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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Prüfen
einer Quelle von elektromagnetischen Wellen, die durch elektronische
Geräte
oder ähnliches
erzeugt werden, und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine
Vorrichtung, die angepasst sind zum Prüfen einer Quelle von elektromagnetischen
Wellen in einer kurzen Zeit.
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In
der Technik zur Kontrolle überflüssiger elektromagnetischer
Strahlung tritt öfters
elektromagnetische Interferenz auf, da Informations-Kommunikationsgeräte usw.
in jüngster
Zeit große
Verbreitung finden, und eine Technik zum Detektieren einer Quelle
von elektromagnetischen Wellen, welche die Interferenz verursachen,
wird benötigt.
Was das System zum Erfassen einer Quelle von elektromagnetischen
Wellen angeht, gibt es Artikel, z.B., von Junichi Kikuchi, "A Suggestion for
a Method of Estimating the Position of a Source of Electromagnetic
Waves by Aperture Combination",
IEICE (Institut der Elektronik-, Informations- und Kommunikationsingenieure
von Japan), Transactions B-IJ, Oktober 1985; Junichi Kikuchi, "Positional Estimation
of a Source of Electromagnetic Waves with Maximum Entropy Method", IEICE Transactions
B-II, September 1986; Masayo Hayashi, "Electromagnetic Field Measurement and
Numerical Analysis in EMC",
NEC Technical Report, September 1993; etc.
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5 zeigt
ein herkömmliches
Verfahren zum Erfassen einer Quelle von elektromagnetischen Wellen.
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Zunächst wurde,
in dem konventionellen Erfassungsverfahren, der Verlauf von Frequenz
zu elektrischer Feldintensität
E(f) in einer Entfernung von 3 m oder 10 m, was Gegenstand von rechtlichen
Kontrollen war, gemessen (Schritt 501), und Frequenzkomponenten,
welche nicht einen gesetzlichen Wert erfüllten, wurden aus den Messresultaten
extrahiert (Schritt 502).
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Elektromagnetische
Feldverteilung nahe einem zu messenden Gegenstand wurde gemessen
im Hinblick auf die extrahierten Frequenzkomponenten (Schritt 503),
und Stellen (Positionen), mit denen in dem zu messenden Gegenstand
umgegangen werden muss, wurden aus den Messergebnissen spezifiziert
(Schritt 504).
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Es
war daher notwendig, sowohl das Fernfeld und das Nahfeld zu messen,
bevor die Stellen, mit denen umzugehen war, spezifiziert wurden.
Zusätzlich,
wenn es viele Frequenzkomponenten gab, welche nicht den gesetzlichen
Wert erfüllten,
war es notwendig, die elektromagnetische Feldverteilung nahe dem
zu messenden Gegenstand zu messen, entsprechend der Anzahl der Frequenzkomponenten,
welche nicht den gesetzlichen Wert erfüllten. Dementsprechend gab
es ein Problem, dass die gesamte Erfassungszeitdauer verlängert wurde.
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US 5,300,879 offenbart eine
Vielzahl von elektromagnetischen Sonden zum Erfassen der elektrischen Felder
oder der magnetischen Felder von Hochfrequenz-Emissionen eines EUT (Equipment Under
Test), über einen
zweidimensionalen Bereich. Eine frequenzabhängige Stärkenintensität des gemessenen
Signals wird produziert durch Benutzung eines Spektrum-Analysierers.
Ein Controller berechnet dann, unter Benutzung einer vorherbestimmten
Gleichung, elektrische oder magnetische Emissionsniveaus; und eine
zweidimensionale Graphik des frequenzabhängigen Emissionsniveaus, an
der Sondenposition, wird hergestellt durch Benutzen der Positionsdaten
der motorisierten elektromagnetischen Sondenstufe. Die Graphik kann
dann angezeigt werden.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Erfassen einer elektromagnetischen Wellenquelle bereitgestellt,
welches die Schritte umfasst: Messen der zeitabhängigen magnetischen Felder
(H(t)), welche von einem zu messenden Gegenstand (101)
erzeugt werden, in einer Vielzahl von Positionen;
Berechnen
der frequenzabhängigen
elektrischen Felder (E(f)), welche durch den zu messenden Gegenstand erzeugt
werden, durch Benutzen dieser Vielzahl von gemessenen zeitabhängigen magnetischen
Feldern;
Extrahieren von Frequenzkomponenten des berechneten
frequenzabhängigen
elektrischen Feldes (E(f)) mit einem Betrag, der einen zuvor bestimmten
Schwellwert überschreitet;
und
Ausgeben von Positionen, an denen angenommen wird, dass
Ströme,
die den extrahierten Frequenzkomponenten entsprechen, in dem zu
messenden Gegenstand fließen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zum Erfassen einer elektromagnetischen Wellenquelle bereitgestellt,
umfassend:
eine Vielzahl von Messmitteln (103 bis 105)
zum Messen zeitabhängiger
Magnetfelder (H(t)), die durch einen zu messenden Gegenstand (101)
erzeugt werden;
ein erstes Berechnungsmittel (110)
zum Berechnen fequenzabhängiger
elektrischer Felder (E(f)), die durch den zu messenden Gegenstand
erzeugt werden, basierend auf den gemessenen zeitabhängigen magnetischen
Feldern;
ein zweites Berechnungsmittel (110) zum Extrahieren
von Frequenzkomponenten der berechneten frequenzabhängigen elektrischen
Felder (E(f)) mit einem Betrag, der einen zuvor bestimmten Schwellwert überschreitet,
in dem zu messenden Gegenstand;
ein Ausgabemittel zum Ausgeben
von Positionen, an denen angenommen wird, dass Ströme, die
den elektrischen Frequenzkomponenten entsprechen, in dem zu messenden
Gegenstand fließen.
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Mit
der vorliegenden Erfindung kann die Prüfzeit verkürzt werden. Ferner ist es nicht
notwendig, eine herkömmliche
Messung der elektromagnetischen Feldstärkenverteilung nach einem zu
messenden Gegenstand im Hinblick auf jeweilige Frequenzkomponenten
durchzuführen.
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Insbesondere
ist es nicht notwendig, sowohl das Fernfeld und das Nahfeld zu messen,
anders als in dem herkömmlichen
Fall, bevor Stellen, mit denen umgegangen werden muss, spezifiziert
sind, sondern es wird gut funktionieren, wenn nur das Nahfeld gemessen
wird. Es ist daher möglich,
die Prüfdauer
zu verkürzen. Insbesondere,
selbst wenn viele Frequenzkomponenten vorhanden sind, welche nicht
den vorgeschriebenen Wert erfüllen,
ist es nicht notwendig, die elektromagnetische Feldverteilung nahe
dem zu messenden Gegenstand zu messen, welche der Anzahl von Frequenzkomponenten
entspricht, anders als im herkömmlichen
Fall, und die Stellen, mit denen umgegangen werden muss, können einfach
spezifiziert werden durch einen einfachen Berechnungsprozess. Es
ist daher möglich,
die Prüfzeit
erheblich zu verkürzen.
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In
den Zeichnungen ist
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1 ein
Diagramm, das die Konfiguration einer Vorrichtung zur Erfassung
elektromagnetischer Wellenquellen gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt;
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2 ein
konzeptuelles Diagramm eines Rückberechnungssystems
für eine
elektromagnetische Wellenquelle gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 ein
Flussdiagramm eines Systems zur Erfassung einer elektromagnetischen
Wellenquelle gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 ein
Flussdiagramm, das eine Prozedur zum Verarbeiten in diesem System
zeigt; und
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5 ein
Flussdiagramm, das eine herkömmliche
Prozedur der Verarbeitung zeigt.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Detail unten beschrieben unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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1 zeigt
die Systemkonfiguration der Ausführungsform.
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In 1 repräsentiert
das Bezugszeichen 101 einen zu messenden Gegenstand; 106 eine
dreidimensionale Magnetfeldsonde, in welcher eine X-Richtungs-Magnetfeldsonde 103,
eine Y-Richtungs-Magnetfeldsonde 104 und eine Z-Richtungs-Magnetfeldsonde 105 kombiniert
sind; 107 einen Hochfrequenz-Verstärker; 108 einen Phasendetektor; 109 einen
A/D-Wandler; 110 einen arithmetischen Computer; und 112 eine
Abtaststartuhr zum Bereitstellen eines Takts an dem Phasendetektor 108.
In einem direkten Prüfsystem
würde Einfluss
eines Spiegelbildes auftreten, welches durch eine Messvorrichtung
verursacht wird. Dementsprechend wird in dieser Ausführungsform,
um diesen Einfluss zu reduzieren, ein Abstand zwischen dem Körper einer Messvorrichtung
und einem zu messenden Gegenstand hergestellt, und nur die Magnetfeldsonde,
die klein genug ist, das magnetische Feld nicht zu stören, wird
von dem Messvorrichtungskörper
zu dem zu messenden Gegenstand ausgestreckt. Dann wird die Messung
ausgeführt.
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Die
dreidimensionale Magnetfeldsonde 106 wird gebildet durch
drei Schleifenantennen 103, 104 und 105.
Die Schleifenantennen 103, 104 und 105 sind
angeordnet, so dass ihre Schleifenoberflächen jeweils in die X-Richtung,
die Y-Richtung und
die Z-Richtung gerichtet sind. Mit den Schleifenantennen kann die
Magnetfeldintensität
durch Induktionsspannung gemessen werden, welche in den Schleifenantennen
induziert wird. Zusätzlich
ist die dreidimensionale Magnetfeldsonde 106 an einem Punkt
angeordnet, welcher von dem zu messenden Gegenstand 101 in
einem Abstand 102 entfernt liegt. Zum Beispiel ist die
dreidimensionale Magnetfeldsonde 106 so angeordnet, dass
sie sehr nah an dem zu messenden Gegenstand 101 ist, d.h.,
in einer Entfernung von ungefähr
1 cm. Zusätzlich,
obwohl nicht gezeigt, sind eine Vielzahl von dreidimensionalen Magnetfeldsonden 106 in
Intervallen von ungefähr
1 cm in den longitudinalen und transversalen Richtungen angeordnet,
um den zu messenden Gegenstand 101 abzudecken. Das heißt, die
dreidimensionalen Magnetfeldsonden 106 sind in Form einer
sogenannten Gitterstruktur angeordnet.
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Als
nächstes
werden die Abläufe
in diesem System beschrieben.
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Zuerst
detektiert, wenn die Messung begonnen wird, die dreidimensionale
Magnetfeldsonde 106, in welcher die X-Richtungs-Magnetfeldsonde 103,
die Y-Richtungs-Magnetfeldsonde 104 und
die Z-Richtungs-Magnetfeldsonde 105 kombiniert sind, ein
magnetisches Feld, welches von dem zu messenden Gegenstand 101 erzeugt
wird. Das heißt,
die dreidimensionale Magnetfeldsonde 106 erfasst Induktionsspannungen, welche
durch Magnetflüsse
geändert
werden, die durch die Schleifenantennen 103 bis 105 jeweils
hindurchgehen. Die detektierten Induktionsspannungen werden durch
den Hochfrequenz-Verstärker 107 verstärkt und dem
Phasendetektor 108 zugeführt. Zu dieser Zeit detektierten
die Schleifenantennen 103 bis 105 die Induktionsspannungen
in der Form von Wellenformen im Zeitbereich.
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Ein
Takt, der mit der Zyklenarbeitsdauer des zu messenden Gegenstands 101 synchronisiert
ist, wird von der Abtaststartuhr 112 an dem Phasendetektor 108 bereitgestellt.
Der Phasendetektor 108 tastet die Wellenformen der oben
erwähnten
Induktionsspannungen im Zeitbereich auf Basis dieses Takts ab. Infolgedessen ist
es möglich,
Information über
Größe und Phase
der Induktionsspannungen zu erhalten. Hier wird die Zeit zum Messen
der Induktionsspannungen nicht kürzer
als 1/fs [sec] gehalten, wobei fs [Hz] eine untere Grenzfrequenz
bezeichnet, die zu prüfen
ist. Zusätzlich
wird die Abtastfrequenz der Wellenform im Zeitbereich, die zum Erfassen
benötigt
wird, nicht kürzer
als 2 fe [Hz] gehalten, wobei fe [Hz] eine obere Grenzfrequenz bezeichnet,
die zu prüfen
ist. Dies sind Bedingungen auf Basis des allgemeinen Abtasttheorems.
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Als
nächstes
werden Signale über
die Information über
die Größe und Phase
der abgetasteten Induktionsspannungen durch den A/D-Wandler 109 A/D-gewandelt.
Die gewandelten Signale werden durch den arithmetischen Computer 110 gelesen.
Der arithmetische Computer 110 wandelt diese Information über die
Induktions spannungen in Information über ein magnetisches Feld um,
durch Benutzen einer zuvor bestimmten Transformation, um hierdurch
Magnetfeld-zu-Zeit-Verläufe
H(t) zu erhalten.
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4 zeigt
ein Verfahren, in welchem diese Zeitinformation (Magnetfeld-zu-Zeit-Verläufe (H(t)) über das
Magnetfeld benutzt wird zum Prüfen
einer Quelle von elektromagnetischen Wellen in einem zu messenden Gegenstand.
Diese Verarbeitung wird auch durch den arithmetischen Computer 110 durchgeführt.
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Zuerst
werden Strom-zu-Zeit-Verläufe
I(t) am zu messenden Gegenstand berechnet auf Basis der oben erwähnten Magnetfeld-zu-Zeit-Verläufe H(t)
(praktisch auf Basis der Intensität des Magnetfeldes pro Abtastzeitpunkt)
(Schritt 401). Zum Beispiel werden die Strom-zu-Zeit-Verläufe I(t)
am zu messenden Gegenstand berechnet auf Basis der Magnetfeld-zu-Zeit-Verläufe H(t)
durch Benutzung der Tatsache, dass ein elektrischer Strom Ix(n),
der im zu messenden Gegenstand existiert und berechnete Werte Hx,
y, z x, y, z (m, n) und gemessene Werte Hmx, y, z (m) eines benachbarten
magnetischen Feldes, das durch den Strom Ix(n) erzeugt wurde, in
der Beziehung des Ausdrucks 1 zueinander stehen. In dem Term "Hx, y, z x, y, z
(m, n)" bezeichnen
x, y und z rechts neben H Richtungskomponenten eines Magnetfeldes;
x, y und z rechts neben diesen x, y und z bezeichnen Richtungskomponenten
eines angenommenen elektrischen Stroms, und (m, n) bezeichnen eine
Position, an der das Magnetfeld gemessen wird und eine Position,
an der der Strom angenommen wird. Auf der anderen Seite bezeichnet
in dem Term "Hmx,
y, z (m)" Hm einen
gemessenen Wert; x, y und z rechts daneben bezeichnen Richtungskomponenten
des Magnetfeldes; und (m) bezeichnet eine Position, an der das Magnetfeld
gemessen wird.
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Das
heißt,
die Simultangleichungen von Ausdruck 1 werden gelöst durch
Benutzen der Daten pro Abtastzeitpunkt, so dass die Strom-zu-Zeit-Verläufe I(t)
am zu messenden Gegenstand berechnet werden auf der Basis der Magnetfeld-zu-Zeit-Verläufe H(t).
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Die
berechneten Strom-zu-Zeit-Verläufe
I(t) und die Position auf dem zu messenden Gegenstand werden in
Verbindung zueinander gespeichert.
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Als
nächstes
werden die Strom-zu-Zeit-Verläufe
I(t) betrachtet als eine Quelle von Mikro-Dipol-Wellen in einer
Position auf dem zu messenden Gegenstand und ein elektrisches Feld
E(t) in einer Position in einem Abstand, welcher ein Ziel rechtlicher
Kontrollen oder ähnlichem
ist, wird berechnet (Schritt 402). Zum Beispiel wird ein
elektrisches Fernfeld in einer Position in einem Abstand von 3 m
von dem zu messenden Gegenstand berechnet.
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Als
nächstes
wird eine Fourier-Transformation auf Basis des elektrischen Fernfeldes
E(t) im Zeitbereich zu einem elektrischen Fernfeld E(f) in dem Frequenzbereich
durchgeführt
(Schritt 403).
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Durch
die obige Verarbeitung können
die elektrischen Feld-zu-Frequenz-Verläufe E(f) erhalten werden auf
Basis der Magnetfeld-zu-Zeit-Verläufe H(t). Dann werden aus den
so erhaltenen elektrischen Feld-zu-Frequenz-Verläufen E(f) Frequenzcharakteristiken
extrahiert, in welchen ein elektrischer Feldwert einen gesetzten Wert überschreitet
(Schritt 404).
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Zuletzt
werden Strom-zu-Zeit-Verläufe
I(t), welche die extrahierten Frequenzeigenschaften besitzen, abgeleitet
auf Basis der oben erwähnten
gespeicherten Information über
die Strom-zu-Zeit-Verläufe
I(t) und einer Position auf dem zu messenden Gegenstand, und eine
angepasste Position auf dem zu messenden Gegenstand wird ausgegeben
(Schritt 405).
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Aus
diesem Ergebnis ist es möglich,
die Größe, Phase
und Position eines Stroms zu erhalten, der als Quelle von elektromagnetischen
Wellen in dem zu messenden Gegenstand wirkt, was ein beherrschender Faktor
der elektromagnetischen Wellen 1 in dem Abstand ist. Basierend hierauf
wird eine Maßnahme
zum Kontrollieren der elektromagnetischen Wellen ergriffen.
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In
derartiger Weise werden Magnetfeld-zu-Zeit-Verläufe, die von einem zu messenden
Gegenstand erzeugt werden, in einer Vielzahl von Positionen gemessen,
und die Vielzahl von gemessenen magnetischen Feld-zu-Zeit-Verläufen werden
benutzt, elektrische Feld-zu-Frequenz-Verläufe zu berechnen, die von dem
zu messenden Gegenstand erzeugt wurden. Zusätzlich werden die fraglichen
Positionen in dem zu messenden Gegenstand auch detektiert durch
Berechnung auf Basis der gemessenen Magnetfeld-zu-Zeit-Verläufe. Dementsprechend
ist es nicht notwendig, sowohl das Fernfeld und das Nahfeld wie
in dem herkömmlichen
Fall zu messen, und es ist möglich,
die Prüfzeit
zu verkürzen.
Insbesondere, wenn eine große
Anzahl von Frequenzkomponenten vorhanden ist, welche einen gesetzlichen
Grenzwert nicht erfüllen,
ist es nicht notwendig, die elektromagnetische Feldverteilung nahe
dem zu messenden Gegenstand zu messen in Übereinstimmung mit der Anzahl
dieser Frequenzkomponenten, wie in dem herkömmlichen Fall, sondern es ist
möglich,
die Stellen, mit denen umgegangen werden muss, durch einfache Berechnung
zu erhalten. Es ist daher möglich,
die Prüfzeit
in großem
Umfang zu verkürzen.
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Als
nächstes
wird ein weiteres Beispiel zum Berechnen der Stromverteilung auf
Basis der Magnetfeld-zu-Zeit-Verläufe H(t) beschrieben, die in
dem oben erwähnten
Flussdiagramm beschrieben wurden.
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Zunächst wird
das Konzept dieses Beispiels beschrieben. 2 ist ein
Diagramm, welches das Konzept zeigt. In 2 werden
sehr kleine Gitterpunkte (201, 203, 204 usw.),
in welchen angenommen wird, dass ein elektrischer Strom existiert,
in einem zu messenden Gegenstand A vorgegeben, und sehr kleine Gitterpunkte
(205 usw.), in welchen ein Magnetfeld, das von dem zu messenden
Gegenstand A erzeugt wird, gemessen wird, werden in einem Messbereich
B vorgegeben.
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In 2 repräsentiert
das Bezugszeichen 201 einen Gitterpunkt, an dem angenommen
wird, dass ein elektrischer Strom existiert; 202 einen
Gitterpunkt, an dem ein Magnetfeld gemessen wird; 203 einen
Gitterpunkt, an dem tatsächlich
ein elektrischer Strom existiert; 204 einen Gitterpunkt,
an dem angenommen wird, dass ein elektrischer Strom existiert; 205 eine
dreidimensionale Sonde zum Messen des Magnetfeldes; 206 einen
gemessenen komplexen Magnetfeldverbundvektor, der durch Messung
erhalten wurde; 207 einen berechneten komplexen Magnetfeldverbundvektor,
der durch Berechnung erhalten wurde; und 208, einen Winkel zwischen
dem gemessenen komplexen Magnetfeldverbundvektor 206 und
dem berechneten komplexen Magnetfeldverbundvektor 207.
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In
diesem Berechnungssystem wird die Magnetfeldverteilung, wenn ein
vorbestimmter Strom an jedem Gitterpunkt des zu messenden Gegenstands
A existiert, erhalten durch Berechnung, und es wird beurteilt, ob
dieses erhaltene Ergebnis (der berechnete komplexe Magnetfeldverbundvektor 207)
mit einem tatsächlich gemessenen
Wert übereinstimmt
(dem gemessenen komplexen Magnetfeldverbundvektor 206),
innerhalb eines zulässigen
Bereichs. Wenn sie übereinstimmen,
wird ein elektrischer Strom als in dem Gitterpunkt existierend angenommen,
und die Stromverteilung (Position und Größe) wird pro Abtastzeitpunkt
berechnet. Die Übereinstimmung
wird beurteilt unter Benutzung des Winkels 208 zwischen
dem gemessenen komplexen Magnetfeldverbundvektor 206 und
dem berechneten komplexen Magnetfeldverbundvektor 207.
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Nun
wird eine Funktion beschrieben, die für diese Berechnung benutzt
wird.
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Unter
der Annahme, dass die X-, Y- und Z-Richtungskomponenten Ix, Iy und
Iz eines Stroms in einem sehr kleinen Gitterpunkt n des zu messenden
Gegenstands A existieren, kann das Vektorpotential A in einem sehr
kleinen Gitterpunkt m in dem Messbereich B ausgedrückt werden
als Funktion der Zeit t, wie in Ausdruck 2 gezeigt.
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Hier
bezeichnet J die Stromdichte; ω eine
Winkelfrequenz; fe eine obere Grenze eines Frequenzbandes, welches
Ziel einer Messung ist; und rmn einen Abstand zwischen dem Gitterpunkt
m und dem Gitterpunkt n.
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Anhand
der in Ausdruck 3 gezeigten Maxwell-Gleichungen kann dieser Ausdruck
2 ausgedrückt
werden als eine Funktion der Zeit t, in Bezug auf ein in Ausdruck
4 gezeigtes Magnetfeld. Magnetfeldverteilung an jedem Gitterpunkt
in dem Messbereich B wird berechnet mit diesem Ausdruck 4. Dann
wird Ausdruck 4 abgeleitet unter der Annahme, dass ein Strom der
Größe 1 und
einer Phase von 0 in den jeweiligen Richtungen von XYZ-Koordinatensystemen
an jedem Gitter und in dem gemessenen Gegenstand A existieren. Mit
diesem angenommenen Strom erhält
Ausdruck 4 die Magnetfeldverteilung, die an jedem Gitterpunkt (gemessenen Punkt)
in dem Messbereich erzeugt wird. Hier werden Zeitargumente des Stroms
zur Vereinfachung ausgelassen.
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Ausdruck 3
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Sobald
die Magnetfeldverteilung mit Ausdruck 4 der gemessenen Magnetfeldverteilung
in den XYZ-Koordinatenrichtungen an jedem Gitterpunkt in dem Messbereich
B berechnet wurde, werden komplexe Vektoren mit einer Anzahl von
Dimensionen gleich der Anzahl von Gittern, die mit der jeweiligen
Magnetfeldverteilung verbunden sind, gebildet, und eine arithmetische
Operation, wie in Ausdruck 5 gezeigt, wird auf jedem Term dieser
komplexen Vektoren ausgeführt.
Das heißt,
dass das innere Produkt der beiden komplexen Vektoren erhalten wird.
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Hier
bezeichnet n' einen
Gitterpunkt, an dem der angenommene Einheitsstrom in dem zu messenden Gegenstand
A existiert.
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Wenn
zwei Gleichungen, in denen Stromkomponenten, die in den unterstrichenen
Teilen in Ausdruck 5 enthalten sind, einander gleich sind, genommen
werden, wird das innere Produkt dieser Gleichungen wie folgt erhalten.
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Auf
der anderen Seite, wenn die Position eines gemessenen Punktes in
dem Messbereich B bereitgestellt ist, so dass sie einen Bereich
oberhalb des zu messenden Gegenstands A einschließt, welcher
eine Quelle von elektromagnetischen Wellen ist, werden die Bedingungen
aus Ausdruck 7 hergestellt. Als Ergebnis werden der erste Term,
der zweite Term und der vierte Term in Ausdruck 6 Null, so dass
Ausdruck 6 vereinfacht werden kann, wie in Ausdruck 8 gezeigt.
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Ähnlich können andere
Komponenten der XYZ-Koordinatensysteme wie in Ausdruck 9 gezeigt
ausgedrückt
werden.
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Da
die Ausdrücke
8 und 9 jeweils innere Produkte ausdrücken, ist es möglich, wenn
diese inneren Produkte durch die Beträge der komplexen Vektoren dividiert
werden, welche dem oben erwähnten
gemessenen Wert und dem berechneten Wert entsprechen, den Übereinstimmungsgrad
(cos θ)
zwischen der Magnetfeldverteilung (berechneter Wert) und der Magnetfeldverteilung
(gemessener Wert) zu berechnen. Dies ist eine Wahrscheinlichkeit
(oder Verhältnis),
mit welcher eine Quelle von elektromagnetischen Wellen (ein elektrischer Strom)
in jedem Gitterpunkt in dem zu messenden Gegenstand A existiert.
Dementsprechend ist es möglich, zu
schließen,
dass ein elektrischer Strom in dem Gitterpunkt existiert, wenn der Übereinstimmungsgrad
groß ist.
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Diese
Wahrscheinlichkeit der Existenz eines elektrischen Stroms wird durch
Ausdruck 10 ausgedrückt.
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Wenn
der Übereinstimmungsgrad
(cos θ)
die in Ausdruck 11 gezeigten Bedingungen erfüllt, wird ein elektrischer
Strom als existierend an dem Gitterpunkt angenommen, und der Wert,
welcher "dann" folgt, wird berechnet.
Wenn der Übereinstimmungsgrad
(cos θ)
die Bedingungen nicht erfüllt,
wird ein elektrischer Strom als nicht existierend an dem Gitterpunkt
angenommen, und eine arithmetische Operation, um den Wert, welcher "sonst" folgt, auf 0 zu
setzen, wird ausgeführt.
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Daher
ist es möglich,
durch Benutzung berechneter Werte und gemessener Werte über Magnetfeldverteilung
per Abtastzeitpunkt und die Ausdrücke 10 und 11, Strom-zu-Zeitverläufe I(t)
auf der Basis der oben erwähnten
Magnetfeld-zu-Zeit-Verläufe H(t)
zu berechnen.
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Diese
Weise erfordert nur Berechnungszeit proportional zum Quadrat einer
Gitterzahl (m, n), während die
oben erwähnte
Weise, die auf simultanen Gleichungen basiert, Berechnungszeit proportional
zu der Gitterzahl hoch drei benötigt.
Dementsprechend ist es möglich,
die Berechnungszeit in großem
Umfang zu verkürzen.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm, welches tatsächlich
mit diesem Konzept verarbeitet wird.
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Hier
wird in der ersten Abtastung eine Quelle von elektromagnetischen
Wellen geprüft.
In den zweiten und folgenden Abtastungen wird ein angenommener Impulsstrom
verzögert
in Übereinstimmung
mit dem Abtastzeitpunkt. Wenn der Impulsstrom auf solche Weise verzögert wird
in Übereinstimmung
mit der Abtastfrequenz zur Zeit der Messung, ist es möglich, die
Zeitwellenform eines tatsächlichen
Stroms zu erhalten. In 3 wird (a, b, c) auf alle Fälle von
(x, y, z), (y, z, x) und (z, x, y) angewandt. Das heißt, eine
arithmetische Operation wird ausgeführt durch Ersetzen von (a,
b, c) durch (x, y, z), (y, z, x) oder (z, x, y). Auch wer den in dem
Verfahren in 3 Gitterpunkte auf dem zu messenden
Gegenstand A und Gitterpunkte in dem Messbereich B, wie in 2 gezeigt,
gebildet.
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Es
wird nun eine Beschreibung vorgenommen des Falls, in dem (a, b,
c) gleich (x, y, z) ist. Es wird angenommen, dass ein Impulsstrom
in der X-Richtung an einem Gitterpunkt existiert, welcher auf dem
zu messenden Gegenstand A ist, und zu berechnende Werte (Hyx(m,
n, t) und Hzx(m, n, t)) von Y-Richtungs- und Z-Richtungs-Magnetfeldern senkrecht zu
diesem Impulsstrom werden berechnet (Schritt 301a,b). Diese
Berechnung wird an jedem Gitterpunkt durchgeführt.
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Zusätzlich werden
Y-Richtungs- und Z-Richtungs-Magnetfelder (Hmy(m, t) und Hmz(m,
t)) an einem Gitterpunkt in dem Messbereich gemessen (Schritt 302a,b)
Diese Messung wird auf jedem Gitterpunkt durchgeführt. Durch
Benutzen dieser berechneten Werte, gemessenen Werte und Ausdrücke 10 und
11 werden Gitterpunkte (Positionen) berechnet, an denen ein Strom
in dem zu messenden Gegenstand A existiert und die Stromwerte der
Gitterpunkte (Schritt 303). Das heißt, die Wahrscheinlichkeiten
(cos θ),
mit welchen ein Strom an jedem Gitterpunkt existiert, werden auf
Basis von Ausdruck 11 berechnet und Stromwerte an den Gitterpunkten,
welche die Bedingungen für
cos θ erfüllen, die
in Ausdruck 11 gezeigt werden, werden berechnet. Die arithmetische
Operation aus Ausdruck 10 umfasst eine arithmetische Operation des
inneren Produkts zwischen dem berechneten Wert 301a und
dem gemessenen Wert 302a für jeden Zeitschritt von 1/2fe
(Schritte 303 bis 1a), eine arithmetische Operation
des inneren Produkts zwischen dem berechneten Wert 301b und dem
gemessenen Wert 302b für
jeden Zeitschritt von 1/2fe (Schritt 303 bis 1b)
und eine arithmetische Operation des inneren Produkts zwischen den
Ergebnissen der arithmetischen inneren Produktschritte (303 bis 1a und 303 bis 1b)
(Schritt 303 bis 2).
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Eine
derartige arithmetische Operation wird ausgeführt auf gemessenen Werten bei
jedem Abtastzeitschritt, so dass die Position einer Quelle von elektromagneti schen
Wellen und die Zeitwellenform eines Stroms in der Position berechnet
werden (Schritt 304).
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Ferner
wird eine ähnliche
arithmetische Operation auf Inpulsströmen ausgeführt, von denen angenommen wird,
dass sie in den jeweiligen X-, Y- und Z-Richtungen existieren, und
die Positionen und Zeitwellenformen von senkrecht hierzu stehenden
Stromkomponenten werden benutzt (Schritt 305). Die Zeitwellenform
der elektrischen Feldintensität
in einem Abstand, in dem die elektrische Feldintensität kontrolliert
wird, wird bei jedem Abtastschritt berechnet (Schritt 306).
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Die
berechnete Zeitwellenform E(t) der elektrischen Feldintensität wird von
dem Zeitbereich in den Frequenzbereich Fourier-transformiert, so
dass ein Spektrum E(f) in dem elektrischen Fernfeld berechnet wird (Schritt 307).
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Durch
Benutzen des elektrischen Fernfeldspektrums E(f) wird ein Vergleich
angestellt zwischen elektrischer Feldintensität bei jeder Frequenz und einem
vorgeschriebenen Wert (Schritt 308). Es wird geschlossen,
welche Frequenzkomponenten von elektromagnetischen Wellen, die von
einem zu messenden Gegenstand erzeugt wurden, den vorgeschriebenen
Wert überschreiten.
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Die
Verarbeitung für
die Frequenzkomponenten, welche den vorgeschriebenen Wert überschreiten,
ist wie oben erwähnt.
Elektrische Ströme,
welche die Frequenzkomponenten besitzen, werden berechnet und Positionen
von Gitterpunkten, an denen die Ströme existieren, werden ausgegeben.
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In
der obigen Verarbeitung ist es nicht notwendig, sowohl das Fernfeld
und das Nahfeld zu messen, wie in dem herkömmlichen Fall, bevor Stellen,
mit denen umgegangen werden muss, spezifiziert werden. Zusätzlich,
selbst wenn nicht viele Frequenzkomponenten vorhanden sind, welche
den vorgeschriebenen Wert nicht erfüllen, ist es nicht notwendig,
die Elektromagnetfeldverteilung nahe dem zu messenden Gegenstand
in Übereinstimmung
mit der Anzahl der Frequenzkomponenten zu messen, wie üblich. Es
ist daher möglich,
die Prüfzeit
zu verkürzen.
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Wie
oben beschrieben, wenn die dreidimensionalen Sonden in einem Feld
angeordnet sind, um gleichzeitig das nahe magnetische Feld in der
Form von Zeitwellenformen an verschiedenen Messpunkten zu messen,
um nicht eine Zeitdifferenz zwischen den Messpunkten zu produzieren,
ist es möglich,
die Abtaststartuhr 112 überflüssig zu
machen. In diesem Fall wird es gut funktionieren, wenn die Position
und Zeitwellenform eines Stroms als Quelle von elektromagnetischen
Wellen im zu messenden Gegenstand berechnet werden auf der Basis
von Amplituden (A1, A2,... An) und Zeitverzögerungen (t1, t2,... tn) von
gemessenen Werten.
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Zusätzlich,
obwohl ein zweidimensionaler zu messender Gegenstand beschrieben
wurde, wie etwa eine Leiterplatte, ist es auch möglich, die Frequenz, Größe, Phase
und Position einer Quelle von elektromagnetischen Wellen in einem
dreidimensionalen elektronischen Apparat zu erfassen, wenn eine
angenommene Position der Quelle von elektromagnetischen Wellen in
einen Raum erstreckt wird, welcher durch den dreidimensionalen zu
messenden Gegenstand besetzt wird, und die Berechnung wird auf einem
derartigen Raum durchgeführt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es nicht notwendig, sowohl das Fernfeld und das Nahfeld
zu messen, wie in dem herkömmlichen
Fall, bevor Stellen, mit denen umgegangen werden muss, spezifiziert
werden. Zusätzlich,
selbst wenn es viele Frequenzkomponenten gibt, welche nicht den
vorgeschriebenen Wert erfüllen,
ist es nicht notwendig, die elektromagnetische Feldverteilung nahe
dem zu messenden Gegenstand in Übereinstimmung
mit der Zahl von Frequenzkomponenten zu messen, wie in dem herkömmlichen
Fall. Es ist daher möglich,
die Prüfzeit
zu verkürzen.