JP7172084B2 - Electric field probe and electric field measurement system - Google Patents
Electric field probe and electric field measurement system Download PDFInfo
- Publication number
- JP7172084B2 JP7172084B2 JP2018057001A JP2018057001A JP7172084B2 JP 7172084 B2 JP7172084 B2 JP 7172084B2 JP 2018057001 A JP2018057001 A JP 2018057001A JP 2018057001 A JP2018057001 A JP 2018057001A JP 7172084 B2 JP7172084 B2 JP 7172084B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductor
- electric field
- conductors
- line segment
- plane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Measuring Leads Or Probes (AREA)
Description
本発明は、例えばノイズ源の特定に利用可能な電界プローブ及び電界測定システムに関する。 The present invention relates to electric field probes and electric field measurement systems that can be used, for example, to identify noise sources.
近年における家電機器や工業機器、自動車等の電子・電気化に伴い、人体や機器への影響によるEMC対策(Electro-magnetic Compatibility)が重要とされつつある。このため、製品開発において、ノイズへの対応が不可欠となっている。製品開発において、妨害波を許容値以下に抑えることは非常に困難であり、その大きな理由は、妨害波の発生源を特定できないためである。 2. Description of the Related Art In recent years, as home appliances, industrial equipment, automobiles, and the like have become electronic and electrified, EMC (Electro-magnetic Compatibility) countermeasures due to the effects on the human body and equipment are becoming more important. Therefore, it is essential to deal with noise in product development. In product development, it is very difficult to keep the interference wave below the allowable value, and the main reason for this is that the source of the interference wave cannot be identified.
一般的に、規格値を超えるノイズを持つ製品への対策においては、当該製品の筐体からノイズの原因と思われる内部モジュールを取り出し、その内部モジュールの部品の極近接部分の電磁界強度分布の測定を行い、ノイズ発生源の特定及び対策を行う。現在の近傍電磁界評価は、単純構造の電界プローブで測定した磁界分布での評価が圧倒的に多い。しかし、ノイズ発生源を特定するためには、高解像度の電界分布の正確な取得も重要なカギとなる。 In general, as a countermeasure against a product with noise exceeding the standard value, take out the internal module that is considered to be the cause of the noise from the case of the product, and measure the electromagnetic field intensity distribution of the parts in the close vicinity of the internal module. Measure, identify the source of noise, and take countermeasures. Current near-field electromagnetic field evaluations are predominantly based on magnetic field distributions measured by electric field probes with a simple structure. However, accurate acquisition of high-resolution electric field distribution is also an important key to identifying noise sources.
高分解能の電界分布を取得するには電界プローブを放射源に接近させる必要がある。図17によってこれを説明する。図17は、隣接する2つの電荷の一方が+の電荷、他方が-の電荷に帯電している場合の電気力線を示す。図17より、電荷に近いところほど電気力線の密度が高い。よって電界プローブを電荷に近づけるほど、電気力線の濃淡を詳細にとらえることができる、すなわち高解像度の電界分布を得ることが可能となる。 To obtain a high-resolution electric field distribution, it is necessary to bring the electric field probe close to the radiation source. This will be explained with reference to FIG. FIG. 17 shows lines of electric force when one of two adjacent charges has a positive charge and the other has a negative charge. From FIG. 17, the density of the lines of electric force is higher near the charge. Therefore, the closer the electric field probe is to the charge, the more detailed the shading of the lines of electric force can be captured, that is, the higher the resolution of the electric field distribution can be obtained.
電界測定用には、対象となるモジュール基板に垂直な成分を取得する電界プローブ(図18)が広く市販されている。この電界プローブは、同軸ケーブルの内部導体81の先端を外部導体82から突出させた構造である。しかし、測定対象となる基板上に発生する電界の電気力線は、基板に垂直な方向だけではなく、基板に平行な方向にも発生する。このため、ノイズ源特定には、ノイズ源から発せられる電界の基板に垂直な成分(以下「基板垂直成分」とも表記)の取得だけでなく、基板に平行な成分(以下「基板平行成分」とも表記)の取得も重要な要素となる。
For electric field measurements, electric field probes (FIG. 18) that acquire components perpendicular to the module substrate of interest are widely available commercially. This electric field probe has a structure in which the tip of an
特許文献1は、図19に示すような、同軸ケーブルを切り離した単純構造の電界プローブを開示する。この構造では、内部導体81は、外部導体82から突出しない。図20は、図19に示す電界プローブによってマイクロストリップライン50からの電界分布を取得しようとした場合の断面図である。図20の受信構造は、基板垂直成分のみを受信する構造となり、基板平行成分の受信は不可能となっている。これを解決するために、図20において電界プローブを基板と平行に設置することにより、基板平行成分を得ることも可能である。しかし、この構造を持つ電界プローブでは高分解能の電界分布を得るために近接距離で測定しようとすると、電界プローブと測定対象が接触し、測定自体が不可能となり、高解像度の電界分布が得られないという問題点がある。
特許文献2は、図21に示すような、2本の同軸ケーブル85,86を並べた差動構造を特徴とする電界プローブを開示する。この電界プローブは、先端部が互いに反対方向に90度屈曲した構造であり、当該先端部が基板と平行となるように設置することにより、基板平行成分を得ることが可能である。しかし、特許文献1の電界プローブと同様に、高分解能の電界分布を得るために近接距離で測定しようとすると、電界プローブと測定対象が接触し、高解像度の電界分布が得られないという問題点がある。
Patent Document 2 discloses an electric field probe characterized by a differential structure in which two
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、高分解能の電界分布を得ることの可能な電界プローブ及び電界測定システムを提供することにある。 The present invention has been made in recognition of such circumstances, and an object thereof is to provide an electric field probe and an electric field measurement system capable of obtaining a high-resolution electric field distribution.
本発明のある態様は、電界プローブである。この電界プローブは、
互いに平行な第1及び第2導線と、
前記第1及び第2導線を含む平面上に設けられた、前記第1及び第2導線に平行な第1及び第2導体と、を備え、
前記第1及び第2導体の先端同士を前記平面上で前記平面と平行に結ぶ導体が存在せず、
前記第1及び第2導体の先端同士を前記平面上で結ぶ長さwの線分が前記第1及び第2導線と垂直であり、
前記第1及び第2導線の先端から前記線分にそれぞれ引いた2つの垂線と前記線分との2つの交点と、前記線分の中心と、の距離dが、互いに等しく、かつ0<d<w/2であり、
前記第1及び第2導線はそれぞれ、自身の先端から前記線分までの距離hが0≦h≦w/2-dである、又は、前記線分と交わらず、
前記平面上以外の構造が、前記平面について対称である。
One aspect of the invention is an electric field probe. This electric field probe
first and second conductors parallel to each other;
first and second conductors parallel to the first and second conductors provided on a plane containing the first and second conductors ;
there is no conductor connecting the ends of the first and second conductors on the plane parallel to the plane;
a line segment of length w connecting the tips of the first and second conductors on the plane is perpendicular to the first and second conductors;
distances d between two intersections of the line segment and two perpendicular lines drawn from the ends of the first and second conductors to the line segment and the center of the line segment are equal to each other, and 0<d <w/2,
each of the first and second conductors has a distance h from its tip to the line segment of 0≦h≦w/2−d, or does not intersect the line segment;
Structures other than on said plane are symmetrical about said plane.
前記第1及び第2導体が、前記第1及び第2導線に接触せずに前記第1及び第2導線を覆う共通導体の一部であってもよい。 The first and second conductors may be part of a common conductor covering the first and second conductors without contacting the first and second conductors.
本発明のもう1つの態様は、電界プローブである。この電界プローブは、 Another aspect of the invention is an electric field probe. This electric field probe
互いに平行な第1及び第2導線と、 first and second conductors parallel to each other;
前記第1及び第2導線を含む平面上に設けられた、前記第1及び第2導線に平行な第1乃至第3導体と、を備え、 First to third conductors parallel to the first and second conductors provided on a plane containing the first and second conductors,
前記第3導体は前記第1及び第2導線の間の中心部に位置し、 the third conductor is centrally located between the first and second conductors;
前記第1及び第2導体の先端同士を前記平面上で結ぶ長さwの線分が前記第1及び第2導線と垂直であり、 a line segment of length w connecting the tips of the first and second conductors on the plane is perpendicular to the first and second conductors;
前記第1及び第2導線の先端から前記線分にそれぞれ引いた2つの垂線と前記線分との2つの交点と、前記線分の中心と、の距離dが、互いに等しく、かつ0<d<w/2であり、 distances d between two intersections of the line segment and two perpendicular lines drawn from the ends of the first and second conductors to the line segment and the center of the line segment are equal to each other, and 0<d <w/2,
前記第1及び第2導線はそれぞれ、自身の先端から前記線分までの距離hが0≦h≦w/2-dである、又は、前記線分と交わらず、 each of the first and second conductors has a distance h from its tip to the line segment of 0≦h≦w/2−d, or does not intersect the line segment;
前記平面上以外の構造が、前記平面について対称である。 Structures other than on said plane are symmetrical about said plane.
前記第1導体は、前記第1導線を当該導線に接触せずに覆う導体の一部であり、
前記第2導体は、前記第2導線を当該導線に接触せずに覆う導体の一部であり、
前記第3導体は、前記第1導線を覆う前記導体と、前記第2導線を覆う前記導体と、の相互接触部であってもよい。
前記線分と、前記第1及び第2導線の先端同士を結ぶ直線と、が平行であってもよい。
The first conductor is a part of a conductor that covers the first conductor without contacting the conductor,
The second conductor is a part of the conductor that covers the second conductor without contacting the conductor ,
The third conductor may be a mutual contact between the conductor covering the first conductor and the conductor covering the second conductor .
The line segment may be parallel to a straight line connecting the ends of the first and second conductors.
本発明のもう1つの態様は、電界プローブである。この電界プローブは、
互いに平行な第1及び第2導線と、
前記第1導線を当該導線に接触せずに覆う第1導体と、
前記第2導線を当該導線に接触せずに覆う第2導体と、を備え、
前記第1及び第2導体の外周面同士が接触し、
前記第1及び第2導体の先端の存在平面を第1平面とした場合に、
前記第1及び第2導線の先端の前記第1平面からの突出長が、前記第1及び第2導体の直径の半分以内であるか、
前記第1及び第2導線の先端が前記第1平面に存在するか、
前記第1及び第2導線の先端が前記第1平面に対して引っ込んでいるか、
のいずれかであり、
前記第1及び第2導線で受信した信号の差動信号を出力する。
前記第1導線及び前記第1導体が第1同軸線を構成し、
前記第2導線及び前記第2導体が第2同軸線を構成してもよい。
本発明のもう1つの態様は、電界プローブである。この電界プローブは、
互いに平行な第1及び第2導線と、
前記第1及び第2導線に接触せずに前記第1及び第2導線を覆う共通導体と、を備え、
前記共通導体の先端同士を前記第1及び第2導線を含む平面上で結ぶ長さwの線分が前記第1及び第2導線と垂直であり、
前記第1及び第2導線の先端から前記線分にそれぞれ引いた2つの垂線と前記線分との2つの交点と、前記線分の中心と、の距離dが、互いに等しく、かつ0<d<w/2であり、
前記第1及び第2導線はそれぞれ、自身の先端から前記線分までの距離hが0≦h≦w/2-dである、又は、前記線分と交わらない。
Another aspect of the invention is an electric field probe. This electric field probe
first and second conductors parallel to each other;
a first conductor that covers the first conductor without contacting the conductor;
a second conductor that covers the second conductor without contacting the conductor,
outer peripheral surfaces of the first and second conductors are in contact with each other;
When the existence plane of the tips of the first and second conductors is the first plane,
whether the projection length of the tips of the first and second conductors from the first plane is within half the diameter of the first and second conductors;
whether the tips of the first and second conductors lie in the first plane;
whether the tips of the first and second conductors are recessed with respect to the first plane;
is either
A differential signal of the signals received on the first and second conductors is output .
The first conductor and the first conductor constitute a first coaxial line,
The second conducting wire and the second conductor may form a second coaxial line.
Another aspect of the invention is an electric field probe. This electric field probe
first and second conductors parallel to each other;
a common conductor covering the first and second conductors without contacting the first and second conductors;
a line segment of length w connecting the tips of the common conductors on a plane containing the first and second conductors is perpendicular to the first and second conductors;
distances d between two intersections of the line segment and two perpendicular lines respectively drawn from the ends of the first and second conductors to the line segment and the center of the line segment are equal to each other and 0<d <w/2,
Each of the first and second conductors has a distance h from its tip to the line segment that is 0≦h≦w/2−d, or does not intersect the line segment.
本発明のもう1つの態様は、電界測定システムである。この電界測定システムは、
前記電界プローブと、
前記電界プローブを空間の3軸方向のうちの少なくとも2軸方向に移動可能なプローブ走査機構と、
前記プローブ走査機構を制御する制御器と、
前記電界プローブを通じて所定位置の電界値を測定可能な計測器と、
前記計測器で測定した電界値を測定位置に対応させて出力する演算装置と、を備える。
Another aspect of the invention is an electric field measurement system. This electric field measurement system
the electric field probe;
a probe scanning mechanism capable of moving the electric field probe in at least two of the three axial directions in space;
a controller that controls the probe scanning mechanism;
a measuring instrument capable of measuring an electric field value at a predetermined position through the electric field probe;
and an arithmetic device that outputs the electric field value measured by the measuring device in correspondence with the measurement position.
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Any combination of the above constituent elements, and conversion of expressions of the present invention between methods and systems are also effective as embodiments of the present invention.
本発明によれば、高分解能の電界分布を得ることの可能な電界プローブ及び電界測定システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electric field probe and an electric field measurement system capable of obtaining a high-resolution electric field distribution.
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The same or equivalent constituent elements, members, etc. shown in each drawing are denoted by the same reference numerals, and duplication of description will be omitted as appropriate. Moreover, the embodiments are illustrative rather than limiting the invention, and not all features and combinations thereof described in the embodiments are necessarily essential to the invention.
(実施の形態1)
図1~図11を参照し、本発明の実施の形態1について説明する。図1~図3に示すように、本実施の形態の電界プローブ1は、第1同軸線(第1同軸ケーブル)10と、第2同軸線(第2同軸ケーブル)20と、を備える。第1同軸線10は、第1導線(第1内部導体)11と、第1導体(第1外部導体)12と、第1誘電体13と、を有する。第2同軸線20は、第2導線(第2内部導体)21と、第2導体(第2外部導体)22と、第2誘電体23と、を有する。第1導線11及び第2導線21は、互いに平行であり、差動伝送の平行2線路を成す。第1導体12及び第2導体22は、互いに同径であり、共に接地され、外周面同士が接触する。第1誘電体13は、第1導線11と第1導体12との間を満たす。第2誘電体23は、第2導線21と第2導体22との間を満たす。第1誘電体13及び第2誘電体23は、空気であってもよい。電界プローブ1は、同軸線路を切り離して2つ平行かつ互いに接触させて配置することで得られる。
(Embodiment 1)
本実施の形態では、図1~図3に示すように、直交3軸であるXYZ軸を定義する。第1導線11及び第2導線21の延出方向がY方向、Y方向と垂直で第1導線11及び第2導線21の存在する平面と平行な方向がZ方向、前記平面と垂直な方向がX方向である。図1に示すように、第1導体12及び第2導体22の先端のY方向位置は互いに等しい。以下、第1導体12及び第2導体22の先端の存在平面を「プローブ面」とも表記する。第1導体12及び第2導体22の先端位置のY座標(プローブ面のY座標)をY=0とする。第1導線11及び第2導線21の先端のY方向位置は、互いに等しく、かつ第1導体12及び第2導体22の先端のY方向位置と等しい。図2に示すように、第1導体12及び第2導体22の相互接触位置のZ座標をZ=0とする。
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, XYZ axes, which are orthogonal three axes, are defined. The extending direction of the
図1及び図2では、第1導線11が高電位、第2導線21が低電位となっている場合における電気力線を併せて示している。図3では、同場合において相反しあう電界が打ち消しあって残る電気力線を併せて示している。図3に示す電気力線から、Z方向と平行な電界強度を得られることが分かる。また、第1導線11及び第2導線21を含む平面について対称な構造であれば、Z方向以外の成分はキャンセルされ、Z方向と平行な電界強度を得ることができる。図1~図3は、電界プローブ1から送信したときの電気力線を示すが、相反性により、電界プローブ1により、Z方向と平行な電界を受信することができる。電界プローブ1は、第1導線11及び第2導線21で受信した信号の差動信号を出力する。
1 and 2 also show lines of electric force when the
図4に示す比較例1の電界プローブは、本実施の形態の電界プローブ1と比較して、第1導線11及び第2導線21の先端が、第1導体12及び第2導体22の先端よりも+Y方向側に突出し、第1導線11の先端が-Z方向に屈曲し、第2導線21の先端が+Z方向に屈曲している点で相違し、その他の点で一致する。比較例1の電界プローブは、第1導線11及び第2導線21の先端を屈曲させてダイポールエレメントとしたもの(以下「ダイポールプローブ」とも表記)である。
Compared with the
図5(A)は、電界プローブ1を送信アンテナとした場合における電界プローブ1の発生する電界のY方向と垂直な方向の成分の強度分布を数値解析により算出した電界強度分布図である。図5(B)は、比較例1に係る電界プローブを送信アンテナとした場合における、当該電界プローブの発生する電界のY方向と垂直な方向の成分の強度分布を数値解析により算出した電界強度分布図である。図5(A)の電界強度分布は、第1導体12及び第2導体22の直径を3.6mmとした場合のものである。図5(B)の電界強度分布は、第1導体12及び第2導体22の直径を1.2mmとし、第1導線11及び第2導線21を第1導体12及び第2導体22の先端(プローブ面)から+Y方向に0.6mm突出した位置(Y=0.6mm)で90度屈曲させてエレメント径1.2mmのダイポールエレメントとした場合のものである。図5(A)及び図5(B)の等高線図より、本実施の形態の電界プローブ1は、比較例1の電界プローブと比較して、第1導体12及び第2導体22の先端(プローブ面)のY方向位置は同じであるが、電界強度分布は+Y方向にずれていることが確認できる。このずれの詳細を図6により説明する。
FIG. 5A is an electric field intensity distribution diagram obtained by numerical analysis of the intensity distribution of the component in the direction perpendicular to the Y direction of the electric field generated by the
図6は、比較例1に係る電界プローブの第1導体12及び第2導体22の先端から+Y方向に2mmずれた位置(Y=2mm)での電界強度分布(実線a)、並びに、電界プローブ1の第1導体12及び第2導体22の先端から+Y方向に2mmずれた位置(Y=2mm)での電界強度分布(破線s)、3.8mmずれた位置(Y=3.8mm)での電界強度分布(破線t)、5.6mmずれた位置(Y=5.6mm)での電界強度分布(破線u)を示すグラフである。図6より、実線aと破線tの傾向が近いことがわかる。
FIG. 6 shows the electric field intensity distribution (solid line a) at a position (Y = 2 mm) shifted by 2 mm in the +Y direction from the tips of the
図7は、第1導体12及び第2導体22の直径を3.6mmとした電界プローブ1、並びに第1導体12及び第2導体22の直径を1.2mmとした電界プローブ1の、Y=2.0+x mm~7.0+x mmの範囲における電界強度分布と、第1導体12及び第2導体22の直径を1.2mmとした比較例1に係る電界プローブのY=2.0mm~7.0mmの範囲における電界強度分布と、の相関係数を数値解析により求め、オフセット量xに対する関係で示したグラフである。図7において、実線は第1導体12及び第2導体22の直径を3.6mmとした電界プローブ1の結果を示し、破線は第1導体12及び第2導体22の直径を1.2mmとした電界プローブ1の結果を示す。図7より、第1導体12及び第2導体22の直径を3.6mmとした電界プローブ1では、オフセット量xが1.2mm前後の場合に相関係数が最大となる。第1導体12及び第2導体22の直径を1.2mmとした電界プローブ1では、オフセット量xが0.0mmの場合に相関係数が最大となる。比較例1に係る電界プローブではダイポールエレメントの位置の電界を測定することができること、及び相反性が成り立つことより、本実施の形態の電界プローブ1は、第1導体12及び第2導体22の先端(Y=0)からそれらの直径の半分の距離だけ+Y方向にずれた位置(直径3.6mmならY=1.8mm、直径1.2mmならY=0.6mm)の電界を、当該位置にダイポールエレメントがある場合と同様に測定できる。このことと、電界プローブ1が第1導体12及び第2導体22の+Y方向側に構造体を有さないことより、被測定物に接触しない範囲で電界プローブ1を被測定物に接近させることで、被測定物に接触せずに被測定物の直近の電界を測定することができ、より高分解能の電界測定が可能となる。すなわち、本実施の形態の電界プローブ1は、比較例1に係る電界プローブ(ダイポールプローブ)では測定できないような、被測定物に近い位置の電界を、好適に測定することができ、高解像度の電界分布を得ることができる。
FIG. 7 shows Y=2.0+x of the
図8は、電界プローブ1によりマイクロストリップライン50上の電界分布を測定する様子を示す模式図である。マイクロストリップライン50は、誘電体基板51の表面に1本の信号線52を有し、裏面にグランドパターン53を有する。マイクロストリップライン50は50Ωで設計されており、終端は50Ωで終端されている(終端抵抗55は50Ωである)。
FIG. 8 is a schematic diagram showing how the
図9は、電界プローブ1を用いた電界測定システムの概略ブロック図である。図10は、前記電界測定システムの概略外観図である。この電界測定システムは、電界プローブ1をXYZ方向に走査可能なプローブ走査装置(プローブ走査機構)62と、電界プローブ1から測定信号を受信して差動信号を出力する差動信号出力回路64と、差動信号出力回路64からの信号により所定位置の電界を測定する計測器63と、プローブ走査装置62及び計測器63を制御する制御機器61と、を備える。差動信号出力回路64は、ハイブリッドジャンクション等の差動信号を出力する回路であってもよいし、計測器63等のソフトウェア演算処理としてもよい。制御機器61は、計測器63で測定した電界値を測定位置に対応させて出力する演算装置としても機能する。供試体70は、例えばノイズの原因と思われる内部モジュール基板である。
FIG. 9 is a schematic block diagram of an electric field measurement system using the
図11は、図8に示すマイクロストリップライン50に信号発生器より100MHzの正弦波を入力し(図8に示す入力信号57を100MHzの正弦波とし)、図10に示すような電界測定システムを用いて測定を実施した場合の測定結果(破線)と、計算によって得られた解析値(実線)と、を示すグラフである。電界分布の測定及び解析高さはマイクロストリップライン50の信号線52上より1mmの高さとし、測定は、電界プローブ1のプローブ面を測定高さから第1導体12及び第2導体22の直径の1/2上方へオフセットしたY方向位置で実施した。図11より、解析結果の電界強度分布と電界プローブ1で測定した電界強度分布がほぼ一致していることが確認できる。よって、電界プローブ1は、電界プローブ1の構造体から離れた位置の電界のZ方向成分を測定することができる。すなわち、電界プローブ1は、電界測定位置をより測定対象物に近づけることができ、電界の基板平行成分の分布を高分解能に測定でき、高解像度の電界分布を得ることができる。
In FIG. 11, a sine wave of 100 MHz is input from a signal generator to the
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。 According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) 第1導線11及び第2導線21の外側に第1導体12及び第2導体22が設けられるため、第1導体12及び第2導体22の先端からそれらの直径の半分の距離だけ+Y方向にずれた位置の電界を、当該位置にダイポールエレメントがある場合と同様に測定できる。よって、被測定物に接触しない範囲で電界プローブ1を被測定物に接近させることで、被測定物に接触せずに被測定物の直近の電界を測定することができ、高分解能の電界分布が得られる。
(1) Since the
(2) 第1導線11及び第2導線21のY方向位置が互いに等しく、第1導体12及び第2導体22のY方向位置が互いに等しいため、差動線路の平衡度が良くなり、正確な電界分布を得ることが可能となる。
(2) The Y-direction positions of the
(3) 第1導線11を第1導体12が覆い、第2導線21を第2導体22が覆うため、第1導体12及び第2導体22がシールドとなり、外来電界の影響を低減することができる。
(3) Since the
(4) 第1導体12及び第2導体22が互いに接触するため、第1導体12及び第2導体22が互いに同電位となり、浮遊容量による非対称性を低減することができる。
(4) Since the
(5) プローブ走査装置62を制御機器61によって制御することで電界プローブ1を2軸又は3軸方向に移動し、所定位置に制止させることができる。制御が完了すると、計測器63により、電界プローブ1を通じて当該所定位置の電界値を測定する。計測器63で測定された電界値が制御機器61によって測定位置に対応づけられて出力される。これによって電界分布を得ることができる。
(5) By controlling the
(実施の形態2、3)
図12(A)は、本発明の実施の形態2に係る電界プローブ2の先端部の概略斜視図である。図12(B)は、本発明の実施の形態3に係る電界プローブ3の先端部の概略斜視図である。実施の形態2の電界プローブ2は、実施の形態1の電界プローブ1と比較して、第1導線11及び第2導線21の先端が、第1導体12及び第2導体22の先端の存在平面(プローブ面)よりも+Y方向に突出している点で相違し、その他の点で一致する。実施の形態3の電界プローブは、実施の形態1の電界プローブ1と比較して、第1導線11及び第2導線21の先端が、第1導体12及び第2導体22の先端の存在平面(プローブ面)よりも-Y方向に引っ込んでいる点で相違し、その他の点で一致する。
(Embodiments 2 and 3)
FIG. 12(A) is a schematic perspective view of the distal end portion of the electric field probe 2 according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 12B is a schematic perspective view of the distal end portion of the electric field probe 3 according to Embodiment 3 of the present invention. In the electric field probe 2 of Embodiment 2, compared with the
図13(A)は、電界プローブ2を送信アンテナとした場合における電界プローブ2の発生する電界のY方向と垂直な方向の成分の強度分布を数値解析により算出した電界強度分布図である。電界プローブ3を送信アンテナとした場合における電界プローブ3の発生する電界のY方向と垂直な方向の成分の強度分布を数値解析により算出した電界強度分布図である。第1導線11及び第2導線21の先端のY方向位置が第1導体12及び第2導体22の先端のY方向位置と一致する電界プローブ1による電界強度分布(図5(A))と比較して、電界プローブ2及び電界プローブ3による電界強度分布(図13(A)及び図13(B))も、同等の結果となった。この結果から、第1導線11及び第2導線21の先端が第1導体12及び第2導体22の先端の存在平面(プローブ面)よりも-Y方向に引っ込んでいる、若しくは第1導線11及び第2導線21の先端が第1導体12及び第2導体22の先端の存在平面(プローブ面)よりも+Y方向に突出していても突出長が第1導体12及び第2導体22の直径の半分以内である場合、被測定物に接触せずに被測定物の直近の電界を測定することができ、より高分解能の電界を測定することができる。
FIG. 13A is an electric field intensity distribution diagram obtained by numerical analysis of the intensity distribution of the component in the direction perpendicular to the Y direction of the electric field generated by the electric field probe 2 when the electric field probe 2 is used as a transmitting antenna. FIG. 3 is an electric field intensity distribution diagram obtained by calculating the intensity distribution of the component in the direction perpendicular to the Y direction of the electric field generated by the electric field probe 3 when the electric field probe 3 is used as a transmitting antenna, calculated by numerical analysis. Comparison with the electric field intensity distribution (FIG. 5A) obtained by the
(実施の形態4)
図14は、本発明の実施の形態4に係る電界プローブ4の概略構成図である。実施の形態1での説明より、プローブ構造が内導体同士(第1導線11及び第2導線21)を含む平面で対称な構造であれば、Z方向成分以外の成分はキャンセルされるため、その平面上の構造によってプローブの特性が決定される。そのため、本実施の形態以降では、前記平面上の2次元構造として説明する。図14により、直交3軸であるXYZ軸を定義する。第1導線11及び第2導線21の延出方向がY方向、Y方向と垂直で第1導線11及び第2導線21の存在する平面と平行な方向がZ方向、前記平面と垂直な方向がX方向である。電界プローブ4は、第1導線11と、第2導線21と、第1導体31と、第2導体32と、を有する。
(Embodiment 4)
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of an electric field probe 4 according to Embodiment 4 of the present invention. From the description in
第1導線11及び第2導線21は、互いに平行である。第1導体31及び第2導体32は、第1導線11及び第2導線21を含む平面上に設けられ、第1導線11及び第2導線21と平行であり、共に接地される。第1導体31は、第1導線11の-Z方向側に位置する。第2導体32は、第2導線21の+Z方向側に位置する。前記平面上において、第1導体31及び第2導体32の先端同士を結ぶ導体は存在しない。第1導体31及び第2導体32の先端同士を結ぶ長さwの線分35が、第1導線11及び第2導線21と垂直である。第1導線11及び第2導線21の先端同士を結ぶ直線39は、線分35と平行である。第1導体31及び第2導体32の先端から線分35にそれぞれ引いた2つの垂線と線分35との2つの交点36,37と、線分35の中心38と、の距離dが、互いに等しく、かつ0<d<w/2である。第1導線11及び第2導線21の先端から線分35までの距離hは、0≦h≦w/2-dである。あるいは、第1導線11及び第2導線21の先端は、線分35と交わらない(第1導体31及び第2導体32の先端よりも-Y方向側に位置する)。
The
電界プローブ4は、第1導線11及び第2導線21を含む平面上以外に構造(導体や誘電体)がある場合、当該構造は、前記平面について対称である。第1導体31及び第2導体32は、第1導線11及び第2導線21に接触せずに第1導線11及び第2導線21を覆う共通の導体(例えば円筒状あるいは楕円筒状の導体)の一部であってもよい。第1導体31は、第1導線11に接触せずに第1導線11を覆う導体の一部であってもよい。第2導体32は、第2導線21に接触せずに第2導線21を覆う導体の一部であってもよい。本実施の形態の電界プローブ4によれば、第1導体31及び第2導体32があることにより、第1導体31及び第2導体32の先端からw/2-dだけ+Y方向側にずれた位置の電界を、当該位置にダイポールエレメントがある場合と同様に測定でき、実施の形態1と同様に、高解像度の電界分布を得ることができる。
If the electric field probe 4 has a structure (a conductor or a dielectric) other than on the plane containing the
(実施の形態5~7)
図15(A)は、比較例2に係る電界プローブの概略構成図である。図15(B)は、本発明の実施の形態5に係る電界プローブ5の概略構成図である。図15(C)は、本発明の実施の形態6に係る電界プローブ6の概略構成図である。図15(D)は、本発明の実施の形態7に係る電界プローブ7の概略構成図である。図15(A)~図15(D)に示す解析領域は、図16(A)~図16(D)における電界分布の解析領域を示す。比較例2に係る電界プローブは、実施の形態4に係る電界プローブ4から第1導体31及び第2導体32を無くしたものである。実施の形態5に係る電界プローブ5は、実施の形態4に係る電界プローブ4において、h=0としたものである。実施の形態6に係る電界プローブ6は、実施の形態5に係る電界プローブ5に接地された第3導体33を追加したものである。第3導体33は、第1導線11及び第2導線21の間の中心部に位置し、第1導体31及び第2導体32と平行である。実施の形態7に係る電界プローブ7は、実施の形態6に係る電界プローブ6の第1導線11を図14におけるw/2-d以内の長さだけ+Y方向側に延長したものである。
(Embodiments 5-7)
FIG. 15A is a schematic configuration diagram of an electric field probe according to Comparative Example 2. FIG. FIG. 15B is a schematic configuration diagram of an
図16(A)~図16(D)は、図15(A)~図15(D)の各構成における電界プローブの発生する電界のY方向と垂直な方向の成分の分布を2次元差分法により計算した結果を示す電界分布図である。図16(A)と、図16(B)~図16(D)を比較すると、図16(B)~図16(D)のほうが、電界分布が+Y方向にずれていることが分かる。すなわち、この結果より、切り離した平行2線の差動線路である第1導線11及び第2導線21の外側に第1導体31及び第2導体32を付加することで、電界を+Y方向に押し出すことができる。また、図16(B)と図16(D)では、電界プローブから多少離れると電界分布に大きな差は見られず、第1導線11及び第2導線21の先端位置の差による影響は少ない。このように、各実施の形態の電界プローブは、第1導線11及び第2導線21の外側に第1導体31及び第2導体32を付加することで電界が+Y方向に押し出される原理を利用して、高分解能の電界分布を得ることができる。
FIGS. 16(A) to 16(D) show the distribution of the component of the electric field generated by the electric field probe in each configuration of FIGS. It is an electric field distribution map showing the result calculated by. Comparing FIG. 16(A) with FIGS. 16(B) to 16(D), it can be seen that the electric field distribution in FIGS. 16(B) to 16(D) is shifted in the +Y direction. That is, from this result, by adding the
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。 Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each component and each processing process of the embodiments within the scope of the claims. By the way.
1~7 電界プローブ、
10 第1同軸線(第1同軸ケーブル)、11 第1導線(第1内部導体)、12 第1導体(第1外部導体)、13 第1誘電体、
20 第2同軸線(第2同軸ケーブル)、21 第2導線(第2内部導体)、22 第2導体(第2外部導体)、23 第2誘電体、
31 第1導体、32 第2導体、33 第3導体、35 線分、36,37 交点、38 中心、39 直線、
50 マイクロストリップライン、51 誘電体基板、52 信号線、53 グランドパターン、55 終端抵抗、57 入力信号、
61 制御機器、62 プローブ走査装置(プローブ走査機構)、63 計測器、64 差動信号出力回路、70 供試体、
81 内部導体、82 外部導体、85,86 同軸ケーブル
1 to 7 electric field probes,
10 first coaxial line (first coaxial cable), 11 first conductor (first inner conductor), 12 first conductor (first outer conductor), 13 first dielectric,
20 second coaxial line (second coaxial cable), 21 second conductor (second inner conductor), 22 second conductor (second outer conductor), 23 second dielectric,
31 first conductor, 32 second conductor, 33 third conductor, 35 line segment, 36, 37 intersection, 38 center, 39 straight line,
50 microstrip line, 51 dielectric substrate, 52 signal line, 53 ground pattern, 55 termination resistor, 57 input signal,
61 control device, 62 probe scanning device (probe scanning mechanism), 63 measuring instrument, 64 differential signal output circuit, 70 specimen,
81 inner conductor, 82 outer conductor, 85,86 coaxial cable
Claims (9)
前記第1及び第2導線を含む平面上に設けられた、前記第1及び第2導線に平行な第1及び第2導体と、を備え、
前記第1及び第2導体の先端同士を前記平面上で前記平面と平行に結ぶ導体が存在せず、
前記第1及び第2導体の先端同士を前記平面上で結ぶ長さwの線分が前記第1及び第2導線と垂直であり、
前記第1及び第2導線の先端から前記線分にそれぞれ引いた2つの垂線と前記線分との2つの交点と、前記線分の中心と、の距離dが、互いに等しく、かつ0<d<w/2であり、
前記第1及び第2導線はそれぞれ、自身の先端から前記線分までの距離hが0≦h≦w/2-dである、又は、前記線分と交わらず、
前記平面上以外の構造が、前記平面について対称である、電界プローブ。 first and second conductors parallel to each other;
first and second conductors parallel to the first and second conductors provided on a plane containing the first and second conductors;
there is no conductor connecting the ends of the first and second conductors on the plane parallel to the plane;
a line segment of length w connecting the tips of the first and second conductors on the plane is perpendicular to the first and second conductors;
distances d between two intersections of the line segment and two perpendicular lines drawn from the ends of the first and second conductors to the line segment and the center of the line segment are equal to each other, and 0<d <w/2,
each of the first and second conductors has a distance h from its tip to the line segment of 0≦h≦w/2−d, or does not intersect the line segment;
An electric field probe wherein the structure out of said plane is symmetrical about said plane.
前記第1及び第2導線を含む平面上に設けられた、前記第1及び第2導線に平行な第1乃至第3導体と、を備え、
前記第3導体は前記第1及び第2導線の間の中心部に位置し、
前記第1及び第2導体の先端同士を前記平面上で結ぶ長さwの線分が前記第1及び第2導線と垂直であり、
前記第1及び第2導線の先端から前記線分にそれぞれ引いた2つの垂線と前記線分との2つの交点と、前記線分の中心と、の距離dが、互いに等しく、かつ0<d<w/2であり、
前記第1及び第2導線はそれぞれ、自身の先端から前記線分までの距離hが0≦h≦w/2-dである、又は、前記線分と交わらず、
前記平面上以外の構造が、前記平面について対称である、電界プローブ。 first and second conductors parallel to each other;
First to third conductors parallel to the first and second conductors provided on a plane containing the first and second conductors,
the third conductor is centrally located between the first and second conductors;
a line segment of length w connecting the tips of the first and second conductors on the plane is perpendicular to the first and second conductors;
distances d between two intersections of the line segment and two perpendicular lines drawn from the ends of the first and second conductors to the line segment and the center of the line segment are equal to each other, and 0<d <w/2,
each of the first and second conductors has a distance h from its tip to the line segment of 0≦h≦w/2−d, or does not intersect the line segment;
An electric field probe wherein the structure out of said plane is symmetrical about said plane.
前記第2導体は、前記第2導線を当該導線に接触せずに覆う導体の一部であり、
前記第3導体は、前記第1導線を覆う前記導体と、前記第2導線を覆う前記導体と、の相互接触部である、請求項3に記載の電界プローブ。 The first conductor is a part of a conductor that covers the first conductor without contacting the conductor,
The second conductor is a part of the conductor that covers the second conductor without contacting the conductor,
4. The electric field probe of claim 3, wherein said third conductor is a mutual contact of said conductor over said first conductor and said conductor over said second conductor.
前記第1導線を当該導線に接触せずに覆う第1導体と、
前記第2導線を当該導線に接触せずに覆う第2導体と、を備え、
前記第1及び第2導体の外周面同士が接触し、
前記第1及び第2導体の先端の存在平面を第1平面とした場合に、
前記第1及び第2導線の先端の前記第1平面からの突出長が、前記第1及び第2導体の直径の半分以内であるか、
前記第1及び第2導線の先端が前記第1平面に存在するか、
前記第1及び第2導線の先端が前記第1平面に対して引っ込んでいるか、
のいずれかであり、
前記第1及び第2導線で受信した信号の差動信号を出力する、電界プローブ。 first and second conductors parallel to each other;
a first conductor that covers the first conductor without contacting the conductor;
a second conductor that covers the second conductor without contacting the conductor,
outer peripheral surfaces of the first and second conductors are in contact with each other;
When the existence plane of the tips of the first and second conductors is the first plane,
whether the projection length of the tips of the first and second conductors from the first plane is within half the diameter of the first and second conductors;
whether the tips of the first and second conductors lie in the first plane;
whether the tips of the first and second conductors are recessed with respect to the first plane;
is either
An electric field probe that outputs a differential signal of signals received on the first and second conductors .
前記第2導線及び前記第2導体が第2同軸線を構成する、請求項6に記載の電界プローブ。 The first conductor and the first conductor constitute a first coaxial line,
7. The electric field probe of claim 6, wherein said second conductor and said second conductor constitute a second coaxial line.
前記第1及び第2導線に接触せずに前記第1及び第2導線を覆う共通導体と、を備え、
前記共通導体の先端同士を前記第1及び第2導線を含む平面上で結ぶ長さwの線分が前記第1及び第2導線と垂直であり、
前記第1及び第2導線の先端から前記線分にそれぞれ引いた2つの垂線と前記線分との2つの交点と、前記線分の中心と、の距離dが、互いに等しく、かつ0<d<w/2であり、
前記第1及び第2導線はそれぞれ、自身の先端から前記線分までの距離hが0≦h≦w/2-dである、又は、前記線分と交わらない、電界プローブ。 first and second conductors parallel to each other;
a common conductor covering the first and second conductors without contacting the first and second conductors;
a line segment of length w connecting the tips of the common conductors on a plane containing the first and second conductors is perpendicular to the first and second conductors;
distances d between two intersections of the line segment and two perpendicular lines drawn from the ends of the first and second conductors to the line segment and the center of the line segment are equal to each other, and 0<d <w/2,
The electric field probe, wherein each of the first and second conductors has a distance h from its tip to the line segment that is 0≦h≦w/2−d, or does not intersect the line segment.
前記電界プローブを空間の3軸方向のうちの少なくとも2軸方向に移動可能なプローブ走査機構と、
前記プローブ走査機構を制御する制御器と、
前記電界プローブを通じて所定位置の電界値を測定可能な計測器と、
前記計測器で測定した電界値を測定位置に対応させて出力する演算装置と、を備える、電界測定システム。 An electric field probe according to any one of claims 1 to 8;
a probe scanning mechanism capable of moving the electric field probe in at least two of the three axial directions in space;
a controller that controls the probe scanning mechanism;
a measuring instrument capable of measuring an electric field value at a predetermined position through the electric field probe;
and an arithmetic unit that outputs the electric field value measured by the measuring instrument in correspondence with the measurement position.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018057001A JP7172084B2 (en) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | Electric field probe and electric field measurement system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018057001A JP7172084B2 (en) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | Electric field probe and electric field measurement system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019168359A JP2019168359A (en) | 2019-10-03 |
| JP7172084B2 true JP7172084B2 (en) | 2022-11-16 |
Family
ID=68106561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018057001A Active JP7172084B2 (en) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | Electric field probe and electric field measurement system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7172084B2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012013456A (en) | 2010-06-29 | 2012-01-19 | Fujitsu Ltd | Electromagnetic field probe |
| US20120119779A1 (en) | 2009-12-02 | 2012-05-17 | Letha Rousseau | Signal sensing device and circuit boards |
| JP2013019858A (en) | 2011-07-14 | 2013-01-31 | Fujitsu Ltd | Electric field probe |
| JP2013044660A (en) | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Fujitsu Ltd | Electric field probe and electric field measurement device |
-
2018
- 2018-03-23 JP JP2018057001A patent/JP7172084B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120119779A1 (en) | 2009-12-02 | 2012-05-17 | Letha Rousseau | Signal sensing device and circuit boards |
| JP2012013456A (en) | 2010-06-29 | 2012-01-19 | Fujitsu Ltd | Electromagnetic field probe |
| JP2013019858A (en) | 2011-07-14 | 2013-01-31 | Fujitsu Ltd | Electric field probe |
| JP2013044660A (en) | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Fujitsu Ltd | Electric field probe and electric field measurement device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2019168359A (en) | 2019-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Baudry et al. | Characterization of the open-ended coaxial probe used for near-field measurements in EMC applications | |
| JP4619799B2 (en) | Electric field vector calculation method and apparatus, electric field vector calculation program, and recording medium recording the program | |
| JP4635544B2 (en) | Electric field distribution measuring method and electric field distribution measuring apparatus | |
| CN106872925B (en) | A kind of near field probes spatial resolution standing wave calibration method based on transmission line | |
| CN106707210B (en) | A traveling wave calibration method for near-field probe spatial resolution based on transmission line | |
| US20110267088A1 (en) | Contactless loop probe | |
| JP2019526805A (en) | Apparatus and method for measuring the current intensity of one individual conductor of a multiconductor system | |
| JP7172084B2 (en) | Electric field probe and electric field measurement system | |
| CN112805579A (en) | Magnetic detection device, transmission line, and magnetic detection method | |
| Fedorov | Optical laser diffraction transducer for measuring single-wire electric cable eccentricity | |
| JP7680051B2 (en) | Electromagnetic field signal acquisition system for high signal-to-noise ratio and electrical noise immunity | |
| JP2003107116A (en) | Electromagnetic Wave Source Search Method, Program for Electromagnetic Wave Source Search, and Exploration Antenna Used for Electromagnetic Wave Source Search | |
| EP1316806A1 (en) | Non-contact measuring probe device for directional detection of an electromagnetic wave and measuring method | |
| Spang et al. | Application of probes with multiple outputs on probe-compensated EMC near-field measurements | |
| CN117825826A (en) | A method and system for measuring power grid conduction interference based on beam position monitor | |
| CN116859163A (en) | Power grid conduction interference measurement method and system based on directional induction detector | |
| US9535136B2 (en) | Magnetic field probe | |
| JP2011017535A (en) | Distant electromagnetic field noise measuring method and device | |
| Shall et al. | A tridimensional radiated emission model based on an improved near field scan technique | |
| JP3483856B2 (en) | Electromagnetic field radiation pattern measuring method and apparatus | |
| Helmers et al. | On the contribution of transfer admittance to external field coupling into shielded cables | |
| Li et al. | Simultaneous electromagnetic field probing system with Y‐shaped separation detection structure | |
| US11360125B2 (en) | Device and method for detecting the mass center of a beam of electric charges | |
| CN116859164A (en) | Space electromagnetic interference signal identification and positioning method based on eccentric current measurement | |
| JP2025092213A (en) | Electronic system and method for high speed wideband signal sensing - Patents.com |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210121 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211228 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220104 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220301 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220531 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20220725 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220826 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221004 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221017 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7172084 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |