(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一枚の導体板と、
一方の端部が前記導体板の一方の面に電気的な回路部品を介さず接続され、他方の端部に信号出力端子が設けられ、前記導体板と前記信号出力端子との間を結ぶ１本の線状導体と、
を備え、
前記導体板および前記線状導体によって形成され、側方からみて前記導体板に直交した面のみで構成された１つのループ面を有すること
を特徴とする電磁界センサ。
【請求項２】
電磁界の測定対象物は、磁束を一方向に発生させる導体であり、
前記導体板および前記線状導体は、前記測定対象物から発生した磁束が前記ループ面を貫く位置に配置されること
を特徴とする請求項１記載の電磁界センサ。
【請求項３】
前記導体板と前記線状導体との間に設けられた誘電体に設けられた第１の貫通穴を通る第１の柱状導体を備え、
前記第１の柱状導体は、前記導体板の面と前記線状導体とを電気的に接続すること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁界センサ。
【請求項４】
前記導体板に設けられた貫通穴と前記誘電体に設けられた第２の貫通穴とを通る第２の柱状導体を備え、
前記第２の柱状導体は、前記線状導体に接続され、前記貫通穴および前記第２の貫通穴を通って前記導体板から突出し、前記信号出力端子に接続されること
を特徴とする請求項３記載の電磁界センサ。
【請求項５】
前記導体板と前記線状導体との間の電位差を検出する検出回路を備え、
前記検出回路は、前記導体板における前記線状導体に接続された板面とは反対側の面に配置されること
を特徴とする請求項４記載の電磁界センサ。
【請求項６】
前記検出回路は、複数の部品が直列に接続されて構成され、
前記部品間が直列に接続された前記検出回路は、前記ループ面を含む平面と同一または平行な平面上に配置されていること
を特徴とする請求項５記載の電磁界センサ。
【請求項７】
測定周波数の上限値ｆｍａｘ、光速ｃおよび前記誘電体の比誘電率εｒである場合、前記線状導体の長さは、ｃ／（８×ｆｍａｘ×√εｒ）以下の長さであること
を特徴とする請求項３記載の電磁界センサ。
【請求項８】
測定周波数の上限値ｆｍａｘ、光速ｃおよび前記誘電体の比誘電率εｒである場合、前記線状導体の長さは、ｃ／（ｆｍａｘ×√εｒ）以上の長さであること
を特徴とする請求項３記載の電磁界センサ。
【請求項９】
前記導体板、前記線状導体および前記誘電体は、フレキシブル基板または薄膜によって構成されていること
を特徴とする請求項３記載の電磁界センサ。
【請求項１０】
蓄電装置を備え、
外部装置と電気的な接続がなく、前記蓄電装置からの電力によって前記検出回路を駆動させることにより、前記外部装置の電位から電気的に浮いた状態であること
を特徴とする請求項５記載の電磁界センサ。
【請求項１１】
一枚の前記導体板に対して複数の前記線状導体を備えたこと
を特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁界センサ。
【請求項１２】
前記導体板と個々の前記線状導体との間の電位差を入力する論理和回路を備えたこと
を特徴とする請求項１１記載の電磁界センサ。
【請求項１３】
複数の前記線状導体は、前記ループ面を貫く磁束が同一の方向となり、かつ前記導体板に対して端部が互い違いな方向に配置され、
個々の前記線状導体と前記導体板との間の電位差を差動信号として検出する検出回路を備えたこと
を特徴とする請求項１１記載の電磁界センサ。
【請求項１４】
前記導体板から前記線状導体を含む底面側へそれぞれ延びた複数の柱状導体からなり、複数の前記柱状導体が前記線状導体を囲むように前記導体板の外周縁に沿って設けられ、外乱ノイズをシールドするシールド構造を備えたこと
を特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁界センサ。
【請求項１５】
ＩＣタグを有したカードに収容されたこと
を特徴とする請求項１記載の電磁界センサ。
【請求項１６】
前記第１の柱状導体は、前記線状導体の一方の端部に取り付けられ、前記第２の柱状導体は、前記線状導体の他方の端部に取り付けられていること
を特徴とする請求項４記載の電磁界センサ。
【請求項１７】
前記導体板と前記線状導体との間、または、前記線状導体の一部に、直列、または並列、または直並列に部品が配置されていること
を特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項記載の電磁界センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電磁界センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電波または電磁ノイズの測定に用いられる電磁界センサとして、例えば、特許文献１に記載される電界センサがある。この電界センサは、測定対象の表面形状に倣って変形するシート状アンテナを用いて、測定対象から放射された電磁波の強度を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１０４２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された電界センサは、シート状アンテナ（センサまたはプローブと同義）と基準電位（グラウンド電位）との電位差を検出するものである。しかしながら、シート状アンテナが測定対象の表面形状に倣って変形して、シート状アンテナと測定対象との間の距離が変化すると、シート状アンテナとグラウンド電位との間に生じる電位差が変化するため、広帯域での測定対象の信号を正しく測定できないという課題があった。
さらに、電界アンテナは、アンテナエレメントの大きさによって測定対象の信号が共振する場合にのみ高い感度を有する。このため、特許文献１に記載された電界アンテナは、電磁ノイズのように広帯域で微弱な交流電流を検出できないという課題があった。
例えば、様々な周波数のｆ（Ｈｚ）に対して光の速度をｃ（ｍ／ｓ）とし、波長をλ（ｍ）とした場合に、λ＝ｃ／ｆによって算出されるλにおいて、アンテナエレメントは、波長のｎ倍の寸法を有すると、測定対象の信号に共振を発生させ、受信感度を向上させることができる。このとき、比誘電率εｒが１ではないプリント基板または比透磁率μｒが１でない磁性体を用いた場合、波長短縮が起こり、λは、λ／√（εｒ×μｒ）になる。メタマテリアルなどの特殊な材料または構造を除いては、εｒおよびμｒは１以上の値を持つため、波長λは、通常短縮される。【０００５】
本開示は上記課題を解決するものであり、広帯域での交流電流の検出感度を向上させることができる電磁界センサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る電磁界センサは、一枚の導体板と、一方の端部が導体板の一方の面に電気的な回路部品を介さず接続され、他方の端部に信号出力端子が設けられ、導体板と信号出力端子との間を結ぶ１本の線状導体とを備え、導体板および線状導体によって形成され、側方からみて導体板に直交した面のみで構成された１つのループ面を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、一枚の導体板と、一方の端部が導体板の一方の面に電気的に接続され、他方の端部に信号出力端子が設けられた線状導体を備え、導体板および線状導体によって形成され、側方からみて導体板に直交しているループ面を有する。測定対象物の周囲に発生した磁束がループ面を貫くことによりループ面に誘導起電力が生じ、この誘導起電力によって測定対象物に生じる交流電流が、共振現象を用いなくても感度よく測定されるので、本開示に係る電磁界センサは、広帯域での交流電流の検出感度を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａは、実施の形態１に係る電磁界センサを示す斜視図であり、図１Ｂは、実施の形態１に係る電磁界センサを示す側面図である。
【図２】実施の形態１に係る電磁界センサの変形例を示す斜視図である。
【図３】図２の電磁界センサの構成を示す分解斜視図である。
【図４】図２の電磁界センサを示す側面図である。
【図５】コネクタが取り付けられた図２の電磁界センサを示す斜視図である。
【図６】実施の形態１に係る電磁界センサとケーブルとの位置関係を示す説明図である。
【図７】電気影像法を適用した実施の形態１に係る電磁界センサとケーブルとの位置関係を示す説明図である。
【図８】実施の形態２に係る電磁界センサを示す斜視図である。
【図９】実施の形態２に係る電磁界センサの変形例の構成を示す分解斜視図である。
【図１０】コネクタが取り付けられた図９の電磁界センサを示す斜視図である。
【図１１】図１０の電磁界センサによる高周波信号の検出の概要を示す説明図である。
【図１２】図１０の電磁界センサとケーブルとの位置関係を示す説明図である。
【図１３】導体板がない仮想の電磁界センサとケーブルを示す斜視図である。
【図１４】図１３の電磁界センサとケーブルとの位置関係を示す説明図である。
【図１５】図１２（図１５の線Ａ）と図１３（図１５の線Ｂ）の電磁界センサにおける検出信号の周波数と結合量との関係を示すグラフである。
【図１６】電磁界センサにおける検出信号の周波数および結合量についての３次元電磁界シミュレーション結果と理論値との関係を示すグラフである。
【図１７】同軸ケーブルが接続された図１３の電磁界センサとケーブルとの位置関係を示す説明図である。
【図１８】コネクタに同軸ケーブルが接続された図１０の電磁界センサとケーブルとの位置関係を示す説明図である。
【図１９】実施の形態３に係る電磁界センサを示す斜視図である。
【図２０】実施の形態３に係る電磁界センサの内部構造を示す断面図である。
【図２１】実施の形態３に係る電磁界センサの変形例Ａの内部構造を示す断面図である。
【図２２】実施の形態３に係る電磁界センサの変形例Ｂを示す斜視図である。
【図２３】実施の形態３に係る電磁界センサの変形例Ｃを示す斜視図である。
【図２４】実施の形態４に係る電磁界センサを示す斜視図である。
【図２５】実施の形態４に係る電磁界センサの変形例Ａを示す斜視図である。
【図２６】実施の形態４に係る電磁界センサの変形例Ｂを示す斜視図である。
【図２７】実施の形態５に係る電磁界センサおよびケーブルを示す斜視図である。
【図２８】実施の形態５に係る電磁界センサの変形例Ａおよびケーブルを示す斜視図である。
【図２９】実施の形態６に係る電磁界センサを示す斜視図である。
【図３０】実施の形態７に係る電磁界センサを示す斜視図である。
【図３１】実施の形態８に係る電磁界センサを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１Ａは、実施の形態１に係る電磁界センサ１を示す斜視図であり、図１Ｂは、電磁界センサ１を示す側面図である。電磁界センサ１は、例えば、ケーブルに流れる交流電流を検出するセンサであり、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、導体板２および線状導体３を備えて構成される。導体板２は、導電性材料で形成されており、特に説明をしない限り、穴のない一枚の板である。導体板２の厚さは、例えば、１０（μｍ）から３（ｍｍ）程度である。
【００１０】
線状導体３は、線状の長手方向における一方の端部３ａが、導体板２の一方の面に接続される。線状導体３において導体板２に接続される箇所は端部３ａのみであり、それ以外の箇所では導通していない。線状導体３における、端部３ａとは反対側の端部３ｂには、信号出力端子４が設けられる。線状導体３は、導体が露出してもよいし、被覆線であってもよいし、絶縁膜で被覆されていてもよい。
【００１１】
導体板２および線状導体３は、図１Ｂに示すように、側方からみて、線状導体３の開放端である端部３ｂから、線状導体３および導体板２を介して線状導体３の端部３ｂの側に戻る最短経路で囲まれた面である、ループ面２１を形成する。ループ面２１は、側方からみたとき導体板２の板面に直交している。電磁界センサ１では、導体板２と信号出力端子４との間の電位差が測定され、測定された電位差に基づいて測定対象の交流電流が算出される。
【００１２】
電磁界センサ１は、個体差によらず一定（例えば、±１０％）の出力であることが望ましい。例えば、電磁界センサ１は、公差が小さいプリント基板あるいは薄膜によって構成される。また、電磁界センサ１は、例えば、他の集積回路が搭載されたプリント基板内、あるいは、集積回路（ＩＣ）のチップ内部に構成されてもよい。この構造により、電磁界センサに信号および電力を注入または検出することで、信号および電力を送受信できるため、電磁界センサに対向する回路または周囲の回路との通信または電力伝送に用いることが可能である。これにより、プリント基板上の配線を介さないＩＣ間の通信および電力伝送が、実施の形態１における導体板であることによってＩＣ自体に影響を与えることなく実現できる。個体差が小さい電磁界センサ１が構成されるので、互いに異なる複数の電磁界センサ１を用いて共通の測定対象を測定することにより、電磁界センサの出力特性のばらつきが抑制される。
【００１３】
図２は、電磁界センサ１の変形例である電磁界センサ１Ａを示す斜視図である。図２において、電磁界センサ１Ａは、導体板２Ａ、線状導体３Ａおよびビア５を備える。線状導体３Ａのうち、少なくとも長手方向は、導体板２Ａと平行に配置されている。ビア５は、導体板２Ａと線状導体３Ａの端部とを電気的に接続する第１の柱状導体である。導体板２Ａおよび線状導体３Ａは、側方からみて、線状導体３Ａの一方の開放端から、線状導体３Ａ、ビア５および導体板２Ａを介して線状導体３Ａの一方の開放端の側に戻る最短経路で囲まれたループ面２１を形成する。
【００１４】
実施の形態１に係る電磁界センサは、このループ面２１が導体板２Ａの板面に直交していることが特徴である。なお、電磁界センサ１Ａにおいて、ビア５は、必ずしも、線状導体３Ａの端部でなくてもよい。例えば、線状導体３Ａを半分の長さに分けたときの一方の部分にビア５が設けられ、他方の部分に信号出力端子４が設けられていればよい。
【００１５】
図３は、電磁界センサ１Ａの構成を示す分解斜視図であり、導体板２Ａと線状導体３Ａとの間に誘電体６が設けられた電磁界センサ１Ａを示している。図４は、図３の電磁界センサ１Ａを示す側面図である。誘電体６には空気層または真空層も含まれる。すなわち、線状導体３Ａが丈夫な構造であれば、誘電体６は、必ずしも物理的な構造を有していなくてもよい。なお、物理的な構造を有した誘電体６の材料としては、ガラスエポキシまたは紙フェノールといった樹脂、あるいは、ポリイミドのような高分子材料がある。さらに、測定対象が意図的に磁場を発生させるコイルでない場合、誘電体の代わりにフェライトに代表される磁性体を用いることができる。絶縁性能が高いフェライトの場合には、誘電体の代わりになるが、絶縁性能が高くないものは誘電体と組み合わせて用いても構わない。これにより、測定対象の磁場が磁性体に集まるので、ループ面２１を貫く磁束を多くすることができる。その結果、信号出力端子において発生する電圧を大きくすることができる。すなわち、電磁界センサの受信感度を上げることができる。
【００１６】
物理的な構造を有した誘電体６には、図３および図４に示すように、貫通穴６ａが形成される。貫通穴６ａは、ビア５が通るクリアランスを形成する第１の貫通穴である。導体板２Ａと線状導体３Ａとは、誘電体６の貫通穴６ａを通るビア５によって電気的に接続されている。ただし、誘電体６が空気層または真空層である場合、貫通穴６ａは不要である。また、ビア５は、単数であってもよいし、複数であってもよい。
【００１７】
図３および図４に示す導体板２Ａにおける信号出力端子４側の辺には、突出部２Ａ１が形成されている。この突出部２Ａ１に対してコネクタを装着するか、信号線をはんだ付けすることで、導体板２Ａと信号出力端子４との電位差の測定が容易になる。
【００１８】
導体板２Ａは、アルミニウム、銅、鉄または複数の金属の合金といった無機物の材料によって構成される。また、導体板２Ａは、導電性のある有機物の材料によって構成されてもよい。導体板２Ａは、導電率が高い方が望ましいので、銅またはアルミニウムが適切である。また、導体板２Ａの表面は、酸化防止および測定対象との短絡を防ぐ目的で絶縁体の膜によって被覆されてもよい。
【００１９】
実施の形態１における導体板２Ａには、貫通穴が設けられておらず、一枚の板状部材である。ただし、例えば、線状導体３Ａの端部がボルトとナットで接続される場合、ボルトを通すための貫通穴が導体板２Ａに形成される。線状導体３Ａの配線幅は、測定対象物の寸法または測定する周波数帯域、線状導体に流れる電流に依存する。例えば、線状導体３Ａの配線幅は、０．１（ｍｍ）から１０（ｍｍ）程度であり、１Ａ以下の電流しか流れないのであれば望ましくは１（ｍｍ）程度である。ただし、半導体の内部に配置するなど、微細加工が容易な場合には、０．１ｍｍ以下であっても構わない。線状導体に流れる電流Ｉ（Ａ）は、受信電圧Ｖ（Ｖ）と両方の受信端に取り付けられる測定器の抵抗値Ｒ（Ω）（通常は５０（Ω））により、Ｉ＝Ｖ／Ｒで算出される値である。
【００２０】
プリント基板で構成された電磁界センサ１Ａにおいては、例えば、プリント基板の一方の主面に形成された導体のベタパターンが導体板２Ａであり、プリント基板のもう一方の主面に形成された導体線路が線状導体３Ａである。線状導体３Ａの断面は長方形である。また、線状導体３Ａが単線またはヨリ線の被覆線である場合、線状導体３Ａの断面は楕円形である。
【００２１】
図５は、コネクタ７が取り付けられた電磁界センサ１Ａを示す斜視図であり、プリント基板で構成された電磁界センサ１Ａを示している。コネクタ７は、同軸コネクタであり、同軸コネクタには、ＳＭＡ、ＳＭＢまたはＢＮＣといった系列がある。なお、コネクタ７は、同軸コネクタでなくてもよく、ファストン端子またははんだ付けした被覆線を用いてもよい。
【００２２】
電磁界センサ１または１Ａと測定装置との間は、様々な構造によって接続可能である。ただし、１０（ＭＨｚ）以上の周波数の信号を測定する場合には、電磁界センサ１または１Ａと測定装置との間の接続には同軸ケーブルを用いることが望ましい。電磁界センサ１または１Ａと測定装置との間の接続に被覆線を用いる場合、ツイストペアケーブルにすることが望ましい。また、電磁界センサ１または１Ａと測定装置との間を接続するケーブルは、できるかぎり短いことが望ましい。
【００２３】
測定装置は、例えば、オシロスコープ、スペクトラムアナライザあるいはリアルタイムスペクトラムアナライザであり、導体板２と信号出力端子４との間の電位差を測定する。ただし、目的の交流信号を検出できる測定装置であれば、どのようなものでも構わない。さらに、コネクタ７と測定装置との間には、信号を増幅するアンプ、特定の周波数のみを抽出するバンドパスフィルタ、バンドリジェクトフィルタ、ローパスフィルタまたはハイパスフィルタといったフィルタ、および、信号を減衰させるアッテネータが設けられてもよい。さらに、同軸ケーブルまたはツイストペアケーブルがセンサとなって測定対象が発生する信号を検出しないように、コネクタ直近のケーブルにフェライトコアを取り付けても構わない。このフェライトコアは、コモンモード信号を減衰させるが、実施の形態１に係る電磁界センサの出力であるノーマルモードの信号は減衰させないので、測定結果に影響を与えない。なお、コモンモード信号自体は測定器の測定信号に影響を与えないが、コモンモード信号から、一般的には測定結果に影響を与えるノーマルモード信号への変換（Ｓパラメータのうち、ミックスドモードＳパラメータで表現する場合はＳｄｃ２１成分）が、ケーブルとコネクタの接続部などの構造が変化する箇所に発生しやすい。その結果、電磁界センサの受信信号ではない成分の信号を受信することになる。フェライトコアは、この成分を除去する効果がある。
【００２４】
電磁界センサ１または１Ａを用いて交流電流を測定する測定対象物は、例えば、一方向に電流が流れるケーブルなどが望ましい。測定対象物は、磁束を一方向に発生させるものが望ましく、例えば、ケーブル以外に、マイクロストリップ線路、回路部品が実装されたプリント基板あるいは任意の形状のアンテナ（広義に、交流電圧がかかった全ての導体はアンテナになる）であってもよい。測定対象は、マイクロストリップ線路が組み合わされて構成された基板またはＩＣ部品の内部のワイヤハーネスに流れるノイズ（電流）であってもよい。
【００２５】
電磁界センサ１または１Ａは、測定対象物を流れる電流の向きに対する検出感度（指向性）が高い。例えば、測定対象物を流れる電流の向きは、測定対象に対する電磁界センサ１または１Ａの角度を変えて測定することにより把握可能である。以下、説明の簡単のために、電磁界センサ１または１Ａを用いた測定対象は、ケーブルに流れる交流信号であるものとする。
【００２６】
ケーブルに交流電流が流れると、ビオサバールの法則によってケーブルの周囲に磁束が発生する。この磁束が貫く方向に、両端が開放された導体の経路で囲まれたループ面が配置されると、レンツの法則によって導体の経路に誘導起電力が生じる。この誘導起電力によって生じる電流は、導体の経路の両端における電圧を抵抗にかけて、この抵抗の両端に生じた電圧を測定装置によって測定することにより、ケーブル周囲の磁束として検出することができる。すなわち、ケーブル周囲の磁束が、ケーブルに流れる交流電流として検出される。
【００２７】
電磁界センサ１または１Ａは、測定対象物のケーブルに近接させて使用され、例えば、ケーブルから０．１（ｍｍ）程度から３０（ｃｍ）程度の間隔を空けて配置される。この間隔は、電磁界センサ１または１Ａとケーブルとの間で絶縁耐圧を保つことができる距離のうち、最小の距離が望ましい。なお、空気の絶縁耐圧は、おおよそ１（ｋＶ／ｍｍ）である。例えば、２００（Ｖ）で１５（Ａ）を流すケーブルが測定対象物である場合には、電磁界センサ１または１Ａは、ケーブルの被覆（ビニール）に貼り付けられるか、望ましくはケーブルから１（ｍｍ）以下の距離に配置される。電磁界センサ１または１Ａとケーブルとの距離が近いほど、Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、測定装置による交流電流の測定感度が向上する。
【００２８】
交流信号の測定周波数は、主に、電磁界センサの寸法、すなわち、ループ面２１の面積および測定装置によるノイズフロアのレベルによって決定され、例えば、１００（ｋＨｚ）から２（ＧＨｚ）程度の帯域である。ノイズフロアが低いスペクトラムアナライザまたは量子化ビット数の大きい（例えば、１６（ｂｉｔ））のオシロスコープなどの測定装置は、１０（ｋＨｚ）よりも低い周波数帯の交流信号を測定することができる。なお、１６（ｂｉｔ）のオシロスコープのダイナミックレンジは、２０×ｌｏｇ１０（２１６）≒９６（ｄＢ）である。
【００２９】
また、電波暗室またはシールドルームといった外乱ノイズが小さい環境またはノイズ源そのものの振幅が外乱ノイズに比べて大きい場合、電磁界センサ１または１Ａを用いて、測定装置は、１（ｋＨｚ）から３（ＧＨｚ）までのより広い周波数帯域の磁束を測定することができる。
【００３０】
電磁界センサ１または１Ａの寸法が小さくなるにつれてケーブル周囲の磁束の検出感度は低下するが、長さに依存した共振が発生しなくなるので、より高い周波数帯の交流信号が測定可能となる。このように電磁界センサには、測定対象に応じて適切な大きさがあるが、理論的には全ての周波数帯域の交流信号を検出することができる。
【００３１】
特に、線状導体３または３Ａの長さは、測定周波数の上限値をｆｍａｘ（Ｈｚ）、光速をｃ（ｍ／ｓ）とし、誘電体６の比誘電率をεｒとした場合には、ｃ／（８×ｆｍａｘ×√εｒ）以下であることが望ましい。さらに、比透磁率μｒが１より大きい部材、例えばフェライト基板を用いた場合においては、比誘電率εｒの値をεｒ×μｒに置き換えればよい。この長さの線状導体を備えた電磁界センサを用いることで、検出感度が低下する共振周波数以下の帯域の交流信号を測定することができる。共振周波数以下の帯域の交流信号を測定する場合、導体板２において電位分布が発生することがある。この場合、導体板２が、ケーブル周囲の磁界の周波数の波長に対し、１０分の１波長程度の大きさであると、電位分布の発生が回避される。
【００３２】
測定周波数の上限値ｆｍａｘ（Ｈｚ）、光速ｃ（ｍ／ｓ）、誘電体６の比誘電率εｒとした場合に、線状導体３または３Ａの長さがｃ／（ｆｍａｘ×√εｒ）以上であると、電磁界センサ１または１Ａを用いて共振周波数よりも高い周波数で測定することができる。このため、測定装置は、検出感度を低下させずに測定することが可能である。ただし、線状導体３または３Ａの長さがｃ／（ｆｍａｘ×√εｒ）以上であると、周期的に共振する周波数帯が発生する。このため、電磁界センサ１または１Ａを用いた共振周波数の交流信号の測定を避けるか、線状導体３または３Ａの長さを短くすることが望ましい。
【００３３】
電磁界センサ１または１Ａにおいて、導体板２または２Ａに磁束が印加されて渦電流が発生する。ケーブルに発生した磁束は、導体板２または２Ａに沿った磁束に変化することにより、線状導体３または３Ａを経由する磁束が増加する。これは、後述されるように、電気影像法を用いて説明される。電磁界センサ１または１Ａは、ループ面２１を通る磁束密度を増加させることができるので、検出感度が高い。
【００３４】
また、電磁界センサ１または１Ａにおいて、測定対象から発生した電気力線の総量は、導体板２または２Ａと線状導体３または３Ａで異なる。導体板２または２Ａは、線状導体３または３Ａと近接している。このため、多くの電気力線は、面積が大きい導体板２または２Ａにかかる。その結果、導体板２または２Ａと線状導体３または３Ａとの電位差が増加する。ただし、測定対象物が電位を生じにくいケーブルである場合、ケーブルと電磁界センサとの間の電気力線は生じにくくなる。
【００３５】
図６は、電磁界センサ１とケーブル１００との位置関係を示す説明図であって、電磁界センサ１とケーブル１００とを側方からみた様子を概略的に示している。図６において、測定対象物であるケーブル１００は断面積が０のケーブルである。ケーブル１００に形成される磁界Ｈは、下記式（１）に従って算出することができる。下記式（１）において、Ｉ（Ａ）は、ケーブル１００に流れる電流である。図６において、ｄ（ｍ）は、線状導体３とケーブル１００との最近接距離である。Ｐ（ｘ，ｙ）は、ループ面２１内の位置座標である。また、誘電体６は、真空層であるものとする。
0006887575.tif 000002
【００３６】
誘電体６が真空層ではない場合、誘電体６の比誘電率をεｒとし、真空の誘電率をε０とした場合に、導体板２と線状導体３との間の誘電率は、εｒ×ε０である。線状導体３は、図６に示すように、側方からみて（−ｚ方向にみて）長方形であり、ｘ軸方向にａ／２（ｍ）であり、ｙ軸方向にｂ（ｍ）であるものとする。
【００３７】
図７は、電気影像法を適用した電磁界センサ１とケーブル１００との位置関係を示す説明図である。導体板２が、線状導体３に対して十分に大きい（おおよそ３倍以上）と仮定すると、導体板２は導体平面となり、図７に示すような電気影像法が成り立つ。導体板２と線状導体３が形成する鎖交磁束Φは、下記式（２）で表すことができる。なお、導体板２が線状導体３に対して「十分に大きい」とは、測定対象信号の周波数によって変化するため、一様に定義することはできないが、測定対象信号の周波数が上がると、表皮効果によって線状導体３の直下の導体板２のみに電流が流れるようになる。その結果、測定対象信号の周波数が高い場合には、導体板２の大きさは小さくても、電気影像法で考えると、十分に大きいとみなせる。また、上述した「おおよそ３倍以上」は、１０（ＭＨｚ）程度での条件であり、より低い周波数の測定対象信号である場合は、導体板２をさらに大きくすることが望ましい。
0006887575.tif 000003
【００３８】
上記式（２）を計算することによって、鎖交磁束Φは、下記式（３）で表される。
0006887575.tif 000004
【００３９】
相互インダクタンスＭｎｅｗは、Φ＝Ｍｎｅｗ・Ｉで表すことができるので、下記式（４）によって表される。
0006887575.tif 000005
【００４０】
電磁界センサ１と比較するため、導体板２が設けられておらず、ループ面の面積が電磁界センサ１と等しい従来の電磁界センサにおける相互インダクタンスＭｏｌｄは、下記式（５）で表すことができる。
0006887575.tif 000006
【００４１】
上記式（４）および上記式（５）において、ｄ＞０かつａ＞０である場合（これは、物理的な大きさを持つ場合、必ず成立する）、Ｍｎｅｗ＞Ｍｏｌｄとなる。導体板２と信号出力端子４の間の電圧Ｖは、相互インダクタンスをＭ（Ｈ）とした場合、下記式（６）で表すことができる。なお、｜・｜は、絶対値を意味する。
0006887575.tif 000007
【００４２】
上記式（６）から明らかなように、Ｍが大きくなるにつれて、導体板２と信号出力端子４の間の電圧Ｖも大きくなる。従って、電磁界センサ１は、導体板２を備えていない従来の電磁界センサに比べて検出感度を上げることができる。
【００４３】
測定装置がオシロスコープまたはスペクトラムアナライザである場合、５０Ω系で信号を受信することが一般的である。同軸コネクタおよび同軸ケーブルについても５０Ω系で構成される。このため、コネクタ７に同軸コネクタを用い、電磁界センサ１側の特性インピーダンスを、同軸コネクタおよび同軸ケーブルと同じ５０（Ω）とすることで、同軸コネクタ、同軸ケーブルおよび測定装置におけるインピーダンス不整合による信号の反射を防ぐことができる。信号の反射を防ぐことで、電磁界センサ１によって検出された全てのエネルギーを測定装置に出力することができ、検出感度が向上する。
【００４４】
例えば、導体板２Ａに対する線状導体３Ａの特性インピーダンスが５０（Ω）であることが望ましい。特性インピーダンスを５０Ωとするためには、導体板２Ａの厚さ、線状導体３Ａの厚さ、誘電体６の厚さおよび比誘電率を把握した上で、線状導体３Ａの幅を調整する必要がある。例えば、誘電体６の材料に比誘電率が約４〜４．３であるＦＲ−４を用いる場合、線状導体３Ａの幅は、誘電体６の厚さの２倍程度であることが望ましい。この特性インピーダンスの調整値は、理論式または公知の電磁界シミュレータを用いて容易に算出することができる。
【００４５】
電磁界センサ１の信号出力端子４に交流信号を入力することにより、電磁界センサ１の周囲に形成される磁束に信号成分を持たせて、電磁界センサ１とは別に用意された電磁界センサ１によって、その磁束で得られる交流信号を検出してもよい。これにより、電磁界センサ１間で情報を伝達することが可能である。なお、必ずしも両方に電磁界センサ１を使用する必要はなく、少なくとも一方のみに電磁界センサ１を使用しても構わない。
【００４６】
また、電磁界センサ１は、機器のノイズ耐性を確かめる試験（ＥＭＣの分野においては、イミュニティー試験またはＥＭＳ試験と呼ばれる）において、ノイズとなる信号を局所的に印加する際に利用可能である。例えば、電磁界センサ１の信号出力端子４にノイズ信号を入力し、この電磁界センサ１を測定対象物に近づけて、ノイズ信号によって測定対象物の誤動作または破壊が発生するか否かを確認する。この場合、印加するノイズ信号が測定対象物に生じさせる電流が大きい場合には、線状導体３Ａの断面積を広くし、配線の最大電流容量を超えないようにする必要がある。また、印加する信号の電圧が大きい場合には、電圧がかかる導体間の距離を離して、絶縁耐圧を超えないようにする必要がある。
ただし、実施の形態１に係る電磁界センサ１では、導体板２があることによって、ノイズが印加される装置側の線状導体３のみに磁場をかけることができる。通常の導体板２のないセンサにおいては、センサの周囲に磁場を作るため、測定対象外の装置が誤動作または破損する可能性がある。それに対して、実施の形態１に係る電磁界センサ１では、測定対象外の装置が誤動作または破損する可能性を低減できる。
【００４７】
以上のように、実施の形態１に係る電磁界センサ１は、一枚の導体板２と、一方の端部３ａが導体板２の一方の面に接続され、他方の端部３ｂに信号出力端子４が設けられた線状導体３を備え、導体板２および線状導体３によって形成され、側方からみて導体板２に直交しているループ面２１を有する。ケーブル１００の周囲に生じた磁束がループ面２１を貫くことにより、ループ面２１に誘導起電力が生じ、この誘導起電力によってケーブル１００に生じる交流電流が感度よく測定される。これにより、電磁界センサ１は、交流電流の検出感度を向上させることが可能である。
【００４８】
実施の形態１に係る電磁界センサ１Ａは、導体板２Ａと線状導体３Ａとの間に設けられた誘電体６を通るビア５を備え、ビア５は、導体板２Ａの面と線状導体３Ａとを電気的に接続する。ケーブル１００の周囲に生じた磁束がループ面２１を貫くことにより、ループ面２１に誘導起電力が生じ、この誘導起電力によってケーブル１００に生じる交流電流が感度よく測定される。これにより、電磁界センサ１Ａは、交流電流の検出感度を向上させることが可能である。
【００４９】
実施の形態２．
図８は、実施の形態２に係る電磁界センサ１Ｂを示す斜視図である。図８において、電磁界センサ１Ｂは、例えば、ケーブルに流れる交流電流を検出するセンサであり、導体板２、線状導体３Ａ、ビア５ａおよびビア５ｂを備える。線状導体３Ａは、導体板２と平行に配置されている。ビア５ａは、導体板２と線状導体３Ａの一方の開放端を電気的に接続する第１の柱状導体である。ビア５ｂは、線状導体３Ａの他方の開放端と電気的に接続されており、導体板２に設けられた貫通穴２ａを通して線状導体３Ａとは反対側に突出した第２の柱状導体である。
【００５０】
導体板２および線状導体３Ａは、側方からみて、線状導体３Ａの一方の開放端から、線状導体３Ａ、ビア５ａおよび導体板２を介して、線状導体３Ａの上記一方の開放端の側に戻る最短経路で囲まれたループ面を形成する。ループ面は、導体板２の板面に直交している。ビア５ｂは、線状導体３Ａの上記一方の開放端に設けられている。
【００５１】
図９は、電磁界センサ１Ｂの変形例である電磁界センサ１Ｃの構成を示す分解斜視図であり、導体板２と線状導体３Ａとの間に誘電体６が設けられている。誘電体６には、図９に示すように、貫通穴６ａおよび貫通穴６ｂが形成されている。貫通穴６ａは、ビア５ａが通るクリアランスを形成する第１の貫通穴である。導体板２と線状導体３Ａは、誘電体６の貫通穴６ａを通ったビア５ａによって電気的に接続されている。貫通穴６ｂは、ビア５ｂが通るクリアランスを形成する第２の貫通穴である。線状導体３Ａの端部に電気的に接続されたビア５ｂは、誘電体６の貫通穴６ｂおよび導体板２の貫通穴２ａを通って導体板２から突出している。すなわち、電磁界センサ１Ｂおよび１Ｃにおいて信号出力端子４に相当する部分はビア５ｂである。
【００５２】
図１０は、コネクタ７が取り付けられた電磁界センサ１Ｃを示す斜視図である。図１０において、コネクタ７は、同軸コネクタである。図１０に示す電磁界センサ１Ｃでは、コネクタ７が測定対象物とは反対側に配置されている。電磁界センサ１Ｃにおいては、ビア５ｂがコネクタ７の芯線に電気的に接続され、コネクタ７の外導体が導体板２に電気的に接続されている。接続方法は、はんだ付けが望ましい。また、図１０においては、コネクタ７の外導体に４つの支柱があり、支柱経由で導体板２に接続している様子を示しているが、支柱を用いず、コネクタ７の外導体の導体面（支柱が取り付けられた面）を、直接、導体板２にはんだ付けなどで電気的に接続しても構わない。このようにコネクタ７の導体面を、直接、導体板２に接続することにより、外部からのノイズがビア５に重畳することを抑制でき、特性インピーダンスが変化しやすいビアを短くでき、電磁界センサとコネクタとの接続部における反射を減らすことができる。特に、１０（ＭＨｚ）以上の高い周波数帯域を測定する場合は、感度の高い電磁界センサ１を実現できる。ただし、電磁界センサ１Ｃは、この構造に限定されるものではない。
【００５３】
導体板２によってノイズがシールドされるので、電磁界センサ１Ｃは、コネクタ７が測定対象物からの電磁界の影響を受けず、すなわち、コネクタ７自体が電磁界センサの一部となることなしに交流電流を検出できる。このため、電磁界センサ１Ｃは、電磁界センサ１または１Ａに比べて測定対象物からの電磁界の影響を抑制できる。また、電磁界センサ１Ｃは、コネクタ７が誘電体６の側面部にないので、測定対象物の近くに線状導体３Ａを配置できる。このため、電磁界センサ１Ｃは、検出感度が向上し、Ｓ／Ｎ比（ノイズに対する信号の比）が向上する。
【００５４】
図１１は、図１０の電磁界センサ１Ｃによる高周波信号の検出の概要を示す説明図であり、測定対象物がケーブル１００である場合を示している。図１２は、図１０の電磁界センサ１Ｃとケーブル１００との位置関係を示す説明図である。図１１および図１２に示すように、電磁界センサ１Ｃは、線状導体３Ａを、ケーブル１００側に向けて配置される。さらに、電磁界センサ１Ｃは、線状導体３Ａの長手方向とケーブル１００の長手方向とが同じ向きになるように配置される。電流が流れる向きが既知である測定対象物には、その方向に線状導体３Ａの長手方向を合わせることによって、電磁界センサ１Ｃの検出感度が最も高くなる。さらに、電磁界センサ１Ｃとケーブル１００との間に、比誘電率などの材料定数および一定の厚さを有した誘電体を挟むことによって、ケーブル１００から発生する磁場の検出感度を一定にすることができる。すなわち、ケーブル１００と電磁界センサ１Ｃとの距離を一定にすることができるため、再現性のよい測定が可能となる。実施の形態２においては、この誘電体をプリント基板の誘電体層で構成することも可能である。
【００５５】
図１３は、導体板がない仮想の電磁界センサ２００とケーブル１００とを示す斜視図である。図１４は、図１３の電磁界センサ２００とケーブル１００との位置関係を示す説明図である。電磁界センサ２００は、線状導体２０１の一方の端部に設けられた端子２０２に同軸コネクタ２０４の芯線が電気的に接続され、他方の端部に設けられた端子２０３において同軸コネクタ２０４の外導体に接続される。
【００５６】
測定装置は、同軸ケーブルを介して、同軸コネクタ２０４の外導体である端子２０３と同軸コネクタ２０４の芯線である端子２０２との間の電位差を測定する。電磁界センサ２００は、側方からみて線状導体２０１により囲まれたループ面２０５を貫く磁束が最大となり、その検出感度が最大となるように、線状導体２０１が、ケーブル１００の長手方向に沿うように配置されている。
【００５７】
図１５は、電磁界センサ１Ｃと電磁界センサ２００における検出信号の周波数と結合量との関係を示すグラフである。図１５において、符号Ａを付した関係が、電磁界センサ１Ｃの検出信号の周波数と結合量との関係を示すシミュレーション計算結果であり、符号Ｂを付した関係が、電磁界センサ２００の検出信号の周波数と結合量との関係を示すシミュレーション計算結果である。電磁界センサ１Ｃは、図１２に示すように、ループ面２１の長手方向の長さがＬであり、誘電体６の厚さがＴである。
【００５８】
図１５に示す関係は、側方からみて電磁界センサ２００が備える線状導体２０１により囲まれたループ面の面積と、側方からみて電磁界センサ１Ｃが備える導体板２と線状導体３Ａにより囲まれたループ面２１の面積が、ともに１２（ｍｍ２）（＝誘電体６の厚さＴが０．３（ｍｍ）×ループ面２１の長手方向の長さＬが４０（ｍｍ））であるものとしてシミュレーション計算を行った結果である。シミュレーション計算には既存の解析ソフトウェア（例えば、ＡＥＴ社のＣＳＴ  Ｓｔｕｄｉｏ）が使用され、ケーブル注入に対する電磁界センサ出力の比（Ｓパラメータのうち透過特性Ｓ２１、これが上記結合量に相当する）によって評価を行ったものである。
【００５９】
また、ケーブル１００と線状導体３Ａまたは２０１との最近接距離ｄは、１（ｍｍ）であり、線状導体３Ａおよび２０１の幅は、１（ｍｍ）である。また、線状導体３Ａおよび２０１には、銅箔が使用され、銅箔の厚みは１８（μｍ）である。誘電体６は、比誘電率が４．０であるＲ−４で構成されている。測定対象であるケーブル１００の太さは１０（ｍｍ）であり、導体板２におけるケーブル１００の長手方向に沿った長さが４５（ｍｍ）であり、幅方向の寸法が２０（ｍｍ）、すなわちケーブル１００の太さの倍である。
【００６０】
図１５に示す関係は、横軸が周波数、縦軸が透過特性（ＳパラメータにおけるＳ２１）であり、電磁界センサの特性自体を比較するため、コネクタはないものとして計算されたものである。図１５に示すグラフは、両対数グラフである。図１５のグラフ中に矢印で示すように、透過特性は、その値が大きいほど、信号の検出感度が高いことを意味している（Ｇｏｏｄ）。
【００６１】
図１５から明らかなように、上記条件下において１００（ＭＨｚ）までは、電磁界センサ１Ｃおよび電磁界センサ２００の透過特性はともに単調増加で変化しており、２０（ｄＢ／ｄｅｃ）で増加している。なお、ｄｅｃは、ｄｅｃａｄｅの略であり、１０倍を意味する。電磁界センサ１Ｃの透過特性と、電磁界センサ２００の透過特性との絶対値を比較すると、電磁界センサ１Ｃの検出感度が６（ｄＢ）程度高くなっている。これにより、電磁界センサ１Ｃは、電磁界センサ２００比べて、真数で２倍程度、出力電圧、すなわち検出感度が大きくなっている。
【００６２】
図１５のシミュレーション計算結果は、理論式である上記式（４）および上記式（５）を用いて予測可能である。図１６は、電磁界センサ１Ｃおよび２００における検出信号の周波数および結合量についての３次元電磁界シミュレーション結果と理論値との関係を示すグラフである。図１６において、符号Ａ１を付した関係が、電磁界センサ１Ｃの検出信号の周波数と結合量との関係を示すシミュレーション計算結果であり、符号Ｂ１を付した関係が、電磁界センサ２００の検出信号の周波数と結合量との関係を示すシミュレーション計算結果である。符号Ａ２を付した関係が、上記式（４）に従って算出された電磁界センサ１Ｃの周波数と結合量との関係の理論値であり、符号Ｂ２を付した関係が、上記式（５）に従って算出された電磁界センサ２００の周波数と結合量との関係の理論値である。
【００６３】
符号Ａ１を付した関係と、符号Ａ２を付した関係を比較すると、図１６に示すように、理論値の方が、１００（ＭＨｚ）において２（ｄＢ）程度大きくなり、１００（ＭＨｚ）程度まではほぼ一致している。１００（ＭＨｚ）以上の帯域においては、磁界結合以外の成分およびケーブル１００と電磁界センサ１Ｃとの間の寄生容量が発生するため、特性は変化する。２（ｄＢ）程度の違いが生じた理由は、理論計算において導体板２の大きさが無限大、線状導体３Ａの太さおよびケーブル１００が無限小であることを仮定しており、実際の寸法と異なることにある。
【００６４】
符号Ｂ１を付した関係と符号Ｂ２を付した関係とを比較すると、図１６に示すように、理論値の方が、２（ｄＢ）程度大きくなるが、１００（ＭＨｚ）以上ではほぼ一致する。電磁界センサ１Ｃと同様に、電磁界センサ２００は、１００（ＭＨｚ）以上の帯域においてはケーブル１００との電界結合によって差が生じている。
【００６５】
電磁界センサ１に導体板２を設ける効果としては、電磁界センサ１の作りやすさおよび使いやすさの向上がある。電磁界センサ２００において、コネクタ７、コネクタ７に繋がる同軸ケーブルまたはツイストペアケーブルの一部は、電磁界センサとして機能し、測定対象物であるケーブル１００の周囲の電磁界特性を乱していた。このため、コネクタ７の形状、ケーブル１００への取り付け箇所および同軸ケーブルの引き回しを考慮して設計する必要があり、これらを設計しなければ使用者の使用方法によって測定結果が異なるため再現性のある測定を行うことが困難であった。
【００６６】
電磁界センサ１Ｃは、ケーブル１００とコネクタ７との間に導体板２が設けられているので、ケーブル１００からの電界成分および磁界成分が、コネクタ７と、このコネクタ７の先に接続された同軸ケーブルとに与える影響が抑制される。その結果、コネクタ７の形状、測定対象物への取り付け位置、および、同軸ケーブルの引き回しに依存することなく、同軸コネクタおよび同軸ケーブルを取り付けることができる。従って、コネクタ７の形状および測定対象物への取り付け箇所を考える場合に、再設計が不要となり、設計者が任意の同軸コネクタを用いることができる。
【００６７】
また、電磁界センサ２００においては、測定対象物からの電磁界成分を除去するため、測定対象物と同軸コネクタ２０４との距離を離す必要があったが、電磁界センサ１Ｃにおいては、導体板２を有することで、測定対象物とコネクタ７との距離を離す必要がない。このため、測定対象物の近傍に電磁界センサ１Ｃを配置可能であるため、電磁界センサ１Ｃは小型化することができる。
【００６８】
図１７は、同軸ケーブル２０６が接続された電磁界センサ２００とケーブル１００との位置関係を示す説明図であり、ケーブル１００から発生する電磁界の測定の概要を示している。図１７に示すように、同軸コネクタ２０４が取り付けられた電磁界センサ２００では、同軸コネクタ２０４の外導体が電磁界センサ２００と１点で接続される構造（ピグテール構造）である。このため、電磁界センサ２００の特性は耐ノイズ性能が低下する。同軸コネクタ２０４および同軸ケーブル２０６は、ケーブル１００の周囲に発生した電磁界に配置されるため、同軸コネクタ２０４および同軸ケーブル２０６を含む特性になる。
【００６９】
図１８は、コネクタ７に同軸ケーブル２２が接続された電磁界センサ１Ｃとケーブル１００との位置関係を示す説明図であり、ケーブル１００から発生する電磁界の測定の概要を示している。電磁界センサ１Ｃでは、同軸コネクタであるコネクタ７を導体板２に取り付けることができる。すなわち、線状導体３Ａから延びたビア５ｂがコネクタ７の芯線に接続されており、コネクタ７の外導体が、導体板２に電気的に接続されている。このように、電磁界センサ１Ｃは、同軸コネクタの外導体を電磁界センサ１Ｃと面または複数の点で接続することができるので、耐ノイズ性能が向上する。
【００７０】
以上のように、実施の形態２に係る電磁界センサ１Ｃは、導体板２と線状導体３Ａとの間に設けられた誘電体６を通るビア５ａと、導体板２に設けられた貫通穴２ａを通るビア５ｂを備える。ビア５ａは、線状導体３Ａに接続され、貫通穴２ａを通って導体板２から突出する。ケーブル１００の周囲に発生した電磁界は、導体板２によってシールドされるために、導体板２を介して線状導体３Ａとは反対側にある同軸コネクタに影響を与えないか、その影響が低下する。同軸ケーブル２２についても同軸コネクタと同様であり、ケーブル１００の周囲に発生した電磁界が導体板２によってシールドされるため、同軸ケーブル２２への電磁界結合も低減できる。これにより、電磁界センサ１Ｃは、同軸ケーブル２２の引き回しの影響が低減する。さらに、同軸コネクタの外導体を導体板２の板面に接続することができるので、外力が、同軸コネクタよりも大きな導体板２に加わり易く、同軸コネクタに直接加わりにくい。このため、電磁界センサ１Ｃは、外力による壊れとゆがみに対して強い構造を有する。特に、コネクタとケーブルの取り付けまたは取り外しの際、あるいは、車内などの振動が加わる環境においては、電磁界センサまたはコネクタに力が加わって壊れまたは測定再現性を低下させる歪みが発生する原因となるが、実施の形態２に係る電磁界センサ１Ｃは、そのような外力に対して強い構造を有する。
【００７１】
実施の形態３．
図１９は、実施の形態３に係る電磁界センサ１Ｄを示す斜視図である。電磁界センサ１Ｄは、例えば、ケーブルに流れる交流電流を検出するセンサであって、導体板２、線状導体３Ａ、ビア５ａ、ビア５ｂ、ビア５ｃ、検出回路８および配線８ａを備える。線状導体３Ａは、導体板２と平行に配置されている。
【００７２】
ビア５ａは、導体板２と線状導体３Ａの一方の開放端とを電気的に接続する第１の柱状導体である。ビア５ｂは、線状導体３Ａの他方の開放端と電気的に接続されており、導体板２に設けられた貫通穴２ａを通して線状導体３Ａとは反対側に突出した第２の柱状導体である。ビア５ｃは、検出回路８のグラウンドと導体板２とを電気的に接続する柱状導体（グラウンドビアとも呼ばれる）である。
【００７３】
検出回路８は、図１９に示すように導体板２における線状導体３Ａとは反対側の板面に設けられ、導体板２と線状導体３Ａとの間の電位差を検出する回路である。配線８ａは、導体板２から突出したビア５ｂに一方の端部が接続され、他方の端部が検出回路８に接続されている。例えば、配線８ａは、ビア５ｂと検出回路８とを電気的に接続するマイクロストリップ線路またはストリップ線路である。
【００７４】
図２０は、電磁界センサ１Ｄの内部構造を示す断面図である。図２０において、電磁界センサ１Ｄは、３層のプリント基板によって構成されており、第１層には線状導体３Ａが設けられ、内層にある第２層には導体板２が設けられ、第３層には検出回路８が設けられている。検出回路８の入力ポートは、配線８ａによってビア５ｂと電気的に接続されており、検出回路８のグラウンドは、ビア５ｃによって導体板２に電気的に接続されている。なお、図２０には３層のプリント基板を示したが、少なくとも３層以上の導体層を含むプリント基板であればよい。
【００７５】
導体板２および線状導体３Ａは、側方からみて、線状導体３Ａにおけるビア５ｂと接続した一方の端部から、線状導体３Ａ、ビア５ａおよび導体板２を介して、線状導体３Ａの上記端部の側に戻る最短経路で囲まれたループ面２１を形成する。ループ面２１は、導体板２の板面に直交している。
【００７６】
図２１は、実施の形態３に係る電磁界センサ１Ｄの変形例Ａである電磁界センサ１Ｅの内部構造を示す断面図である。図２１において、電磁界センサ１Ｅは、２層のプリント基板によって構成されており、第１層には線状導体３Ａが設けられ、第２層には導体板２が設けられ、第２層における導体板２が除去された部分には検出回路８が設けられている。検出回路８の入力ポートは、配線８ｂによってビア５ｂと電気的に接続されている。
【００７７】
導体板２および線状導体３Ａは、側方からみて、線状導体３Ａにおけるビア５ｂと接続した一方の端部から、線状導体３Ａ、ビア５ａおよび導体板２を介して、線状導体３Ａの上記端部の側に戻る最短経路で囲まれたループ面２１を形成する。ループ面２１は、導体板２の板面に直交している。電磁界センサ１Ｅは、図２０に示した電磁界センサ１Ｄよりも層数が少なく薄いプリント基板で構成されている。そのため、安価で、多層基板に比べて受信感度を変えずに基板全体を薄くできること、意図的に誘電体層の厚みを大きくしてループ面の面積を大きくすることで受信感度を向上させる効果が得られる。
【００７８】
電磁界センサ１Ｅは、測定対象物からの電磁界が検出回路８に与える影響が少ない場合に利用可能である。例えば、測定対象物の寸法が小さい場合、測定対象物からの磁束が大きい場合、あるいは、誘電体が厚く測定対象物と検出回路８との距離を離せる場合には、測定対象物からの電磁界が検出回路８に与える影響が少なく、電磁界センサ１Ｅの構造を活用することができる。ただし、使用方法は、上記の例に限定されるものではない。
【００７９】
図２２は、実施の形態３に係る電磁界センサ１Ｄの変形例Ｂである電磁界センサ１Ｆを示す斜視図である。図２２において、電磁界センサ１Ｆは、導体板２、線状導体３Ａ、ビア５ａ、ビア５ｂ、検出回路８Ａおよび配線８ａを備える。検出回路８Ａは、導体板２と線状導体３Ａとの間の電位差を検出する回路であり、複数の部品である、ＩＣ８（１）、ＩＣ８（２）およびＩＣ８（３）が直列に接続されて構成される。検出回路８ＡにおけるＩＣ８（３）の入力ポートは、配線８ｂによってビア５ｂと電気的に接続されている。
【００８０】
図２２において記載を省略したが、導体板２および線状導体３Ａは、側方からみて、線状導体３Ａにおけるビア５ｂと接続した一方の端部から、線状導体３Ａ、ビア５ａおよび導体板２を介して、線状導体３Ａの上記端部の側に戻る最短経路で囲まれたループ面２１を形成する。ループ面２１は、導体板２に直交している。図２２に示すように、ＩＣ８（１）、ＩＣ８（２）およびＩＣ８（３）が直列に接続された検出回路８Ａは、ループ面２１を含む平面と同一または平行な平面上に配置される。
【００８１】
電磁界センサ１Ｆは、ケーブル１００を流れる交流電流を検出する際に、線状導体３Ａの長手方向がケーブル１００の長手方向に沿って配置される。このようにすることで、幅の狭い導体板２を用いることができる。それ以外にも、配線間の電界結合または磁界結合を防ぐことができ、表皮効果の影響で電磁界が変化しやすい導体板外周部からの影響を小さくすることができる。また、ＩＣ間を接続する配線に角（コーナー部）があることにより、特性インピーダンスが変化するが、線状導体３Ａを、その長手方向がケーブル１００の長手方向に沿って直線状に配置することで、特性インピーダンスの変化分を小さくすることができる。
【００８２】
検出回路８ＡにおけるＩＣ８（１）、ＩＣ８（２）およびＩＣ８（３）は、導体板２の板面上に、例えば、はんだ付けによって接続されている。ＩＣ８（１）、ＩＣ８（２）およびＩＣ８（３）が直列に接続された検出回路８Ａは、ループ面２１を含む平面と同一または平行な平面上に配置される。このため、導体板２が線状導体３Ａの長手方向と直交する方向に撓んだ場合であっても、撓みの応力は、ＩＣ８（１）、ＩＣ８（２）およびＩＣ８（３）に加わりにくく、ＩＣのはんだ接続部の剥がれが低減される。
【００８３】
図２３は、実施の形態３に係る電磁界センサ１Ｄの変形例Ｃである電磁界センサ１Ｇを示す斜視図である。電磁界センサ１Ｆでは、検出回路８Ａにおける部品間を接続する配線がループ面２１と同一平面に配置されている。これに対して、電磁界センサ１Ｇにおいては、検出回路８Ａにおける部品間を接続する配線が、ループ面２１を含む平面とは平行に間隔を空けた平面に配置されている。
【００８４】
測定対象物に生じる磁界の周波数が高くなるにつれて、表皮効果によって、導体板２における線状導体３Ａと対向した部分にリターン電流が流れやすくなる。このリターン電流の影響を受けないようにするために、ＩＣ８（１）、ＩＣ８（２）およびＩＣ８（３）が直列に接続された検出回路８Ａは、導体板２における、線状導体３Ａと対向した部分から離れた位置にあり、かつループ面２１を含む平面とは平行な平面に配置される。
【００８５】
例えば、検出回路８Ａは、導体板２における線状導体３Ａと対向した部分から、線状導体３Ａの幅の１０倍以上の間隔を空けた位置に配置される。導体板２において、検出回路８Ａを配置する部分の導体は除去される。測定対象物に生じる磁界の周波数が高くなるにつれて、表皮効果によって、導体板２Ａにおける線状導体３Ａと対向した部分周辺のみにリターン電流が流れるようになる。この場合、導体板２における線状導体３Ａと対向した部分と検出回路８Ａを配置する部分との間隔は、線状導体３Ａの幅の３倍程度であってもよい。また、電磁界センサ１Ｇにおいては、電磁界センサ１Ｅと同様に、導体板２の一部を除去して検出回路８Ａを配置しても構わない。
【００８６】
以上のように、実施の形態３に係る電磁界センサ１Ｄ〜１Ｇは、導体板２と線状導体３Ａとの間の電位差を検出する検出回路８または８Ａを備える。検出回路８または８Ａは、導体板２における線状導体３Ａに接続された板面とは反対側の板面に配置される。外部の測定装置を用いることなく、検出回路８または８Ａが、導体板２と線状導体３Ａとの間の電位差を検出することができる。
【００８７】
また、検出回路８または８Ａが、導体板２における線状導体３Ａに接続された板面とは反対側の板面に配置されているので、電磁界センサ１Ｄ〜１Ｇは、線状導体３Ａを測定対象物に向けて配置することが可能である。このように配置された電磁界センサ１Ｄ〜１Ｇにおいて、測定対象物に生じた磁束がループ面２１を貫くことによって、ループ面２１に誘導起電力が生じ、この誘導起電力によって測定対象物に生じる交流電流が感度よく測定される。これにより、電磁界センサ１Ｄ〜１Ｇは、交流電流の検出感度を向上させることが可能である。
【００８８】
さらに、測定対象物に発生した電磁界は、導体板２によってシールドされるので、導体板２を介して線状導体３Ａとは反対側にある検出回路８または８Ａに影響を与えないか、その影響が低下する。検出回路８または８Ａには、信号を増幅するオペアンプを設けることが望ましい。オペアンプは、同軸ケーブルで減衰しやすい微弱な高周波信号を増幅するので、当該信号が検出しやすくなる。また、高周波の信号になるほど、配線長またはコネクタによって信号が減衰しやすくなるため、実施の形態３に示すように、電磁界センサの直近（ビア５ｂの直後）にオペアンプを実装することは望ましい使い方である。
【００８９】
実施の形態３に係る電磁界センサ１Ｆおよび１Ｇにおいて、検出回路８Ａは、ＩＣ８（１）、ＩＣ８（２）およびＩＣ８（３）が直列に接続されて構成される。ＩＣ８（１）、ＩＣ８（２）およびＩＣ８（３）が直列に接続された検出回路８Ａは、ループ面２１を含む平面と同一または平行な平面上に配置される。導体板２が線状導体３Ａの長手方向と直交する方向に撓んだ場合であっても、ＩＣ８（１）、ＩＣ８（２）およびＩＣ８（３）に加わる撓みの応力が軽減される。これにより、電磁界センサ１Ｆおよび１Ｇは、導体板２からのＩＣの剥がれを低減できる。
【００９０】
実施の形態４．
図２４は、実施の形態４に係る電磁界センサ１Ｈを示す斜視図である。図２４に示すように、電磁界センサ１Ｈは、例えば、複数のケーブルのそれぞれに流れる交流電流を検出するセンサであって、一枚の導体板２Ａに対して複数の線状導体３Ａが設けられている。電磁界センサ１Ｈは、導体板２、複数の線状導体３Ａ、複数のビア５ａおよび複数のビア５ｂを備える。ビア５ａは、導体板２と線状導体３Ａの一方の開放端を電気的に接続する第１の柱状導体である。ビア５ｂは、線状導体３Ａの他方の開放端と電気的に接続されており、導体板２に設けられた貫通穴２ａを通して線状導体３Ａとは反対側に突出した第２の柱状導体である。
【００９１】
導体板２Ａに対して複数の線状導体３Ａは、図２４に示すように、一方向に並んで配置されている。導体板２Ａと個々の線状導体３Ａは、側方からみて、線状導体３Ａの一方の開放端から、線状導体３Ａ、ビア５ａおよび導体板２を介して線状導体３Ａの一方の開放端の側に戻る最短経路で囲まれたループ面を形成する。ループ面は、導体板２の板面に直交している。ビア５ｂは、線状導体３Ａの一方の開放端に設けられている。電磁界センサ１Ｈは、個々の線状導体３Ａの長手方向と測定対象物における電流が流れる向きとが同じになるように配置される。
【００９２】
例えば、４ペアの差動線路が一つの線にまとめられたケーブルが測定対象物である場合に、第１のペアの差動線路に対応して配置された線状導体３Ａが、第１のペアの差動線路から発生した電磁界を検出し、同様に、第２から第４のペアの差動線路のそれぞれに対応して配置された線状導体３Ａが、第２から第４のペアの差動線路のそれぞれから発生した電磁界を検出する。これにより、電磁界センサ１Ｈは、どのペアの差動線路で、どの値の交流電流が流れているかを検出することができる。また、各線状導体に取り付けるコネクタおよび同軸ケーブルの電気的な性能（インピーダンス、電気長など）を等しくし、多ポートのオシロスコープを接続して、振幅と時間差を観測することにより、振幅が大きく、時間差が大きいほど近くにいることが分かり、信号発生源の位置を特定することが可能である。また、各線状導体の向きは、同一方向でなくてもよく、測定対象および用途に合わせて変更しても構わない。
【００９３】
電磁界センサ１Ｈは、導体板２Ａと個々の線状導体３Ａとの間の電位差を入力する論理和回路を備えてもよい。例えば、４ペアの差動線路が一つの線にまとめられたケーブルが測定対象物である場合に、論理和回路は、全てのペアの差動線路からの検出信号の論理和信号を算出し、算出した論理和信号の値に基づいて、いずれかのペアの差動線路に流れる電流値が目的値から外れているか否かを判定する。ケーブルにおけるどのペアの差動線路に流れる電流値が目的値から外れているかを特定することはできないが、高価な検出回路を用いることなく、ケーブルの状態を判定することができる。論理和回路には、オペアンプを用いてもよいし、ダイオードおよび抵抗を用いたものであってもよい。線状導体３Ａと論理和回路との間に、信号を増幅するためのオペアンプが挿入されてもよい。
【００９４】
図２５は、電磁界センサ１Ｈの変形例Ａである電磁界センサ１Ｉを示す斜視図である。電磁界センサ１Ｉは、一枚の導体板２に対して複数の線状導体３Ａを備え、線状導体３Ａごとに設けられたビア５ａおよびビア５ｂ、検出回路８、および配線８ｄを備える。複数の線状導体３Ａは、ループ面を貫く磁束が同一の方向となり、かつ導体板２に対して端部が互い違いな方向に配置される。例えば、図２５に示す電磁界センサ１Ｉは、２つの線状導体３Ａを備えており、一方の線状導体３Ａと他方の線状導体３Ａにおいて、ビア５ａに接続した端部とビア５ｂに接続した端部は、互い違いな方向になっている。
【００９５】
個々の線状導体３Ａに接続したビア５ｂは、配線８ｄによって検出回路８の入力ポートに接続されている。一方の線状導体３Ａと他方の線状導体３Ａにおいて、導体板２に対してビア５ｂに接続した端部が反対側にあり、一方の線状導体３Ａと導体板２との間の電圧は、他方の線状導体３Ａと導体板２との間の電圧の逆相になる。検出回路８が、両者間の電位差を差動入力することで、２倍の電圧を検出することができる。差動入力するためには、差動のオペアンプまたは差動レシーバを利用することができる。また、オシロスコープを用いて差動入力するためには、各信号をシングルエンドで測定し、その測定値を引き算することにより所望の信号が得られる。
【００９６】
図２６は、電磁界センサ１Ｈの変形例Ｂである電磁界センサ１Ｊを示す斜視図である。電磁界センサ１Ｊは、一枚の導体板２Ｂに対して複数の線状導体３Ａを備えており、線状導体３Ａごとに設けられたビア５ａおよびビア５ｂを備える。例えば、図２５に示す電磁界センサ１Ｉは、２つの線状導体３Ａを備えており、これらは、一方の線状導体３Ａにおけるビア５ｂと接続した端部と、他方の線状導体３Ａにおけるビア５ｂと接続した端部が向き合うように配置される。すなわち、導体板２Ｂの長手方向に沿って、２つの線状導体３Ａの端部が互い違いに配置されている。線状導体３Ａと導体板２Ｂとの間の電圧が逆相になるので、検出回路８は、両者間の電位差を差動入力して２倍の電圧を検出することができる。
【００９７】
以上のように、実施の形態４に係る電磁界センサ１Ｈ〜１Ｊにおいて、複数の線状導体３Ａが、ループ面を貫く磁束が同一の方向となり、かつ導体板に対して端部が互い違いな方向に配置される。検出回路８は、個々の線状導体３Ａと導体板との間の電位差を差動信号として検出する。これにより、電磁界センサ１Ｈ〜１Ｊは、個々の線状導体３Ａと導体板との間の電位差が増幅された信号を検出対象とすることができる。また、各電磁界センサにおいて、各線状導体の向きは、必ずしも同一方向でなくてもよく、測定対象または用途に合わせて変更しても構わない。
【００９８】
実施の形態５．
図２７は、実施の形態５に係る電磁界センサ１Ｋおよびケーブル１００を示す斜視図である。図２７において、電磁界センサ１Ｋにおける導体板２Ｃおよび線状導体３は、フレキシブル基板（ＦＰＣ）によって構成されている。フレキシブル基板は、例えば、ポリアミド樹脂を用いた基板である。電磁界センサ１Ｋにおいて、フレキシブル基板が誘電体６として機能し、導体板２Ｃおよび線状導体３は、フレキシブル基板に対して導体膜をパターニングして構成される。また、電磁界センサ１Ｋにおける導体板２Ｃおよび線状導体３は、誘電体６の薄膜上に形成された薄膜であってもよい。
【００９９】
電磁界センサ１Ｋは、測定対象物であるケーブル１００に対して、ケーブル１００から発生された磁束が、導体板２Ｃに平行な向きになるように配置される。これにより、ケーブル１００から発生された磁束が、導体板２Ｃと線状導体３によって形成されるループ面２１を貫通するので、電磁界センサ１Ｋの検出感度が向上する。
【０１００】
導体板を有していない従来の電磁界センサにおいて、前述のようなケーブル１００から発生された磁束は、検出不可能な成分である。これに対して、電磁界センサ１Ｋは、導体板２Ｃによってケーブル１００の周囲を覆うことにより、ケーブル１００から発生された磁束を検出することができる。導体板２Ｃは、ケーブル１００の外周全体に巻き付けてもよい。また、導体板２Ｃをケーブル１００に巻き付けたときに、導体板２Ｃの端部同士をオーバーラップさせてもよい。
【０１０１】
電磁界センサ１Ｋの測定対象物への取り付けには、例えば粘着性の糊または両面テープが用いられる。ただし、糊または両面テープは可能な限り薄く、均一にすることが望ましく、可能であれば、比誘電率および比透磁率が１に近いものを用いることが望ましい。また、導体板２Ｃは、形状記憶合金で構成されてもよいし、導体板２Ｃには、測定対象物への取り付け構造を設けてもよい。
【０１０２】
図２８は、実施の形態５に係る電磁界センサ１Ｋの変形例Ａである、電磁界センサ１Ｌおよびケーブル１００を示す斜視図である。図２８において、電磁界センサ１Ｌは、電磁界センサ１Ｋの構成に加えて、検出回路８Ｂおよび配線８ａを備える。検出回路８Ｂは、ＩＣ８（１）およびＩＣ８（２）が直列に接続されて構成される。
【０１０３】
ＩＣ８（１）およびＩＣ８（２）が直列に接続された検出回路８Ｂは、ループ面２１を含む平面と同一または平行な平面上に配置される。例えば、検出回路８Ｂは、導体板２Ｃにおいて、ケーブル１００の長手方向、すなわち測定対象物で電流が流れる向きに沿って配置される。導体板２Ｃがケーブル１００の長手方向と直交する方向に撓んでも、撓みの応力は、ＩＣ８（１）およびＩＣ８（２）に加わりにくく、ＩＣのはんだ接続部の剥がれおよびはんだにクラックが入る可能性が低減される。
【０１０４】
検出回路８Ｂを構成するＩＣのピンのうち、導体板２Ｃまたは線状導体３に接続されるピンは、ケーブル１００の長手方向のみに配置されていることが望ましい。また、ＩＣの寸法も小さい方が望ましい。
【０１０５】
以上のように、実施の形態５に係る電磁界センサ１Ｋおよび１Ｌにおいて、導体板２Ｃ、線状導体３および誘電体６が、フレキシブル基板または薄膜によって構成されている。導体板２Ｃによって測定対象物であるケーブル１００を覆うことができるので、ケーブル１００の周囲に生じた磁束がループ面２１を貫くことで、ループ面２１に誘導起電力が生じ、この誘導起電力によりケーブル１００に生じる交流電流が感度よく測定される。これにより、電磁界センサ１Ｋおよび１Ｌは、交流電流の検出感度を向上させることが可能である。
【０１０６】
実施の形態６．
図２９は、実施の形態６に係る電磁界センサ１Ｍを示す斜視図である。図２９において、電磁界センサ１Ｍは、導体板２の周囲に設けられた複数のＧＮＤビア２３によって構成されたシールド構造を備える。個々のＧＮＤビア２３は、導体板２に電気的に接続されており、導体板２から線状導体３Ａを含む底面側へ延びた柱状導体である。ＧＮＤビア２３の底面側の端部は開放となっている。導体板２を測定対象物にできるだけ近づけるため、ＧＮＤビア２３は、底面に至るまでの長さであるか、底面に到達しない程度に短いことが望ましい。
【０１０７】
以上のように、実施の形態６に係る電磁界センサ１Ｍは、導体板２の外周を囲むシールド構造を備える。シールド構造によって電磁界センサ１Ｍの側方からの外乱ノイズが除去されるので、電磁界センサ１Ｍは、測定対象物であるケーブルを伝搬する高周波信号のみを検出できる。特に、ＧＮＤビア２３のシールド効果によって測定対象物以外で発生した電界成分（電気力線）を除去することができる。また、ＧＮＤビア２３を導体板２に対して２周以上設け、ＧＮＤビア２３間の隙間を埋めることにより、シールドを強化しても構わない。
【０１０８】
実施の形態７．
図３０は、実施の形態７に係る電磁界センサ１Ｎを示す斜視図である。図３０において、電磁界センサ１Ｎは、非接触通信を行うカードに収容されており、カードの一方の面に形成された導体板２、カードの内部に形成された線状導体３、ビア５ａ、ビア５ｂ、検出回路８および配線８ａを備える。線状導体３は、導体板２と平行に配置されている。ビア５ａは、導体板２と線状導体３の一方の開放端を電気的に接続する第１の柱状導体である。ビア５ｂは、線状導体３の他方の開放端と電気的に接続され、導体板２に設けられた貫通穴２ａを通して線状導体３とは反対側に突出した第２の柱状導体である。
【０１０９】
導体板２および線状導体３は、側方からみて、線状導体３の一方の開放端から、線状導体３、ビア５ａおよび導体板２を介して、線状導体３の一方の開放端の側に戻る最短経路で囲まれたループ面を形成する。ループ面は、導体板２の板面に直交している。ビア５ｂは、線状導体３Ａの一方の開放端に設けられている。検出回路８は、導体板２における線状導体３とは反対側の板面に設けられ、導体板２と線状導体３との間の電位差を検出する回路である。検出回路８の入力ポートは、配線８ａによってビア５ｂと電気的に接続される。検出回路８は、例えば、カードのＩＣタグである。電磁界センサ１Ｎは、非接触通信を行うカードシステムに利用可能である。
【０１１０】
以上のように、実施の形態７に係る電磁界センサ１Ｎは、ＩＣタグである検出回路８を有したカードに収容されている。例えば、複数枚のカードを重ねて使用する場合、カード間の干渉で信号が検出できない場合があり、また、複数のカードが同時に応答する不具合が発生する。これに対して、電磁界センサ１Ｎでは、導体板２によって、線状導体３とは反対側にあるカードの誤った読み取りが防止される。これにより、カードの裏面に磁性体または他のカードといった電磁波妨害を起こす物体が存在してもカードの読み書きに影響を与えないカードシステムを提供することができる。
【０１１１】
実施の形態８．
図３１は、実施の形態８に係る電磁界センサ１Ｏを示す斜視図である。図３１において、電磁界センサ１Ｏは、導体板２、線状導体３Ａ、ビア５ａ、ビア５ｂ、検出回路８Ｃ、蓄電池２４、Ｅ／Ｏ変換回路２５および通信機器２６を備える。線状導体３Ａは、導体板２と平行に配置されている。ビア５ａは、導体板２と線状導体３の一方の開放端を電気的に接続する第１の柱状導体である。ビア５ｂは、線状導体３の他方の開放端と電気的に接続され、導体板２に設けられた貫通穴２ａを通して検出回路８Ｃ側に突出した第２の柱状導体である。
【０１１２】
導体板２および線状導体３Ａは、側方からみて、線状導体３Ａにおけるビア５ｂと接続した一方の端部から、線状導体３Ａ、ビア５ａおよび導体板２を介して、線状導体３Ａの上記端部の側に戻る最短経路で囲まれたループ面を形成する。ループ面は、導体板２の板面に直交している。電磁界センサ１Ｏは、誘電体６によって導体板２が上下から挟まれた構造を有する。
【０１１３】
検出回路８Ｃは、導体板２と線状導体３Ａとの間の電位差を検出する。検出回路８Ｃにより検出された電位差を示す電気信号は、検出回路８Ｃの内部に設けられたメモリに保存される。また、検出回路８Ｃは、蓄電池２４から供給される電力によって駆動するＥ／Ｏ変換回路２５を備える。Ｅ／Ｏ変換回路２５は、検出回路８Ｃによって検出された導体板２と線状導体３Ａとの間の電位差を示す電気信号を光信号に変換し、変換した光信号を、光ファイバを介して外部装置へ送信する。Ｅ／Ｏ変換回路２５は、発光ダイオードまたは赤外線素子を用いた回路であってもよい。
【０１１４】
通信機器２６は、蓄電池２４から供給される電力によって駆動する。通信機器２６は、検出回路８Ｃによって検出された導体板２と線状導体３Ａとの間の電位差を示す電気信号を、無線通信によって外部装置へ送信する。通信機器２６は、導体板２と線状導体３Ａとの間の電位差を示す電気信号を、超音波信号として送信する機器であってもよい。
【０１１５】
蓄電池２４は、誘電体６に実装され、検出回路８Ｃに電力を供給する蓄電装置である。電磁界センサ１Ｏは、外部装置との電気的な接続がなく、蓄電池２４からの電力によって検出回路８Ｃおよび通信機器２６を駆動させる。これにより、電磁界センサ１Ｏは、外部装置の電位から電気的に浮いた状態になっている。
【０１１６】
なお、蓄電装置は、蓄電池２４に限定されるものではない。例えば、蓄電装置は、ケーブル１００から検出された電磁界をエネルギーに変換して電力を供給する回路であってもよいし、太陽光パネルを用いて発電することで電力を供給する装置であってもよい。
【０１１７】
例えば、大電流が流れる送電線が測定対象物である場合に、電磁界センサと外部装置が電気的に接続されていると、絶縁破壊された際に、外部装置の地絡事故または漏洩電流の増加が懸念される。これに対し、電磁界センサ１Ｏは、光通信または無線通信によって、電気的な導通がない外部装置との間で信号をやり取りし、蓄電池２４からの電力によって検出回路８Ｃおよび通信機器２６を駆動させる。これにより、測定対象物と電磁界センサ１Ｏとの間に放電が発生しても外部装置に電流が流れないため、地絡事故が発生しない。
【０１１８】
一般に、多数の電磁界センサの短絡保護を長期間に渡って管理することは困難である。これに対して、電磁界センサ１Ｏは、外部装置の電位から電気的に浮いた状態であることから、個々の電磁界センサ１Ｏで短絡対策がなされている。このため、電磁界センサ１Ｏは、短絡保護の管理が不要である。
【０１１９】
検出回路８Ｃには、例えば、コッククロフトウォルトン回路、Ａ／Ｄコンバータおよびコンパレータが用いられる。例えば、１段のコッククロフトウォルトン回路であっても、交流信号を、直流信号に近づけることができる。このため、検出回路８Ｃを構成するＩＣは、消費電力の小さい低速なＩＣであっても、高速な交流信号を検出することができる。Ａ／Ｄコンバータは、消費電力および情報量が多くなる傾向にある。このため、Ａ／Ｄコンバータを用いた検出回路８Ｃは、数時間から数日監視するような目的で使用される環境が最適である。また、コンパレータを用いることで、閾値を上回った電圧を検出する検出回路８Ｃを容易に構成できる。閾値を上回った電圧を検出する検出回路８Ｃは、数日から数年単位の長期間で電圧を監視する目的に向いている。通信機器２６には、マイクロコンピュータを使用してもよい。通信機器２６は、電磁界センサ１Ｏによる検出結果を、常に送信してもよいし、異常があったときに検出結果を送信してもよい。検出回路８Ｃには、異常電圧または異常電流によって回路が破損しないように保護素子を設けてもよい。
【０１２０】
以上のように、実施の形態８に係る電磁界センサ１Ｏは、外部装置と電気的な接続がなく、蓄電池２４からの電力により検出回路８Ｃおよび通信機器２６を駆動させることで、外部装置の電位から電気的に浮いた状態である。測定対象物と電磁界センサ１Ｏとの間に放電が発生しても外部装置に電流が流れないため、地絡事故が発生しない。
【０１２１】
実施の形態９．
実施の形態９に係る電磁界センサは、意図的に特定の周波数に共振させて特定の周波数における感度を向上させるために、線状導体３を複数に分割し、線状導体３の分割部分間に直列、または並列、または直並列に部品を配置するか、線状導体３と導体板２との間に部品を配置したものである。
【０１２２】
例えば、部品としては、インピーダンスの低い抵抗（１００（Ω）以下が望ましい）、チップインダクタ、積層セラミックコンデンサおよびフェライトビーズの他、空芯コイルまたは磁性体を用いたコイルあるいはダイオードを用いてもよい。特に、磁性体を用いたフェライトビーズまたは磁性体を用いたコイル、または、空芯コイルなどの部品に関しては、電気影像法において受信感度が２倍になるため、測定対象が作る磁束の向きと、部品内部の配線の向きによっては共振周波数を作る以外にも効果を得ることができる。
【０１２３】
また、線状導体３と導体板２との間に配置される部品としては、コンデンサまたはインピーダンスが高い抵抗（１００ｋ（Ω）以上が望ましい）を用いることができる。これらの部品を組み合わせることで、電磁界センサの寸法を変更することなく、任意の周波数の信号の受信感度を高めることができる。
【０１２４】
なお、各実施の形態の組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれにおいて任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本開示に係る電磁界センサは、例えば、ケーブルに流れる交流電流の検出または注入に利用可能である。
【符号の説明】
【０１２６】
１，１Ａ〜１Ｏ  電磁界センサ、２，２Ａ〜２Ｃ  導体板、２Ａ１  突出部、２ａ，６ａ，６ｂ  貫通穴、３，３Ａ  線状導体、３ａ，３ｂ  端部、４  信号出力端子、５，５ａ〜５ｃ  ビア、６  誘電体、７  コネクタ、８，８Ａ〜８Ｃ  検出回路、８ａ，８ｂ，８ｄ  配線、２１  ループ面、２２  同軸ケーブル、２３  ＧＮＤビア、２４  蓄電池、２５  Ｅ／Ｏ変換回路、２６  通信機器、１００  ケーブル、２００  電磁界センサ、２０１  線状導体、２０２，２０３  端子、２０４  コネクタ、２０５  ループ面、２０６  同軸ケーブル。
【要約】
電磁界センサ（１）は、一枚の導体板（２）と、導体板（２）との間の電位差を出力する信号出力端子（４）と、第１の端部が導体板（２）の板面に電気的に接続され、第１の端部とは反対側の第２の端部に信号出力端子（４）が設けられた線路導体（３）とを備え、導体板（２）と線路導体（３）とによって形成され、側方からみて導体板（３）の板面に直交するループ面（２１）を有する。【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】
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【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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