더 자세히 살펴보

기 위해 미소 다이폴과 미소 루프 복사원에 대하여 살펴보겠다. 미소 다이폴 신호원에 의한

장은 다음의 식 (I-7)과 같이 정리된다.

14

TTAS.KO-06.0055

( ) ( )( )

( )( )rtj

rtj

edd

jILH

edj

ddjILE

βωφ

βωθ

ββθ

πβ

βββθβ

−

−

+=

−+=

2

2

322

1sin4

1sin30

(I-7)

식 (I-7)로부터 전파 임피던스는 그 정의에 의해 아래의 식 (I-8)과 같이 정리된다.

( )( )( )djd

ddjHEZe ββ

ββπφ

θ

+−+−−==

21120 (I-8)

여기서 L은 다이폴의 길이이다. 유사하게 미소 루프 신호원에 의한 장과 전파의 임피던스

는 각각 식 (I-9) 및 식 (I-10)과 같이 주어진다.

( )( )

( ) ( )( )rtj

rtj

edj

ddjjISH

edd

jISjE

βωθ

βωφ

βββθ

πβ

ββθβ

−

−

−+=

+−=

32

2

22

1sin4

1sin30

(I-9)

( )

( )( )21120

ddjdjd

HE

Zm βββπβ

θ

φ

+−−+−=−= (I-10)

여기서 S 는 루프의 단면적이다. (그림 I-1)은 식 (I-8)과 식 (I-10)에서 유도한 미소

다이폴 및 미소 루프 복사원에 대한 전파의 임피던스 변화를 도시한 것이다. 그림에서 두

그래프가 만나는 지점을 발견할 수 있는데 이 지점은 me ZZ = 의 조건을 이용하면 정확히

2/1 가 됨을 알 수 있다. 그리고 그림에서와 같이 두 그래프 모두 자유공간 전파 임피던스

π120 에 대해 점근적으로 가까워지고 있는데 이 또한 두 임피던스 eZ 와 mZ 에 대하여 dβ

값을 무한히 크게 하면 자유공간 전파 임피던스와 같아짐을 확인 할 수 있다. 즉,

πβ

120][][ ==∞→∞→ m

deβd

ZlimitZlimit 의 관계를 확인 가능하다.

15

TTAS.KO-06.0055

10-3 10-2 10-1 100 101 10210-4

10-3

10-2

10-1

100

101

102

103

104N

orm

aliz

ed w

ave

impe

danc

e [=

Z/Z0

]

βd

Small loop radiation Zm

Small dipole radiation Ze2

1

그림 I-1. 미소 복사원에 대한 전파 임피던스

16

TTAS.KO-06.0055

부록 Ⅱ. 광대역 공중선을 사용할 경우의 측정거리 설정

측정용 공중선으로 광대역 공중선을 사용할 경우, 피 측정기기와 측정용 공중선 사이

의 거리는 아래 (그림 Ⅱ-1)을 바탕으로 설정한다.

L(공중선길이)

L/2

측정거리

회전대

피 측정기기

그림 Ⅱ-1. 피 측정기기와 측정용 공중선 사이의 거리 설정

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TTAS.KO-06.0055

부록 Ⅲ. 측정용 공중선의 높이 가변 효과

30MHz에서 1GHz 사이의 주파수 대역에서 전계강도의 측정을 행할 때, 측정용 공중

선의 높이를 가변하는 것은 아래 그림 Ⅲ-1에서와 같이 피 측정기기로부터 직접 측정용 공

중선에 도달하는 직접파와 금속재질의 바닥에 의해 반사되어 측정용 공중선에 도달하는 반

사파의 상호간섭에 의한 영향을 파악하기 위한 것이다. 본문의 세부측정방법에서 제시한 바

와 같이 궁극적으로는 측정용 공중선의 높이를 가변하면서 직접파와 반사파의 위상이 서로

같아지는 위치를 찾는 과정이 전계강도가 최대가 되는 지점을 찾는 것과 같은 과정이다.

h1

직접파

반사파

R1

R2

θθ

Θ1

Θ2

h2 (scan)

σ=∞

d

측정용 공중선의 위치

P

그림 Ⅲ-1. 측정용 공중선의 높이 가변에 대한 직접파와 반사파의 영향

(그림 Ⅲ-1)과 같은 구성에서, 측정용 공중선의 위치 P에서의 전계강도는 피 측정기기의 공

중선의 지향성, 측정거리 및 피측정기기와 측정용 공중선의 높이 등의 함수로 표현가능하며

식 (Ⅲ-1)과 같이 주어진다.

( ) ( ) ( ) ( )( )

+−

Θ+−

Θ= φβρβ 2

2

21

1

10 expexp30)( Rj

RD

RjRD

PdE (Ⅲ-1)

여기서 0P =등가등방 복사전력,

( )ΘD =피 측정기기 공중선(송신 공중선)의 방향성(directivity),

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TTAS.KO-06.0055

1R = [ ] 2/1221

2 )( hhd −+ 직접파의 도달거리,

2R = [ ] 2/1221

2 )( hhd ++ 반사파의 도달거리,

ρ =지면 반사 계수의 크기,

φ = 반사 계수의 위상,

β =전파 상수를 각각 의미한다.

식 (Ⅲ-1)에서 송신 공중선(다이폴 공중선)의 방향성을 나타내는 ( )ΘD 에 의해 수직

및 수평 편파에 대한 수신 전계강도의 세기가 달라지게 되며, 편파에 대한 영향은 다음과

같이 정리된다.

Ⅲ.1.1 수평편파(H-polarization)

수평편파의 경우 다이폴의 방향성 D는 각 Θ 와는 독립적인 상수 값을 갖는다. 송신

공중선을 미소 다이폴( D =1.5)이라 가정하면, 완전 도체인 바닥에 대해 식 (Ⅲ-1)은 아래와

같이 간단히 정리된다.

( ) ( )

−−

−=

2

2

1

10

expexp45)(

RRj

RRj

PdEββ

(Ⅲ-2)

식 (Ⅲ-2)를 바탕으로 측정용 공중선의 위치 P에서의 전계강도의 세기는 아래와 같이 계산

된다.

( ) ( )[ ]21

2/11221

22

21

0cos2

45RR

RRRRRRPdE

−−+=

β (Ⅲ-3)

0P =1mW 일때, 송신 주파수와 측정위치 P에서 측정용 공중선의 높이에 대한 전계강

도가 (그림 Ⅲ-2)에 주어져 있다.

Ⅲ.1.2 수직편파(V-polarization)

수직편파의 경우 수평편파와는 달리 다이폴의 방향성 D는 각 Θ 의 함수로 표현된다.

완전 도체인 바닥에 대해 식 (Ⅲ-1)은 아래와 같이 정리된다.

19

TTAS.KO-06.0055

( ) ( ) ( ) ( )

−Θ

Θ+−Θ

Θ= 22

2

211

1

10 expsinexpsin30)( Rj

RD

RjRD

PdE ββ (Ⅲ-4)

송신 공중선을 미소 다이폴이라 가정하면, ( ) Θ=Θ 2sin5.1D 로 주어지며 식 (Ⅲ-4)는 아래와

같이 정리된다.

( ) ( )

( ) ( )

−+−=

−

Θ+−

Θ=

232

2

131

2

0

22

22

11

12

0

expexp45

expsin

expsin

45)(

RjRdRj

RdP

RjR

RjR

PdE

ββ

ββ (Ⅲ-5)

식 (Ⅲ-5)를 바탕으로 측정용 공중선의 위치 P에서의 전계강도의 세기는 아래와 같이 계산

된다.

( ) ( )[ ]32

31

2/112

32

31

62

612

0cos2

45RR

RRRRRRdPdE

−++=

β (Ⅲ-6)

0P =1mW 일때, 송신 주파수와 측정위치 P에서 측정용 공중선의 높이에 대한 전계강

도가 (그림 Ⅲ-2)에 주어져 있다.

20

TTAS.KO-06.0055

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.080

84

88

92

96

100

104

108E

-fiel

d St

reng

th [d

BuV

/m]

Antenna height [m]

1GHz [V] 1GHz [H] 500MHz [V] 500MHz [H]

그림 Ⅲ-2. 수신공중선의 높이에 따른 수신 전계강도의 변화

21

TTAS.KO-06.0055

부록 Ⅳ. 측정의 흐름

본 표준의 측정 방법은 아래 (그림 Ⅳ–1)의 순서를 따른다.

피측정기기를 회전대위에 설치

측정기기의 주파수를 피측정기기의 발사 주파수에 맞게 설정

측정용 공중선 조정1)

(예:다이폴 공중선 길이 조정)

회전대를 회전시켜 측정기기의 최대값 수신 지점을 찾음

측정용 공중선의 높이를 조정, 측정기기의 최대값 수신 지점을 찾음

수신용 공중선의 수신 편파설정(수평 혹은 수직)

측정기기의 검파모드를 피크모드(peak mode)로 설정2)

측정기기의 검파모드를 준 첨두치모드(quasi-peak mode)로 재설정2)

측정 결과 기록(저장)

수신용 공중선의 수신 편파 조정(수평 -> 수직

혹은수직 -> 수평)

필요 시 다수의주파수에 대하여

측정 반복

측정된 최대값 기록(저장) 및측정 종료

2

1, 2, 3

1, 2, 3

2, 3

1, 2

1, 2, 3

1, 2, 3

2

1, 2

1, 2, 3

1 : 9kHz 이상 30MHz 미만의 측정방법

2 : 30MHz 이상 1GHz 미만의 측정방법

3 : 1GHz 이상 40GHz 이하의 측정방법

1, 2, 3 : 공통

그림 Ⅳ-1. 전계강도 측정의 흐름

주 1) 광대역 공중선을 사용할 경우에는 이 과정은 생략됨

주 2) 1GHz 이상의 측정에서는 검파모드의 변화없이 계속하여 RMS 모드를 사용함

22

TTAS.KO-06.0055

부록 Ⅴ. 전파법 시행령 제30조 제2호의 허용치

피 측정기기가 전파법 시행령 제30조 제2호에서 제시하고 있는 전계강도의 허용치에

부합하는지의 여부를 판단하기 위해 본 표준에서 정하는 측정 방법을 이용하는 경우에는 아

래와 같이 환산된 전계강도의 허용치를 적용한다.

표 Ⅴ-1. 전계강도 허용치의 환산

전파법 시행령 제30조 제2호의

전계강도 허용치

본 측정방법을 이용할 경우 변화된

전계강도 허용치

500미터 거리에서 200㎶/m (≈ 46dB㎶/m) 3미터 거리에서 33.3mV/m (≈ 90.4dB㎶/m)

23

TTAS.KO-06.0055

부록 Ⅵ. 측정 결과

40MHz 대역 주파수에서 피 측정기기가 발사하는 전파를 측정한 결과가 (그림 Ⅵ-1)에

주어져 있다. 측정 환경은 아래와 같으며, 측정에 사용된 수신용 공중선의 특성이 (그림 Ⅵ-

2)에 주어져 있다.

· 측정장소 : 전자파 무반사실

· 신호원 : 무선조정장치

· 신호주파수 : 40 MHz 대역(40.28 MHz)

· 수신용 공중선 : 바이로그 광대역 공중선(BiLog broad band antenna)

· 수신편파(최대 전계강도) : 수직편파

· 측정기기 : 전계강도 측정기

- 분해대역폭(6dB 대역폭) : 120 kHz

- 검파모드 : Quasi-peak mode

· 수신레벨 : 34.09 dB㎶

· 수신 공중선 인자 : 11.65dB @ 40 MHz

· 케이블 손실 : 2.79 dB @ 40 MHz

· 환산전계강도 : 48.53 dB㎶/m

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TTAS.KO-06.0055

그림 Ⅵ-1. 전계강도 측정결과

그림 Ⅵ-2. 수신 공중선의 공중선 인자

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TTAS.KO-06.0055

참고자료

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and methods-Part1: Radio disturbance and immunity measuring apparatus, edition

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1.2, 2002.


and methods-Part4: Uncertainty in EMC measurements, edition 1, 2002.

[5] CISPR 22, Information technology equipment– Radio disturbance characteristics –

Limits and methods of measurement

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Strength of Sinusoidal Continuous Wave, 30Hz to 30GHz, 1991.

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[8] ANSI C63.4, American National Standard for Methods of Measurement of Radio-


Range of 9kHz to 40GHz, 2001.

[9] ANSI C63.5, American National Standard for Electromagnetic Compatibility-

Radiated Emission Measurements in Electromagnetic Interference (EMI) Control-

Calibration of Antennas (9kHz to 40GHz), 1998.

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Open-Area Test Site Measurements, 1996.

[11] ANSI C63.7, American National Standard Guide for Construction of Open-Area

Test Sites for Performing Radiated Emission Measurements, 1992.

[12] ANSI C63.14, American National Standard Dictionary for Technologies of


Electrostatic Discharge (ESD), 1998.

[13] ETSI EN 300 330-1, Radio equipment in the frequency range 9kHz to 25MHz

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TTAS.KO-06.0055


Characteristics and test methods, v1.3.2, 2002.

[14] ETSI EN 300 330-2, Radio equipment in the frequency range 9kHz to 25MHz


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[15] 정보통신부 고시 제2001-115호, 전자파 장해방지 기준

[16] 전파연구소 고시 제2000-182호, 전자파 장해방지 시험방법

[17] 우정성 고시 제 127호, 1994.

[18] 한국정보통신기술협회, 전자파 장해 야외 시험장 평가방법, TTAS.KO-06.0041,

2002.

[19] 한국정보통신기술협회, 전자파 장해 대용 시험장 평가방법, TTAS.KO-06.0042,

2002.

[20] M. D. Foegelle, “ Site Validation Theory 101: Techniques and Methods,”

Compliance engineering, jul/aug, 2000.

[21] M. D. Foegelle, “ Antenna Pattern Measurement: Concepts and Techniques,”

Compliance engineering, annual reference guide, 2002.

[22] M. D. Foegelle, “ Antenna Pattern Measurement: Theory and Equations,”

Compliance engineering, annual reference guide, 2002.

[23] C. A. Balanis, Antenna theory analysis and design, John wiley & sons, inc., 2nd

ed., 1997.

[24] W. L. Stutzman and G. A. Thiele, Antenna theory and design, John wiley & sons,

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[25] A. A. Smith, Radio frequency principles and applications; the generation,

propagation, and reception of signals and noise, IEEE press, 1996.

[26] L. C. Godara, Handbook of antennas in wireless communications, CRC press,

2002.

표준작성 공헌자

표준 번호 : TTAS.KO-06.0055

이 표준의 제·개정 및 발간을 위해 아래와 같이 여러분들이 공헌하였습니다.

구분 성명 위원회 및 직위 연락처 소속사

과제 제안 박승근 전파통신기술위원회

(이동통신연구반 반장) (042) 860-5993 한국전자통신연구원

표준 초안 제출 김동호 전파통신기술위원회

(이동통신연구반 간사) (042) 860-6575 한국전자통신연구원

표준 초안

검토 및 작성 김동호

전파통신기술위원회

(이동통신연구반 간사) (042) 860-6575 한국전자통신연구원

박승근 전파통신기술위원회

(이동통신연구반 반장) (042) 860-5993 한국전자통신연구원

표준안

편집 및 감수

김동호 전파통신기술위원회

(이동통신연구반 위원) (042) 860-6575 한국전자통신연구원

표준안 심의 이한명 전파통신기술위원회

부의장 유니모테크놀로지

이한수 부장 031-724-0090 한국정보통신기술협회

김대중 과장 031-724-0093 ″ 사무국 담당

최형진 031-724-0097 ″

Documents

전파법 시행령 제30조 1호 및 2 호의 전계 강도 표준측정법