増沢 博司

図1 EMC測定(放射妨害波の測定)
 コンピュータや携帯電話等の各種機器から放射される電磁波によって引き起こされる様々な障害や誤動作が社会問題になっています。従って、このような機器から放射される「電磁波の強さ」を正確に測定し、これが規定値を越えないように制限しなければなりません。
 「電磁波の強さ」を正確に測定するには、測定に用いるアンテナを正確に較正する必要があります。当所は、この較正に関する我が国唯一の国立研究機関として、長年にわたり研究開発を積み重ね、これまでに数多くのアンテナの較正を行ってきました。
  この度、当所では、情報技術装置、自動車、無線機などの様々な機器に対するEMC測定(図1)の精度向上を図り、最近話題になっている基準認証に関する各国間の相互承認制度の導入に備え、民間企業の要望に応えるために、30〜1,000MHz帯EMC測定用アンテナの「標準較正システム」を新たに開発し、その確度評価と国際比較を行い、世界のトップレベルに達していることを確認しました。

 
図2 CRL標準サイト
当所は、これまで長年にわたり、ダイオード負荷の同調ダイポールアンテナを標準にした「標準アンテナ法」によりアンテナの較正業務を行ってきました。しかし、近年、その精度が問題になってきたため、新たなアンテナ較正法の研究を行い、「改良標準サイト法」を独自に開発しました。また、これと並行して、精密なアンテナを用いた「標準アンテナ法」の導入にも努めてきました。従って、現在の30〜1,000MHz帯測定用アンテナの標準較正システムは、以下に具体的に記すように、「標準アンテナ法」と「改良標準サイト法」を併用しています。このように2つの独立した方法を採用することにより、各々の方法の系統的な誤差を評価でき、信頼性の極めて高いアンテナ較正法を確立することができます。
 「標準アンテナ法」は、各国の標準機関で古くから利用されているアンテナ較正法ですが、標準として用いるアンテナの特性解析が較正結果に強く影響します。このため、当所では、平衡・不平衡変換回路(バラン)に180度ハイブリッド回路を使用した同調ダイポールアンテナの導入を図り、この特性を理論及び実測によって正確に解析して、これを「標準アンテナ」とした較正法の確立に努めてきました。
  「改良標準サイト法」は、当所が独自に開発したアンテナ較正法(三アンテナ法の一種)で、学会やCISPR等の国際組織で精密な較正法として高く評価されており、最近、Fixed-Height Standard Site Methodとして各国の標準機関でも利用されはじめています。この較正法は、屋外の広い測定場(サイト)で送・受信アンテナを同一地上高に固定し、送・受信間の電波伝搬損失を測定するもので、同時に三つのアンテナを較正できます。ただし、使用するサイトを標準とするため、その特性が理想的でないと高精度の較正は困難です。このため、当所では、サイトアッテネーション特性の極めて良い図2の「標準サイト」を使用しています。
 当所の「標準較正システム」は、図3に示すように、「標準アンテナ法」と「改良標準サイト法」によって構成されており、この測定に用いる高周波電力計及び高周波アッテネータは我が国の国家標準とトレーサビリティが確保されています。また、「標準アンテナ」及び「標準サイト」も、以下で述べますように、国際的にみて極めて優れた特性を持っており、標準として十分に利用できるものです。
図3 標準較正システムのトレーサビリティ



 1996年〜1997年に、アンテナ較正に関して世界的に評価の高い英国国立物理研究所(NPL)が主導して、日(CRL)、英(NPL)、米(NIST)、豪(CSIRO)の標準機関間のアンテナ較正相互比較が行われました。当所もこの国際比較に参加し、複数のEMC測定用アンテナの較正を行いました。国際比較のために各国を巡回したアンテナは、市販されている同調ダイポールアンテナ、バイコニカルアンテナ、短縮ダイポールアンテナ等6種類の異なるアンテナで、当所では対数周期アンテナを除く4種類のアンテナについて較正を行いました。
 その結果、使用する標準較正法が全く違い(当所は改良標準サイト法、NPLは標準アンテナ法)、また標準サイトが異なるにもかかわらず、図4のように、較正によって得られたアンテナ係数(AF)の違いは、平均で0.1dB(≒1%)以下、最大で0.3dB(≒3%)程度で、極めて良く一致していることがわかりました。
  この国際比較及び確度評価(Uncertainty Evaluation)の結果から、当所のアンテナ較正システム(30〜1,000MHz)は、世界的に最高の技術力と確度を維持していることが確認でき、各国間の相互認証に伴う試験所認定に十分使用できることが裏付けられました。
図4 アンテナ較正国際比較結果


 アンテナ較正では、標準較正システムを用いて、被較正アンテナの「アンテナ係数(AF)」を決定します。しかし、誰も「本当の正しい値」を知らない訳ですから、どの程度、較正結果に誤差があるのかをあらかじめ推定しておく必要があります。これが「不確かさ(Uncertainty)」の評価です。
 「不確かさ」の評価は極めて複雑で、未だ確固たる方法が確立されていませんが、当所は長年の研究成果に基づいて、我が国で初めてその評価を試み、学会等で発表しています。その結果、当所の標準アンテナ法の不確かさは5.2%、当所の改良標準サイト法の不確かさは5.7%で、国際比較結果からも判るように、当所のアンテナ較正は、世界的に最高水準の確度を維持していることが確かめられました。
 このような高確度のアンテナ較正が実現できたのは、当所における長年のアンテナ較正業務で培われた経験及び実績と、新しい較正法及び較正精度向上の弛まぬ研究によるものです。

 30〜1,000MHz帯のアンテナ較正に使用する当所の「標準サイト」は、周囲に電波を発射する物体がほとんどない極めて広い野外測定場で、その中央に広さ40m×20mの金属大地面を設置しています。この金属大地面上には、非金属のアンテナ昇降装置以外、ターンテーブル及びドーム等の反射物が一切ない構造になっています。
 この標準サイトの特性は、サイト上で送受アンテナ間の電波伝搬損失(サイトアッテネーション)を測定して評価しますが、当所は、この評価法に関して、これまで長い間、理論および実験による研究を積み重ね、基本式や補正係数などの数多くの研究成果を出し、国際・国内規格にも反映されており、その実績は世界的に知られています。
 今回、標準較正システムを確立するにあたり、当所の標準サイトのサイトアッテネーション(SA)を厳密に測定し、理論値との比較を行いました。その結果、図5に示すように、実測値と理論値は良く一致しており、サイトは非常に良好な特性で、アンテナ較正に極めて適していることがわかりました。また、この測定の不確かさの評価を行った結果、0.3dB(≒3%)程度で、本サイトアッテネーション測定は十分正確であることが確かめられました。
図5 CRL標準サイトの特性

 当所では、さらに較正精度を向上させるために、今年度、標準サイトの拡張整備を行う予定です。また、最近、産業界から強く望まれている対数周期ダイポールアンテナの標準較正法もようやく確立することができましたので、今年度内に較正を開始する予定です。
(標準計測部 測定技術課)



  観光地“ワックナイ” 稚内電波観測所 斎藤義信

 “日本のてっぺん稚内”、観光誘致の標語の一コマです。稚内(ワッカナイ)とは、アイヌ語の“ワックナイ”(清水の湧き出る土地)が語原と言われています。そう言えば構内(稚内電波観測所)には、乾くことのない水たまり、絶えることのない湧き水、誰も知らない小さな湿地帯があります。これらは“ワックナイ”の由来を物語っているのでしょう。
大沼に飛来した白鳥(現在は5,000羽)

 この傾向は稚内市全域に見られます。その例として湿地帯が多いこと、沼が多いことが挙げられます。湿地帯の代表格がサロベツ原野(国立公園)です。広大な敷地(2万3千ヘクタール)を持つ日本有数の大湿原。この湿原にはミズバショウ、ヒメシャクナゲ、ワタスケ等々が5月から8月にかけて咲き乱れ、そして、その色とりどりの原生花が長く厳しい冬をも忘れさせてくれます。他方、沼の代表格としては、大沼が挙げられます。この沼には、多くの白鳥が飛来します(写真参照)。秋には越冬地への中継点、春にはシベリアへ帰る休息地として、3万羽(最高で)の白鳥が飛来するとも言われています。誰もが3万羽の白鳥に囲まれたお姫様(王子様、王様)気分を味わうことも夢ではなさそうです(100円のパンがあれば白鳥が寄ってくるので)。
 このように稚内は“ワックナイ”を特徴とした観光地でもありますが、別名“風の街”でも知られています。周囲90kmが海に囲まれ、 毎秒10m以上の強風日が年間130日以上、1年の平均風速(毎日)で見ると5.1m以上となります。これが“雨の降らない日があっても風の吹かない日はない”と言われる所以でしょう。このためここ稚内電波観測所では、“稚内はオッカナイ”と皮肉る業者もいます。高所で働く彼等にとって強風は大敵。冬ともなれば寒さも増し、悩まされ続けている彼等の呟きに温かい一声でもかけてあげたくなるものです。
 それでも豊富な魚介類や多くのイベント、東京との直行便もあって稚内の観光客は年々増え続けています。現在は、100万人前後(年間の観光客、市役所調査)と札幌市に比べ約1割にしか過ぎないが、観光地としての名所、景勝、土産物は有しており、稚内市あげての運動もあるので(色んな面で)“ワックナイ”が“日本のてっぺん”(日本一?)の観光地となれるよう期待します。(稚内市民の立場から投稿しました。次回の機会には観測所について投稿します。)


  沖縄便り Rev.0.52 沖縄電波観測所 山田慎太郎

 沖縄に転勤を命ぜられ、来島したのが7月の頭。そしてこの原稿を書いている現在が10月の終わり。
 気がつけばすでに4ヶ月。台風の猛襲も去った今、その沖縄は…暑いです。
 今日の最低気温が25度、最高気温が30度。もちろん摂氏です。7月まで住んでいた東京も、今では最高気温がやっと20度に手が届く、そんな頃合い。紅葉前線も南下し始め、ドライブがてら奥秩父なんかに通ずる国道なんか走った日にゃ、おいおいなんだよこの渋滞…なーんて日本民族大移動の習性を身をもって痛感しつつも、なんだかんだ言ってもやはり四季折々の風物を楽しめる本土は今いずこ…と、訳の分からぬ日本語を書きつつ遠くを見つめるこの私。
 おっと、申し遅れましたこの私、生まれも育ちも東京武蔵野、中央線沿線から多摩川河川敷までを遊び場とし、友達と飲みに行けば西永福、足りないパーツがあれば秋葉原、食いたい蕎麦があれば奥多摩へ、もんじゃ焼きなら浅草へ、イベントチェックして週末は有明、浜松町と、都内を縦横無尽に駆け回る、ちょっといなせなオタク野郎、山田慎太郎と申します。そう、齢27にして生まれて初めて東京を離れ、海を渡って文化も気候も違う沖縄へと越して参りました。以後、お見知り置きを。
 さてさて、沖縄暮らしも先にも述べたとおりすでに4ヶ月、いい加減沖縄にも慣れたかなっと思いきや、それがぜーんぜん(^^;)。沖縄といえばゴーヤーやらヘチマやらトウガンやら、亜熱帯気候特有の気候にはぐくまれた独自食材も多うございますが、ヘチマのどこが亜熱帯やねん、というのはさておいて、とにもかくにも…なに一つ食えません。あ、ミミガーは食えるか。豚の耳を細ーく、薄ーく刻んだヤツを酢だかごま油であえたやつ…かな?HEY!HEY!HEY!で松っちゃんは嫌っていたけど、なかなかイケる味に歯ごたえっす。お酒のお供に最適ですが、おいらはついついご飯が欲しくなっちゃって。ま、それもさておきましょうか。
 沖縄と言えばやはり海!青く澄んだその水の奥底には竜宮城を思わせるパラダイス!まさしく世のダイバー達を虜にして離さない、後ろからはがいじめにされてもうヤメロー!っと言うくらいの魅惑の海がそこらじゅう。…でも私、泳ぎません(^^;)。やー、だってダイビングって金かかるんですもの〜。おまけに平成の世となってからは一度も水着を履いたことさえないこの私にどーしろと?
 暑さには弱くてロクに外に出ない、沖縄名産物は口に合わなくてロクに食わない、世界有数の珊瑚を有する海にはロクにつかりもしないこの私。はてさて、なにしに来ているんでしょう?…いや、仕事しに来てるんですけどね(^^;)。
 そう、朝がくれば身を起こし、トイレと歯磨き、洗顔をとっととすませ、着替え終わったら今時の若者よろしく朝食も取らずに車にゴー。15分かけて職場に通勤、席につけば仕事仕事仕事。終われば本土より1時間遅い夕闇の中、家に帰って飯を作っては一人で食べ、日テレ及びテレ東系列のないTVのチャンネルを切り替えているうちに気がつけば万年床の中。そして再び朝を迎え、それが休日なら特にさしたることもなし。
 ああ、私の人生って一体何?
 そんな日々の中、ふと見上げる沖縄の空。その空のなんと高いことよ。そう、本当に高い。そして広い。東京とは比べものにならないくらい高くて広いその空は、毎日違う表情を見せてくれる。時にはただ青く澄んだ空、ある時は気まぐれに雲を散らし、ある時は積乱雲を多く抱き、そしてある時は真っ黒に空を覆い尽くした雲から風に吹かれて縦横無尽に大粒の雨を地上にたたきつける。
 そして気が付けば、すべてを洗い流したかのような、やっぱり澄んだ青い空。
 私は毎日、その空と海の狭間に生きていく。決して空のように澄んだりはしない、決して海のようにおおらかではいられない。でも私は生きていく、空を目指すように、海を目指すように。
 …と書きつつ、晩御飯のことを考える。あー、台風のせいで野菜が高いんだよな〜、肉は安いからまたしょうが焼きでも作るかな〜。
 そして今日も日は暮れる。



 もう紅葉の季節ですね。ガーデンステートの愛称をもつニュージャージ州の町もこの季節になると色とりどりです。ニューヨークシティの南約60キロにあるラットガーズ大学での留学生活をすでに半分以上送ってしまいました。「光陰矢のごとし」で今の心境を表すのが適切かもしれません。

 留学先のWINLAB (Wireless Information Networks LABoratory)はアメリカナショナル科学ファンドおよび20数社の通信業界有名会社から基金を集める、学界でトップレベルをもつ無線情報通信ネットワーク研究センターです。そこでは、ソフトウェアラジオのような物理層の研究から、経済学理論を用いた無線通信に対するプライシングの研究まで幅広く行なわれています。

 私は無線インターネットの勉強・研究を行なうためWINLABを選んだので、INFOSTATIONとWiPPETというWINLABの中でもっとも規模の大きい二つの研究グループの研究活動に参加しています。INFOSTATIONは次世代無線データネットワークを構築し、プロトタイプシステムまで作るプロジェクトで、WiPPETは並列計算機を用いた大規模無線通信ネットワークのシミュレーションソフトウェアを開発するプロジェクトです。私はINFOSTATIONシステムのための通信プロトコルWINMACを提案し、実装のできるよう設計しました。その結果をWINLABの研究成果としてスポンサーに対する研究報告会で発表しました。また、数人の博士課程の大学院生を指導し、無線TCPの研究を行ない、いくつかの成果を来年の国際会議で報告するつもりです。

 生活の面でも充実でした。日本の生活に慣れた私は、アメリカへ来た最初の数ヶ月には選択肢が多すぎて不便だと思いましたが、時間の流れでこちらの生活スタイルに慣れてしまいました。また、大学の中国人留学生のサッカークラブNJ Sunfireに入り、週末の練習・試合を楽しんでおります。もっともうれしいのは、本稿提出の直前に長女の楠ちゃん(名前暫定)が生まれたことで、36歳でやっとパパになったことですね。
第二研究チーム 
筆者 後列左から一番目

―アメリカの研究現場を体験して―

長谷川 敦司さん

プロフィール
昭和39年2月11日生まれ。
平成4年北海道大学大学院博士課程修了。
平成5年入所。冬はスキーに出かけるのが楽しみとか。来年は沖縄あたりでスキューバのライセンスをとるのが目標。


 今回ご登場頂いた長谷川さんは、アメリカでの共同研究を終え、今夏帰国したばかり。アメリカでの研究現場やプライベート・ライフについてうかがいました。

 「広い部屋に住んでましてね。友人を7〜8人呼んで、鍋パーティーをしても、全然余裕(笑)」
 原子標準研究室でセシウム原子時計の研究に取り組む長谷川さん。最も正確な原子時計の共同開発のために、足かけ2年、アメリカと日本を行ったり来たりしたそうです。
 「日本の時間の基準って、明石で決めていると思っている人が多いでしょ。そうじゃなくて、実は、ここCRLで決めてるんです。周波数標準課というところがその業務を担当しているのですが、より、正確な時間を供給するために、“較正”という作業が必要になるんです。この較正に必要な研究を担当するのが私の仕事です」
 テレビの時報などを私たちは日常的に見ていますが、これは絶対に正しくなければならない。テレビやラジオの正確な時間を供給しているのは実はCRLなのです。
 「現在は10のマイナス10〜12乗ぐらいまで正確に計測できれば、大半の目的では問題はないです。しかし、将来的には、超高速通信や宇宙活動、あるいは基礎物理等の先端科学技術分野で従来よりもはるかに高精度な時間・周波数が必要になると考えられます。」

セシウム1次周波数標準器 
CRL-O1
 計測の精度をあげる装置を開発するために、アメリカとの共同開発に携わっていた長谷川さん。彼にとってはアメリカでの研究環境は、すこぶる快適だったそう。
 「客員だったせいもあって、事務処理が少ないんです。それに、研究者も遅くまで研究室に残るということをしないで、時間内に集中して研究を終える。6時頃になるとみんな帰ってしまうんですよ」
 早く仕事を終えるから、当然プライベ−トな時間が有効に使えます。「夏なんかはサマータイムだから、仕事が終わってから3時間ぐらいは外も明るいわけですよ。だからテニスをしたりして楽しむことができる」
 長谷川さんの滞在先はコロラド州のボルダー。陸上選手の高地トレーニングの地として、日本でも有名になったところです。実はこのボルダー、アメリカとは思えないほど治安のいいところだそう。
 「夜中にひとりで歩いていても全然大丈夫。日本人も多いし。だからプールバーなんかにもよく飲みに行ってましたよ(笑)」
 ボルダーの近郊にはスキー場がたくさんあります。北海道出身でスキーが大好きな長谷川さんにとってはまさに願ったりかなったり。
 「冬場は、週末になると毎週スキーに出かけてました。10月の終わりから4月頃まで滑れるんです。スキー場は日本とはスケールが違う。コースは長くて幅が広い。雪質もとてもいいので、うまくなったような気になる(笑)」
 雪のないシーズンはゴルフに出かけ、夜は気のおけない仲間たちと飲みに出かけるという生活。
 「日本に帰ってくると、そういう余裕がない。研究と業務の両立はむずかしいし、時間的な余裕がないから休みもあまりとれないし。アメリカだと平気で3週間ぐらいバカンスに出かける。日本じゃ無理ですね」
 日本での生活はメリハリがないと長谷川さんは言います。仕事に集中するときと、リフレッシュするときの切りかえのうまい人ほど、いい仕事をするのに、とも。
 「海外で暮らしてみて、世界は本当に広いと思いました。そして、そこにはいろいろな人間がいて、いろいろな考え方を持っている。国と国が争っていても、個人個人とつきあえばいい人もいっぱいいるし…。だから、世界中、いろんな国に行ってみたいんです。そのなかで、自分に本当に合う国、それが日本なのかどうなのか、確かめてみたい。それと、スキーで世界中の山を制覇したいですね」
 研究だけでなく、人に対する好奇心も人一倍。長谷川さんの夢は限りなく拡がっていきます。
 「とりあえず、来年のプエルトリコと2000年のシドニーの国際会議には参加したいですね」
 当面の目標も、しっかり決まっているようです。
(取材・文 中川 和子)


 通信総合研究所は、当所が維持決定している協定世界時(UTC(CRL))を9時間進めたものとして、日本の標準時を各種報時サービスで全国にお知らせしています。
 このたび、国際地球回転観測事業(IERS)の通知に従い、日本時間で来年(平成11年)1月1日9時の直前に“うるう秒”調整(挿入)を実施いたします。
 これは、協定世界時(UTC)と地球の回転に伴う世界時(UT1)との差を0.9秒以内に保つため世界一斉に実施されるものです。
 このため、日本時間で、来年1月1日は、
1月1日 8時59分59秒
  8時59分60秒
  9時00分00秒
  となります。 ちなみにうるう秒調整は新方式UTCの決定法採用後の1972年以来第22回目で、前回のうるう秒調整は昨年7月1日に実施されました。 この結果、UTCと国際原子時(TAI)との差は32秒となります。
今江 理人(標準計測部 周波数標準課)