(57)【要約】【課題】本発明の目的は、無線通信を行う上で障害となる電界ノイズ分布を小型かつ高感度なアンテナで計測するシステムを提案することである。【解決手段】近傍ノイズ測定装置において、測定範囲に共振点を持つ電界アンテナを用いて、被測定物の近傍の電界分布を計測することで、アンプなどの増幅装置やアンテナ形状を大きくすることなしに、近傍の電界ノイズ分布を高感度に測定することが出来る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界ノイズ測定装置であって、
被測定物が設置される部分と、
共振周波数を有するアンテナと、
前記被測定物上の任意の部分に前記アンテナの位置を合わせる支持部と、
測定状態および結果の処理を行なう情報処理部と、
測定結果を表示する表示部とを有し、
前記アンテナの共振周波数が被測定物の周波数範囲の上限と下限の範囲に含まれることを特徴とする電界ノイズ測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の電界ノイズ測定装置であって、
被測定物の周波数範囲が、前記アンテナの入力対数電力値に対して、共振周波数のピーク値の半値幅に含まれることを特徴とする電界ノイズ測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の電界ノイズ測定装置であって、
前記アンテナはヘリカルアンテナであることを特徴とする電界ノイズ測定装置。
【請求項４】
請求項１記載の電界ノイズ測定装置であって、
前記アンテナは逆Ｆ型アンテナであることを特徴とする電界ノイズ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信を行う手段を備えた機器から発生する電磁波を探査する方法及び装置に係り、特に装置及びプリント配線基板の近傍で、発生する無線通信に用いられる周波数帯域の電界ノイズを計測する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報処理装置などでは、ＶＣＣＩやＦＣＣ、ＣＥマーキングなどによって、外部に放射される電波を一定のレベルの電界強度以下に抑制することを規制化している。一方で、使用するＬＳＩのクロックの高速化や高密度実装によって、この規制値をクリアするためには、ノイズ発生原因を探査し、根源的な対策が要求されてきている。
【０００３】
このノイズ源を探査する方法として、装置の近傍やプリント配線基板の近傍の磁界を探査する方法が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−３１２８６７号公報
【特許文献２】
特開平５−２６９３０号公報
【特許文献３】
特開２０００−１９２０４号公報
【特許文献４】
特開２０００−２０６１６３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１乃至３では、ＶＣＣＩやＦＣＣ、ＣＥマーキングなどの規格をクリアするために、規格で規定されている３０〜１０００ＭＨｚといった広帯域な周波数帯域を測定する必要がある。そのために、小型かつ広帯域の周波数の測定ができる磁界型のループアンテナで近傍のノイズ測定計測を行っている。
【０００６】
しかしながら、無線通信のノイズ干渉を調べる場合には、電界ノイズの計測も必要となる。これは、無線通信のアンテナが電界を主に受信するためである。図１３にパッチアンテナから２．３５ＧＨｚで放射する電界ノイズを、無線通信でよく用いられる逆Ｆ型のアンテナと磁界アンテナであるループアンテナで受信したときのスペクトラムを示す。同図のように電界アンテナと磁界アンテナでノイズを受信した場合およそ１７ｄＢ程度の感度の差がでてしまう（同図において、Ｅ−ＳＰＥＣＴＲＵＭが電界アンテナでノイズを受信した場合であり、Ｈ−ＳＰＥＣＴＲＵＭが磁界アンテナでノイズを受信した場合である）。
【０００７】
また、特許文献４に記載の電界アンテナの場合、アンテナを小型にすると感度が低下してしまい、途中にアンプを挿入し増幅する必要がある。そのため、コスト増などを招く場合がある。逆に、感度を得るようにするためには、アンテナ形状を大きくしなければならず、ノイズ源探査に行う上では、その分解能が荒くなりすぎるといった問題が発生する場合がある。
【０００８】
そこで本発明では、無線通信を行う上で障害となる電界ノイズ分布を小型かつ高感度なアンテナで計測するシステムを提案する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決すべく、無線通信周波数帯域で共振する共振アンテナを用いて、測定範囲となる部位をスキャンするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１１】
本発明による第１の実施例を図１〜１０示す。
図１は、第１の実施例における測定システムを示した図である。同図において、測定システム１００は、台座１１１と支柱１１２〜１１４とアンテナ保持具１１５から構成されている。また、測定システムは、制御ボックス１２１とそれをコントロールするパソコン１２３および結果や状態・設定を表示するためのディスプレイ１２４が接続されている。測定システム１１０には、ステッピングモータがＸ軸Ｙ軸Ｚ軸およびθ軸（アンテナ保持具１１５の回転方向）にそれぞれ取り付けられており、制御ボックス１２１を介して、パソコン１２３でＸ・Ｙ・Ｚ・θ方向の位置を制御できるようにしている。これによって、台座１１１に載せたプリント配線基板１５０上の任意の範囲をアンテナ１０１が自在にスキャンできるようになっている。
【００１２】
アンテナ１０１の詳細を図２に示す。アンテナ１０１は、ヘリカルアンテナ２０１とそれを保護するためのカバー２０６、アンテナを取り付けるプリント配線基板２０２と保持具１１５に信号を接続するためのコネクタ２０３で構成されている。さらに、プリント配線基板２０２は、信号ライン２０４とグランドパターン２０５で構成されている。このアンテナ１０１は、無線通信帯域に共振周波数ｆｒがあり、この帯域でのゲインを上げられるようになっている。
【００１３】
なお、ヘリカルアンテナでの共振周波数は、式１に記載の近似式により求めることが出来ることが知られている。
【００１４】
【数１】
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【００１５】
次に、このアンテナ１０１の周波数とゲインの関係を図３に示す。同図において、横軸は周波数、縦軸は電力のゲイン（ｄＢ）としている。本発明の計測システム１００で計測する周波数の範囲は、無線通信の通信帯域であるｆｏｓ（Ｈｚ）からｆｏｅ（Ｈｚ）のΔｆｏ（Ｈｚ）である。これに対して、アンテナ１０１の共振周波数ｆｒのピーク電力値Ｐとその電力値の半分１／２・Ｐで決定される半値幅Δｆｈで定義されたアンテナの可測周波数ｆｈｏは、無線通信の通信帯域であるｆｏｓ（Ｈｚ）からｆｏｅ（Ｈｚ）を包含するような特性としている。このように、無線通信帯域を半値幅Δｆｈでカバーすること、この帯域のゲインを上げることができる。
【００１６】
次に、本実施例の入力画面の例を図４及び図５に示す。図４では、図１のパソコン１２３で測定装置１００のＸＹＺθ軸の位置条件入力や測定周波数ｆｉｓ・Ｆｉｅを入力できるようになっている。ここで測定周波数ｆｉｓ・Ｆｉｅが、可測周波数ｆｈｏを満たさない場合には、図５に示すようなアラーム画面にて警告を促す。
図６に測定結果の表示画面例を示す。測定結果は、Ｘ軸Ｙ軸を上方から見た２次元平面でそこでのノイズ強度分布をコンター図と表示している。また、任意の測定ポイントを指定することで、そのポイントでのノイズのスペクトラム分布も表示することが出来る。
【００１７】
次に、図７〜１０を用いて、本実施例の効果を示す。図７は、効果を検証するために用いたプリント配線基板の形状を示した図である。プリント配線基板７００は、誘電率εｒが４．７で、一辺の長さが８７ｍｍの正方形で両面に電源プレーン７０１とグランドプレーン７０２が貼り付けられている。そして、基板中央にＳＭＡコネクタ７０５が取り付けられていて、そのコネクタからシグナルジェネレータ７１０で発生させた２．４ＧＨｚ帯のノイズを注入できるようになっている。
【００１８】
図８は、プリント基板７００の共振モードをシミレーションした結果である。同図において示されるコンター図は、２．４ＧＨｚ帯でのプリント基板７００の内部での電界の発生挙動を示したものである。一辺が８７ｍｍの正方形状で、電源・グランドに挟まれる誘電体の誘電率εｒ＝４．５の場合、ＴＥ２２モードで共振するために、基板の頂点と辺の中央および、基板の中心に強い電界を発生する特徴がある。
【００１９】
次に、このパッチアンテナ構造のプリント基板７００に関して、本実施例の測定システムで電界分布を計測した結果を図９に、磁界分布を計測した結果を図１０に示す。
【００２０】
図９において、図８のシミュレーション結果と同様に基板の頂点と辺の中央で電界が強く放射していることが測定できていることがわかる。
【００２１】
一方、従来から行われている磁界計測の場合、図９に示したように、基板端部からの放射している電界成分は、うまく計測できていないことがわかる。
【００２２】
以上のように、近傍ノイズ測定装置において、測定範囲に共振点を持つ電界アンテナを用いることで、アンプなどの増幅装置やアンテナ形状を大きくしなくても、近傍の電界ノイズ分布を高感度に測定することが出来る。
【００２３】
次に、本発明による第２の実施例を図１１〜１２を用いて説明する。
【００２４】
測定システム本体の構成は、第１の実施例で示した図１と同様のものを用いる。本実施例では、アンテナを逆Ｆ型アンテナを用いている。アンテナの詳細を図１１に示す。アンテナ１１１０１は、板金によって成型された逆Ｆアンテナ１１２０１、アンテナを取り付けるプリント配線基板１１２０２と保持具に信号を接続するためのコネクタ１１２０３で構成されている。さらに、プリント配線基板１１２０２は、グランドプレーン１１２０５で構成されている。逆Ｆアンテナ１１２０１は、給電部１１２０６でコネクタ１１２０３の信号線と接続してあり、また短絡部１１２０４がグランドプレーン１１２０５で接続している。このアンテナ１１１０１は、無線通信帯域に共振周波数ｆｒがあり、この帯域でのゲインを上げられるようになっている。
【００２５】
次に、このアンテナ１１１０１の周波数とゲインの関係を図１２に示す。同図において、横軸は周波数、縦軸は電力のゲイン（ｄＢ）としている。本発明の計測システムで計測する周波数の範囲は、無線通信の通信帯域であるｆｏｓ１（Ｈｚ）からｆｏｅ１（Ｈｚ）のΔｆｏ１（Ｈｚ）及び、ｆｏｓ２（Ｈｚ）からｆｏｅ２（Ｈｚ）のΔｆｏ２（Ｈｚ）の二つの範囲である。これに対して、アンテナ１１１０１の共振周波数ｆｒのピーク電力値Ｐとその電力値の半分１／２・Ｐで決定される半値幅Δｆｈで定義されたアンテナの可測周波数ｆｈｏは、無線通信の通信帯域であるｆｏｓ１（Ｈｚ）からｆｏｅ１（Ｈｚ）、及びｆｏｓ２（Ｈｚ）からｆｏｅ２（Ｈｚ）を包含するような特性としている。このように、無線通信帯域を半値幅Δｆｈでカバーすること、この帯域のゲインを上げることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明では、測定範囲に共振点を持つ電界アンテナを用いることで、アンプなどの増幅装置やアンテナ形状を大きくしなくても、近傍の電界ノイズ分布を高感度に測定することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の測定システム構成図
【図２】電界アンテナの構造
【図３】アンテナの周波数特性と測定範囲の関係
【図４】測定条件設定画面の例
【図５】エラー表示の例
【図６】測定結果の表示例
【図７】検証用実験基板
【図８】基板の電界分布（シミュレーション結果）
【図９】検証基板の電界分布測定結果
【図１０】検証基板の磁界分布測定結果
【図１１】電界アンテナの構造
【図１２】アンテナの周波数特性と測定範囲の関係
【図１３】アンテナの相違によるノイズ量の変化
【符号の説明】
１００…近傍ノイズ計測システム、１０１…電界アンテナ、１１１…台座、１１２…支柱（Ｘ軸）、１１３…支柱（ｙ軸）、１１４…支柱（Ｚ軸）、１１５…アンテナ保持具、１２１…制御ボックス、１２３…パソコン、１２４…表示装置、１５０…プリント配線基板、２０１…ヘリカルアンテナ、２０２…アンテナ取り付け用プリント配線基板、２０４…信号ライン、２０５…グランドパターン、２０６…保護カバー、７００…プリント配線基板、７０１…電源プレーン、７０２…グランドプレーン、７０５…ＳＭＡコネクタ、７１０…シグナルジェネレータ、１１１０１…電界アンテナ、１１２０１…逆Ｆアンテナ、１１２０２…プリント配線基板、１１２０３…コネクタ１１２０４…短絡部、１１２０６…給電部、１１２０５…グランドパターン
【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】
2004317322.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
2004317322.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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