JP2003004783A - 放射電磁波のベクトル測定方法および装置 - Google Patents
放射電磁波のベクトル測定方法および装置Info
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- JP2003004783A JP2003004783A JP2001189218A JP2001189218A JP2003004783A JP 2003004783 A JP2003004783 A JP 2003004783A JP 2001189218 A JP2001189218 A JP 2001189218A JP 2001189218 A JP2001189218 A JP 2001189218A JP 2003004783 A JP2003004783 A JP 2003004783A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気部品の比較的近傍のある範囲の放射電磁
界の分布状態を簡単に測定する方法および装置を提供す
る。 【解決手段】 本発明による放射電磁波のベクトル測定
方法は、以下のステップを含んでいる。一定の位置関係
を保って平面内に配置された複数の光検出素子をもつ光
検出手段を準備するステップ、前記光検出手段を被測定
対象に対して、必要な複数の特定位置に配置する配置ス
テップ、前記各特定位置ごとに前記光検出手段の前記各
光検出素子に発生する光強度をそれぞれ電気信号に取り
出す光電変換検出ステップおよび前記光電変換回路の出
力をディジタル信号に変換し演算して前記被測定対象の
任意の特定点の電界ベクトルを演算する演算ステップで
ある。
界の分布状態を簡単に測定する方法および装置を提供す
る。 【解決手段】 本発明による放射電磁波のベクトル測定
方法は、以下のステップを含んでいる。一定の位置関係
を保って平面内に配置された複数の光検出素子をもつ光
検出手段を準備するステップ、前記光検出手段を被測定
対象に対して、必要な複数の特定位置に配置する配置ス
テップ、前記各特定位置ごとに前記光検出手段の前記各
光検出素子に発生する光強度をそれぞれ電気信号に取り
出す光電変換検出ステップおよび前記光電変換回路の出
力をディジタル信号に変換し演算して前記被測定対象の
任意の特定点の電界ベクトルを演算する演算ステップで
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子装置などから
発する放射電磁界のベクトルを測定する方法および装置
に関する。
発する放射電磁界のベクトルを測定する方法および装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】動作中のＬＳＩや回路基板からの好まし
くない電磁放射を抑止するために、基板（被測定対象）
から一定の距離に離れた位置にアンテナを設定し、その
電磁界の強度を測定し、特定位置でのデータを得て参考
にして、シールド（遮蔽物の配置）等の対策により、一
定強度に押さえて、装置間の干渉を回避する提案がなさ
れている。また基板上に形成された回路で、基板の特定
の部品の近傍の放射電界を測定するための測定方法も開
発されている。その原理は、電界強度に対応して電気光
学効果（ポッケルス効果）として結晶の複屈折率を変え
る結晶に照射するレーザ光（円偏光）を楕円偏光に変え
て、その結果電気信号に変換する。この検出部はオシロ
スコープなどで使用するハンディプローブの形をしてい
る。
くない電磁放射を抑止するために、基板（被測定対象）
から一定の距離に離れた位置にアンテナを設定し、その
電磁界の強度を測定し、特定位置でのデータを得て参考
にして、シールド（遮蔽物の配置）等の対策により、一
定強度に押さえて、装置間の干渉を回避する提案がなさ
れている。また基板上に形成された回路で、基板の特定
の部品の近傍の放射電界を測定するための測定方法も開
発されている。その原理は、電界強度に対応して電気光
学効果（ポッケルス効果）として結晶の複屈折率を変え
る結晶に照射するレーザ光（円偏光）を楕円偏光に変え
て、その結果電気信号に変換する。この検出部はオシロ
スコープなどで使用するハンディプローブの形をしてい
る。
【０００３】画像データの処理のために電子装置の処理
の、高速度化の要請により、たとえば数ＧｈｚのＣＰＵ
が基板に搭載された装置が商品化されるに至っている。
そのような装置は、複雑な電磁界の放射源となり得る。
またこの装置内の高速高密度な実装ボード上では、ＬＳ
Ｉや各回路からの放射電磁界による干渉が生じ、設計が
悪いと装置の信頼性を損なう原因にもなる。したがっ
て、単一のボード上の配線、部品等の電磁界の放射パタ
ーン分布あるいは、複数のボードを組み合わせたとき
の、電磁界の放射パターンを簡単な装置、あるいは手順
で知り、好ましくない電磁界の発生を抑止する設計デー
タを得たいという強い要請がある。
の、高速度化の要請により、たとえば数ＧｈｚのＣＰＵ
が基板に搭載された装置が商品化されるに至っている。
そのような装置は、複雑な電磁界の放射源となり得る。
またこの装置内の高速高密度な実装ボード上では、ＬＳ
Ｉや各回路からの放射電磁界による干渉が生じ、設計が
悪いと装置の信頼性を損なう原因にもなる。したがっ
て、単一のボード上の配線、部品等の電磁界の放射パタ
ーン分布あるいは、複数のボードを組み合わせたとき
の、電磁界の放射パターンを簡単な装置、あるいは手順
で知り、好ましくない電磁界の発生を抑止する設計デー
タを得たいという強い要請がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のアンテナを用い
る方法は、装置からある程度離れた位置での電磁界の測
定には適しているが、装置の近傍付近の電磁界のベクト
ルを調べるには不適当である。一方前述のプローブ法で
は、部品の近傍の電磁界の測定には、強力な手段である
が、電気部品のある範囲の近傍の電磁界を測定するに
は、測定点が多くなるので、測定時間がかかり、プロー
ブ自身の大きさが、ＬＳＩや基板上の微細配線に対して
大きく、これらのプローブの最小分解能は２ｍｍ程度で
空間分解能が足らないので平均の電界、または磁界の大
きさしか解析できない。また同時にこれらの測定はスカ
ラー量のみであり、放射電磁波の方向を一義的に決める
ことはできない。本発明の目的は、電気部品の比較的近
傍のある範囲の放射電磁界のベクトルを手早く測定する
方法を提供することにある。本発明のさらに他の目的
は、前記方法を実施するための装置を提供することにあ
る。
る方法は、装置からある程度離れた位置での電磁界の測
定には適しているが、装置の近傍付近の電磁界のベクト
ルを調べるには不適当である。一方前述のプローブ法で
は、部品の近傍の電磁界の測定には、強力な手段である
が、電気部品のある範囲の近傍の電磁界を測定するに
は、測定点が多くなるので、測定時間がかかり、プロー
ブ自身の大きさが、ＬＳＩや基板上の微細配線に対して
大きく、これらのプローブの最小分解能は２ｍｍ程度で
空間分解能が足らないので平均の電界、または磁界の大
きさしか解析できない。また同時にこれらの測定はスカ
ラー量のみであり、放射電磁波の方向を一義的に決める
ことはできない。本発明の目的は、電気部品の比較的近
傍のある範囲の放射電磁界のベクトルを手早く測定する
方法を提供することにある。本発明のさらに他の目的
は、前記方法を実施するための装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による請求項１記載の放射電磁波のベクトル
測定装置は、一定の位置関係を保って平面内に配置され
る複数の電気光学結晶をもつ光学的検出手段を準備する
ステップと、前記光学的検出手段を被測定対象に対し
て、必要な複数の特定位置に配置する配置ステップと、
前記各特定位置ごとに前記光学的検出手段の前記各光学
的検出器に生ずる光の強度をそれぞれ取り出す検出ステ
ップと、前記検出器の光強度を電気信号に変換する光電
変換素子の出力をディジタル信号に変え、そのデータを
演算して前記被測定対象の任意の特定点の電界ベクトル
を演算する演算ステップとから構成されている。
に、本発明による請求項１記載の放射電磁波のベクトル
測定装置は、一定の位置関係を保って平面内に配置され
る複数の電気光学結晶をもつ光学的検出手段を準備する
ステップと、前記光学的検出手段を被測定対象に対し
て、必要な複数の特定位置に配置する配置ステップと、
前記各特定位置ごとに前記光学的検出手段の前記各光学
的検出器に生ずる光の強度をそれぞれ取り出す検出ステ
ップと、前記検出器の光強度を電気信号に変換する光電
変換素子の出力をディジタル信号に変え、そのデータを
演算して前記被測定対象の任意の特定点の電界ベクトル
を演算する演算ステップとから構成されている。
【０００６】本発明による請求項２記載の放射電磁波の
ベクトル測定装置は、一定の位置関係を保って平面内に
配置される複数の光検出素子をもつ光検出手段と、前記
光検出手段を被測定対象に対して、必要な複数の特定位
置に配置する配置手段と、前記各特定位置ごとに前記光
検出手段の前記各検出素子に発生する光強度をそれぞれ
取り出す光電変換回路と、前記光電変換の出力をディジ
タル変換し、演算して前記被測定対象の任意の特定点の
電界ベクトルを演算する演算手段から構成されている。
ベクトル測定装置は、一定の位置関係を保って平面内に
配置される複数の光検出素子をもつ光検出手段と、前記
光検出手段を被測定対象に対して、必要な複数の特定位
置に配置する配置手段と、前記各特定位置ごとに前記光
検出手段の前記各検出素子に発生する光強度をそれぞれ
取り出す光電変換回路と、前記光電変換の出力をディジ
タル変換し、演算して前記被測定対象の任意の特定点の
電界ベクトルを演算する演算手段から構成されている。
【０００７】本発明による請求項３記載の放射電磁波の
ベクトル測定装置は、請求項２記載の放射電磁波のベク
トル測定装置において、前記検出手段の複数本の光検出
素子は同一平面内に一定の間隔を保って平行に配置して
構成されている。
ベクトル測定装置は、請求項２記載の放射電磁波のベク
トル測定装置において、前記検出手段の複数本の光検出
素子は同一平面内に一定の間隔を保って平行に配置して
構成されている。
【０００８】本発明による請求項４記載の放射電磁波の
ベクトル測定装置は、請求項３記載の放射電磁波のベク
トル測定装置において、前記光検出器は、光ファイバ、
偏光板、電気光学結晶、検光子を配置して構成されてい
る。
ベクトル測定装置は、請求項３記載の放射電磁波のベク
トル測定装置において、前記光検出器は、光ファイバ、
偏光板、電気光学結晶、検光子を配置して構成されてい
る。
【０００９】本発明による請求項５記載の放射電磁波の
ベクトル測定装置は、請求項２記載の放射電磁波のベク
トル測定装置において、前記光検出器の終端には、前記
各光検出素子に発生する光強度の変調された光を電気信
号に変換する光電変換素子と、前記電気信号をディジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換装置と、前記変換出力を演
算するＣＰＵ装置を含んで構成されている。
ベクトル測定装置は、請求項２記載の放射電磁波のベク
トル測定装置において、前記光検出器の終端には、前記
各光検出素子に発生する光強度の変調された光を電気信
号に変換する光電変換素子と、前記電気信号をディジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換装置と、前記変換出力を演
算するＣＰＵ装置を含んで構成されている。
【００１０】本発明による請求項６記載の放射電磁波の
ベクトル測定装置は、請求項２記載の放射電磁波のベク
トル測定装置において、前記配置手段は、前記光検出手
段をＸ軸Ｙ軸面でＺ軸に対して回転する機構と、Ｚ軸方
向に移動する機構を含んで構成されている。本発明によ
る請求項７記載の放射電磁波のベクトル測定装置は、請
求項２記載の放射電磁波のベクトル測定装置において、
前記演算手段は、測定ディジタル信号から演算された電
界をもとに磁界を算出し、この電磁界からポインティン
グベクトルを算出し、電磁界の発信源の方向位置とその
放射電磁界のエネルギーをもとめるように構成されてい
る。
ベクトル測定装置は、請求項２記載の放射電磁波のベク
トル測定装置において、前記配置手段は、前記光検出手
段をＸ軸Ｙ軸面でＺ軸に対して回転する機構と、Ｚ軸方
向に移動する機構を含んで構成されている。本発明によ
る請求項７記載の放射電磁波のベクトル測定装置は、請
求項２記載の放射電磁波のベクトル測定装置において、
前記演算手段は、測定ディジタル信号から演算された電
界をもとに磁界を算出し、この電磁界からポインティン
グベクトルを算出し、電磁界の発信源の方向位置とその
放射電磁界のエネルギーをもとめるように構成されてい
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下図面等を参照して、本発明に
よる放射電磁波のベクトル測方法および装置の実施の形
態を説明する。図１は、本発明による放射電磁波のベク
トル測定方法の原理を説明するための略図であり、単一
の検出部のみを示してある。図２は、本発明による放射
電磁波のベクトル測定方法で使用する検出部品の実施例
を説明するための斜視図、図３は、本発明による放射電
磁波のベクトル測定方法で使用する検出部品の実施例の
さらに詳細な構成を示す斜視図である。
よる放射電磁波のベクトル測方法および装置の実施の形
態を説明する。図１は、本発明による放射電磁波のベク
トル測定方法の原理を説明するための略図であり、単一
の検出部のみを示してある。図２は、本発明による放射
電磁波のベクトル測定方法で使用する検出部品の実施例
を説明するための斜視図、図３は、本発明による放射電
磁波のベクトル測定方法で使用する検出部品の実施例の
さらに詳細な構成を示す斜視図である。
【００１２】本発明による放射電磁波のベクトル測定装
置は、被測定対象に一定の位置関係を保って平面内に配
置される複数の電気光学変調器で構成する電磁波を検出
する手段を含んでいる。各図に示すように、基本的な検
出部は、レーザ光を電気光学結晶部に導くための光ファ
イバ、レーザ光を直線偏光にする偏光子３、電界により
屈折率を変化させられる電気光学結晶４、位相板５、検
光子６、出射するレーザ光を光電変換素子に導く光ファ
イバなどで構成されている。
置は、被測定対象に一定の位置関係を保って平面内に配
置される複数の電気光学変調器で構成する電磁波を検出
する手段を含んでいる。各図に示すように、基本的な検
出部は、レーザ光を電気光学結晶部に導くための光ファ
イバ、レーザ光を直線偏光にする偏光子３、電界により
屈折率を変化させられる電気光学結晶４、位相板５、検
光子６、出射するレーザ光を光電変換素子に導く光ファ
イバなどで構成されている。
【００１３】特に、一度に多数の電界測定点を計測し、
計測速度を上げるために、検出部は前述の基本構成を一
つのユニットとして図２、図３に示すように複数を並列
に並べて使用する。
計測速度を上げるために、検出部は前述の基本構成を一
つのユニットとして図２、図３に示すように複数を並列
に並べて使用する。
【００１４】検出部の１個の電気光学結晶の幅（ｘ軸方
向の寸法）は、０．１ｍｍ程度にする。基本的には、１
個の電気光学結晶に対して、１対の入出力光ファイバを
配置するが、１個の電気光学結晶に対して、複数対の光
ファイバを対応させることができる。電磁界を発生する
被測定対象物は、例えばＣＰＵなどを搭載した回路基板
である。
向の寸法）は、０．１ｍｍ程度にする。基本的には、１
個の電気光学結晶に対して、１対の入出力光ファイバを
配置するが、１個の電気光学結晶に対して、複数対の光
ファイバを対応させることができる。電磁界を発生する
被測定対象物は、例えばＣＰＵなどを搭載した回路基板
である。
【００１５】この検出手段である検出部は、配置手段に
より、被測定対象に対して、必要な複数の特定位置に配
置される。配置手段は、前記検出手段である検出部を、
図のＸ軸とＹ軸により規定される平面内でＺ軸の周りに
回転可能でありＺ軸方向に自由に移動できる構造であ
る。これらの移動、回転は、コンピュータ制御されたパ
ルスモータで駆動するベンチ（図１には記載していな
い）により実行される。
より、被測定対象に対して、必要な複数の特定位置に配
置される。配置手段は、前記検出手段である検出部を、
図のＸ軸とＹ軸により規定される平面内でＺ軸の周りに
回転可能でありＺ軸方向に自由に移動できる構造であ
る。これらの移動、回転は、コンピュータ制御されたパ
ルスモータで駆動するベンチ（図１には記載していな
い）により実行される。
【００１６】まず、図１を参照して、検出部の基本動作
を説明する。レーザ光１が偏光子３に入射する。電気光
学結晶４の光学軸（Ｃ軸）すなわちＺ軸に対して４５度
傾けた偏光子３を通過すると偏光子３の偏光軸によって
決まる方向で振動する電界のみが、直線偏光として通過
する。この直線偏光したレーザ光は電気光学結晶４内で
同位相のＹ成分とＺ成分に分けられる。電気光学結晶４
の上面と下面間に電圧Ｖが印加されると、電気光学結晶
４内部には、Ｖ／ｄの電界が発生する。ただしｄは電気
光学結晶４のＺ軸方向の長さである。この電界がゼロの
ときは、電気光学結晶４を通過後もレーザ光１の各偏光
成分は一定に保たれ、偏光子３の偏光軸と直角に配置し
た検光子６に遮られので、レーザ光１０は出力されな
い。
を説明する。レーザ光１が偏光子３に入射する。電気光
学結晶４の光学軸（Ｃ軸）すなわちＺ軸に対して４５度
傾けた偏光子３を通過すると偏光子３の偏光軸によって
決まる方向で振動する電界のみが、直線偏光として通過
する。この直線偏光したレーザ光は電気光学結晶４内で
同位相のＹ成分とＺ成分に分けられる。電気光学結晶４
の上面と下面間に電圧Ｖが印加されると、電気光学結晶
４内部には、Ｖ／ｄの電界が発生する。ただしｄは電気
光学結晶４のＺ軸方向の長さである。この電界がゼロの
ときは、電気光学結晶４を通過後もレーザ光１の各偏光
成分は一定に保たれ、偏光子３の偏光軸と直角に配置し
た検光子６に遮られので、レーザ光１０は出力されな
い。
【００１７】Ｚ方向に電界（被測定対象である電界）が
印加されると、電気光学結晶４内部のＺ軸方向成分の屈
折率が変化する。よってＹおよびＺ方向の各成分の光伝
搬速度が異なり、各成分のレーザ光の位相差が発生す
る。電気光学結晶４を通過した各成分が合成すると、楕
円偏光したレーザ光が生ずる。このレーザ光に対して検
光子６の偏光軸方向成分だけが、検光子６を通過し、出
力される。
印加されると、電気光学結晶４内部のＺ軸方向成分の屈
折率が変化する。よってＹおよびＺ方向の各成分の光伝
搬速度が異なり、各成分のレーザ光の位相差が発生す
る。電気光学結晶４を通過した各成分が合成すると、楕
円偏光したレーザ光が生ずる。このレーザ光に対して検
光子６の偏光軸方向成分だけが、検光子６を通過し、出
力される。
【００１８】ここでレーザ光の波長をλとすると、位相
差λ/2だけ変化するに必要とする電圧を半波長電圧とい
い、この電圧を印加すると最大の光出力が得られる。こ
のように印加電圧の変化により、レーザ光の偏光面の楕
円の形が変わり、出力レーザ光の強度が変わることにな
る。一般に電気光学結晶４は電界のないときでも、自然
複屈折性を保有しているので、電界がゼロのときにレー
ザ光１０が出力しないように、位相板５によって調整す
る。
差λ/2だけ変化するに必要とする電圧を半波長電圧とい
い、この電圧を印加すると最大の光出力が得られる。こ
のように印加電圧の変化により、レーザ光の偏光面の楕
円の形が変わり、出力レーザ光の強度が変わることにな
る。一般に電気光学結晶４は電界のないときでも、自然
複屈折性を保有しているので、電界がゼロのときにレー
ザ光１０が出力しないように、位相板５によって調整す
る。
【００１９】電気光学結晶４としては、屈折率の変化が
電界の一次に比例するポッケルス効果をもつＬｉＴａＯ
3 系などの結晶を用いる。印加電圧（または電界）によ
り変化する位相θは次の式で与えられる。 θ＝（２π／λ）ｎ3 ｒＬ（Ｖ／ｄ） ここで、ｒ： 電気光学係数 λ： レーザ波長 ｎ： 電気光学結晶の屈折率 Ｌ： 電気光学結晶のＹ軸方向の長さ ｄ： 電気光学結晶のＺ軸方向の長さ Ｖ： 印加電圧（電界＝Ｖ／ｄ） である。
電界の一次に比例するポッケルス効果をもつＬｉＴａＯ
3 系などの結晶を用いる。印加電圧（または電界）によ
り変化する位相θは次の式で与えられる。 θ＝（２π／λ）ｎ3 ｒＬ（Ｖ／ｄ） ここで、ｒ： 電気光学係数 λ： レーザ波長 ｎ： 電気光学結晶の屈折率 Ｌ： 電気光学結晶のＹ軸方向の長さ ｄ： 電気光学結晶のＺ軸方向の長さ Ｖ： 印加電圧（電界＝Ｖ／ｄ） である。
【００２０】このような動作原理から、本発明の電界検
出器は、測定位置の電界強度がレーザ光の強度に変換さ
れる。よって検出装置が光学的素子で構成するので、検
出装置が測定点の電界に及ぼす影響を極力抑えることが
できる。図２に示す検出部の出力されるレーザ光１０ａ
は、光ファイバ８ａに導かれて、図示を省略した高速応
答するＰＩＮ形の光電変換素子に加えられる。そして電
気信号に変換される。さらにこの電気信号はＡＤ変換器
でディジタル信号に変換される。
出器は、測定位置の電界強度がレーザ光の強度に変換さ
れる。よって検出装置が光学的素子で構成するので、検
出装置が測定点の電界に及ぼす影響を極力抑えることが
できる。図２に示す検出部の出力されるレーザ光１０ａ
は、光ファイバ８ａに導かれて、図示を省略した高速応
答するＰＩＮ形の光電変換素子に加えられる。そして電
気信号に変換される。さらにこの電気信号はＡＤ変換器
でディジタル信号に変換される。
【００２１】演算手段は、前記検出回路の出力を演算し
て前記被測定対象の任意の特定点の電界ベクトルを演算
する。すなわち、検出部と被測定物との位置関係を記録
すると同時に検出部からの検出電圧をディジタルに変換
してバックの測定器で演算し、その結果、検出部の空間
の電磁界の強度分布（放射パターン分布）を求める。図
３に示す検出部は、光ファイバの入力部と出力部を上方
向に曲げて、検出部のＸＹ平面の寸法を短くして、配置
できる範囲を広くしている。
て前記被測定対象の任意の特定点の電界ベクトルを演算
する。すなわち、検出部と被測定物との位置関係を記録
すると同時に検出部からの検出電圧をディジタルに変換
してバックの測定器で演算し、その結果、検出部の空間
の電磁界の強度分布（放射パターン分布）を求める。図
３に示す検出部は、光ファイバの入力部と出力部を上方
向に曲げて、検出部のＸＹ平面の寸法を短くして、配置
できる範囲を広くしている。
【００２２】このような検出部の動作は、測定する電磁
界に対する光学的な電気光学的な効果によるので、検出
部が電磁界に影響を及ぼす干渉を極力回避できる特徴が
ある。また検出部の測定点から遠方における電磁波の放
射を求めるためには、近傍における３次元的な電磁界分
布を求める。この場合λ／４位の近傍の範囲で３次元的
な電磁界分布を求めれば、遠方界の電磁界が算出でき
る。このとき近傍の各点の電磁界ベクトルはｘ、ｙ、ｚ
の方向に大体λ／１０位の空間精度で測定できればよ
い。以上被測定物に対して検出部が移動または回転する
方法で述べたが、当然検出部に対して被測定物が移動ま
たは回転する方法も、測定物の形状などによって選択す
ることはできる。
界に対する光学的な電気光学的な効果によるので、検出
部が電磁界に影響を及ぼす干渉を極力回避できる特徴が
ある。また検出部の測定点から遠方における電磁波の放
射を求めるためには、近傍における３次元的な電磁界分
布を求める。この場合λ／４位の近傍の範囲で３次元的
な電磁界分布を求めれば、遠方界の電磁界が算出でき
る。このとき近傍の各点の電磁界ベクトルはｘ、ｙ、ｚ
の方向に大体λ／１０位の空間精度で測定できればよ
い。以上被測定物に対して検出部が移動または回転する
方法で述べたが、当然検出部に対して被測定物が移動ま
たは回転する方法も、測定物の形状などによって選択す
ることはできる。
【００２３】本発明による放射電磁波のベクトル測定方
法の原理、つまり前記演算手段について以下説明する。
あらゆる空間について、マクスウェル電磁方程式の次の
関係式が成立する。 ｒｏｔＨ＝Ｉ＋∂Ｄ／∂ｔ ｒｏｔＥ＝−∂Ｂ／∂ｔ 測定する空間では、媒質が一様であるから、 Ｄ＝εＥ Ｂ＝μＨ であり、かつ導電度κ＝０すなわち空気の絶縁状態であ
るので、 Ｉ＝０ である。従ってこのように電界が測定できれば、電界か
ら磁界を求めることができる。
法の原理、つまり前記演算手段について以下説明する。
あらゆる空間について、マクスウェル電磁方程式の次の
関係式が成立する。 ｒｏｔＨ＝Ｉ＋∂Ｄ／∂ｔ ｒｏｔＥ＝−∂Ｂ／∂ｔ 測定する空間では、媒質が一様であるから、 Ｄ＝εＥ Ｂ＝μＨ であり、かつ導電度κ＝０すなわち空気の絶縁状態であ
るので、 Ｉ＝０ である。従ってこのように電界が測定できれば、電界か
ら磁界を求めることができる。
【００２４】次に測定された電界から電界のローテーシ
ョンを求める方法を説明する。図４に示すように、測定
空間を微細なブロックに分割する。各ブロックの角を表
す点たとえばＡ点の座標をＡ＝（ｘn-1,ｙ0,ｚn-1 ）と
表し、Ａ点の座標における測定電界のＸ成分をＥx
（Ａ）とする。Ａ点の座標における電界のＹ成分をＥy
（Ａ）と、Ａ点の座標における電界のＺ成分をＥz
（Ａ）とする。同様にＢ点の座標をＢ＝（ｘn,ｙ0,ｚ
n-1 ）、Ｂ点の座標における電界のＸ成分をＥx （Ｂ）
とする。Ｂ点の座標における電界のＹ成分をＥy （Ｂ）
と、Ｂ点の座標における電界のＺ成分をＥz （Ｂ）とす
る。同様にＣ点の座標をＣ＝（ｘn-1,ｙ1,ｚn-1 ）、Ｃ
点の座標における電界のＸ成分をＥx （Ｃ）とする。Ｃ
点の座標における電界のＹ成分をＥy （Ｃ）と、Ｃ点の
座標における電界のＺ成分をＥz （Ｃ）とする。
ョンを求める方法を説明する。図４に示すように、測定
空間を微細なブロックに分割する。各ブロックの角を表
す点たとえばＡ点の座標をＡ＝（ｘn-1,ｙ0,ｚn-1 ）と
表し、Ａ点の座標における測定電界のＸ成分をＥx
（Ａ）とする。Ａ点の座標における電界のＹ成分をＥy
（Ａ）と、Ａ点の座標における電界のＺ成分をＥz
（Ａ）とする。同様にＢ点の座標をＢ＝（ｘn,ｙ0,ｚ
n-1 ）、Ｂ点の座標における電界のＸ成分をＥx （Ｂ）
とする。Ｂ点の座標における電界のＹ成分をＥy （Ｂ）
と、Ｂ点の座標における電界のＺ成分をＥz （Ｂ）とす
る。同様にＣ点の座標をＣ＝（ｘn-1,ｙ1,ｚn-1 ）、Ｃ
点の座標における電界のＸ成分をＥx （Ｃ）とする。Ｃ
点の座標における電界のＹ成分をＥy （Ｃ）と、Ｃ点の
座標における電界のＺ成分をＥz （Ｃ）とする。
【００２５】Ａ点で測定された電界Ｅx （Ａ），Ｅy
（Ａ），Ｅz （Ａ）は、 Ｅx （Ａ）＝Ｅx （（ｘn-1,ｙ0,ｚn-1 ）） Ｅy （Ａ）＝Ｅy （（ｘn-1,ｙ0,ｚn-1 ）） Ｅz （Ａ）＝Ｅz （（ｘn-1,ｙ0,ｚn-1 ）） Ｂ点で測定された電界Ｅx （Ｂ），Ｅy （Ｂ），Ｅz
（Ｂ）は、 Ｅx （Ｂ）＝Ｅx （（ｘn,ｙ0,ｚn-1 ）） Ｅy （Ｂ）＝Ｅy （（ｘn,ｙ0,ｚn-1 ）） Ｅz （Ｂ）＝Ｅz （（ｘn,ｙ0,ｚn-1 ）） Ｅ点で測定された電界Ｅx （Ｅ），Ｅy （Ｅ），Ｅz
（Ｅ）は、 Ｅx （Ｅ）＝Ｅx （（ｘn-1,ｙ0,ｚn ）） Ｅy （Ｅ）＝Ｅy （（ｘn-1,ｙ0,ｚn ）） Ｅz （Ｅ）＝Ｅz （（ｘn-1,ｙ0,ｚn ）） Ｆ点で測定された電界Ｅx （Ｆ），Ｅy （Ｆ），Ｅz
（Ｆ）は、 Ｅx （Ｆ）＝Ｅx （（ｘn,ｙ0,ｚn ）） Ｅy （Ｆ）＝Ｅy （（ｘn,ｙ0,ｚn ）） Ｅz （Ｆ）＝Ｅz （（ｘn,ｙ0,ｚn ）） で表す。
（Ａ），Ｅz （Ａ）は、 Ｅx （Ａ）＝Ｅx （（ｘn-1,ｙ0,ｚn-1 ）） Ｅy （Ａ）＝Ｅy （（ｘn-1,ｙ0,ｚn-1 ）） Ｅz （Ａ）＝Ｅz （（ｘn-1,ｙ0,ｚn-1 ）） Ｂ点で測定された電界Ｅx （Ｂ），Ｅy （Ｂ），Ｅz
（Ｂ）は、 Ｅx （Ｂ）＝Ｅx （（ｘn,ｙ0,ｚn-1 ）） Ｅy （Ｂ）＝Ｅy （（ｘn,ｙ0,ｚn-1 ）） Ｅz （Ｂ）＝Ｅz （（ｘn,ｙ0,ｚn-1 ）） Ｅ点で測定された電界Ｅx （Ｅ），Ｅy （Ｅ），Ｅz
（Ｅ）は、 Ｅx （Ｅ）＝Ｅx （（ｘn-1,ｙ0,ｚn ）） Ｅy （Ｅ）＝Ｅy （（ｘn-1,ｙ0,ｚn ）） Ｅz （Ｅ）＝Ｅz （（ｘn-1,ｙ0,ｚn ）） Ｆ点で測定された電界Ｅx （Ｆ），Ｅy （Ｆ），Ｅz
（Ｆ）は、 Ｅx （Ｆ）＝Ｅx （（ｘn,ｙ0,ｚn ）） Ｅy （Ｆ）＝Ｅy （（ｘn,ｙ0,ｚn ）） Ｅz （Ｆ）＝Ｅz （（ｘn,ｙ0,ｚn ）） で表す。
【００２６】座標（ｘ，ｙ，ｚ）の電界がＥx ，Ｅy ，
Ｅz とすると、座標（ｘ，ｙ，ｚ）の電界ベクトルのロ
ーテーションは、次の式で表される。なお、ｉ，ｊ，ｋ
はｘ，ｙ，ｚ軸方向の単位ベクトルを表すものとする。 ｒｏｔＥ＝（∂Ｅz ／∂ｙ−∂Ｅy ／∂ｚ）ｉ＋（∂Ｅ
x ／∂ｚ−∂Ｅz ／∂ｘ）ｊ＋（∂Ｅy ／∂ｘ−∂Ｅx
／∂ｙ）ｋ 前述の電界ベクトルのローテーションのベクトルのＸ成
分（ｉの成分）は、前述のＡ点の座標における測定され
た電界で表記できる。図５に示すように、各測定点のブ
ロックの集まりの中で最小単位のブロックについての各
測定点Ａ, Ｂ,Ｅ，Ｆ，Ｃ，Ｄ，Ｇ，Ｈの電界が測定で
きれば、最小単位のブロックは微小領域と考えられるの
で、次の微分式が成立する。すなわち、 ∂Ｅz ≒Ｅz （Ｅ）−Ｅz （Ａ） ∂ｙ≒ｙ1 −ｙ0 ∂Ｅy ≒Ｅy （Ｃ）−Ｅy （Ａ） ∂ｚ≒ｚn −ｚn-1 測定電界のローテーションのベクトルのＸ成分は、 （∂Ｅz ／∂ｙ−∂Ｅy ／∂ｚ）ｉ≒（（Ｅz （Ｅ）−
Ｅz （Ａ））／（ｙ1 −ｙ0 ）−（Ｅy （Ｃ）−Ｅy
（Ａ））／（ｚn −ｚn-1 ））ｉ になる。また測定電界のローテーションのベクトルのＹ
成分は、 （∂Ｅx ／∂ｚ−∂Ｅz ／∂ｘ）ｊ≒（（Ｅx （Ｂ）−
Ｅx （Ａ））／（ｚn −ｚn-1 ）−（Ｅz （Ｅ）−Ｅz
（Ａ））／（ｘn −ｘn-1 ））ｊ になる。同様に測定電界のローテーションのベクトルの
Ｚ成分は、 （∂Ｅy ／∂ｘ−∂Ｅx ／∂ｙ）ｋ≒（（Ｅy （Ｃ）−
Ｅy （Ａ））／（ｘn −ｘn-1 ）−（Ｅx （Ｂ）−Ｅx
（Ａ））／（ｙ1 −ｙ1 ））ｋ になる。以上説明したように、各測定点の測定電界から
測定電界のローテーションのベクトルが求まる。
Ｅz とすると、座標（ｘ，ｙ，ｚ）の電界ベクトルのロ
ーテーションは、次の式で表される。なお、ｉ，ｊ，ｋ
はｘ，ｙ，ｚ軸方向の単位ベクトルを表すものとする。 ｒｏｔＥ＝（∂Ｅz ／∂ｙ−∂Ｅy ／∂ｚ）ｉ＋（∂Ｅ
x ／∂ｚ−∂Ｅz ／∂ｘ）ｊ＋（∂Ｅy ／∂ｘ−∂Ｅx
／∂ｙ）ｋ 前述の電界ベクトルのローテーションのベクトルのＸ成
分（ｉの成分）は、前述のＡ点の座標における測定され
た電界で表記できる。図５に示すように、各測定点のブ
ロックの集まりの中で最小単位のブロックについての各
測定点Ａ, Ｂ,Ｅ，Ｆ，Ｃ，Ｄ，Ｇ，Ｈの電界が測定で
きれば、最小単位のブロックは微小領域と考えられるの
で、次の微分式が成立する。すなわち、 ∂Ｅz ≒Ｅz （Ｅ）−Ｅz （Ａ） ∂ｙ≒ｙ1 −ｙ0 ∂Ｅy ≒Ｅy （Ｃ）−Ｅy （Ａ） ∂ｚ≒ｚn −ｚn-1 測定電界のローテーションのベクトルのＸ成分は、 （∂Ｅz ／∂ｙ−∂Ｅy ／∂ｚ）ｉ≒（（Ｅz （Ｅ）−
Ｅz （Ａ））／（ｙ1 −ｙ0 ）−（Ｅy （Ｃ）−Ｅy
（Ａ））／（ｚn −ｚn-1 ））ｉ になる。また測定電界のローテーションのベクトルのＹ
成分は、 （∂Ｅx ／∂ｚ−∂Ｅz ／∂ｘ）ｊ≒（（Ｅx （Ｂ）−
Ｅx （Ａ））／（ｚn −ｚn-1 ）−（Ｅz （Ｅ）−Ｅz
（Ａ））／（ｘn −ｘn-1 ））ｊ になる。同様に測定電界のローテーションのベクトルの
Ｚ成分は、 （∂Ｅy ／∂ｘ−∂Ｅx ／∂ｙ）ｋ≒（（Ｅy （Ｃ）−
Ｅy （Ａ））／（ｘn −ｘn-1 ）−（Ｅx （Ｂ）−Ｅx
（Ａ））／（ｙ1 −ｙ1 ））ｋ になる。以上説明したように、各測定点の測定電界から
測定電界のローテーションのベクトルが求まる。
【００２７】これらの電磁界ベクトルを求めて、次に示
すポインティングベクトルを算出する。 Ｓ＝Ｅ×Ｈ このベクトルは、ある一点を通るエネルギーの流れの面
積密度を示す。但しその範囲において静電界と静磁界は
ないものとする。被測定装置から放射するエネルギー
は、被測定装置を囲むある面Ｓについて次式で表示でき
る。 Ｐ＝∬s Ｓn ｄＳ ここでｎは曲面Ｓに立てた法線ｎを示す。このように、
ポインティングベクトルが解析できれば、どの方向から
いくらの放射エネルギーが放出するか解析できる。これ
により、遠方放射界が求めることができる。
すポインティングベクトルを算出する。 Ｓ＝Ｅ×Ｈ このベクトルは、ある一点を通るエネルギーの流れの面
積密度を示す。但しその範囲において静電界と静磁界は
ないものとする。被測定装置から放射するエネルギー
は、被測定装置を囲むある面Ｓについて次式で表示でき
る。 Ｐ＝∬s Ｓn ｄＳ ここでｎは曲面Ｓに立てた法線ｎを示す。このように、
ポインティングベクトルが解析できれば、どの方向から
いくらの放射エネルギーが放出するか解析できる。これ
により、遠方放射界が求めることができる。
【００２８】高速処理の強い要望に基づいて、最近のＬ
ＳＩや電子回路の動作周波数の上昇ならびに機器の小型
化の進展により、近傍からの放射電磁波が干渉し電子機
器の誤動作などの信頼性の低下を防止するための解決が
大きく求められている。同時のＥＭＣの規制各国の規格
の決定などから、この規格をクリアできないと製造や輸
出の規制にあうことになる。これらの問題を解決するた
めに、本発明の測定方法と計算ソフトを組み合わせ活用
することにより、高速のイミュニティーとＥＭＣの問題
が解決できる。
ＳＩや電子回路の動作周波数の上昇ならびに機器の小型
化の進展により、近傍からの放射電磁波が干渉し電子機
器の誤動作などの信頼性の低下を防止するための解決が
大きく求められている。同時のＥＭＣの規制各国の規格
の決定などから、この規格をクリアできないと製造や輸
出の規制にあうことになる。これらの問題を解決するた
めに、本発明の測定方法と計算ソフトを組み合わせ活用
することにより、高速のイミュニティーとＥＭＣの問題
が解決できる。
【００２９】
【発明の効果】本発明は、電子機器の電気部品の比較的
近傍のある範囲の領域の放射電磁界の分布状態を測定す
る方法で、構造が簡単であること、各検出素子の寸法を
０．１ｍｍ位に細かくし分解能を上げることにより解像
度の向上とバックのＣＰＵ処理により大量データを高速
に処理できること、検出装置を自由に回転移動して３次
元的な電界分布が測定できることなどから、電磁界の解
析に活用できる効果が挙げられる。
近傍のある範囲の領域の放射電磁界の分布状態を測定す
る方法で、構造が簡単であること、各検出素子の寸法を
０．１ｍｍ位に細かくし分解能を上げることにより解像
度の向上とバックのＣＰＵ処理により大量データを高速
に処理できること、検出装置を自由に回転移動して３次
元的な電界分布が測定できることなどから、電磁界の解
析に活用できる効果が挙げられる。
【００３０】本発明によれば、希望する座標位置におけ
る、ベクトルデータを得ることができるから、装置を構
成する複数の基板についてのデータを得れば、全体を組
み合わせたときの電界分布を計算することも可能であ
る。
る、ベクトルデータを得ることができるから、装置を構
成する複数の基板についてのデータを得れば、全体を組
み合わせたときの電界分布を計算することも可能であ
る。
【図１】本発明による放射電磁波のベクトル測定方法の
原理を説明するための略図である。
原理を説明するための略図である。
【図２】本発明による放射電磁波のベクトル測定方法で
使用する検出部品の実施例を説明するための斜視図であ
る。
使用する検出部品の実施例を説明するための斜視図であ
る。
【図３】本発明による放射電磁波のベクトル測定方法で
使用する検出部品の実施例のさらに詳細な構成を示す斜
視図である。
使用する検出部品の実施例のさらに詳細な構成を示す斜
視図である。
【図４】本発明による放射電磁波のベクトル測定するた
めの電界の測定点の座標と各電界の関係を示す図であ
る。
めの電界の測定点の座標と各電界の関係を示す図であ
る。
【図５】本発明による放射電磁波のベクトル測定するた
めの最小単位のブロック内の測定点の座標と各電界の関
係を示す図である。
めの最小単位のブロック内の測定点の座標と各電界の関
係を示す図である。
【符号の説明】
１，１ａ, １ｂ, １ｃ 入力側レーザ光
２ａ，２ｂ，２ｃ 入力側光ファイバ
３，３ａ, ３ｂ, ３ｃ 偏光子
４，４ａ，４ｂ，４ｃ 電気光学結晶
５，５ａ，５ｂ，５ｃ 位相板
６，６ａ，６ｂ，６ｃ 検光子
７ 印加電圧
８ａ ,８ｂ, ８ｃ 出力側光ファイバ
１０，１０ａ, １０ｂ, １０ｃ 出力側レーザ光
Claims (7)
- 【請求項１】 一定の位置関係を保って平面内に配置さ
れる複数の電気光学結晶をもつ光学的検出手段を準備す
るステップと、 前記光学的検出手段を被測定対象に対して、必要な複数
の特定位置に配置する配置ステップと、 前記各特定位置ごとに前記光学的検出手段の前記各光学
的検出器に生ずる光の強度をそれぞれ取り出す検出ステ
ップと、 前記検出器の光強度を電気信号に変換する光電変換素子
の出力をディジタル信号に変え、そのデータを演算して
前記被測定対象の任意の特定点の電界ベクトルを演算す
る演算ステップとからなる、放射電磁波のベクトル測定
方法。 - 【請求項２】 一定の位置関係を保って平面内に配置さ
れる複数の光検出素子をもつ光検出手段と、 前記光検出手段を被測定対象に対して、必要な複数の特
定位置に配置する配置手段と、 前記各特定位置ごとに前記光検出手段の前記各検出素子
に発生する光強度をそれぞれ取り出す光電変換回路と、 前記光電変換の出力をディジタル変換し、演算して前記
被測定対象の任意の特定点の電界ベクトルを演算する演
算手段から構成した電磁界放射パターン測定装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の放射電磁波のベクトル測
定装置において、 前記検出手段の複数本の光検出素子は同一平面内に一定
の間隔を保って平行に配置して構成されている電磁界放
射パターン測定装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の放射電磁波のベクトル測
定装置において、前記光検出器は、光ファイバ、偏光
板、電気光学結晶、検光子を配置した構成である放射電
磁波のベクトル測定装置。 - 【請求項５】 請求項２記載の放射電磁波のベクトル測
定装置において、 前記光検出器の終端には、前記各光検出素子に発生する
光強度の変調された光を電気信号に変換する光電変換素
子と、前記電気信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ
変換装置と、前記変換出力を演算するＣＰＵ装置を含ん
で構成されている放射電磁波のベクトル測定装置。 - 【請求項６】 請求項２記載の放射電磁波のベクトル測
定装置において、 前記配置手段は、前記光検出手段をＸ軸Ｙ軸面でＺ軸に
対して回転する機構と、Ｚ軸方向に移動する機構を含ん
で構成されている放射電磁波のベクトル測定装置。 - 【請求項７】 請求項２記載の放射電磁波のベクトル測
定装置において、 前記演算手段は、測定ディジタル信号から演算された電
界をもとに磁界を算出し、この電磁界からポインティン
グベクトルを算出し、電磁界の発信源の位置方向とその
放射電磁界のエネルギーをもとめるように構成したもの
である放射電磁波のベクトル測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001189218A JP3539937B2 (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | 放射電磁波のベクトル測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001189218A JP3539937B2 (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | 放射電磁波のベクトル測定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003004783A true JP2003004783A (ja) | 2003-01-08 |
| JP3539937B2 JP3539937B2 (ja) | 2004-07-07 |
Family
ID=19028174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001189218A Expired - Fee Related JP3539937B2 (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | 放射電磁波のベクトル測定方法および装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3539937B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006047297A (ja) * | 2004-07-05 | 2006-02-16 | Ntt Docomo Inc | 比吸収率測定装置 |
| JP2006098158A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Hitachi Ltd | 電界分布測定方法及び電界分布測定装置 |
| JP2007163236A (ja) * | 2005-12-13 | 2007-06-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電磁波測定方法および電磁波測定装置 |
| JP2014085176A (ja) * | 2012-10-22 | 2014-05-12 | Nippon Soken Inc | ポインティングベクトル計測装置 |
| JP2015034785A (ja) * | 2013-08-09 | 2015-02-19 | Tdk株式会社 | 遠方電磁界推定方法および装置ならびに近傍電磁界測定装置 |
| US10317446B2 (en) | 2016-03-28 | 2019-06-11 | Tdk Corporation | Radiated emission measuring device |
-
2001
- 2001-06-22 JP JP2001189218A patent/JP3539937B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006047297A (ja) * | 2004-07-05 | 2006-02-16 | Ntt Docomo Inc | 比吸収率測定装置 |
| JP2006098158A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Hitachi Ltd | 電界分布測定方法及び電界分布測定装置 |
| JP4635544B2 (ja) * | 2004-09-29 | 2011-02-23 | 株式会社日立製作所 | 電界分布測定方法及び電界分布測定装置 |
| JP2007163236A (ja) * | 2005-12-13 | 2007-06-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電磁波測定方法および電磁波測定装置 |
| JP2014085176A (ja) * | 2012-10-22 | 2014-05-12 | Nippon Soken Inc | ポインティングベクトル計測装置 |
| JP2015034785A (ja) * | 2013-08-09 | 2015-02-19 | Tdk株式会社 | 遠方電磁界推定方法および装置ならびに近傍電磁界測定装置 |
| US9335359B2 (en) | 2013-08-09 | 2016-05-10 | Tdk Corporation | Far electromagnetic field estimation method and apparatus, and near electromagnetic field measurement apparatus |
| US10317446B2 (en) | 2016-03-28 | 2019-06-11 | Tdk Corporation | Radiated emission measuring device |
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