(57)【要約】【課題】  磁界の検出可能帯域を広帯域化することが可能な磁界プローブを提供する。【解決手段】  芯線と外皮導体とを含む同軸線路の一方の端部をループ状にされている。この端部の外皮導体が、端部より内側の接続箇所において、同軸線路の外皮導体に電気的に接続されている。同軸線路のループ状部分の１箇所に、外皮導体を同軸線路の長さ方向に分断する検出部が設けられている。ループ状部分のうち、検出部と端部との間に、外皮導体の外側の表面から内側の表面まで達するスリットが設けられている。【選択図】  図１
2014085167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯線と外皮導体とを含み、一方の端部をループ状にして、前記端部の前記外皮導体を、前記端部から離れた接続箇所において、前記外皮導体に電気的に接続した同軸線路と、
前記同軸線路のループ状部分の１箇所に設けられ、前記外皮導体を前記同軸線路の長さ方向に分断する検出部と、
前記ループ状部分のうち、前記検出部と、前記端部との間に設けられ、前記外皮導体の外側の表面から内側の表面まで達するスリットと
を有する磁界プローブ。
【請求項２】
前記スリットは、前記端部に隣接して配置される請求項１に記載の磁界プローブ。
【請求項３】
前記スリットの個数は１個である請求項１または２に記載の磁界プローブ。
【請求項４】
前記端部において、前記芯線の先端が前記外皮導体の端部よりも外側まで突出して半径方向に折り曲げられており、前記芯線の突出した部分が、前記接続箇所において前記外皮導体に電気的に接続されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁界プローブ。
【請求項５】
前記スリットは、前記外皮導体を、その周方向に１周して、前記外皮導体を、前記端部側の部分と前記検出部側の部分とに分断する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁界プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールデッドループ構造を有する磁界プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路基板の線路を流れる電流を解析するために、電流によって発生する磁界を検出するシールデッドループ構造を有する磁界プローブが用いられる。この磁界プローブは、セミリジッド同軸ケーブルの一方の端部の近傍の部分をループ状に折り返した構造を有する。ループ状部分の外皮導体の１箇所に切り欠きが設けられ、芯線が露出している。ループ状にされた端部の芯線と外皮導体との間に終端抵抗が接続された平衡給電型のものと、終端が短絡された不平衡給電型のものが知られている。いずれの磁界プローブにおいても、ループ状部分と鎖交する磁界の変化に応じて、プローブ内に電磁誘導による電圧が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３５００８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ギガヘルツ帯の磁界を検出する場合、磁界プローブのループの直径を数ｍｍ程度まで小さくしなければならない。ループの直径を数ｍｍ程度まで小さくすると、平衡給電型の磁界プローブにおいて、終端抵抗の寸法が、ループ径に対して相対的に大きくなる。このため、磁界プローブの小型化が困難である。さらに、終端抵抗が電界の影響を受けるため、高精度の計測が困難になる。不平衡給電型の磁界プローブにおいては、同軸線路の端部で反射が生じる。このため、芯線が露出した部分と、同軸線路の端部との間に、両者の間の線路長に応じた波長の定在波が生じる。すなわち、不平衡給電型の磁界プローブは、芯線が露出した部分と、同軸線路の端部との間の線路長に応じた周波数で共振する。共振周波数の近傍で、検出感度が低下するため、広帯域で磁界を検出することが困難である。
【０００５】
本発明の目的は、磁界の検出可能帯域を広帯域化することが可能な磁界プローブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によると、
芯線と外皮導体とを含み、一方の端部をループ状にして、前記端部の前記外皮導体を、前記端部より内側の接続箇所において、前記外皮導体に電気的に接続した同軸線路と、
前記同軸線路のループ状部分の１箇所に設けられ、前記外皮導体を前記同軸線路の長さ方向に分断する検出部と、
前記ループ状部分のうち、前記検出部と、前記端部との間に設けられ、前記外皮導体の外側の表面から内側の表面まで達するスリットと
を有する磁界プローブが提供される。
【０００７】
スリットを配置すると、同軸線路の端部と検出部との間に発生していた定在波が、端部とスリットとの間に発生するようになる。端部からスリットまでの線路長が、端部から検出部までの線路長より短いため、定在波の波長が短くなる。すなわち、共振周波数が高くなる。これにより、計測可能な交番磁界の周波数帯域幅を広くすることができる。
【０００８】
スリットは、前記端部に隣接して配置することが好ましい。端部からスリットまでの線路長が、より短くなるため、共振周波数を、より高くすることができる。これにより、計測可能な交番磁界の周波数帯域幅を、より広くすることが可能になる。
【０００９】
スリットの個数を１個とする構成としてもよい。
【００１０】
同軸線路の端部において、芯線の先端が外皮導体の端部よりも外側まで突出して半径方向に折り曲げられており、芯線の突出した部分が、接続箇所において外皮導体に電気的に接続されている構成としてもよい。このような構成とすることにより、芯線と外皮導体との電気的な接続の信頼性を高めることができる。
【００１１】
スリットは、外皮導体を、その周方向に１周して、外皮導体を、端部側の部分と検出部側の部分とに分断する構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
スリットを配置すると、同軸線路の端部と検出部との間に発生していた定在波が、端部とスリットとの間に発生するようになる。端部からスリットまでの線路長が、端部から検出部までの線路長より短いため、定在波の波長が短くなる。すなわち、共振周波数が高くなる。これにより、計測可能な交番磁界の周波数帯域幅を広くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１Ａは、実施例による磁界プローブの平面図であり、図１Ｂは、比較例による磁界プローブの平面図である。
【図２】図２Ａは、実施例の変形例１による磁界プローブの平面図であり、図２Ｂは、実施例の変形例２による磁界プローブの平面図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、実施例及び比較例による構造を有する試料のアンテナ利得の周波数特性を示すグラフである。
【図４】図４は、接続箇所と、接続箇所に接続される端部の近傍の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１Ａに、実施例による磁界プローブの平面図を示す。実施例による磁界プローブは、芯線１０と外皮導体１１とを含む同軸線路１２により構成される。芯線１０と外皮導体１１との間に、誘電体部材が配置されている。同軸線路１２には、例えばセミリジッドケーブルが用いられる。同軸線路１２の一方の端部がループ状にされて、ループ状部分１３が形成されている。ループ状部分１３の内径をｄで表すこととする。同軸線路１２の端部１４の外皮導体１１が、端部１４から離れた位置（接続箇所）１５において、外皮導体１１に電気的に接続されている。具体的には、端部１４の外皮導体１１が、接続箇所１５の外皮導体１１に短絡されている。芯線１０は、端部１４において、外皮導体１１に電気的に接続されている。すなわち、同軸線路１２の端部１４の終端インピーダンスは０Ωである。
【００１５】
ループ状部分１３の１箇所に、外皮導体１１を同軸線路１２の長さ方向に分断する検出部１６が設けられている。検出部１６は、外皮導体１１を、その周方向に連続して除去することにより形成される。検出部１６に、芯線１０が露出する。なお、検出部１６の部分の、芯線１０と外皮導体１１との間に配置された誘電体部材は、残置してもよいし、除去してもよい。
【００１６】
ループ状部分１３のうち、検出部１６と端部１４との間に、スリット１７が形成されている。スリット１７は、外皮導体１１を、検出部１６側の部分１１Ａと、端部１４側の部分１１Ｂとに分断する。スリット１７の位置に、芯線１０が露出する。なお、スリット１
７の位置に誘電体部材を残置してもよいし、スリット１７の部分の誘電体部材を除去してもよい。
【００１７】
同軸線路１２の、ループ状部分１３が設けられていない方の端部に、測定装置２０、例えばネットワークアナライザ等が接続される。検出部１６を、測定対象の導電パターンに近付けることにより、導電パターンを流れる電流に起因して発生する交番磁界を計測することができる。測定対象への検出部１６の接近を容易にするために、通常は、端部１４を始点とし、接続箇所１５を終点とするループ状部分１３のほぼ中間点に、検出部１６が配置される。なお、検出部１６は、ループ状部分１３の任意の位置に配置することができる。
【００１８】
図１Ｂに、比較例による磁界プローブの平面図を示す。比較例による磁界プローブでは、実施例による磁界プローブのスリット１７（図１Ａ）が形成されていない。その他の構成は、図１Ａに示した実施例による磁界プローブの構成と同一である。端部１４が短絡終端とされているため、端部１４で反射が生じる。このため、端部１４と検出部１６との間に、端部１４から検出部１６までの線路長Ｌ１を半波長とする定在波が発生する。定在波が発生すると、磁界の検出感度が低下してしまう。すなわち、定在波の波長に対応する周波数（共振周波数）の近傍の周波数域において、磁界の検出感度が低下してしまう。
【００１９】
図１Ａに示した実施例による磁界プローブにおいては、端部１４とスリット１７との間に定在波が発生する。端部１４からスリット１７までの線路長Ｌ２は、端部１４から検出部１６までの線路長Ｌ１（図１Ｂ）より短いため、定在波の波長は、図１Ｂに示した比較例に比べて短くなる。すなわち、実施例による磁界プローブの共振周波数は、比較例による磁界プローブの共振周波数より高くなる。スリット１７を形成すると、検出感度が低下する周波数が高周波側に移動するため、磁界プローブによって計測可能な帯域幅を広くすることができる。
【００２０】
図１Ａでは、端部１４と検出部１６との間に１つのスリット１７を配置した例を示したが、複数のスリット１７を配置してもよい。この場合、共振周波数は、端部１４に最も近いスリット１７の位置に依存する。
【００２１】
図２Ａに、実施例の変形例１による磁界プローブの平面図を示す。図１Ａに示した実施例と、図２Ａに示した変形例１とを対比すると、変形例１による磁界プローブのスリット１７の方が、実施例１による磁界プローブのスリット１７よりも、端部１４に近い位置に配置されている。変形例１による磁界プローブのその他の構成は、実施例１による磁界プローブの構成と同一である。
【００２２】
変形例１においては、端部１４からスリット１７までの線路長Ｌ２が、実施例による磁界プローブの線路長Ｌ２（図１Ａ）より短い。このため、端部１４とスリット１７との間に励起される定在波の波長が短くなる。すなわち、変形例１による磁界プローブの共振周波数が、実施例による磁界プローブ（図１Ａ）の共振周波数より高くなる。これにより、計測可能な磁界の帯域幅を、より広くすることができる。計測可能な磁界の帯域幅を広くするために、スリット１７を端部１４に隣接して配置することが好ましい。
【００２３】
ただし、スリット１７を端部１４に近づけすぎると、スリット１７を形成する作業が困難になる。端部１４からスリット１７までの線路長Ｌ２に依存する共振周波数が、計測すべき交番磁界の帯域幅の上限値よりも高いという条件を満たすように、端部１４からスリット１７までの線路長Ｌ２を決めればよい。
【００２４】
図２Ｂに、実施例の変形例２による磁界プローブの平面図を示す。図１Ａ及び図２Ａで
は、ループ状部分１３がほぼ円周形状であったが、変形例２による磁界プローブのループ状部分１３は、円周以外の閉曲線に沿う形状を有する。磁界プローブの作製上の容易さの観点から、ループ状部分１３は、必ずしも厳密な円周形状である必要はなく、任意の閉曲線に沿う形状とすればよい。
【００２５】
図３Ａに、実施例（図１Ａ）及び比較例（図１Ｂ）による構造を持つ試料のアンテナ利得の測定結果を示す。横軸は周波数を単位「ＧＨｚ」で表し、縦軸はアンテナ利得を単位「ｄＢｉ」で表す。図３Ａの破線及び実線が、それぞれ比較例及び実施例の試料のアンテナ利得を示す。実施例及び比較例のいずれの試料においても、ループ状部分１３の内径ｄは約２．６ｍｍであり、検出部１６は、端部１４を始点とし接続箇所１５を終点とするループ状部分１３のほぼ中間点に配置されている。実施例の試料においては、スリット１７（図１Ａ）が、端部１４から検出部１６までのループ状部分１３のほぼ中間点に配置されている。すなわち、端部１４からスリット１７までの線路長Ｌ２は、ループ状部分１３の周長の約１／４である。
【００２６】
比較例の試料では、周波数７ＧＨｚの近傍で共振が現れている。これに対し、実施例の試料では、共振周波数が１０〜１１ＧＨｚまで高くなっている。例えば、比較例の試料では、７ＧＨｚ近傍の交番磁界を検出することが困難であるが、実施例の試料では、１０ＧＨｚ近傍までの周波数帯域の交番磁界を検出することが可能である。
【００２７】
図３Ｂに、実施例（図２Ａ）と比較例（図１Ｂ）による構造を持つ試料のアンテナ利得の測定結果を示す。図３Ｂの破線及び実線が、それぞれ比較例及び実施例の試料のアンテナ利得を示す。図３Ｂに示した実施例及び比較例のいずれの試料においても、ループ状部分１３の内径ｄは約５．５ｍｍであり、検出部１６は、端部１４を始点とし接続箇所１５を終点とするループ状部分１３のほぼ中間点に配置されている。実施例の試料のスリット１７は、端部１４から検出部１６までのループ状部分１３の中間点から見て端部１４側に配置されている。
【００２８】
比較例の試料では、周波数４ＧＨｚの近傍に１次共振が現れ、１３ＧＨｚの近傍に２次共振が現れている。これに対し、実施例の試料では、１５ＧＨｚ以下の周波数帯域において共振が現れていない。従って、実施例の試料は、周波数１５ＧＨｚ以下の交番磁界の計測に用いることが可能である。
【００２９】
図４に、接続箇所１５及び端部１４（図１Ａ、図２Ａ）の詳細な断面図を示す。同軸線路１２の端部１４において、芯線１０の先端１０Ａが外皮導体１１の端部よりも外側まで突出しており、同軸線路１２の半径方向に折り曲げられている。芯線１０の先端１０Ａ（突出した部分）が、接続箇所１５において、外皮導体１１に電気的に接続される（短絡される）。導電性接合部材１８が、端部１４を接続箇所１５に機械的に固定すると共に、端部１４の外皮導体１１及び芯線１０を、接続箇所１５の外皮導体１１に電気的に接続する。導電性接合部材１８には、例えばはんだが用いられる。
【００３０】
芯線１０を外皮導体１１の端部から突出させて。半径方向に折り曲げることにより、芯線１０と外皮導体１１との電気的接続の信頼性を高めることができる。
【００３１】
上記実施例では、スリット１７（図１Ａ）が、外皮導体１１を、その周方向に１周して、外皮導体１１を端部１４側の部分と、検出部１６側の部分とに、分断している。スリット１７は、端部１４とスリット１７との間に定在波が発生するように、スリット１７の位置で同軸線路１２の特性インピーダンスが不連続になるような構成にすればよい。例えば、外皮導体１１の周方向に関して、一部分のみにスリット１７を形成してもよい。この場合、スリット１７は、外皮導体１１の外側の表面から内側の表面に達する深さを有するが
、外皮導体１１は、スリット１７によって完全には分断されない。
【００３２】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００３３】
１０  芯線
１０Ａ  芯線の先端（突出した部分）
１１  外皮導体
１１Ａ  外皮導体の端部側の部分
１１Ｂ  外皮導体の検出部側の部分
１２  同軸線路
１３  ループ状部分
１４  端部
１５  接続箇所
１６  検出部
１７  スリット
１８  導電性接合部材
２０  測定装置
【図１】
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【図２】
2014085167.tif 000004
【図３】
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【図４】
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