(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が電磁界の検出部とされており、前記検出部から延在する第１の信号線と、前記第１の信号線の延在方向に沿って絶縁物を介して形成された第１の接地導体とを有する第１の伝送線と、
前記第１の伝送線に設けられた、前記第１の伝送線のコモン電流の出力を遮断するコモン電流遮断機構と、
前記第１の接地導体の前記検出部と前記コモン電流遮断機構との間の部位に一端を接続して延在する第２の信号線を有する第２の伝送線と
を含み、
前記第１の信号線の他端が第１の出力部とされ、前記第２の信号線の他端が第２の出力部とされることを特徴とする電磁界プローブ。
【請求項２】
前記コモン電流遮断機構は、前記第１の伝送線に配置された磁性体であることを特徴とする請求項１に記載の電磁界プローブ。
【請求項３】
前記コモン電流遮断機構は、前記第１の伝送線に形成された局所的な屈曲部であることを特徴とする請求項１に記載の電磁界プローブ。
【請求項４】
一端が電磁界の検出部とされており、前記検出部から延在する第１の信号線と、前記第１の信号線の延在方向に沿って絶縁物を介して形成された第１の接地導体とを有する第１の伝送線と、
第２の信号線を有する第２の伝送線と、
前記第１の伝送線と前記第２の信号線の一端とを電磁誘導結合し、前記第１の伝送線のコモン電流の出力を遮断するコモン電流遮断機構と
を含み、
前記第１の信号線の他端が第１の出力部とされ、前記第２の信号線の他端が第２の出力部とされることを特徴とする電磁界プローブ。
【請求項５】
前記第１の伝送線は、その先端部分に、前記検出部となるループコイルを有しており、
前記ループコイルの一端が前記第１の信号線と接続され、前記ループコイルの他端が前記第１のグラウンド導体と接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁界プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁界プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板等の表面近傍から発生する電磁界（近傍電磁界）を測定するには、金属製のプローブ電極又はループコイルを用いた電磁界プローブが利用されている。これらの電磁界プローブでは、例えば１ギガヘルツ以上の高周波特性に優れた電磁界検出ができる。
【０００３】
近傍電界を検出するための電界プローブとしては、プローブ電極及びその周囲のシールドグラウンドを適当な形に加工して、測定電界によってプローブ電極に誘起された電圧を検出することにより電界を検出する。例えば、セミリジッド同軸ケーブルの切断面の芯線をプローブ電極として利用するものがある。また、プローブ電極に誘起された信号を高効率で検出するために、入力インピーダンスの高い増幅器をプローブ先端近くに設けても良い。このような電界プローブの感度を向上させるためには、電界プローブの先端部で芯線をその周囲のシールドグラウンドよりも若干突出させることが好適である。その一方でこの場合、空間分解能の劣化という問題がある。
【０００４】
電界プローブを先端部で芯線を突出しない構造にすれば、シールドグラウンドの先端内径サイズ程度の空間分解能が得られる。従って、セミリジッド同軸ケーブルの切断面を利用した電界プローブでは、内部芯線の径と共に外部導体の径の小さいものを使用することによって、空間分解能を向上することができる。また、プローブの先端部分をその周囲のグラウンド導体とともに細くした形状にすると、空間分解能が向上する（特許文献１を参照）。
【０００５】
一方、近傍磁界を測定するための磁界プローブとしては、セミリジッド同軸ケーブルの先端にループコイルを形成した磁界プローブ、プリント基板の配線でループコイルを形成した磁界プローブ等が知られている（特許文献２，３を参照）。磁界プローブの電界への感度を下げるために、ループコイルに電界シールド構造を追加したシールデッドループ構造が用いられている。ループコイルを覆う電界シールド構造では、磁界がシールド構造に誘起された渦電流によりシールドされることを避けるためにシールド構造の一部がカットされている。例えば、同軸ケーブルの先端を曲げて芯線と芯線を覆うシールド導体でループを形成し、そのシールド導体のループの一部をカットしたり、信号線のループの一部がシールド導体から露出したシールデッドループ構造が知られている（非特許文献１を参照）。シールデッドループ構造をプリント基板パターンで形成したものも知られている（特許文献４を参照）。また、ループコイルとその信号を伝える伝送線からなるプローブ全体を先端コイル側に開口を持つシールド導体で一体に覆った構造も提案されている（特許文献５を参照）。
【０００６】
ループコイル両端の２つの信号線の差動信号成分から磁界を検出する方法が知られている（非特許文献１、特許文献６を参照）。電界及び磁界の双方を１つのプローブにより検出する方法として、ループコイル両端の２つの信号線の差動信号成分から磁界を検出し、加算信号成分から電界を検出する方法も知られている（非特許文献１、特許文献６，７を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２６４６７２号公報
【特許文献２】特開昭６２−１０６３７９号公報
【特許文献３】特開平８−１２９０５８号公報
【特許文献４】特開平１０−８２８４５号公報
【特許文献５】特開２０００−２１４２００号公報
【特許文献６】特開平１０−２６８００９号公報
【特許文献７】特開２０００−２０６１６３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】John D. Dyson, Measurement of Near Fields of Antennas and Scatterers, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. AP-21, No. 4, PP. 446 - 460, July 1973
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、例えば電界プローブにおいて、同軸ケーブルの径を小さくしたり、プローブ先端部分のプローブ電極とその周囲のシールドグラウンドを細く形成することにより、電界プローブの空間分解能を向上させることができる。しかしながらその反面、測定感度の低下を招き、更にプローブ先端を測定対象に十分に近接させないと感度が著しく低下するようになる。従って、特に電子部品の搭載された凹凸のある測定対象の場合に凹凸に沿った走査測定が必要となり、長時間を要し、電磁ノイズの発生箇所を迅速に探し出すことができない。
【００１０】
この困難を避けるために、最初に空間分解能は低いが感度の高い電界プローブを用いて電磁ノイズの大体の発生箇所を探し出した後、空間分解能の高い電界プローブを用いて電磁ノイズの発生箇所の詳細を調べるという方法が考えられる。しかしながらこの場合、走査測定装置への電界プローブの交換作業が必要になり、特に高空間分解能の電界プローブの装着時の位置ずれ等の校正が必要になる場合も多く、煩雑で時間が掛かる。その他、高感度の電界プローブと高空間分解能の電界プローブとを隣接して設置する方法も考えられる。しかしながらこの場合、２つの電界プローブの測定位置のずれを補正する必要があり、高感度の電界プローブによる測定時に高空間分解能の電界プローブにより測定電界が乱されるという問題も生じる。
【００１１】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡素な単一プローブ構成により、高空間分解能で詳細な電磁界検知と、高感度で探知範囲の広い電磁界検知との双方を同時又は適宜に行うことを可能とし、短時間で容易に所期の電磁界検知を実現する利便性に優れた電磁界プローブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
電磁界プローブの一態様は、一端が電磁界の検出部とされており、前記検出部から延在する第１の信号線と、前記第１の信号線の延在方向に沿って絶縁物を介して形成された第１の接地導体とを有する第１の伝送線と、前記第１の伝送線に設けられた、前記第１の伝送線のコモン電流の出力を遮断するコモン電流遮断機構と、前記第１の接地導体の前記検出部と前記コモン電流遮断機構との間の部位に一端を接続して延在する第２の信号線を有する第２の伝送線とを含み、前記第１の信号線の他端が第１の出力部とされ、前記第２の信号線の他端が第２の出力部とされる。
【００１３】
電磁界プローブの他態様は、一端が電磁界の検出部とされており、前記検出部から延在する第１の信号線と、前記第１の信号線の延在方向に沿って絶縁物を介して形成された第１の接地導体とを有する第１の伝送線と、第２の信号線を有する第２の伝送線と、前記第１の伝送線と前記第２の信号線の一端とを電磁誘導結合し、前記第１の伝送線のコモン電流の出力を遮断するコモン電流遮断機構とを含み、前記第１の信号線の他端が第１の出力部とされ、前記第２の信号線の他端が第２の出力部とされる。
【発明の効果】
【００１４】
上記した各態様によれば、簡素な単一プローブ構成により、高空間分解能で詳細な電磁界検知と、高感度で探知範囲の広い電磁界検知との双方を同時、又は適宜に行うことを可能とし、短時間で容易に所期の電磁界検知ができる利便性に優れた電磁界プローブが実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
【図２】第１の実施形態による電磁界プローブの一部断面構造を示す概略断面図である。
【図３】第１の実施形態による電磁界プローブを備えた電磁界検知システムの一構成を示す模式図である。
【図４】第１の実施形態による電磁界プローブを備えた電磁界検知システムを用いた電磁界検知方法を示す模式図である。
【図５】第１の実施形態による電磁界プローブにより測定された、配線幅５０μｍのマイクロストリップライン上の電界プロファイルの測定結果を示す特性図である。
【図６】第１の実施形態の変形例１による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
【図７】第１の実施形態の変形例１による電磁界プローブのプローブ本体の製造工程を示す概略断面図である。
【図８】第１の実施形態の変形例１による電磁界プローブの一部断面構造を示す概略断面図である。
【図９】第１の実施形態の変形例２による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
【図１０】第２の実施形態による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
【図１１】第３の実施形態による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
【図１２】ループコイルの他の一例を部分的に示す模式図である。
【図１３】第３の実施形態の変形例１による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
【図１４】第３の実施形態の変形例２による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
【図１５】第３の実施形態の変形例２による電磁界プローブの一部断面構造を示す概略断面図である。
【図１６】ループコイルの他の一例を部分的に示す模式図である。
【図１７】第３の実施形態の変形例３による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
【図１８】第３の実施形態の変形例３による電磁界プローブのプローブ本体の製造工程を示す概略断面図である。
【図１９】第３の実施形態の変形例４による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
【図２０】第３の実施形態の変形例４による電磁界プローブによる電界及び磁界の測定原理を説明するための模式図である。
【図２１】プローブ出力の切り替えスイッチを配設した構成を示す模式図である。
【図２２】プローブ出力の切り替えスイッチを配設した他の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、電磁界プローブの諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
この電磁界プローブは、第１の伝送線１、第２の伝送線２、調整機構３、コモン電流遮断機構４、及び接地（グラウンド）導体５を備えて構成される。後述するように、この電磁界プローブでは、第１の伝送線１の先端に近傍電界の検出部が設けられ、第１の伝送線１が感度は低いが高空間分解能の第１のプローブ出力を行う。一方、第２の伝送線２が空間分解能は低いが高感度の第２のプローブ出力を行う。
【００１８】
第１の伝送線１は、同軸ケーブル（セミリジッドケーブル）を用いて形成されており、図２（ａ）に示すように、第１の信号線１ａ、第１の絶縁体１ｂ、及び第１のグラウンド導体１ｃを有して構成される。第１の伝送線１では、第１の信号線１ａの当該第１の伝送線１の先端表面で露出する部分が、近傍電界の検出部１Ａとされる。第１の信号線１ａの当該第１の伝送線１の後端表面から延在する部分に第１の出力部１Ｂとなる電極が設けられており、当該電極から第１のプローブ出力が行われる。ここで、第１の伝送線１の先端部形状を絞り込んで細く形成することにより、第１のプローブ出力の空間分解能を更に向上させることができる。
【００１９】
第１の信号線１ａは、芯状の内部導体線であり、例えば銅（Ｃｕ）等の導電材料からなる。第１の絶縁体１ｂは、第１の信号線１ａの表面（側面）を被覆しており、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の絶縁材料からなる。第１のグラウンド導体１ｃは、例えばＣｕ等の導電材料からなり、第１の絶縁体１ｂの表面（側面）を被覆しており、第１の信号線１ａを電磁シールドするものである。
【００２０】
第２の伝送線２は、第１の伝送線１と同様に同軸ケーブルを用いて形成されており、第２の信号線２ａ、第２の絶縁体２ｂ、及び第２のグラウンド導体２ｃを有して構成される。
第２の伝送線２では、その先端表面から第２の信号線２ａの先端部分が所定長さだけ延在しており、第１のグラウンド導体１ｃの表面における調整機構３とコモン電流遮断機構４との間の所定部位、例えば接続部位１ｄに当該先端部分がハンダ等により電気的に接続されている。この電気的な接続の代わりに、例えばキャパシタ等を用いて容量的に接続しても良い。第２の伝送線２の後端表面から延在する第２の信号線２ａの後端に第２の出力部２Ａとなる電極が設けられており、当該電極から第２のプローブ出力が行われる。
【００２１】
第２の信号線２ａは、芯状の内部導体線であり、例えばＣｕ等の導電材料からなる。第２の絶縁体２ｂは、第２の信号線２ａの表面（側面）を被覆しており、例えばＰＴＦＥ等の絶縁材料からなる。第２のグラウンド導体２ｃは、例えばＣｕ等の導電材料からなり、第２の絶縁体２ｂの表面（側面）を被覆しており、第２の信号線２ａを電磁シールドするものである。
【００２２】
調整機構３は、例えば芯線の径が第１の伝送線１の径に略等しい同軸ケーブルにおいて当該芯線を抜いたものを用いて形成されている。調整機構３は、図２（ｂ）に示すように、第３の絶縁体３ａ及び第３のグラウンド導体３ｂを有して構成されており、第１の伝送線１に挿入されて所定部位で固定される。これにより、調整機構３から第１の伝送線１の検出部１Ａを含む先端部分が突き出た形とされる。この第１の伝送線１の突き出し部分１Ｃの長さを調整することにより、第２の伝送線２の第２のプローブ出力の電界感度及び空間分解能を制御することができる。突き出し部分１Ｃの長さを、測定する電磁界の伝播波長より十分短くしておけば、第２の出力部２Ａからの出力の周波数特性を良好にすることができる。
また、調整機構３に対する第１の伝送線１の特性インピーダンスを第２の伝送線２の特性インピーダンスと合わせることにより、調整機構３の第３のグラウンド導体３ｃを長くしたときに、第２のプローブ出力の周波数特性を良好に保つことができる。
【００２３】
なお、調整機構３を設けない場合には、第１の伝送線１におけるコモン電流遮断機構４の設置位置を調整することで、第２の伝送線２の第２のプローブ出力の電界感度及び空間分解能を適宜制御することができる。このとき、被測定対象（例えば配線）からの距離が離れたときの感度低下の早さも調整することが可能である。また、コモン電流遮断機構４の設置位置から第１の伝送線１の検出部１Ａまでの長さを、測定する電磁界の伝播波長より十分短くしておけば、第２のプローブ出力の周波数特性を良好にすることができる。
【００２４】
コモン電流遮断機構４は、磁性体、例えばフェライトビーズであり、第１の伝送線１の径に略等しい径の貫通口４ａが形成されている。コモン電流遮断機構４は、第１の伝送線１に挿入されて、第１の伝送線１における第２の信号線２ａの接続部位１ｄと出力部１Ｂとの間の所定部位で固定される。コモン電流遮断機構４により、第１の伝送線１を流れる後述するコモン電流が遮断される。第１のプローブ出力はその出力成分にコモン電流を殆ど有しない。コモン電流は、コモン電流遮断機構４により遮断させる直前で接続部位１ｄから第２の伝送線２に導かれ、第２のプローブ出力の出力成分となる。
【００２５】
グラウンド導体５は、例えばＣｕ等の導電板を有している。グラウンド導体５は、導電板の各端部５ａで調整機構３の第３のグラウンド導体３ｂの表面と、ハンダ等により電気的に接続されている。またグラウンド導体５は、第１の伝送線１の第１のグラウンド導体１ｃの表面及び第２の伝送線２の第２のグラウンド導体２ｃの表面とそれぞれハンダ等により接続されている。これにより、第１のグラウンド導体１ｃ、第２のグラウンド導体２ｃ、第３のグラウンド導体３ｂ、及びグラウンド導体５が電気的に接続される。コモン電流遮断機構４は、グラウンド導体５の開口部５ｂ内でグラウンド導体５とは非接触状態に保持される。
【００２６】
本実施形態の図１の電磁界プローブは、例えば以下のように作製される。
上記のように、第１及び第２の伝送線１，２として、セミリジッドケーブルを使用する。コモン電流阻止部の磁性体としてフェライトビーズを使用する。第３のグラウンド導体として、芯線の径が第１の伝送線の外径に等しいセミリジッドケーブルの芯線を抜いたものを使用する。
【００２７】
先ず、第１及び第２の伝送線１，２として用いるセミリジッドケーブルを適当な長さにカットする。
次に、銅板又は銅箔を片面に貼付したプリント基板をグラウンド導体５の形状にカットし、第１の伝送線１となるセミリジッドケーブルの後端側をグラウンド導体５に半田付けする。
次に、第１の伝送線１の検知部１Ａから例えばフェライトビーズを挿入し、第１の伝送線１の所定位置に接着固定してコモン電流遮断機構４を形成する。
【００２８】
次に、第２の伝送線２となるセミリジッドケーブルの先端の芯線を露出させる。このセミリジッドケーブルを適宜屈曲させてグラウンド導体５に半田付けする。更に、セミリジッドケーブルの露出した先端の芯線を第１のグラウンド導体１ｃの接続部位１ｄに半田付けする。
次に、調整機構３を第１の伝送線１の先端から挿入し、グラウンド導体５の端部５ａに半田付けする。
必要であれば、第１及び第２の伝送線１，２として用いるセミリジッドケーブルの第１及び第２のプローブ出力側にＳＭＡ(Sub Miniature type A)コネクタ等を接続する。
しかる後、第１の伝送線１の先端側の切断面を研磨して検知部１Ａを形成し、電磁界プローブを形成する。
【００２９】
上記のように構成された電磁プローブでは、感度は低いが高空間分解能の第１のプローブ出力と、第２の伝送線２が空間分解能は低いが高感度の第２のプローブ出力とを、以下のようにして同時に得ることができる。
検知部１Ａで近傍電界を検知した際に、第１の伝送線１の第１の信号線１ａを流れる合計電流をＩ１、第１のグラウンド導体１ｃを流れる電流をＩ２とし、コモン電流Ｉｃ及び
差動電流Ｉｄを、以下のように定義する。
Ｉｃ≡Ｉ１＋Ｉ２
Ｉｄ≡Ｉ１−Ｉ２
Ｉ１及びＩ２は下式のようにＩｃの成分とＩｄの成分の合成電流として表すことができ
る。なお、コモン電流はコモンモード電流とも呼ばれる。
Ｉ１＝（Ｉｃ＋Ｉｄ）／２
Ｉ２＝（Ｉｃ−Ｉｄ）／２
【００３０】
第１の伝送線１に配されたコモン電流遮断機構４は、差動電流成分を出力部１Ｂへ透過させると同時に、コモン電流の出力部１Ｂへの透過を遮断する。
第１の伝送線１を流れる差動電流成分は、第１の信号線１ａとそれに沿った第１のグラウンド線１ｃとで合計電流がゼロとなるため、第１の伝送線１の外部に殆ど磁界を生じない。従って、磁性体からなるコモン電流遮断機構４の有無に関係なく透過できる。一方、コモン電流成分は、上記の合計電流がゼロでない値となるため、第１の伝送線１の外部に大きな磁界を生じる。これにより、コモン電流成分によってコモン電流遮断機構４の磁性体が磁化されて大きなインピーダンスを生じ、インピーダンスの小さい第２の伝送線２に電流が流れることになる。
【００３１】
コモン電流遮断機構４を透過した第１の伝送線１の第１の信号線１ａを流れる電流は、第１のプローブ出力として出力部１Ｂから出力される。内部芯線である第１の信号線１ａの径は小さく、第１の伝送線１の先端表面における第１の信号線１ａの露出面積は小さい。そのため、第１のプローブ出力は、感度は低いが空間分解能の高い出力として得られる。
一方、コモン電流遮断機構４で遮断されて第２の伝送線２に導かれた第２の信号線２ａを流れる電流は、第２のプローブ出力として出力部２Ａから出力される。第１の伝送線１の第１の信号線１ａのみならず第１のグラウンド導体１ｃが電界センサとして働く。そのため、第２のプローブ出力は、空間分解能は低いが感度の高い出力として得られる。
【００３２】
以下、上記のように構成された電磁界プローブを用いた電磁界検知方法について説明する。
図３は、第１の実施形態による電磁界プローブを備えた電磁界検知システムの一構成を示す模式図である。図４は、この電磁界検知システムを用いた電磁界検知方法を示す模式図である。
【００３３】
図３の電磁界検知システムでは、１０１は本実施形態による電磁界プローブ１０が設置されるプローブステージである。プローブステージ１０１には、中心軸廻りに電磁界プローブ１０を適宜回動（矢印Ｒ方向）させる機構が設けられている。１０２はプローブステージ１０１を矢印Ｘ方向、矢印Ｙ方向、矢印Ｘ方向に移動自在なプローブ移動機構である。１０３はプローブ移動機構１０２の駆動を制御するステージコントローラである。１０４は電磁界プローブ１０で検知された電磁界分布を計測して表示するスペクトラム・アナライザ等の計測機器である。電磁界プローブ１０の第１の出力部１Ｂが計測機器１０４の入力端子１０４ａに、第２の出力部２Ａが計測機器１０４の入力端子１０４ｂにそれぞれに接続される。１０５はプローブ移動機構１０２で配線等を走査する様子を画像観測するＣＣＤカメラ等の観察機器である。１０６は、プローブステージ１０１、プローブ移動機構１０２、ステージコントローラ１０３、計測機器１０４及び観察機器１０５を統括制御するパーソナル・コンピュータ等の制御機器である。
【００３４】
電磁界プローブ１０の第１及び第２の出力部１Ｂ，２Ａと計測機器１０４との間に、所定の低ノイズアンプを接続するようにしても良い。これにより、測定感度を向上させることができる。
また、電磁界プローブ１０の第１及び第２の出力部１Ｂ，２Ａと計測機器１０４との間に、高入力インピーダンス増幅器を接続するようにしても良い。これにより、測定感度を向上させることができる。この場合、高周波計測を可能にするためには、電磁界プローブ内の第１及び第２の伝送線が短くなるように、電磁界プローブをできるだけ小さく作製することが望ましい。従って、高入力インピーダンス増幅器を組み込んだ構造に電磁界プローブを作製することが好適である。
【００３５】
この電磁界検知システムを用いて、図４に示すように、配線の形成されたプリント基板１００の電界検知試験、即ち、プリント基板１００上に形成された配線１０７から放射される電界を検知する。
【００３６】
観察機器１０５によりプリント基板１００上の電界検知対象となる配線１０７を観察する。観察機器１０５で生成された画像信号は制御機器１０６に送信され、制御機器１０６の表示部に適宜表示される。ステージコントローラ１０３は、制御機器１０６からのステージ制御信号に従ってプローブ移動機構１０２を駆動する。これにより、プローブステージ１０１に設置された電磁界プローブ１０は、プリント基板１００上において、検知対象である配線１０７と所定距離を保ち非接触の状態で走査する。走査方向は、配線１０７の長手方向と交わる方向、例えば配線１０７の長手方向に直交する方向（図４に矢印Ａで示す。）とする。電界感知プローブ１０で検知された電界分布に基づいて生成された測定信号は、第１及び第２の出力部１Ｂ，２Ａから計測機器１０４の入力端子１０４ａ，１０４ｂに送信される。計測機器１０４は、制御機器１０６からの指示に従って、測定信号に基づき検知された電磁界分布の例えばスペクトラム解析を行う。
【００３７】
本実施形態では、第２の出力部２Ａからの第２のプローブ出力により、高感度の電界検知を行い、被測定対象である配線について広範囲の測定を実行する。
一方、第１の出力部１Ｂからの第１のプローブ出力により、高空間分解能の電界検知を行い、詳細な測定を実行する。
【００３８】
上記の電磁界検知システムは、後述する本実施形態の諸変形例、第２の実施形態、第３の実施形態及びその諸変形例による電磁界プローブにも、同様に適用できる。
【００３９】
図５は、本実施形態による電磁界プローブにより測定された、配線幅５０μｍのマイクロストリップライン上の電界プロファイルの測定結果を示す特性図である。（ａ）はラインプロファイル、（ｂ）はラインプロファイルのレベルを規格化したものである。
第１の伝送線１として、外部導体径が０．３３ｍｍのセミリジッドケーブルを用い、第１の信号線１ａの径は０．０８ｍｍとした。調整機構３の外径は０．８６ｍｍ、長さは１０ｍｍとし、第１の伝送線１の突き出し部分１Ｃの長さは５ｍｍとした。コモン電流遮断機構４の磁性体としてフェライトビーズを使用した。
【００４０】
配線に１ＧＨｚ，＋１０ｄＢｍの正弦波信号を入力し、配線からのプローブ先端の高さＺを２５μｍとして、第１及び第２のプローブ出力を測定した。この測定結果から、第１のプローブ出力は、感度は低いが空間分解能が高く、第２のプローブ出力は、空間分解能は低いが感度が高いことが判る。また、第１のプローブ出力に比べて、第２のプローブ出力の方が、配線から離れても感度の低下が小さいことが判る。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
表１は、図５の測定と同じ電磁界プローブについて、空間分解能及び感度を、配線からのプローブ先端の高さＺを変えて測定した結果をまとめたものである。
空間分解能は、幅５０μｍの配線上で測定したラインプロファイルのピーク出力から６ｄＢ低下する位置の半幅で定義している。感度は、配線入力を入力とし、プローブ出力を出力としてネットワークアナライザにより透過率Ｓ２１を測定した。使用した配線は、幅４００μｍ、特性インピーダンス５０Ωで、配線出力は５０Ω終端されている。表１では、測定結果の周波数１ＧＨｚにおける値を示した。第２のプローブ出力の方が、第１のプローブ出力に比べて感度が高く、配線から離れても感度の低下が少ないことが判る。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、簡素な単一プローブ構成（検知部は１Ａのみ）により、高空間分解能で詳細な電界検知（第１のプローブ出力）と、高感度で探知範囲の広い電界検知（第２のプローブ出力）との双方を同時に、又は適宜に行うことを可能とし、短時間で容易に所期の電界検知ができる利便性に優れた電磁界プローブが実現する。
【００４４】
−変形例−
以下、第１の実施形態による電磁界プローブの諸変形例について説明する。第１の実施形態による電磁界プローブに対応する構成部材等については、同符号を付して詳しい説明を省略する。
【００４５】
（変形例１）
図６は、第１の実施形態の変形例１による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
本例では、第１の実施形態による電磁界プローブと同様の作用及び効果を奏する電磁界プローブを開示する。ここでは、第１及び第２の伝送線１，２、調整機構３、及びグラウンド導体５をプリント基板により形成し、電磁界プローブを作製する。
【００４６】
本例の電磁界プローブの構成について、その製造方法と共に説明する。
本例では、３層の導電層を含むプリント基板を用いてこれを所定形状にカットし、図６のように、第１及び第２の伝送線１，２及びグラウンド導体５のプリント基板パターンを一体形成する。このプリント基板パターンをプローブ本体１１と呼ぶ。
【００４７】
プローブ本体１１は、例えば以下のように形成する。
図７（ａ）に示すように、炭素繊維に樹脂（例えばガラスエポキシ樹脂）を含浸した成形用中間材料であるプリプレグを銅箔で挟んで加熱プレスする。これにより、絶縁層１１ｂの両面に銅箔１１ａが付着した両面基板が作製される。
次に、両面基板の銅箔１１ａ上にフィルムをラミネートしてレジスト膜を形成し、マスクパターンを露光し現像してレジストパターンとする。このレジストパターンを用いて銅箔１１ａをエッチングする。これにより、図７（ｂ）に示すように、絶縁層１１ｂ上に配線パターン１１ｃが形成される。
【００４８】
次に、配線パターン１１ｃの形成された絶縁層１１ｂ上に、プリプレグ及び銅箔を重ねて加熱プレスする。これにより、図７（ｃ）に示すように、配線パターン１１ｃを絶縁層１１ｂ，１１ｄを介して銅箔１１ａ、１１ｅで挟持したプリント基板が形成される。
このプリント基板を、図６の形状にカットし、プローブ本体１１を形成する。プローブ本体１１において、第１の伝送線１では、第１の信号線１ａが配線パターン１１ｃに、第１の絶縁体１ｂが絶縁層１１ｂ，１１ｄに、第１のグラウンド導体１ｃが銅箔１１ａ，１１ｅに対応する。第２の伝送線２では、第２の信号線２ａが配線パターン１１ｃに、第２の絶縁体２ｂが絶縁層１１ｂ，１１ｄに、第２のグラウンド導体２ｃが銅箔１１ａ，１１ｅに対応する。グラウンド導体５は、銅箔１１ａ，１１ｅに対応する。
【００４９】
ここで、より層数の多いプリント基板を作製するには、配線パターンを複数形成してプリプレグを介して重ね、加熱プレスして形成する。異なる層間の配線パターンを導通接続する層間接続には、スルーホール又はビア接続が用いられる。スルーホールは、ドリルで開口した後にメッキ法により穴の内壁面及び表面に導体層を成膜して形成する。グラウンド導体の内層に形成された第１，第２の伝送線と出力部の電極等とを接続するために層間接続が用いられる。また、第１，第２の伝送線の周囲で両側のグラウンド導体間を層間接続することにより、第１，第２の伝送線の電磁シールドが強化される。
【００５０】
次に、プローブ本体１１の第１の伝送線１に、検知部１Ａから例えばフェライトビーズを挿入し、第１の伝送線１の所定位置に接着固定してコモン電流遮断機構４を形成する。
次に、図６のように、プローブ本体１１の第２の伝送線２の部分の先端側で露出した第２の信号線２ａと、プローブ本体１１の第１の伝送線１の部分の第１のグラウンド導体１ｃの間に銅線１２を半田付けする。これにより、第２の信号線２ａと第１のグラウンド導体１ｃとが電気的に接続される。
【００５１】
次に、上記と同様のプリント基板を用いてこれを所定形状にカットし、図６のように、調整機構３のプリント基板パターンを形成する。このプリント基板パターンの２枚を、プローブ本体１１の第１の伝送線１の部分の両面から挟んで接着し、各プリント基板パターンをプローブ本体１１のグラウンド導体５の部分と層間接続する。２枚のプリント基板パターンにより第１の伝送線１を両面から挟んで接着した部分の断面を図８に示す。図８では、第１の伝送線１（配線パターン１１ｃを絶縁層１１ｂ，１１ｄを介して銅箔１１ａ、１１ｅで挟持する）を、絶縁層１１ｆを介した銅箔１１ｇと、絶縁層１１ｈを介した銅箔１１ｉとで挟持している。調整機構３では、第３の絶縁体３ａが絶縁層１１ｆ，１１ｈに、第３のグラウンド導体３ｂが銅箔１１ｇ，１１ｉに対応する。
【００５２】
必要であれば、プローブ本体１１の第１及び第２の伝送線１，２の第１及び第２のプローブ出力側にＳＭＡコネクタ等を接続する。
しかる後、第１の伝送線１の先端側の切断面を研磨して検知部１Ａを形成し、電磁界プローブを形成する。
【００５３】
以上説明したように、本例によれば、簡素な単一プローブ構成（検知部は１Ａのみ）により、高空間分解能で詳細な電界検知（第１のプローブ出力）と、高感度で探知範囲の広い電界検知（第２のプローブ出力）との双方を適宜に行うことを可能とし、短時間で容易に所期の電界検知ができる、プリント基板を用い利便性に優れた電磁界プローブが実現する。
【００５４】
（変形例２）
図９は、第１の実施形態の変形例２による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
本例では、第１の実施形態による電磁界プローブと同様の作用及び効果を奏する電磁界プローブを開示する。ここでは、コモン電流遮断機構１３が、第１の伝送線１を所定位置でコイル形状（ここでは半円形状）に屈曲して形成されている。本例では、この構成を得ることも考慮し、コモン電流遮断機構１３と、第１及び第２の伝送線１，２、調整機構３、及びグラウンド導体５とをプリント基板により形成し、電磁界プローブを作製する。
【００５５】
コモン電流遮断機構１３は、図９の例では第１の伝送線１の一箇所を半円状に屈曲した形状に形成されているが、屈曲を複数形成したり、複雑な屈曲を形成しても好適である。更にこの屈曲部に、磁性体、抵抗体、又は誘電体等の電磁界吸収体及びこれらを組み合わせたものを近接させて設置しても良い。また、コモン電流遮断機構１３は、屈曲を形成せずに、磁性体、抵抗体、又は誘電体等の電磁界吸収体及びこれらを組み合わせたものを近接させて設置、より望ましくは第１の伝送線の周囲を取り囲むように設置しても良い。
【００５６】
本例の電磁界プローブの構成について、その製造方法と共に説明する。
本例では、５層の導電層を含むプリント基板を用いてこれを所定形状にカットし、図９のように、第１及び第２の伝送線１，２、調整機構３、コモン電流遮断機構１３、及びグラウンド導体５のプリント基板パターンを一体形成する。このプリント基板パターンをプローブ本体１４と呼ぶ。
【００５７】
本例では、図７（ａ）〜図７（ｃ）を用いて説明したプリント基板パターンの作成法と同様の手法により、図８に示す配線パターン１１ｃを絶縁層１１ｂ，１１ｄを介して銅箔１１ａ、１１ｅで挟持し、さらにこれらを絶縁層１１ｈ、１１ｆを介して調整機構３を構成する銅箔１１ｉ、１１ｇで挟持した５層の導電層を含むプリント基板が形成される。
このプリント基板を、図９の形状にカットし、プローブ本体１４を形成する。このプローブ本体１４において、図７（ｃ）と同様に、第１の伝送線１では、第１の信号線１ａが配線パターン１１ｃに、第１の絶縁体１ｂが絶縁層１１ｂ，１１ｄに、第１のグラウンド導体１ｃが銅箔１１ａ、１１ｅに対応する。第２の伝送線２では、第２の信号線２ａが配線パターン１１ｃに、第２の絶縁体２ｂが絶縁層１１ｂ，１１ｄに、第２のグラウンド導体２ｃが銅箔１１ａ、１１ｅに対応する。コモン電流遮断機構１３は、プローブ本体１１の第１の伝送線１に対応する部位の所定位置で半円状に屈曲した形状に形成されている。グラウンド導体５は、銅箔１１ａ、１１ｅに対応する。調整機構３は、銅箔１１ｉ、１１ｇに対応する。
【００５８】
次に、図９のように、プローブ本体１４の第２の伝送線２の部分の先端側で露出した第２の信号線２ａと、プローブ本体１４の第１の伝送線１の部分の第１のグラウンド導体１ｃとを層間接続する。これにより、第２の信号線２ａと第１のグラウンド導体１ｃとが電気的に接続される。
【００５９】
次に、図９のように、調整機構３の銅箔パターンをグラウンド導体５の部分と層間接続する。
【００６０】
必要であれば、プローブ本体１４の第１及び第２の伝送線１，２の第１及び第２のプローブ出力側にＳＭＡコネクタ等を接続する。
しかる後、第１の伝送線１の先端側の切断面を研磨して検知部１Ａを形成し、電磁界プローブを形成する。
【００６１】
本例の電磁界プローブは、コモン電流遮断機構１３がプリント基板上にパターンとして形成されるため、量産に適する。
また、コモン電流遮断機構をフェライトビーズとする場合、数ＧＨｚ以上の高い周波数では通常の強磁性体が強磁性体として機能し難くなる場合があるが、本例の屈曲を形成する構成ではこの問題を回避される。
また、低周波数から高周波数の周波数領域まで十分な機能を確保すべく、変形例１のコモン電流遮断機構４と組み合わせてコモン電流遮断機構を構成するようにしても好適である。
【００６２】
以上説明したように、本例によれば、簡素な単一プローブ構成（検知部は１Ａのみ）により、高空間分解能で詳細な電界検知（第１のプローブ出力）と、高感度で探知範囲の広い電界検知（第２のプローブ出力）との双方を同時、又は適宜に行うことを可能とし、短時間で容易に所期の電界検知ができる、プリント基板を用い利便性に優れた電磁界プローブが実現する。
【００６３】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態と同様に第１及び第２のプローブ出力を行う電磁界プローブを開示するが、コモン電流遮断機構の構成が異なる点で第１の実施形態と相違する。第１の実施形態による電磁界プローブに対応する構成部材等については、同符号を付して詳しい説明を省略する。
【００６４】
図１０は、第２の実施形態による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
この電磁界プローブは、第１の伝送線１、第２の伝送線２、調整機構３、コモン電流遮断機構４、及びグラウンド導体５を備えて構成される。この電磁界プローブでは、第１の実施形態と同様に、第１の伝送線１に近傍電界の検出部１Ａが設けられ、第１の伝送線１が感度は低いが高空間分解能の第１のプローブ出力を行う。一方、第２の伝送線２が空間分解能は低いが高感度の第２のプローブ出力を行う。
【００６５】
コモン電流遮断機構４は、磁性体、例えばフェライトビーズであり、第１の伝送線１の径よりの若干大きい径の貫通口４ｂが形成されている。コモン電流遮断機構４は、第１の伝送線１に挿入されて、調整機構３と第１の伝送線１の出力部１Ｂとの間の所定部位で固定される。
【００６６】
本実施形態では、コモン電流遮断機構４において、第１の伝送線１と第２の伝送線２の第２の信号線２ａとが電磁誘導結合される。具体的には、第２の伝送線２の先端部から延びる第２の信号線２ａの延長部分がコモン電流遮断機構４に貫通口４ｂを通って少なくとも１回捲回される。そして、延長部分の先端が第２の伝送線２の第２のグラウンド導体２ｃの表面にハンダ等により接続される。この延長部分により、ピックアップコイル２１が形成される。ピックアップコイル２１は、コモン電流遮断機構４の貫通口４ｂ内で第１の伝送線１と対向し、第１の伝送線１と電磁誘導結合される。
【００６７】
コモン電流遮断機構４により、第１の伝送線１を流れる差動電流は影響を受けずにそのまま流れるが、コモン電流は遮断され、第１のプローブ出力はその出力成分にコモン電流を殆ど有しない。一方、上記の電磁誘導結合により、コモン電流は第２の伝送線２に導かれ、第２のプローブ出力の出力成分となる。
【００６８】
ここで、非常に高い周波数における電磁誘導結合特性を得るべく、磁性体のコモン電流遮断機構４の代わりに、例えば空芯コイルを形成しても良い。更に、磁性体のコモン電流遮断機構４と空芯コイルとを組み合わせて構成しても好適である。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態によれば、簡素な単一プローブ構成（検知部は１Ａのみ）により、高空間分解能で詳細な電界検知（第１のプローブ出力）と、高感度で探知範囲の広い電界検知（第２のプローブ出力）との双方を適宜に行うことを可能とし、短時間で容易に所期の電界検知ができる利便性に優れた電磁界プローブが実現する。
【００７０】
（第３の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態と同様に第１及び第２のプローブ出力を行う電磁界プローブを開示するが、検知対象が近傍電磁界である点で第１の実施形態と相違する。第１の実施形態による電磁界プローブに対応する構成部材等については、同符号を付して詳しい説明を省略する。
【００７１】
図１１は、第３の実施形態による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
この電磁界プローブは、第１の伝送線３１、第２の伝送線２、調整機構３、コモン電流遮断機構４、及びグラウンド導体５を備えて構成される。
【００７２】
第１の伝送線３１は、同軸ケーブル（セミリジッドケーブル）を用いて形成されており、第１の実施形態の図２と同様に、第１の信号線３１ａ、第１の絶縁体３１ｂ、及び第１のグラウンド導体３１ｃを有して構成される。第１の伝送線３１では、その先端部分がコイル状に丸められてループコイル３２が形成されている。ループコイル３２は、その先端にグラウンド導体３１ｃを切断するギャップ３２ａが形成されており、第１の信号線３１ａの先端とグラウンド導体３１ｃの先端が第１のグラウンド導体３１ｃの表面にハンダ等で接続される。ギャップ３２ａ部には第１の絶縁体３１ｂを残して形成してもよいし、接着剤等の絶縁体で覆って補強してもよい。第１の伝送線３１では、第１の伝送線３１の後端表面から延在する第１の信号線３１ａに第１の出力部１Ｂとなる電極が設けられている。
【００７３】
ループコイルの他の一例を図１２に示す。
このループコイル３３は、先端部３３ａから第１のグラウンド導体３１ｃの表面との接続部位までの部分が、ほぼ半円形状に屈曲した導体棒３３ｂで形成されている。
【００７４】
本実施形態による電磁界プローブでは、第１の伝送線３１の先端部分に設けられたループコイル３２又は３３が近傍磁界の検出部とされている。第１の伝送線３１は、第１の出力部３１Ａから、感度は低いが高空間分解能の磁界出力である第１のプローブ出力を行う。一方、第２の伝送線２は、第２の出力部２Ａから、空間分解能は低いが高感度の電界出力である第２のプローブ出力を行う。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態によれば、簡素な単一プローブ構成（検知部はギャップ３２ａ又は３３ａのみ）により、高空間分解能で詳細な磁界検知（第１のプローブ出力）と、高感度で探知範囲の広い電界検知（第２のプローブ出力）との双方を同時、又は適宜に行うことを可能とし、短時間で容易に所期の電磁界検知ができる利便性に優れた電磁界プローブが実現する。
【００７６】
−変形例−
以下、第３の実施形態による電磁界プローブの諸変形例について説明する。第３の実施形態による電磁界プローブに対応する構成部材等については、同符号を付して詳しい説明を省略する。
【００７７】
（変形例１）
図１３は、第３の実施形態の変形例１による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
本例では、第３の実施形態による電磁界プローブと同様の作用及び効果を奏する電磁界プローブを開示する。ここでは、図６及び図７に示した第１の実施形態の変形例１による電磁界プローブと同様に、プリント基板を用いる。ここでは、第１の伝送線３１、第２の伝送線２、調整機構３、及びグラウンド導体５をプリント基板により形成し、電磁界プローブを作製する。
【００７８】
本例でも、第１の実施形態の変形例１と同様に、第１の伝送線３１、第２の伝送線２及びグラウンド導体５の一体形成されたプリント基板パターンをプローブ本体１１とする。
プローブ本体１１の第１の伝送線３１では、その先端部分にループコイル３２がプリント基板パターンで形成される。具体的には、第１の伝送線３１の先端部分において、図７（ｃ）の配線パターン１１ｃがコイル状に丸められ、その先端が絶縁層１１ｄに形成されたスルーホール又はビアを介して銅箔１１ｅ（グラウンド導体５に対応する）と電気的に接続される。プローブ本体１１のループコイル３２の先端に相当する部分には、グラウンド導体３１ｃに渦電流を妨げるためのギャップ３２ａが形成される。
【００７９】
必要であれば、プローブ本体１１の第１及び第２の伝送線３１，２の第１及び第２のプローブ出力側にＳＭＡコネクタ等を接続し、電磁界プローブを形成する。
【００８０】
なお、第１の実施形態の変形例２による図９に示した電磁界プローブと同様に、図１３の構成において、コモン電流遮断機構１３もプリント基板パターンで形成するようにしても良い。
【００８１】
以上説明したように、本例によれば、簡素な単一プローブ構成（検知部はギャップ３２ａのみ）により、高空間分解能で詳細な磁界検知（第１のプローブ出力）と、高感度で探知範囲の広い電界検知（第２のプローブ出力）との双方を同時、又は適宜に行うことを可能とし、短時間で容易に所期の電磁界検知ができる、プリント基板を用い利便性に優れた電磁界プローブが実現する。
【００８２】
（変形例２）
図１４は、第３の実施形態の変形例２による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
本例では、電磁界プローブは、第１の伝送線３４、第２の伝送線２、調整機構３５、コモン電流遮断機構４、及びグラウンド導体５を備えて構成される。
【００８３】
第１の伝送線３４は、図１５（ａ）に示すように、２本の同軸ケーブル（セミリジッドケーブル）である伝送線３４Ａ，３４Ｂが長手方向に沿って隣り合うように並行に設けられてなる。伝送線３４Ａ，３４Ｂは、それぞれ、第１の信号線３４ａ、第１の絶縁体３４ｂ、及び第１のグラウンド導体３４ｃを有して構成される。第１の信号線３４ａは、芯状の内部導体線であり、例えば銅（Ｃｕ）等の導電材料からなる。第１の絶縁体３４ｂは、第１の信号線３４ａの表面（側面）を被覆しており、例えばＰＴＦＥ等の絶縁材料からなる。第１のグラウンド導体３４ｃは、例えばＣｕ等の導電材料からなり、第１の絶縁体３４ｂの表面（側面）を被覆しており、第１の信号線３４ａを電磁シールドするものである。伝送線３４Ａ，３４Ｂは、それぞれの第１のグラウンド導体３４ｃ同士がハンダ等により接続され、第１の伝送線３４とされる。
【００８４】
第１の伝送線３４では、伝送線３４Ａ，３４Ｂの先端部分がそれぞれほぼ半円状に屈曲してループコイル３６が形成されている。ループコイル３６は、その先端のグラウンド導体３４ｃを切断するギャップ３６ａが形成されている。ギャップ３６ａでは、伝送線３４Ａ，３４Ｂの各第１の信号線３４ａの接続部分がシールド構造から露出する。第１の伝送線３４では、伝送線３４Ａ，３４Ｂの各後端表面から延在する第１の信号線３４ａに、第１の出力部３４Ｃとなる電極がそれぞれ設けられている。伝送線３４Ａ，３４Ｂの各第１の出力部３４Ｃにより、第１のプローブ出力として差動信号が出力される。
【００８５】
調整機構３５は、例えば同軸ケーブルにおいて芯線を含む部分を第１の伝送線３４の形状に抜いたものを用いて形成されている。調整機構３５は、図１５（ｂ）に示すように、第３の絶縁体３５ａ及び第３のグラウンド導体３５ｂを有して構成されており、第１の伝送線３４に挿入されて所定部位で固定される。これにより、調整機構３５から第１の伝送線３４のループコイル３６を含む先端部分が突き出た形とされる。この第１の伝送線３４の突き出し部分３４Ｄの長さを調整することにより、第２の伝送線２の第２のプローブ出力の電界感度及び空間分解能を制御することができる。突き出し部分３４Ｄの長さを、測定する電磁界の伝播波長より十分短くしておけば、第２の出力部２Ａからの出力の周波数特性を良好にすることができる。
また、調整機構３５に対する第１の伝送線３４の特性インピーダンスを第２の伝送線２の特性インピーダンスと合わせることにより、調整機構３５を長くしたときに、第２のプローブ出力の周波数特性を良好に保つことができる。
【００８６】
なお、調整機構３５を設けない場合には、第１の伝送線３４におけるコモン電流遮断機構４の設置位置を調整することで、第２の伝送線２の第２のプローブ出力の磁界感度及び空間分解能を適宜制御することができる。このとき、被測定対象（例えば配線）からの距離が離れたときの感度低下の早さも調整することが可能である。
【００８７】
なお、第１の伝送線３４において、ループコイル３６を形成する代わりに、図１６に示すように、二つの第１の信号線３４ａの先端に半円状に曲げた導体棒３７ｃの両端を接続してループコイル３７を形成しても良い。
【００８８】
以上説明したように、本例によれば、簡素な単一プローブ構成により、高空間分解能で詳細な磁界検知（第１のプローブ出力）と、高感度で探知範囲の広い電界検知（第２のプローブ出力）との双方を適宜に行うことを可能とし、短時間で容易に所期の電磁界検知ができる利便性に優れた電磁界プローブが実現する。
【００８９】
（変形例３）
図１７は、第３の実施形態の変形例３による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
本例では、第３の実施形態の変形例２による電磁界プローブと同様の作用及び効果を奏する電磁界プローブを開示する。ここでは、図６及び図７に示した第１の実施形態の変形例１による電磁界プローブと同様に、プリント基板を用いる。ここでは、第１の伝送線３４、第２の伝送線２、調整機構３、及びグラウンド導体５をプリント基板により形成し、電磁界プローブを作製する。
【００９０】
本例でも、第３の実施形態の変形例１と同様に、第１の伝送線３４、第２の伝送線２及びグラウンド導体５の一体形成されたプリント基板パターンをプローブ本体１１とする。
プローブ本体１１は、例えば以下のように形成する。
先ず図７（ａ）と同様にして、絶縁層１１ｂの両面に銅箔１１ａが付着した両面基板を作製する。
次に、両面基板の銅箔１１ａ上にフィルムをラミネートしてレジスト膜を形成し、マスクパターンを露光し現像してレジストパターンとする。このレジストパターンを用いて銅箔１１ａをエッチングする。これにより、絶縁層１１ｂ上に一対の配線パターン１１ｃ1，１１ｃ2が長手方向に並列して形成される。
【００９１】
次に、配線パターン１１ｃ1，１１ｃ2の形成された絶縁層１１ｂ上に、プリプレグ及び銅箔を重ねて加熱プレスする。これにより、図１８（ａ）に示すように、配線パターン１１ｃ1，１１ｃ2を絶縁層１１ｂ，１１ｄを介して銅箔１１ａ、１１ｅで挟持したプリント基板が形成される。
このプリント基板を、図１７の形状にカットし、プローブ本体１１を形成する。プローブ本体１１において、第１の伝送線３４では、伝送線３４Ａ，３４Ｂの第１の信号線３４ａが配線パターン１１ｃ1，１１ｃ2に、第１の絶縁体１ｂが絶縁層１１ｂ，１１ｄに、第１のグラウンド導体１ｃが銅箔１１ａ，１１ｅに対応する。第２の伝送線２では、第２の信号線２ａが配線パターン１１ｃに、第２の絶縁体２ｂが絶縁層１１ｂ，１１ｄに、第２のグラウンド導体２ｃが銅箔１１ａ，１１ｅに対応する。グラウンド導体５は、銅箔１１ａ，１１ｅに対応する。
【００９２】
プローブ本体１１の第１の伝送線３４では、その先端部分にループコイル３６が配線パターン１１ｃ1，１１ｃ2で形成されている。具体的には、第１の伝送線３４の先端部分において、配線パターン１１ｃ1，１１ｃ2がコイル状に丸められ、その先端が互いに接続されてループコイルを形成する。プローブ本体１１のループコイル３６の先端に相当する部分には、第１のグラウンド導体３４ｃに渦電流を妨げるギャップ３６ａが形成される。
【００９３】
次に、上記と同様のプリント基板を用いてこれを所定形状にカットし、図１７のように、調整機構３のプリント基板パターンを形成する。このプリント基板パターンの２枚を、プローブ本体１１の第１の伝送線３４の部分の両面から挟んで接着し、各プリント基板パターンをプローブ本体１１のグラウンド導体５の部分と層間接続する。２枚のプリント基板パターンにより第１の伝送線３４を両面から挟んで接着した部分の断面を図１８（ｂ）に示す。図１８（ｂ）では、第１の伝送線３４（配線パターン１１ｃ1，１１ｃ2を絶縁層１１ｂ，１１ｄを介して銅箔１１ａ、１１ｅで挟持する）を、絶縁層１１ｆを介した銅箔１１ｇと、絶縁層１１ｈを介した銅箔１１ｉとで挟持している。調整機構３では、第３の絶縁体３ａが絶縁層１１ｆ，１１ｈに、第３のグラウンド導体３ｂが銅箔１１ｇ，１１ｉに対応する。
【００９４】
必要であれば、プローブ本体１１の第１及び第２の伝送線３４，２の第１及び第２のプローブ出力側にＳＭＡコネクタ等を接続し、電磁界プローブを形成する。
【００９５】
なお、第１の実施形態の変形例２による図９に示した電磁界プローブと同様に、図１３の構成において、コモン電流遮断機構１３もプリント基板パターンで形成するようにしても良い。
【００９６】
以上説明したように、本例によれば、簡素な単一プローブ構成により、高空間分解能で詳細な磁界検知（第１のプローブ出力）と、高感度で探知範囲の広い電界検知（第２のプローブ出力）との双方を適宜に行うことを可能とし、短時間で容易に所期の電磁界検知ができる、プリント基板を用い利便性に優れた電磁界プローブが実現する。
【００９７】
（変形例４）
図１９は、第３の実施形態の変形例４による電磁界プローブの構成を概略的に示す模式図である。
本例による電磁界プローブは、第３の実施形態の変形例２による電磁界プローブに演算部を付加した構成を採る。
【００９８】
この電磁界プローブは、第１の伝送線３４、第２の伝送線２、調整機構３５、コモン電流遮断機構４、グラウンド導体５、及び演算部４１を備えて構成される。
本例では、第１の伝送線３４を構成する伝送線３４Ａ，３４Ｂの後端部分が変形例２の場合よりも短くカットされ、各後端に電極が配設されて出力端３４Ａ１，３４Ｂ１が形成されている。第１の伝送線３４の出力部は、電極が配設されて第１の出力部４２Ａ，４２Ｂとされている。出力端３４Ａ１，３４Ｂ１と第１の出力部４２Ａ，４２Ｂとの間に、演算部４１が接続されている。
【００９９】
演算部４１は、例えば１８０度ハイブリッド回路であり、出力端３４Ａ１，３４Ｂ１からの各出力Ａ，Ｂの減算（Ａ−Ｂ）及び加算（Ａ＋Ｂ）を行う機能を有する。減算により生成された差動信号は第１の出力部４２Ａから、加算により生成された加算信号は第１の出力部４２Ｂから、それぞれ出力される。第１の出力部４２Ａからの第１のプローブ出力が、感度は低いが高空間分解能の磁界出力となる。第１の出力部４２Ｂからの第１のプローブ出力が、感度は低いが高空間分解能の電界出力となる。一方、第２の伝送線２は、第２の出力部２Ａから、空間分解能は低いが高感度の電界出力である第２のプローブ出力を行う。
【０１００】
本例の電磁界プローブによる電界及び磁界の測定原理について、図２０を用いて説明する。
図２０（ａ）に示すように、被測定対象である配線５１を流れる電流により生じる磁界は、ループコイル３６の中を通り、この磁束が変化することによりループコイル３６の両端に逆向きの電流を生ぜしめる。一方、図２０（ｂ）に示すように、配線５１の電圧による電界は、ループコイル３６の両端に同じ向きの電流を生ぜしめる。配線５１に電流及び電圧が同時に生じている場合には、この２つの電流が重なり合って同時に生じる。ループコイル３６の両端からの信号の差動信号成分を演算することにより磁界を検出でき、加算信号成分を演算することにより電界を検出することができる。
【０１０１】
以上説明したように、本例によれば、簡素な単一プローブ構成（検知部はギャップ３６ａのみ）により、高空間分解能で詳細な磁界検知及び電界検知（２種の第１のプローブ出力）と、高感度で探知範囲の広い電界磁界検知（第２のプローブ出力）との双方を適宜に行うことを可能とし、短時間で容易に所期の電磁界検知ができる利便性に優れた電磁界プローブが実現する。
【０１０２】
なお、第３の実施形態及びその諸変形例による電磁界プローブは、第１の実施形態による電磁界プローブを基本構成とする代わりに、第２の実施形態による電磁界プローブを基本構成として、ループコイルを形成した構成としても良い。
【０１０３】
上述した第１〜第３の実施形態及び諸変形例において、１種のプローブ出力を切り換えて出力するための切り替えスイッチを設けるようにしても良い。これは例えば、図３の電磁界検知システムで入力端子が１つ（例えば入力端子１０４ａのみ）の計測機器１０４に適用する場合を想定している。
【０１０４】
図２１に、第１の実施形態及び変形例１，２、第２の実施形態、又は第３の実施形態及び変形例１の電磁界プローブ（電磁界プローブ１０とする）に対応した２対１切り替えスイッチ６１を配設した場合を示す。この構成では、２対１切り替えスイッチ６１は、電磁界プローブ１０の２種の出力部（第１の出力部及び第２の出力部）と接続されている。２対１切り替えスイッチ６１は、例えば図３の電磁界検知システムの制御機器１０６の制御により、いずれかの出力部が選択され、選択された出力部からの出力信号が計測機器１０４の入力端子に入力する。
【０１０５】
図２２に、第３の実施形態及び変形例２，３，又は４の電磁界プローブ（電磁界プローブ１０とする）に対応した３対１切り替えスイッチ６２を配設した場合を示す。この構成では、３対１切り替えスイッチ６２は、電磁界プローブ１０の３種の出力部（２種の第１の出力部及び第２の出力部）と接続されている。３対１切り替えスイッチ６２は、例えば図３の電磁界検知システムの制御機器１０６の制御により、いずれかの出力部が選択され、選択された出力部からの出力信号が計測機器１０４の入力端子に入力する。
【０１０６】
切り替えスイッチ６１，６２では、計測機器１０４に接続されない電磁界プローブ１０の出力は、反射信号の影響等を防止することを考慮して、終端抵抗６３に接続される。切り替えスイッチ６１，６２としては、機械式接点によるスイッチ、小型の機械式接点スイッチとしてＭＥＭＳスイッチ、ＰＩＮダイオードスイッチ、ＧａＡｓスイッチ等の半導体スイッチ等が利用できる。
【０１０７】
なお、第１の実施形態の変形例１，２、及び第３の実施形態の変形例１，３において、電磁界プローブにプリント基板を用いる代わりに、シリコン、サファイヤ等の結晶基板、ガラス基板、セラミック基板を用いても良い。この場合、蒸着、スパッタリング、エッチング、リソグラフィー等を使用して電磁界プローブを作製する。また、電磁界プローブをこれらの基板（プリント基板を含む）のうちから複数の組み合わせにより製作しても好適である。
【０１０８】
また、第１の実施形態及び変形例１，第２の実施形態、第３の実施形態及び変形例１〜４において、コモン電流遮断機構の磁性体に強磁性体のフェライトを用いる代わりに、反強磁性体、多層膜により合成した人工反強磁性体を用いても良い。この場合、更に高周波特性を向上させることができる。また、コモン電流遮断機構の磁性体として、強磁性体、反強磁性体、及び人工反強磁性体のうちの２種以上を適宜に組み合わせて使用することもできる。
【０１０９】
また、第１〜第３の実施形態及び諸変形例の全てについて、第１の伝送線の第１のグラウンド導体から第２のプローブ出力を引き出す構造としたが、更に第２の伝送線の第２のグラウンド導体から第３のプローブ出力を引き出す構造とすることも可能である。更に、同様の構造を繰り返して、４種以上の複数のプローブ出力を得ることもできる。
【０１１０】
以下、電磁界プローブの諸態様を付記としてまとめて記載する。
【０１１１】
（付記１）一端が電磁界の検出部とされており、前記検出部から延在する第１の信号線と、前記第１の信号線の延在方向に沿って絶縁物を介して形成された第１の接地導体とを有する第１の伝送線と、
前記第１の伝送線に設けられた、前記第１の伝送線のコモン電流の出力を遮断するコモン電流遮断機構と、
前記第１の接地導体の前記検出部と前記コモン電流遮断機構との間の部位に一端を接続して延在する第２の信号線を有する第２の伝送線と
を含み、
前記第１の信号線の他端が第１の出力部とされ、前記第２の信号線の他端が第２の出力部とされることを特徴とする電磁界プローブ。
【０１１２】
（付記２）前記コモン電流遮断機構は、前記第１の伝送線に配置された磁性体であることを特徴とする付記１に記載の電磁界プローブ。
【０１１３】
（付記３）前記コモン電流遮断機構は、前記第１の伝送線に形成された局所的な屈曲部であることを特徴とする付記１に記載の電磁界プローブ。
【０１１４】
（付記４）一端が電磁界の検出部とされており、前記検出部から延在する第１の信号線と、前記第１の信号線の延在方向に沿って絶縁物を介して形成された第１の接地導体とを有する第１の伝送線と、
第２の信号線を有する第２の伝送線と、
前記第１の伝送線と前記第２の信号線の一端とを電磁誘導結合し、前記第１の伝送線のコモン電流の出力を遮断するコモン電流遮断機構と
を含み、
前記第１の信号線の他端が第１の出力部とされ、前記第２の信号線の他端が第２の出力部とされることを特徴とする電磁界プローブ。
【０１１５】
（付記５）磁性体からなる前記コモン電流遮断機構と、前記第２の信号線の一端に形成されたコイルとが電磁誘導結合することを特徴とする付記４に記載の電磁界プローブ。
【０１１６】
（付記６）前記第２の伝送線は、前記第２の信号線の延在方向に沿って絶縁物を介して形成された第２の接地導体を有することを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の電磁界プローブ。
【０１１７】
（付記７）前記第１の伝送線の前記検出部と前記コモン電流遮断機構との間の部位に、前記第１の伝送線に沿って絶縁物を介して形成された第３の接地導体が設けられていることを特徴とする付記１〜６のいずれか１項に記載の電磁界プローブ。
【０１１８】
（付記８）前記第１の伝送線は、その先端部分に、前記検出部となるループコイルを有しており、
前記ループコイルの一端が前記第１の信号線と接続され、前記ループコイルの他端が前記第１のグラウンド導体と接続されていることを特徴とする付記１〜７のいずれか１項に記載の電磁界プローブ。
【０１１９】
（付記９）前記第１の出力部及び前記第２の出力部と接続された切り替えスイッチを更に含み、
前記切り替えスイッチは、前記第１の出力部及び前記第２の出力部の選択された一方から出力させることを特徴とする付記１〜８のいずれか１項に記載の電磁界プローブ。
【０１２０】
（付記１０）前記第１の伝送線は、並列する２本の前記第１の信号線を有し、その先端部分に、前記検出部となるループコイルを有しており、
前記ループコイルの一端が一方の前記第１の信号線と、前記ループコイルの他端が他方の前記第１の信号線とそれぞれ接続されていることを特徴とする付記１〜７のいずれか１項に記載の電磁界プローブ。
【０１２１】
（付記１１）一方の前記第１の信号線の前記第１の出力部及び他方の前記第１の信号線の前記第１の出力部と接続された演算部を更に含み、
前記演算部は、一方の前記第１の信号線の前記第１の出力部からの出力と、他方の前記第１の信号線の前記第１の出力部からの出力との差分値及び加算値を算出してそれぞれ出力することを特徴とする付記１０に記載の電磁界プローブ。
【０１２２】
（付記１２）２種の前記第１の出力部及び前記第２の出力部と接続された切り替えスイッチを更に含み、
前記切り替えスイッチは、２種の前記第１の出力部及び前記第２の出力部のうちの選択された一種から出力させることを特徴とする付記１０又は１１に記載の電磁界プローブ。
【符号の説明】
【０１２３】
１，３１，３４  第１の伝送線
１ａ，３１ａ，３４ａ  第１の信号線
１ｂ，３１ｂ，３４ｂ  第１の絶縁体
１ｃ，３１ｃ，３４ｃ  第１のグラウンド導体
１ｄ  接続部位
１Ａ  検出部
１Ｂ，３１Ａ，３４Ｃ，４２Ａ，４２Ｂ  第１の出力部
１Ｃ，３４Ｄ  突き出し部分
２  第２の伝送線
２ａ  第２の信号線
２ｂ  第２の絶縁体
２ｃ  第２のグラウンド導体
２Ａ  第２の出力部
３，３５  調整機構
３ａ，３５ａ  第３の絶縁体
３ｂ，３５ｂ  第３のグラウンド導体
４，１３  コモン電流遮断機構
４ａ，４ｂ  貫通口
５  接地（グラウンド）導体
５ａ  端部
５ｂ  開口部
１０  電磁界プローブ
１１，１４  プローブ本体
１１ａ，１１ｅ，１１ｇ，１１ｉ  銅箔
１１ｂ，１１ｄ，１１ｆ，１１ｈ  絶縁層
１１ｃ，１１ｃ1，１１ｃ2  配線パターン
２１  ピックアップコイル
３２，３３，３６，３７  ループコイル
３２ａ，３６ａ  ギャップ
３３ａ  先端部
３３ｂ  導体棒
３４Ａ，３４Ｂ  伝送線
３４Ａ１，３４Ｂ１  出力端
３７ｃ  導体棒
４１  演算部
５１，１０７  配線
６１  ２対１切り替えスイッチ
６２  ３対１切り替えスイッチ
６３  終端抵抗
１００  プリント基板
１０１  プローブステージ
１０２  プローブ移動機構
１０３  ステージコントローラ
１０４  計測機器
１０４ａ，１０４ｂ  入力端子
１０５  観察機器
１０６  制御機器
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005418424.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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