JP2004069372A

JP2004069372A - Method, apparatus and program for calculating intensity of distant electromagnetic field, and recording medium recording the program

Info

Publication number: JP2004069372A
Application number: JP2002226289A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kazama; 風間　智
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-03-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a small-size apparatus for measuring the intensity of a distant electromagnetic field of an object to be measured. <P>SOLUTION: A magnetic sensor 2 for scanning scans an equivalent surface set in a peripheral space of an object 1 to be measured. A fixed magnetic sensor 3 is fixed in a vicinity of the object 1. The intensity, direction, and phase of a magnetic field are calculated based on detection signals from the sensors. The intensity of the electromagnetic field is then calculated based on the calculated intensity, direction, and phase of the magnetic field. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物からの電磁波の放射により形成された電磁界の強度を算出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器から放射される電磁波が特に問題となってきており、各国の業界団体においても放射電磁波の強度について規格を設けている。そこで、電子機器メーカーでは、不要な放射電磁波を低減させるべく開発設計の際に種々の対策（ＥＭＣ対策）を行っている。このＥＭＣ対策の際には、対象となる電子機器が前記規格を満たしているいるかを確認するために、当該規格に応じた測定を実施する必要がある。また、携帯電話に代表されるように積極的に電磁波を放射する電子機器についても、種々の規格が存在する。そして、多くの規格では、オープンサイトや電波暗室において被測定物から数ｍ程度という遠方での測定を条件としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、オープンサイトや電波暗室は大規模な装置となるため、多大な設備投資が必要であるという問題だけでなく、測定の度にオープンサイトや電波暗室に被測定物を運ばなくてはならず利便性に欠けるという問題があった。そして、この問題は電子機器の開発コストの上昇を招いていた。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小規模な装置で被測定物の遠方の電磁界強度を測定することができる方法及び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】
上記目的を達成するために、本発明では、電磁波の放射源となる被測定物の遠方における電磁界強度を算出する方法において、被測定物の近傍に基準信号検出用の第１のプローブを固定配置し、被測定物の近傍に設定した測定面において第２のプローブを走査させながら、該第２のプローブの検出信号及び前記第１のプローブの検出信号に基づき前記測定面における電界又は磁界の強度及び方向並びにその位相の分布を算出し、算出した測定面における前記強度及び方向の分布並びに位相分布に基づき被測定物の遠方の任意の位置における電磁界強度を算出することを特徴とする。
【０００６】
本発明の原理について説明する。Ｌｏｖｅの等価定理によれば、放射源の周囲に設定した仮想的な等価面を波源として考えることで、放射源を知ることなく、該放射源により形成される電磁界（放射電磁界）を求めることができる。具体的には、等価面上の電界Ｅ_１と磁界Ｈ_１から等価面磁流Ｊ_ｍと等価面電流Ｊ_ｅを求め、この等価面磁流Ｊ_ｍと等価面電流Ｊ_ｅをそれぞれ放射源と考えることにより放射電磁界を求めることができる。更に具体的には、次式により電界Ｅ及び磁界Ｅを求めることができる。なお、ここでＥ，Ｈ，Ｅ_１，Ｈ_１，Ｊ_ｍ，Ｊ_ｅ，ｎハット（ｎの上方に「＾」を付した記号）はベクトルである。また、μ_０は真空中の透磁率、ε_０は真空中の誘電率である。
【０００７】
【数１】

【０００８】
このように、等価面における電界Ｅ_１と磁界Ｈ_１を測定することで任意の位置における放射電磁界を求めることができる。本願発明では、被測定物の近傍に固定配置した第１のプローブにより基準信号を検出することにより、第２のプローブの検出信号の位相をも検出できる。これにより、被測定物の近傍に設定した測定面における電界又は磁界の強度及び方向並びにその位相の分布を得ることができ、これらの分布から被測定物の遠方における電磁界強度を算出することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本願発明の一実施の形態に係る遠方電磁界強度の算出方法及び装置について図面を参照して説明する。図１は遠方電磁界強度の算出装置の測定系の構成図である。
【００１０】
本実施の形態では、図１に示すように、被測定物１から放射される電磁波により形成された電磁界（放射電磁界）の強度を算出する。具体的には、走査用磁界センサ２及び固定磁界センサ３を用いて検出した被測定物１の近傍の磁界の強度・方向・位相に基づき、任意の位置における放射電磁界の強度を算出する。まず、この算出方法の理論について説明する。
【００１１】
上述したように、Ｌｏｖｅの等価定理によれば、等価面上の電界Ｅ_１と磁界Ｈ_１から等価面磁流Ｊ_ｍと等価面電流Ｊ_ｅを求め、この等価面磁流Ｊ_ｍと等価面電流Ｊ_ｅをそれぞれ放射源と考えることにより放射電磁界を求めることができる。この理論を拡張したものにＳｃｈｅｌｋｕｎｏｆｆの等価定理がある。Ｓｃｈｅｌｋｕｎｏｆｆの等価定理では、等価面上の電界Ｅ_１又は磁界Ｈ_１どちらか一方から等価面磁流Ｊ_ｍ又は等価面電流Ｊ_ｅを求めることで、放射電磁界を求めることができる。これは、等価面磁流Ｊ_ｍの場合は等価面を磁気壁と考え、等価面電流Ｊ_ｅの場合は等価面を電気壁と考えることによる。
【００１２】
ここで、実際に電界Ｅ_１又は磁界Ｈ_１のいずれかの測定を行うことを考えると、電位の絶対値を測定することが困難である。そこで、本実施の形態では、被測定物１の近傍に設定した等価面上にループアンテナからなる走査用磁界センサ２を配置し、この走査用磁界センサ２を用いて磁界Ｈ_１の測定を行うことにする。磁界の大きさは、該磁界センサ２からの出力電流Ｉ_ｍにより次式を用いて求めることができる。次式においては、ループの出力に５０Ωの負荷が直列に接続されているものとする。
【００１３】
Ｉ_ｍ＝２πｆμＳＨｓｉｎθ／（５０×２）
なお、ｆは周波数、μは透磁率、Ｓはループ面積、Ｈは磁界、θは磁界とループ面の角度である。
【００１４】
また、この理論では磁界Ｈ_１をベクトルで測定する必要があるが、本測定系では後述するように、磁界に対する磁界センサ２の向きを変えて複数回測定することにより磁界の向きを測定するとともに、走査用磁界センサ２とは別に固定の磁界センサ３を設けることにより位相を測定可能としている。
【００１５】
このＳｃｈｅｌｋｕｎｏｆｆの等価定理を適用して被測定物１からの放射電磁による放射電磁界を求めるには、被測定物１を囲むように設定した６面（等価面）のそれぞれを、走査用磁界センサ２を各面に垂直に配置した方向から測定する。これにより走査面の磁界の大きさと位相と向きの分布が得られる。そして、面の単位法線ベクトルとこの磁界の外積で求められる等価面電流が、磁気壁であると仮定された６面に分布している、として求められる電磁界分布が電磁界となる。具体的には、２倍の等価面電流が流れていると考えればよい。この等価面電流を微小ダイポールとして考え次式を用いることで電磁界が算出できる。
【００１６】
【数２】

【００１７】
ここで、（ｒ，θ，φ）は微小ダイポールからの極座標表示の点、ωは各周波数、ｌは微小ダイポールの長さ、Ｉｄは微小ダイポールに流れる電流、λは波長、Ｚｏは次式で示す空間の波動インピーダンスである。
【００１８】
【数３】

【００１９】
以下、図１を参照して本実施の形態に係る測定系について具体的に説明する。図１に示すように、本測定系では、走査用の磁界センサ２と、該磁界センサ２を被測定物１の周囲に設定した所定の走査面において走査させるセンサ走査装置４と、被測定物１の近傍に配置した基準信号検出用の固定磁界センサ３とを備えている。
【００２０】
走査用磁界センサ２は、シールデッドループ構造となっている。本実施の形態では、図２に示すように、多層プリント配線板によりシールデッドループ構造を実現している。具体的には、第１層２１及び第３層２３にシールド用のパターン２４及び２５を設けるとともに、第２層２２に心線に相当するパターン２６を設けている。各パターン２４〜２６間の接続はスルーホール２７により実現している。また、各パターンの２４〜２６は配線板の端部に設けた同軸コネクタ２８にそれぞれ接続している。このような構造により、図３に示すような一般的なシールデッドループアンテナと同様に磁気センサとして機能する。なお、本実施の形態では多層プリント配線板を用いたセンサを用いたが、図３に示すような一般的なシールデッドループアンテナ２’であっても本発明は実施できる。しかしながら、多層プリント配線板を用いたセンサでは、小型化が容易であること及び被測定物への接近が容易であることから分解能の向上が期待できる点で、一般的なシールデッドループアンテナ２’よりも好適である。
【００２１】
なお、走査用のセンサ２として、本実施の形態に係る磁界センサの他に、電界センサや電磁界センサを用いてもよい。
【００２２】
固定磁界センサ３は、走査用磁界センサ２の検出信号の位相を検出するための基準となる信号を検出する。この固定磁界センサ３は、被測定物１の近傍に配置したセンサであればその構造は問わない。本実施の形態ではループアンテナを用いた。
【００２３】
走査用磁界センサ２及び固定磁界センサ３は、図１に示すように、各々ミキサ５，６を介してＡ／Ｄコンバータ７，８に接続している。ミキサ５，６には、発振器９で生成された周波数変換用の基準信号が分波器１０により分配されて入力される。これにより、Ａ／Ｄコンバータ７，８の入力信号がダウンコンバートされる。Ａ／Ｄコンバータ７，８は、入力信号をディジタルに変換する。また、Ａ／Ｄコンバータ７，８は互いに位相同期して動作している。これにより、走査用磁界センサ２の検出信号と固定磁界センサ３の検出信号との位相差を検出できる。Ａ／Ｄコンバータ７，８によって変換されたデータはコンピュータ１１に入力される。
【００２４】
コンピュータ１１は、Ａ／Ｄコンバータ７，８からの入力データをフーリエ変換する高速フーリエ変換部１２と、変換後の各周波数ごとのデータから磁界の強度・方向・位相を算出する磁界情報算出部１３と、センサ走査装置４を制御する走査制御部１４とを備えている。高速フーリエ変換部１２及び磁界情報算出部１３は、走査制御部１４の制御信号に基づき動作し、被測定物１の近傍に設定された所定の走査面において磁界の磁界の強度・方向・位相を算出する。算出されたデータは、メモリやハードディスク等の記憶装置（図示省略）に保存される。走査制御部１４は、図４に示すように、被測定物１を囲むように空間中に設定された仮想的な直方体３０の各面を走査するようにセンサ走査装置４を制御する。
【００２５】
ここで、測定面である仮想的な直方体３０の設定方法について図５を参照して説明する。図５は、微小ダイポールと微小ループ電流の波動インピーダンスの距離特性を示す図である。直方体３０の各面（測定面）は、波源との距離が、図５に示す微小ダイポールによる波動インピーダンスと微小ループ電流による波動インピーダンスとが交わる距離よりも波源に近くなるよう（図５では位置Ｘよりも左方向となるような距離）に設定するのが好ましい。
【００２６】
磁界情報算出部１３における磁界の強度・方向・位相を算出する方法について説明する。磁界情報算出部１３は、走査面に対する角度を変えた測定した走査用磁界センサ２からの２つのデータの和及び差を取ることにより、磁界の強度及び方向を算出する。また、走査用磁界センサ２からのデータと固定磁界センサ３からのデータとを対比することにより両者間の位相差を検出する。走査面における磁界の位相とは、この固定磁界センサ３からの検出信号を基準とした両者間の位相差を意味する。
【００２７】
コンピュータ１１は、さらに、磁界情報算出部１３で算出された走査面における磁界の強度・方向・位相から任意の位置における電磁界を算出する放射電磁界算出部１５を備えている。この算出の方法には、前述したようにＳｃｈｅｌｋｕｎｏｆｆの等価定理を用いる。算出した結果は、メモリやハードディスク等の記憶装置（図示省略）に保存される。図示省略の記憶装置に保存された算出結果及び前記磁界分布は、表示装置（図示省略）に表示される。
【００２８】
以上のように、本実施の形態によれば、被測定物１の近傍を走査する走査用磁界センサ２を走査させながら、その検出信号と被測定物１の近傍に固定配置した固定磁界センサ３からの検出信号とを比較することにより、走査面における磁界の強度・方向・位相の分布が得られる。そして、得られたデータに基づき、被測定物１からの放射電磁波により形成された電磁界（放射電磁界）を求めることができる。
【００２９】
したがって、前述のように本来オープンサイトや電波暗室など特定の条件で実施しなければならない測定について、被測定物の近傍の測定を行うだけで本来の測定値を算出することができる。このような測定の他の例としては、オープンサイトや電波暗室による測定だけでなく、携帯電話などの設計・開発で行われる人体への電磁波の吸収率を表すＳＡＲ値の測定（この測定では本来人体をシミュレートしたファントムと呼ばれる装置を用いる）や、アンテナの設計時に行われる放射パターンの測定などがあげられる。本発明では、このような測定について多大な設備投資を行うことなく、容易に電子機器の設計・開発を行うことが可能となる。
【００３０】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は該実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、Ｌｏｖｅの等価定理を拡張したＳｃｈｅｌｋｕｎｏｆｆの等価定理を適用し、被測定物の近傍の磁界のみを測定するようにしたが、小型ダイポールアンテナ等を用いて電界のみを測定するようにしてもよく、また磁界及び電界の双方を測定するようにしてもよい。
【００３１】
また、上記実施の形態では、被測定物１の周囲空間に仮想的な直方体３０を設定し、該仮想直方体３０の各面を走査するようにしたが、図６に示すように、その一面をグランド面３１として他の５面のみを走査してもよい。被測定物１の形状等によっては、その側面側の面を無視するようにして、被測定物の上面側及び下面側の２面のみを走査するようにしてもよい。さらに、図７に示すように、仮想的な円筒３２を設定して、その周面，上面及び下面を走査するようにしてもよい。
【００３２】
さらに、上記実施の形態では、走査面における磁界の位相を測定するために、走査用磁界センサ２とは別にループアンテナからなる固定磁界センサ３を被測定物１の近傍に配置したが、センサを被測定物１に付設するようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本願発明では、被測定物の近傍に固定配置した第１のプローブにより基準信号を検出することにより、第２のプローブの検出信号の位相をも検出できる。これにより、被測定物の近傍に設定した測定面における電界又は磁界の強度及び方向並びにその位相の分布を得ることができ、これらの分布から遠方における電磁界強度を算出することができる。したがって、オープンサイトや電波暗室のような大規模な設備を用いることなく、被測定物の近傍の測定だけで遠方の電磁界強度を得られるので、電子機器の開発・設計を低コストかつ容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】遠方電磁界強度の算出装置の測定系の構成図
【図２】走査用磁界センサの構造を説明する図
【図３】他の走査用磁界センサを説明する図
【図４】走査面を説明する図
【図５】微小ダイポールと微小ループ電流の波動インピーダンスの距離特性を示す図
【図６】走査面の他の例を説明する図
【図７】走査面の他の例を説明する図
【符号の説明】
１…被測定物、２…走査用磁界センサ、３…固定磁界センサ、４…センサ走査装置、５，６…ミキサ、７，８…Ａ／Ｄコンバータ、９…発振器、１０…分波器、１１…コンピュータ、１２…高速フーリエ変換部、１３…磁界情報算出部、１４…走査装置制御部、１５…放射電磁界算出部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for calculating the intensity of an electromagnetic field formed by the emission of an electromagnetic wave from a device under test.
[0002]
[Prior art]
In recent years, electromagnetic waves radiated from electronic devices have become particularly problematic, and industry groups in various countries have established standards for the intensity of radiated electromagnetic waves. Therefore, electronic device manufacturers take various measures (EMC measures) at the time of development design in order to reduce unnecessary radiated electromagnetic waves. At the time of this EMC countermeasure, it is necessary to perform measurement according to the standard in order to confirm whether the target electronic device satisfies the standard. Also, there are various standards for electronic devices such as mobile phones that actively emit electromagnetic waves. And, in many standards, it is required that measurement be performed at a distance of about several meters from an object to be measured in an open site or an anechoic chamber.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since open sites and anechoic chambers are large-scale devices, not only is a large capital investment required, but also the object to be measured must be transported to the open site or anechoic chamber every time measurement is performed. There was a problem of lack of convenience. This problem has led to an increase in the development cost of electronic devices.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of measuring a far electromagnetic field intensity of an object to be measured with a small-scale apparatus. is there.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a method for calculating an electromagnetic field intensity at a distance from an object to be measured which is a radiation source of an electromagnetic wave, a first probe for detecting a reference signal is fixed near the object to be measured. While arranging and scanning the second probe on the measurement surface set near the object to be measured, the electric field or the magnetic field on the measurement surface is measured based on the detection signal of the second probe and the detection signal of the first probe. It is characterized in that the distribution of the intensity, the direction, and the phase thereof is calculated, and the electromagnetic field intensity at an arbitrary position far from the measured object is calculated based on the calculated distribution of the intensity, the direction, and the phase distribution on the measurement surface.
[0006]
The principle of the present invention will be described. According to the Love equivalence theorem, an electromagnetic field (radiated electromagnetic field) formed by a radiation source is determined without knowing the radiation source by considering a virtual equivalent surface set around the radiation source as a wave source. be able to. Specifically, determine the equivalent plane magnetic current J _m equivalent surface current J _e from the electric field E ₁ and the magnetic field H ₁ of the equivalent surface, the equivalent plane magnetic current J _m equivalent surface current J _e respectively radiation source By thinking, the radiated electromagnetic field can be obtained. More specifically, the electric field E and the magnetic field E can be obtained by the following equations. Here, E, H, E ₁ , H ₁ , J _m , J _e , and n hats (symbols with “＾” above n) are vectors. Μ ₀ is the magnetic permeability in a vacuum, and ε ₀ is the dielectric constant in a vacuum.
[0007]
(Equation 1)

[0008]
As described above, by measuring the electric field E ₁ and the magnetic field H ₁ on the equivalent surface, a radiation electromagnetic field at an arbitrary position can be obtained. According to the present invention, the phase of the detection signal of the second probe can be detected by detecting the reference signal by the first probe fixedly arranged near the device under test. This makes it possible to obtain the distribution of the intensity and direction of the electric or magnetic field and the phase thereof on the measurement surface set in the vicinity of the device under test, and to calculate the electromagnetic field intensity at a distance from the device under test from these distributions. it can.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A method and apparatus for calculating a far electromagnetic field intensity according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a measurement system of a far electromagnetic field strength calculating device.
[0010]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the intensity of an electromagnetic field (radiated electromagnetic field) formed by an electromagnetic wave radiated from the DUT 1 is calculated. Specifically, the intensity of the radiated electromagnetic field at an arbitrary position is calculated based on the intensity, direction, and phase of the magnetic field near the DUT 1 detected using the scanning magnetic field sensor 2 and the fixed magnetic field sensor 3. First, the theory of this calculation method will be described.
[0011]
As described above, according to the equivalence theorem of Love, obtains the equivalent surface magnetic current J _m equivalent surface current J _e from the electric field E ₁ and the magnetic field H ₁ of the equivalent surface, the equivalent plane magnetic current J _m equivalent surface By considering the current _Je as a radiation source, a radiation electromagnetic field can be obtained. An extension of this theory is the Schelkunoff equivalence theorem. The equivalence theorem of Schelkunoff, by obtaining the equivalent plane magnetic current _{J m} or equivalent surface current _{J e} from either one field _{E 1} or a magnetic field _{H 1} of the equivalent surface, it is possible to determine the radiation field. If this is the equivalent surface magnetic current J _m believed magnetic wall equivalent surface, in the case of the equivalent surface current J _e due to be considered as an electrical wall equivalent surface.
[0012]
Here, considering that actually do any of the measurement of the electric field E ₁ or a magnetic field H _1, it is difficult to measure the absolute value of the potential. Therefore, in this embodiment, arranged for scanning magnetic field sensor 2 comprising a loop antenna on the equivalent surface that is set in the vicinity of the DUT 1, to measure the magnetic field H ₁ by using the scanning magnetic field sensor 2 I will. The size of the magnetic field, the output current I _m from the magnetic field sensor 2 may be obtained by using the following equation. In the following equation, it is assumed that a load of 50Ω is connected in series to the output of the loop.
[0013]
I _m = 2πfμSH sin θ / (50 × 2)
Here, f is the frequency, μ is the magnetic permeability, S is the loop area, H is the magnetic field, and θ is the angle between the magnetic field and the loop plane.
[0014]
Although in this theory it is necessary to measure the magnetic field H ₁ by a vector, as described later in this assay system, with measuring the magnetic field orientation of the by measuring a plurality of times while changing the orientation of the magnetic field sensor 2 with respect to the magnetic field By providing a fixed magnetic field sensor 3 separately from the scanning magnetic field sensor 2, the phase can be measured.
[0015]
In order to apply the Schelkunoff's equivalence theorem to obtain a radiation electromagnetic field due to electromagnetic radiation from the DUT 1, each of six surfaces (equivalent surfaces) set so as to surround the DUT is scanned with a scanning magnetic field sensor. 2 is measured from the direction perpendicular to each surface. Thereby, the distribution of the magnitude, phase and direction of the magnetic field on the scanning surface is obtained. Then, the electromagnetic field distribution obtained assuming that the equivalent surface current obtained by the cross product of the unit normal vector of the surface and this magnetic field is distributed on the six surfaces assumed to be magnetic walls is the electromagnetic field. Specifically, it can be considered that twice the equivalent surface current is flowing. Considering this equivalent surface current as a small dipole, the electromagnetic field can be calculated by using the following equation.
[0016]
(Equation 2)

[0017]
Here, (r, θ, φ) is a point in polar coordinates from the minute dipole, ω is each frequency, l is the length of the minute dipole, Id is the current flowing through the minute dipole, λ is the wavelength, and Zo is This is the wave impedance of the indicated space.
[0018]
[Equation 3]

[0019]
Hereinafter, the measurement system according to the present embodiment will be specifically described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, in the present measurement system, a scanning magnetic field sensor 2, a sensor scanning device 4 for scanning the magnetic field sensor 2 on a predetermined scanning surface set around the DUT 1, and a DUT 1 and a fixed magnetic field sensor 3 for detecting a reference signal, which is disposed in the vicinity of the reference magnetic field sensor 1.
[0020]
The scanning magnetic field sensor 2 has a shielded loop structure. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a shielded loop structure is realized by a multilayer printed wiring board. Specifically, shield

patterns

24 and 25 are provided on the first layer 21 and the third layer 23, and a pattern 26 corresponding to a core wire is provided on the second layer 22. The connection between the patterns 24 to 26 is realized by through holes 27. Also, 24 to 26 of each pattern are connected to a coaxial connector 28 provided at an end of the wiring board. With such a structure, it functions as a magnetic sensor like a general shielded loop antenna as shown in FIG. In the present embodiment, a sensor using a multilayer printed wiring board is used. However, the present invention can be implemented with a general shielded loop antenna 2 'as shown in FIG. However, in a sensor using a multilayer printed wiring board, a general shielded loop antenna 2 ′ can be expected to improve the resolution because it is easy to miniaturize and easy to approach an object to be measured. Is more suitable.
[0021]
Note that an electric field sensor or an electromagnetic field sensor may be used as the scanning sensor 2 in addition to the magnetic field sensor according to the present embodiment.
[0022]
The fixed magnetic field sensor 3 detects a signal serving as a reference for detecting the phase of the detection signal of the scanning magnetic field sensor 2. The structure of the fixed magnetic field sensor 3 is not limited as long as the sensor is arranged near the DUT 1. In the present embodiment, a loop antenna is used.
[0023]
The scanning magnetic field sensor 2 and the fixed magnetic field sensor 3 are connected to A / D converters 7 and 8 via mixers 5 and 6, respectively, as shown in FIG. The reference signals for frequency conversion generated by the oscillator 9 are distributed to the mixers 5 and 6 by the duplexer 10 and input. Thus, the input signals of the A / D converters 7 and 8 are down-converted. A / D converters 7 and 8 convert input signals into digital signals. The A / D converters 7 and 8 operate in phase synchronization with each other. Thereby, the phase difference between the detection signal of the scanning magnetic field sensor 2 and the detection signal of the fixed magnetic field sensor 3 can be detected. The data converted by the A / D converters 7 and 8 is input to the computer 11.
[0024]
The computer 11 includes a fast Fourier transform unit 12 that performs a Fourier transform on the input data from the A / D converters 7 and 8, and a magnetic field information calculator 13 that calculates the strength, direction, and phase of the magnetic field from the converted data for each frequency. And a scanning control unit 14 for controlling the sensor scanning device 4. The fast Fourier transform unit 12 and the magnetic field information calculation unit 13 operate based on the control signal of the scan control unit 14 and determine the strength, direction, and phase of the magnetic field of the magnetic field on a predetermined scanning plane set near the DUT 1. calculate. The calculated data is stored in a storage device (not shown) such as a memory or a hard disk. The scanning control unit 14 controls the sensor scanning device 4 to scan each surface of a virtual rectangular parallelepiped 30 set in space so as to surround the DUT 1 as shown in FIG.
[0025]
Here, a method of setting a virtual rectangular parallelepiped 30 which is a measurement surface will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing a distance characteristic of a wave impedance of a minute dipole and a minute loop current. Each surface (measurement surface) of the rectangular parallelepiped 30 is set so that the distance from the wave source is closer to the wave source than the distance between the wave impedance due to the minute dipole and the wave impedance due to the minute loop current shown in FIG. It is preferable to set the distance to the left.
[0026]
A method of calculating the strength, direction, and phase of the magnetic field in the magnetic field information calculation unit 13 will be described. The magnetic field information calculation unit 13 calculates the strength and direction of the magnetic field by taking the sum and difference of two data from the scanning magnetic field sensor 2 measured at different angles with respect to the scanning plane. Further, by comparing data from the scanning magnetic field sensor 2 with data from the fixed magnetic field sensor 3, a phase difference between the two is detected. The phase of the magnetic field on the scanning plane means a phase difference between the two based on the detection signal from the fixed magnetic field sensor 3.
[0027]
The computer 11 further includes a radiation electromagnetic field calculation unit 15 that calculates an electromagnetic field at an arbitrary position from the intensity, direction, and phase of the magnetic field on the scanning plane calculated by the magnetic field information calculation unit 13. As described above, Schelkunoff's equivalence theorem is used for this calculation. The calculated result is stored in a storage device (not shown) such as a memory or a hard disk. The calculation results and the magnetic field distribution stored in a storage device (not shown) are displayed on a display device (not shown).
[0028]
As described above, according to the present embodiment, while the scanning magnetic field sensor 2 that scans the vicinity of the DUT 1 is scanned, the detection signal and the fixed magnetic field sensor 3 that is fixedly disposed near the DUT 1 are scanned. By comparing the detection signal with the detection signal from the scanner, the distribution of the intensity, direction, and phase of the magnetic field on the scanning surface can be obtained. Then, based on the obtained data, an electromagnetic field (radiated electromagnetic field) formed by the radiated electromagnetic wave from the DUT 1 can be obtained.
[0029]
Therefore, as described above, for a measurement that should be performed under specific conditions, such as an open site or an anechoic chamber, an original measurement value can be calculated only by performing measurement in the vicinity of the measured object. Other examples of such measurement include not only measurement using an open site or an anechoic chamber, but also measurement of the SAR value that indicates the absorptivity of electromagnetic waves to the human body, which is performed in the design and development of mobile phones and the like (in this measurement, the A device called a phantom that simulates the human body), and measurement of a radiation pattern performed when designing an antenna. According to the present invention, it is possible to easily design and develop an electronic device without making a large capital investment for such measurement.
[0030]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this Embodiment. For example, in the above embodiment, the Schelkunoff's equivalent theorem, which is an extension of the Love's equivalent theorem, is applied to measure only the magnetic field near the object to be measured, but only the electric field is measured using a small dipole antenna or the like. Alternatively, both the magnetic field and the electric field may be measured.
[0031]
Further, in the above embodiment, the virtual cuboid 30 is set in the space around the DUT 1 and each surface of the virtual cuboid 30 is scanned. However, as shown in FIG. Only the other five surfaces may be scanned as the ground surface 31. Depending on the shape and the like of the DUT 1, the side surface may be ignored, and only the two upper and lower surfaces of the DUT may be scanned. Furthermore, as shown in FIG. 7, a virtual cylinder 32 may be set, and its peripheral surface, upper surface, and lower surface may be scanned.
[0032]
Further, in the above-described embodiment, the fixed magnetic field sensor 3 including a loop antenna is disposed near the DUT 1 separately from the scanning magnetic field sensor 2 in order to measure the phase of the magnetic field on the scanning surface. It may be attached to the DUT 1.
[0033]
【The invention's effect】
As described in detail above, in the present invention, the phase of the detection signal of the second probe can be detected by detecting the reference signal with the first probe fixedly arranged near the device under test. This makes it possible to obtain the distribution of the intensity and direction of the electric or magnetic field and the phase thereof on the measurement surface set in the vicinity of the object to be measured, and to calculate the electromagnetic field intensity at a distance from these distributions. Therefore, it is possible to obtain the strength of a distant electromagnetic field only by measuring the vicinity of the DUT without using large-scale equipment such as an open site or an anechoic chamber. It is possible to do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a measurement system of a far electromagnetic field strength calculation device. FIG. 2 is a diagram illustrating the structure of a scanning magnetic field sensor. FIG. 3 is a diagram illustrating another scanning magnetic field sensor. FIG. 5 is a diagram illustrating a surface. FIG. 5 is a diagram illustrating a distance characteristic of a wave impedance of a minute dipole and a minute loop current. FIG. 6 is a diagram illustrating another example of a scanning surface. FIG. 7 is another example of a scanning surface. Figure to be explained
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DUT, 2 ... Scanning magnetic field sensor, 3 ... Fixed magnetic field sensor, 4 ... Sensor scanning device, 5, 6 ... Mixer, 7, 8 ... A / D converter, 9 ... Oscillator, 10 ... Duplexer, 11 Computer, 12 Fast Fourier Transform Unit, 13 Magnetic Field Information Calculation Unit, 14 Scanning Device Control Unit, 15 Radiated Electromagnetic Field Calculation Unit

Claims

In a method of calculating the electromagnetic field strength in the distance of the device under test as a radiation source of electromagnetic waves,
The first probe is fixedly arranged in the vicinity of the measured object or attached to the measured object to detect the reference signal,
A signal is detected while scanning the second probe on the measurement surface set in the space near the object to be measured,
Based on the detection signal of the second probe and the detection signal of the first probe, calculate the intensity and direction of the electric field or magnetic field on the measurement surface and the distribution of the phase thereof,
A method for calculating a far electromagnetic field strength, comprising calculating an electromagnetic field strength at an arbitrary position far from an object to be measured based on the calculated distribution of the strength and direction and the phase distribution on the measurement surface.

In a device for calculating the electromagnetic field strength in the distance of the DUT as a radiation source of electromagnetic waves,
A first probe for detecting a reference signal fixed near or attached to the device under test,
A second probe that measures the intensity of an electric field or a magnetic field on a measurement surface set in a space near the object to be measured,
A scanning device for scanning a second probe on the measurement surface;
Means for calculating the intensity and direction of the electric field or magnetic field on the measurement surface based on the detection signal of the second probe and the detection signal of the first probe, and a distribution of the phase thereof;
Means for calculating an electromagnetic field intensity at an arbitrary position distant from the measured object based on the calculated distribution of the intensity and direction and the phase distribution on the measurement surface.

A detection signal from a first probe for detecting a reference signal fixed to or attached to the device under test is provided in a device for calculating the electromagnetic field intensity at a distance from the device under test as a radiation source of electromagnetic waves; Based on the detection signal from the second probe that measures the intensity of the electric field or magnetic field on the measurement surface set in the space near the object, calculate the intensity and direction of the electric field or magnetic field on the measurement surface and the distribution of the phase thereof. Means,
A far-field electromagnetic field calculation program that functions as a means for calculating an electromagnetic field strength at an arbitrary position far from an object to be measured based on the calculated intensity and direction distribution and phase distribution on a measurement surface.

A computer-readable recording medium recording the far electromagnetic field strength calculation program according to claim 3.