JP2012026952A - Noise measurement cable and noise measurement apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノイズ測定用ケーブル及びノイズ測定装置に関し、特に、導電性の筐体内部に測定対象物を配置し、筐体と測定対象物との間に発生するコモンモード電圧を測定するために用いられるノイズ測定用の接続ケーブル、及び該ノイズ測定用の接続ケーブルを用いたノイズ測定装置に関する。 The present invention relates to a noise measurement cable and a noise measurement device, and in particular, for measuring a common mode voltage generated between a casing and a measurement object by arranging the measurement object inside a conductive casing. The present invention relates to a noise measurement connection cable and a noise measurement apparatus using the noise measurement connection cable.
IEC(International Electrotechnical Commission)では、電波暗室などの大規模な測定場を用いずに、簡易にコモンモードノイズの測定を可能にするワークベンチファラデーケージ法(Work Bench Faraday Cage method、以下「WBFC法」という)を提案している(例えば特許文献1参照)。ここで、WBFC法は、導電性の筐体(WBFC)内に測定対象物(EUT:Equipment Under Test)を配置し、該測定対象物を動作させた状態で、筐体の絶対基準電位に対する測定対象物の基準電位に発生するコモンモード電圧(電磁波ノイズ)を筐体外部に設けられた測定器により測定する手法である。なお、その仕様は、「IEC 62132−5」で規定されている。 In IEC (International Electrotechnical Commission), a work bench Faraday cage method (hereinafter referred to as “WBFC method”) that enables easy measurement of common mode noise without using a large-scale measurement field such as an anechoic chamber. (For example, see Patent Document 1). Here, in the WBFC method, a measurement object (EUT: Equipment Under Test) is placed in a conductive housing (WBFC), and the measurement object is operated with respect to the absolute reference potential of the housing. In this method, a common mode voltage (electromagnetic wave noise) generated at a reference potential of an object is measured by a measuring instrument provided outside the casing. The specification is defined in “IEC 62132-5”.
WBFC法では、測定対象物は、150Ω伝送系であるノイズ測定用の接続ケーブルに接続され、インピーダンス変換のための100Ω抵抗器を介して50Ω系の測定器と接続される。その際に、特性インピーダンスを規定値(150Ω)に保つため、IEC62132−5では、測定対象物及びノイズ測定用ケーブルを、筐体底面から30mmの高さに配置するように規定されている。 In the WBFC method, an object to be measured is connected to a noise measurement connection cable that is a 150Ω transmission system, and is connected to a 50Ω measurement device via a 100Ω resistor for impedance conversion. At that time, in order to keep the characteristic impedance at a specified value (150Ω), IEC62132-5 specifies that the measurement object and the noise measurement cable are arranged at a height of 30 mm from the bottom of the housing.
ところで、測定対象物のサイズが大きくなると、該測定対象物と筐体の底面との間に形成される静電容量が増加し、特性インピーダンスが規定値(150Ω)より低下することがある。これに対して、特性インピーダンスが規定値(150Ω)となるように、測定対象物と筐体底面との距離を大きくし、すなわち測定対象物の高さを上げて、測定対象物と筐体底面との間に形成される静電容量を下げることが考えられる。しかしながら、測定対象物の高さを上げると、該測定対象物と筐体に取り付けられたコネクタとを接続するノイズ計測用ケーブルの測定対象物と接続されている端部も持ち上げられる。ここで、ノイズ測定用ケーブルは、上述したように、筐体底面からの高さが30mmのときに特性インピーダンスが規定値(150Ω)となるように設計されている。そのため、ノイズ測定用ケーブルの一端が持ち上げられることにより、該ノイズ測定用ケーブルの特性インピーダンスが150Ωよりも増大してしまう。その結果、測定対象物との間で特性インピーダンスの不整合が生じ、測定感度が悪化するおそれがある。 By the way, when the size of the measurement object is increased, the capacitance formed between the measurement object and the bottom surface of the housing may increase, and the characteristic impedance may be lower than a specified value (150Ω). On the other hand, the distance between the measurement object and the bottom surface of the housing is increased so that the characteristic impedance becomes a specified value (150Ω), that is, the height of the measurement object is increased, and the measurement object and the bottom surface of the housing are increased. It is conceivable to reduce the capacitance formed between the two. However, when the height of the measurement object is increased, the end of the noise measurement cable that connects the measurement object and the connector attached to the housing is also lifted. Here, as described above, the noise measurement cable is designed so that the characteristic impedance becomes a specified value (150Ω) when the height from the bottom surface of the housing is 30 mm. For this reason, when one end of the noise measurement cable is lifted, the characteristic impedance of the noise measurement cable increases beyond 150Ω. As a result, characteristic impedance mismatch between the measurement object and the measurement sensitivity may be deteriorated.
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、導電性の筐体内部に測定対象物を配置し、筐体と測定対象物との間に発生するコモンモード電圧を測定するために用いられるノイズ測定用ケーブルであって、測定対象物と筐体底面との間の距離が変化した場合であっても、特性インピーダンスの不整合を抑制し、測定感度の悪化を抑制することが可能なノイズ測定用ケーブル、及び該ノイズ測定用ケーブルを用いたノイズ測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. A measurement object is arranged inside a conductive casing, and a common mode voltage generated between the casing and the measurement object is measured. This is a noise measurement cable that is used for this purpose, and even if the distance between the object to be measured and the bottom of the housing changes, the mismatch of characteristic impedance is suppressed and the deterioration of measurement sensitivity is suppressed. It is an object of the present invention to provide a noise measurement cable that can be used, and a noise measurement device using the noise measurement cable.
本発明に係るノイズ測定用ケーブルは、導電性の筐体内部に測定対象物を配置し、該筐体と測定対象物との間に発生するコモンモード電圧を測定するために用いられるノイズ測定用ケーブルであって、筐体の底面との間の距離が互いに異なる、測定対象物と、筐体に取り付けられるコネクタとを接続する導電性を有する薄板状の線路と、線路と筐体との間に配設される誘電体とを備え、特性インピーダンスが規定値となるように、線路と筐体との間の距離に応じて、筐体の底面に対して垂直な方向の厚みが変えられて誘電体が形成されていることを特徴とする。 The noise measurement cable according to the present invention is a noise measurement cable that is used to place a measurement object inside a conductive casing and measure a common mode voltage generated between the casing and the measurement object. A cable having a distance between the bottom surface of the housing and the measurement target and a conductive thin plate-like line connecting the connector attached to the housing, and between the track and the housing The thickness in the direction perpendicular to the bottom surface of the housing is changed according to the distance between the line and the housing so that the characteristic impedance becomes a specified value. A dielectric is formed.
上述したように、測定対象物と筐体底面との間の静電容量の変化を抑えるために、測定対象物の筐体底面からの距離が変更された場合、それに伴い、ノイズ測定用ケーブルの一端が持ち上げられる。ここで、本発明に係るノイズ測定用ケーブルによれば、線路と筐体との間の距離に応じて、線路と筐体との間に配設される誘電体の厚みが変えられる。そのため、ノイズ測定用ケーブルの特性インピーダンスの不整合を解消し、特性インピーダンスを規定値(150Ω)に調整することができる。その結果、測定対象物と筐体底面との間の距離が変化した場合であっても、測定感度の悪化を抑制することが可能となる。また、測定対象物などから放射される特定周波数の電磁ノイズが、誘電体により吸収されるため、測定精度を向上することが可能となる。 As described above, when the distance from the bottom surface of the measurement object is changed in order to suppress the change in the capacitance between the measurement object and the bottom surface of the housing, the noise measurement cable One end is lifted. Here, according to the cable for noise measurement according to the present invention, the thickness of the dielectric disposed between the line and the casing can be changed according to the distance between the line and the casing. Therefore, the mismatch of the characteristic impedance of the noise measurement cable can be eliminated, and the characteristic impedance can be adjusted to the specified value (150Ω). As a result, even when the distance between the measurement object and the bottom surface of the housing changes, it is possible to suppress the deterioration of measurement sensitivity. In addition, since the electromagnetic noise of a specific frequency radiated from the measurement object is absorbed by the dielectric, the measurement accuracy can be improved.
本発明に係るノイズ測定用ケーブルでは、線路が、測定対象物と、該測定対象物よりも筐体の底面との間の距離が近い位置に設置されるコネクタとを接続し、誘電体が、線路と筐体の底面との間に配設され、コネクタから測定対象物に近づくに従って、徐々に厚みが厚くなるように形成されていることが好ましい。 In the noise measurement cable according to the present invention, the line connects the measurement object and a connector installed at a position closer to the bottom surface of the housing than the measurement object, and the dielectric is It is preferably disposed between the track and the bottom surface of the housing, and formed so that the thickness gradually increases as the measurement object is approached from the connector.
例えば、上述したように、サイズの大きい測定対象物の特性インピーダンスを規定値(150Ω)に調整するために筐体底面と測定対象物との間の距離が離された場合(すなわち測定対象物の高さが上げられた場合)、ノイズ測定用ケーブルの特性インピーダンスが規定値よりも増加する。ここで、本発明に係るノイズ測定用ケーブルによれば、より高い位置に配置された測定対象物に近づくに従って、線路と筐体の底面との間に配設された誘電体の厚みが徐々に厚くなるように形成されている。そのため、ノイズ測定用ケーブルのどの位置においても、特性インピーダンスを規定値(150Ω)に調整することができる。その結果、サイズが大きな測定対象物に対しても、特性インピーダンスの不整合度合いを解消することができ、測定感度の悪化を抑制することが可能となる。 For example, as described above, when the distance between the bottom surface of the housing and the measurement object is increased in order to adjust the characteristic impedance of the measurement object having a large size to a specified value (150Ω) (that is, the measurement object When the height is increased), the characteristic impedance of the noise measurement cable increases from the specified value. Here, according to the cable for noise measurement according to the present invention, the thickness of the dielectric disposed between the track and the bottom surface of the housing gradually increases as the measurement object placed at a higher position is approached. It is formed to be thick. Therefore, the characteristic impedance can be adjusted to the specified value (150Ω) at any position of the noise measurement cable. As a result, it is possible to eliminate the degree of mismatch of characteristic impedance even for a measurement object having a large size, and to suppress deterioration in measurement sensitivity.
本発明に係るノイズ測定用ケーブルは、導電性の筐体内部に測定対象物を配置し、該筐体と測定対象物との間に発生するコモンモード電圧を測定するために用いられるノイズ測定用ケーブルであって、筐体の底面との間の距離が互いに異なる、測定対象物と、筐体に取り付けられるコネクタとを接続する導電性を有する薄板状の線路と、線路と筐体との間に配設される誘電体とを備え、特性インピーダンスが規定値となるように、線路と筐体との間の距離に応じて、誘電率が変えられて誘電体が形成されていることを特徴とする。 The noise measurement cable according to the present invention is a noise measurement cable that is used to place a measurement object inside a conductive casing and measure a common mode voltage generated between the casing and the measurement object. A cable having a distance between the bottom surface of the housing and the measurement target and a conductive thin plate-like line connecting the connector attached to the housing, and between the track and the housing The dielectric is formed by changing the dielectric constant according to the distance between the line and the housing so that the characteristic impedance becomes a specified value. And
本発明に係るノイズ測定用ケーブルによれば、線路と筐体との間の距離に応じて、線路と筐体との間に配設される誘電体の誘電率が変えられる。そのため、ノイズ測定用ケーブルの特性インピーダンスの不整合を解消し、特性インピーダンスを規定値に調整することができる。その結果、測定対象物と筐体底面との間の距離が変化した場合であっても、測定感度の悪化を抑制することが可能となる。また、測定対象物などから放射される特定周波数の電磁ノイズが、誘電体により吸収されるため、測定精度を向上することが可能となる。 According to the noise measurement cable according to the present invention, the dielectric constant of the dielectric disposed between the line and the housing can be changed according to the distance between the line and the housing. Therefore, the mismatch of the characteristic impedance of the noise measurement cable can be eliminated and the characteristic impedance can be adjusted to a specified value. As a result, even when the distance between the measurement object and the bottom surface of the housing changes, it is possible to suppress the deterioration of measurement sensitivity. In addition, since the electromagnetic noise of a specific frequency radiated from the measurement object is absorbed by the dielectric, the measurement accuracy can be improved.
本発明に係るノイズ測定用ケーブルでは、線路が、測定対象物と、該測定対象物よりも筐体の底面との間の距離が近い位置に設置されるコネクタとを接続し、誘電体が、線路と前記筐体の底面との間に配設され、コネクタから測定対象物に近づくに従って、誘電率が高くなるように形成されていることが好ましい。 In the noise measurement cable according to the present invention, the line connects the measurement object and a connector installed at a position closer to the bottom surface of the housing than the measurement object, and the dielectric is It is preferable that the dielectric constant is disposed between the track and the bottom surface of the housing, and the dielectric constant increases as the measurement object approaches from the connector.
本発明に係るノイズ測定用ケーブルによれば、より高い位置に配置された測定対象物に近づくに従って、線路と筐体の底面との間に配設された誘電体の誘電率が高くなるように形成されている。そのため、ノイズ測定用ケーブルのどの位置においても、特性インピーダンスを規定値(150Ω)に調整することができる。その結果、サイズが大きな測定対象物に対しても、特性インピーダンスの不整合度合いを解消することができ、測定感度の悪化を抑制することが可能となる。 According to the noise measurement cable according to the present invention, the dielectric constant of the dielectric disposed between the line and the bottom surface of the housing increases as the measurement object placed at a higher position is approached. Is formed. Therefore, the characteristic impedance can be adjusted to the specified value (150Ω) at any position of the noise measurement cable. As a result, it is possible to eliminate the degree of mismatch of characteristic impedance even for a measurement object having a large size, and to suppress deterioration in measurement sensitivity.
また、上記線路の端部は、互いに並列に接続された複数のチップ抵抗器を介してコネクタと接続されていることが好ましい。 The end of the line is preferably connected to the connector via a plurality of chip resistors connected in parallel to each other.
このようにすれば、ケーブル本体の特性インピーダンスを特定することができる。また、チップ抵抗器は、小型かつリードレスであるため、リードを有する挿入実装型の抵抗器に比べて、そのインダクタンスがノイズ測定用ケーブルの特性インピーダンスに与える影響を小さくすることが可能となる。 In this way, the characteristic impedance of the cable body can be specified. Further, since the chip resistor is small and leadless, the influence of the inductance on the characteristic impedance of the noise measurement cable can be reduced as compared with the insertion mounting type resistor having leads.
本発明に係るノイズ測定用ケーブルでは、上記線路が、筐体の底面と、上記誘電体とによって、特性インピーダンスが規定値となるマイクロストリップ線路を形成することが好ましい。 In the noise measurement cable according to the present invention, it is preferable that the line forms a microstrip line having a specified characteristic impedance by the bottom surface of the housing and the dielectric.
このようにすれば、マイクロストリップ線路の設計方法を応用して、誘電体の厚み又は誘電率の設定、すなわち線路の特性インピーダンスの設定を容易に行うことができる。 In this way, by applying the microstrip line design method, it is possible to easily set the thickness of the dielectric or the dielectric constant, that is, the characteristic impedance of the line.
本発明に係るノイズ測定用ケーブルは、線路を挟んで誘電体と対向するように配設された第2の誘電体をさらに備えることが好ましい。 The noise measurement cable according to the present invention preferably further includes a second dielectric disposed so as to face the dielectric across the line.
この場合、測定対象物などから放射される特定周波数の電磁ノイズが、線路を挟んで対向して配置される2つの誘電体により吸収されるため、線路への電磁ノイズの侵入を防止して、測定精度を向上することが可能となる。 In this case, electromagnetic noise of a specific frequency radiated from a measurement object or the like is absorbed by two dielectrics arranged opposite to each other across the line, so that electromagnetic noise can be prevented from entering the line. Measurement accuracy can be improved.
本発明に係るノイズ測定装置は、測定対象物を内部に配置する導電性の筐体と、筐体に取り付けられるコネクタと、測定対象物とコネクタとを接続する、上記いずれかのノイズ測定用ケーブルとを備えることを特徴とする。 A noise measuring device according to the present invention includes a conductive housing in which a measurement object is disposed, a connector attached to the housing, and any one of the noise measurement cables that connects the measurement object and the connector. It is characterized by providing.
本発明に係るノイズ測定装置によれば、上記いずれかのノイズ測定用ケーブルを備えているため、測定対象物と筐体底面との間の距離が変化した場合であっても、ノイズ測定用ケーブルと測定対象物の特性インピーダンスを規定値(150Ω)に調整することができる。よって、特性インピーダンスの不整合度合いを解消することができ、測定感度の悪化を抑制することが可能となる。 According to the noise measurement device of the present invention, since any one of the above noise measurement cables is provided, the noise measurement cable can be used even when the distance between the measurement object and the bottom surface of the housing changes. And the characteristic impedance of the measurement object can be adjusted to a specified value (150Ω). Therefore, it is possible to eliminate the degree of mismatch of characteristic impedance, and to suppress deterioration of measurement sensitivity.
本発明によれば、導電性の筐体内部に測定対象物を配置し、該筐体と測定対象物との間に発生するコモンモード電圧を測定するために用いられるノイズ測定用ケーブルにおいて、測定対象物と筐体底面との間の距離が変化した場合であっても、特性インピーダンスの不整合を抑制し、測定感度の悪化を抑制することが可能となる。 According to the present invention, in a noise measurement cable used for measuring a common mode voltage generated between a casing and a measuring object, the measuring object is placed inside a conductive casing. Even when the distance between the object and the bottom surface of the housing changes, it is possible to suppress mismatch in characteristic impedance and suppress deterioration in measurement sensitivity.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
(第1実施形態)
まず、図1及び図2を併せて用いて、第1実施形態に係るノイズ測定用ケーブル1の構成、及び、該ノイズ測定用ケーブル1が用いられたノイズ測定装置100の構成について説明する。図1は、ノイズ測定用ケーブル1が用いられたノイズ測定装置100の構成を模式的に示す縦断面図である。図2は、ノイズ測定用ケーブル1の構成を示す平面図である。
(First embodiment)
First, the configuration of the noise measurement cable 1 according to the first embodiment and the configuration of the
ノイズ測定装置100は、2本のノイズ測定用ケーブル1,1と、測定対象物120を内部に収容する筐体110とを備える。なお、ノイズ測定用ケーブル1の詳細については後述する。筐体110は、例えば、鉄や銅などの金属材料で形成された導電性の筐体であり、公知のWBFCを用いることができる。筐体110は、接地され、筐体110の底面111はシステムグランド(基準電位)とされる。
The
筐体110の内部には、電子機器や回路基板等の測定対象物120が、筐体110の底面111と平行となるように収容される。IEC62132−5では、筐体110の底面111から測定対象物120までの距離、すなわち測定対象物120が配置される底面111からの高さは、特性インピーダンスを規定値(150Ω)に維持するために、30mmと定められている。しかしながら、測定対象物120のサイズが大きい場合、測定対象物120と筐体110の底面111との間に形成される静電容量が増加し、特性インピーダンスが規定値(150Ω)より低下する。その結果、接続される150Ω系のノイズ測定用ケーブルとの間に不整合が生じる。そのため、図1に示されるように、本実施形態では、特性インピーダンスが150Ωとなるよう、測定対象物120が配置される高さを上げ(例えば50mm)、測定対象物120と筐体110の底面111との間に形成される静電容量を下げている。
A
測定対象物120の一方の基準電位部(コモンモード・ポイント)121には、第1のノイズ測定用ケーブル1を構成する線路10の一端が例えばハンダ付けや銅箔テープなどによって接続される。この線路10の他端は、互いに並列に接続された5個のチップ抵抗器40を介して、筐体110の側面に取り付けられたコネクタ60に接続される。ここで、コネクタ60は、筐体110の底面111からの高さが30mmの位置に取り付けられている。よって、測定対象物120とコネクタ60とを接続する線路10は、コネクタ60側から測定対象物120側に近づくに従って、筐体110の底面111からの高さが高くなるように配設される。なお、コネクタ60には、50オームの終端抵抗130が筐体110外部で取り付けられる。
One end of the
測定対象物120の他方の基準電位部(コモンモード・ポイント)122には、第2のノイズ測定用ケーブル1を構成する線路10の一端が例えばハンダ付けや銅箔テープなどによって接続される。この線路10の他端は、互いに並列に接続された5個のチップ抵抗器40を介して、筐体110の側面に取り付けられたコネクタ61に接続される。ここで、コネクタ61は、筐体110の底面111からの高さが30mmの位置に取り付けられている。よって、測定対象物120とコネクタ61とを接続する線路10は、コネクタ61側から測定対象物120側に近づくに従って、筐体110の底面111からの高さが高くなるように配設される。なお、同軸コネクタ61には、筐体110外部に配置されたネットワークアナライザなどの測定器(図示省略)が同軸ケーブル140を通して接続される。
One end of the
以上のようにして、測定対象物120と筐体110との間に2本のノイズ測定用ケーブル1,1を介してループが形成され、このループを流れるコモンモードノイズ(コモンモード電圧)が測定器へ導出される。なお、測定対象物120には、該測定対象物120を筐体110内で動作させることができるように、必要に応じて、電源ケーブルや信号ケーブルなども接続される。
As described above, a loop is formed between the
次に、ノイズ測定用ケーブル1の構成について詳細に説明する。上述したように、ノイズ測定用ケーブル1は、WBFCで用いられるノイズ測定用の接続ケーブルである。より詳細には、ノイズ測定用ケーブル1は、導電性の筐体110内部に測定対象物120を配置し、該測定対象物120を動作させた状態で、筐体110と測定対象物120との間に発生するコモンモード電圧(ノイズ)を測定する際に、測定対象物120の基準電位部121,122と外部の終端抵抗130又は測定器とを接続するために用いられる接続ケーブルである。
Next, the configuration of the noise measurement cable 1 will be described in detail. As described above, the noise measurement cable 1 is a noise measurement connection cable used in WBFC. More specifically, in the noise measurement cable 1, the
ノイズ測定用ケーブル1は、例えば銅を主成分とする金属材料から成る、断面が矩形の薄板状の線路10を有している。線路10は、図2に示されるように、平面視した場合に、一定の線路幅を有する帯状に形成されている。より詳細には、線路10の線路幅は、筐体100の底面111との距離が例えば30mmに設定された場合に、特性インピーダンスが規定値(150Ω)となる長さに形成されている。線路10の一端は、例えばハンダ付けや銅箔テープなどによって測定対象物120と電気的に接続され、他端は、互いに並列に接続された5個のチップ抵抗器40を介して、筐体110の側面に取り付けられたコネクタ60,61に接続されている。
The noise measuring cable 1 includes a thin plate-
線路10と筐体110の底面111との間には、線路10の下面と接するように、誘電体20が配設されている。誘電体20は、例えば、ゴムやプラスチック、セラミックスなどの誘電体材料から形成されている。なお、誘電体20の材料は特に限定されるものではないが、本実施形態では、誘電率εrが3のゴムを用いた。
A dielectric 20 is disposed between the
誘電体20は、図2に示されるように、平面視した場合に、横幅が測定対象物120の一辺と同一で、縦方向の長さが線路10の長手方向の長さと同一の矩形状に形成されている。一方、誘電体20は、図1に示されるように、側面視した場合に、コネクタ60,61側から測定対象物120に近づくに従って、筐体110の底面111に対して垂直な方向(高さ方向)の厚みが徐々に厚くなるように形成されている。ここで、上述したように、線路10は、コネクタ60,61側から測定対象物120側に近づくに従って、筐体110の底面111からの高さが高くなるように配設されている。よって、誘電体20は、線路10と筐体110の底面111との間の距離が離れるほど(すなわち線路10の底面111からの高さが高くなるほど)、厚みが厚くなるように形成されている。
As shown in FIG. 2, the dielectric 20 has a rectangular shape in which the lateral width is the same as one side of the
ここで、誘電体20の厚みの設定方法について、より具体的に説明する。線路10は、筐体110の底面111と、誘電体20とによって、特性インピーダンスが規定値(150Ω)となるマイクロストリップ線路を形成する。マイクロストリップ線路の特性インピーダンスZ0は、線路幅をW、誘電体20の厚みをhとすると、次式(1)(2)又は(3)(4)により求められる。そのため、次式(1)(2)又は(3)(4)から、特性インピーダンスが規定値(150Ω)となる誘電体20の厚みhを逆算することができる。
Here, the method for setting the thickness of the dielectric 20 will be described more specifically. The
このように誘電体20の厚みh、線路幅Wをマイクロストリップ線路の理論に基づいて設定することにより、ノイズ測定用ケーブル1のどの位置においても、特性インピーダンスが規定値(150Ω)と一致するように調整される。 Thus, by setting the thickness h and the line width W of the dielectric 20 based on the microstrip line theory, the characteristic impedance matches the specified value (150Ω) at any position of the noise measurement cable 1. Adjusted to
線路10の他端には、互いに並列に接続された5個のチップ抵抗器40が接続されており、これらのチップ抵抗器40を介して、線路10が、筐体110の側面に取り付けられたコネクタ60,61に接続されている。これらのチップ抵抗器40は、ケーブル本体の特性インピーダンスを特定するためのものであり、各チップ抵抗器40の抵抗値は510Ω(よって合成抵抗値は約100Ω)に設定されている。なお、ノイズ測定ケーブル1(誘電体20)は、例えば、発泡スチロールなどで支持することが好ましい。
Five
WBFCで用いる際には、上述したように、ノイズ測定用ケーブル1を構成する線路10の一端が、筐体110の内部に配置された測定対象物120の基準電位部121,122にハンダ付けや粘着性の銅箔テープなどにより接続される。一方、線路10の他端は、チップ抵抗器40を介して、筐体110の側面に取り付けられたコネクタ60,61に接続され、該コネクタ60,61を介して筐体外部の終端抵抗130、又はネットワークアナライザなどの測定器(図示省略)と接続される。
When used in the WBFC, as described above, one end of the
そして、WBFC法では、密閉された筐体110内で測定対象物120を動作させた状態で、筐体110の絶対基準電位に対する測定対象物120の基準電位に発生するコモンモードノイズ(コモンモード電圧)を筐体110外部に設けられた測定器により測定する。
In the WBFC method, common mode noise (common mode voltage) generated in the reference potential of the
ここで、本実施形態に係るノイズ測定ケーブル1の特性インピーダンスの整合性を評価するために、WBFC法を模擬し、誘電体の有無、及び、測定対象物のサイズ並びに高さを変えて、特性インピーダンスの整合性を示す反射量(S11)を測定した。続いて、図3〜図6を併せて参照しつつ、本実施形態に係るノイズ測定用ケーブル1及び比較例1、比較例2に係るノイズ測定ケーブルそれぞれの特性インピーダンスの整合性(反射量)について、測定結果を示して説明する。 Here, in order to evaluate the consistency of the characteristic impedance of the noise measurement cable 1 according to the present embodiment, the WBFC method is simulated, the presence / absence of a dielectric material, and the size and height of the measurement object are changed. The reflection amount (S11) indicating impedance matching was measured. Subsequently, referring to FIGS. 3 to 6 together, the characteristic impedance matching (reflection amount) of the noise measurement cable 1 according to the present embodiment and the noise measurement cables according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 are compared. The measurement results will be shown and described.
反射量(S11)の測定に用いた評価用のノイズ測定装置(評価モデル)を図3〜図5に示す。なお、図3〜5では、内部の構成を見易くするために、筐体の側面及び上面(蓋部)を省略した。図3は、実施形態に係るノイズ測定用ケーブル1が用いられた評価モデルを模式的に示す斜視図である。図4は、誘電体を有さないノイズ測定用ケーブルが大きい測定対象物に接続された、比較例1に係る評価モデルを模式的に示す斜視図である。図5は、誘電体を有さないノイズ測定用ケーブルが適当な大きさの測定対象物に接続された、比較例2に係る評価モデルを模式的に示す斜視図である。 An evaluation noise measurement device (evaluation model) used for the measurement of the reflection amount (S11) is shown in FIGS. 3 to 5, the side surface and the upper surface (lid portion) of the housing are omitted in order to make the internal configuration easy to see. FIG. 3 is a perspective view schematically showing an evaluation model in which the noise measurement cable 1 according to the embodiment is used. FIG. 4 is a perspective view schematically showing an evaluation model according to Comparative Example 1 in which a noise measurement cable having no dielectric is connected to a large measurement object. FIG. 5 is a perspective view schematically showing an evaluation model according to Comparative Example 2 in which a noise measurement cable having no dielectric is connected to a measurement object having an appropriate size.
図3に示されるように、実施形態に係る評価モデルでは、銅板から形成された、横幅31.3mm、縦の長さ30mmの比較的サイズが大きい矩形の測定対象物120を用いた。特性インピーダンスの理論値が150Ωとなるように、測定対象物120を底面111から50mmの高さに配置した。一方、コネクタ60,61を底面111から20mmの高さに取り付けた。そして、銅板から形成されたノイズ測定用ケーブル1を構成する線路10の一端を測定対象物120と接続するとともに、他端を、合成抵抗値が約100Ωとなるように互いに並列に接続された5つのチップ抵抗器40を介して、コネクタ60,61と接続した。すなわち、ノイズ測定用ケーブル1を構成する線路10は、底面111からの高さが、20mm(コネクタ端)〜50mm(測定対象物端)となるように傾斜して配置されている。また、線路10は、線路幅が11.6mm一定で長さが50mmの帯状に形成されている。
As shown in FIG. 3, in the evaluation model according to the embodiment, a
線路10と筐体底面111との間には、線路10の下面と接するように誘電体20を配設した。ここで、誘電体20は、誘電率εrが3のゴムから形成した。また、誘電体20は、横幅が31.3mm、長さが50mm、厚みが0mm(コネクタ端)〜35.5mm(測定対象物端)の三角柱状とし、ノイズ測定用ケーブル1の特性インピーダンスの理論値が150Ωとなるように形成した。さらに、一方のコネクタ60には、50Ωの終端抵抗器130を接続し、他方のコネクタ61には、ネットワークアナライザ(図示省略)を接続した。
A dielectric 20 is disposed between the
図4に示されるように、比較例1に係る評価モデルでは、銅板から形成された、横幅31.3mm、縦の長さ30mmの比較的サイズが大きい矩形の測定対象物120を用いた。特性インピーダンスの理論値が150Ωとなるように、測定対象物120を底面111から50mmの高さに配置した。一方、コネクタ60,61を底面111から20mmの高さに取り付けた。そして、銅板から形成されたノイズ測定用ケーブル(線路)の一端を測定対象物120と接続するとともに、他端を、合成抵抗値が約100Ωとなるように互いに並列に接続された5つのチップ抵抗器40を介して、コネクタ60,61と接続した。すなわち、ノイズ測定用ケーブル(線路)は、底面111からの高さが、20mm(コネクタ端)〜50mm(測定対象物端)となるように傾斜して配置されている。また、ノイズ測定用ケーブル(線路)は、線路幅が11.6mm一定で長さが50mmの帯状(特性インピーダンスの理論値は150Ω〜209Ω)に形成した。さらに、一方のコネクタ60には、50Ωの終端抵抗器130を接続し、他方のコネクタ61には、ネットワークアナライザ(図示省略)を接続した。なお、ノイズ測定用ケーブル(線路)と筐体底面111との間には、誘電体は配置されていない。
As shown in FIG. 4, in the evaluation model according to Comparative Example 1, a
図5に示されるように、比較例2に係る評価モデルでは、銅板から形成された、横幅11.6mm、縦の長さ30mmの適当なサイズの矩形の測定対象物120Dを底面111から20mmの高さに配置した(特性インピーダンスの理論値は150Ω)。また、コネクタ60,61を底面111から20mmの高さに取り付けた。そして、銅板から形成されたノイズ測定用ケーブル(線路)の一端を測定対象物120Dと接続するとともに、他端を、合成抵抗値が約100Ωとなるように互いに並列に接続された5つのチップ抵抗器40を介して、コネクタ60,61と接続した。ノイズ測定用ケーブル(線路)は、線路幅が11.6mm一定で長さが50mmの帯状(特性インピーダンスの理論値は150Ω)に形成した。さらに、一方のコネクタ60には、50Ωの終端抵抗器130を接続し、他方のコネクタ61には、ネットワークアナライザ(図示省略)を接続した。
As shown in FIG. 5, in the evaluation model according to Comparative Example 2, a
上述したように接続された状態で、ネットワークアナライザにより、SパラメータのS11(反射量)を測定し、特性インピーダンスの整合性、及び推測される測定感度を評価した。なお、S11は、ポート1(ネットワークアナライザ側のコネクタ61)から信号を入力したときに、ポート1に反射する信号、すなわち、ポート1の反射係数を示す。
In the state of being connected as described above, S11 (reflection amount) of the S parameter was measured by a network analyzer, and the consistency of the characteristic impedance and the estimated measurement sensitivity were evaluated. S11 indicates a signal reflected to port 1 when a signal is input from port 1 (
上述した実施形態に係る評価モデル、及び比較例1、比較例2に係る評価モデルそれぞれの反射量(S11)の測定結果を図6に示す。図6に示されたグラフの横軸は周波数(MHz)であり、縦軸は反射量(S11)である。また、図6のグラフでは、実施形態に係る評価モデルの測定結果(S11)を実線で、比較例1に係る評価モデルの測定結果(S11)を破線で、比較例2に係る評価モデルの測定結果(S11)を一点鎖線でそれぞれ示した。 FIG. 6 shows the measurement results of the reflection amount (S11) of the evaluation model according to the embodiment described above and the evaluation models according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 6 is the frequency (MHz), and the vertical axis is the reflection amount (S11). In the graph of FIG. 6, the measurement result (S11) of the evaluation model according to the embodiment is a solid line, the measurement result (S11) of the evaluation model according to Comparative Example 1 is a broken line, and the evaluation model measurement according to Comparative Example 2 is measured. The results (S11) are indicated by alternate long and short dash lines.
図6に一点鎖線で示されるように、整合状態にある比較例2(図5参照)では、約500MHzまで反射量が約−3.4dB(インピーダンス換算すると(ネットワークアナライザ側から見て)約250Ω)で略フラットな特性が得られた。すなわち、比較例2では、約500MHzまでの領域で特性インピーダンスが整合されており、測定感度の劣化が生じにくいと考えられる。 As shown by the one-dot chain line in FIG. 6, in the comparative example 2 (see FIG. 5) in the matching state, the reflection amount is about −3.4 dB up to about 500 MHz (in terms of impedance (from the network analyzer side), about 250Ω). ), A substantially flat characteristic was obtained. That is, in Comparative Example 2, it is considered that the characteristic impedance is matched in the region up to about 500 MHz, and the measurement sensitivity is hardly deteriorated.
一方、図6に破線で示されるように、比較例2に対して測定対象物120Dのサイズ及び高さを変更した比較例1(図4参照)では、特性インピーダンスの不整合が生じた結果、50MHz付近から反射量が増加し始め、100〜500MHzの領域では上述した比較例2の結果よりも反射量が大きく増えた。そのため、比較例1では高周波の領域で測定感度が劣化するおそれがある。
On the other hand, as shown by a broken line in FIG. 6, in Comparative Example 1 (see FIG. 4) in which the size and height of the
図6に実線で示されるように、本実施形態(図3参照)では、比較例1で増加した100〜500MHz付近での反射量が抑制され、多少の共振は見られるものの、比較例2に近いフラットな特性が得られた。これは、線路10と底面111との距離が離れるほど厚みが厚くなるように形成された誘電体20が挿入されることにより、特性インピーダンスの不整合が解消され、反射量を低減できたためと考えられる。
As shown by a solid line in FIG. 6, in this embodiment (see FIG. 3), the amount of reflection in the vicinity of 100 to 500 MHz increased in Comparative Example 1 is suppressed, and although some resonance is seen, Comparative Example 2 Near flat characteristics were obtained. This is considered because the characteristic impedance mismatch was eliminated and the amount of reflection could be reduced by inserting the dielectric 20 formed so that the thickness increased as the distance between the
以上の結果から、本実施形態に係るノイズ測定ケーブル1は、誘電体を有さないノイズ測定ケーブルと比較して、測定対象物のサイズ及び高さが変更された場合であっても、測定感度の劣化が抑えられることが確認された。 From the above results, the noise measurement cable 1 according to the present embodiment has a measurement sensitivity even when the size and height of the measurement object are changed as compared with the noise measurement cable having no dielectric. It was confirmed that the degradation of the can be suppressed.
本実施形態によれば、線路10と筐体110の底面111との間の距離が離れるほど、すなわち線路10の筐体底面111からの高さが高くなるほど、線路10と筐体底面111との間に配設される誘電体20の厚みが厚くなるように形成されている。そのため、ノイズ測定用ケーブル1の特性インピーダンスの不整合を解消し、特性インピーダンスを規定値(150Ω)に調整することができる。その結果、測定対象物120と筐体底面111との間の距離が変化した場合であっても、測定感度の悪化を抑制することが可能となる。また、本実施形態によれば、測定対象物120などから放射される特定周波数の電磁ノイズが、誘電体20により吸収されるため、測定精度を向上することが可能となる。
According to the present embodiment, as the distance between the
上述したように、サイズの大きい測定対象物120の特性インピーダンスを規定値(150Ω)に調整するために筐体底面111と測定対象物120との間の距離が離された場合(すなわち測定対象物120の高さが上げられた場合)、ノイズ測定用ケーブル1の特性インピーダンスが規定値よりも増加する。ここで、本実施形態によれば、測定対象物120に近づくに従って、徐々に誘電体20の厚みが厚くなるように形成されている。そのため、ノイズ測定用ケーブル1のどの位置においても、特性インピーダンスを規定値(150Ω)に調整することができる。その結果、サイズが大きな測定対象物120に対しても、特性インピーダンスの不整合度合いを解消することができ、測定感度の悪化を抑制することが可能となる。
As described above, when the distance between the
本実施形態によれば、線路10の他端に、並列に接続された5つのチップ抵抗器40が接続されているため、ケーブル本体の特性インピーダンスを特定することができる。また、チップ抵抗器40は、小型かつリードレスであるため、リードを有する挿入実装型の抵抗器に比べて、そのインダクタンスがノイズ測定用ケーブルの特性インピーダンスに与える影響を小さくすることが可能となる。
According to this embodiment, since the five
本実施形態によれば、線路10が、筐体110の底面111と、誘電体20とによって、特性インピーダンスが規定値(150Ω)となるマイクロストリップ線路を形成する。そのため、マイクロストリップ線路の設計方法を応用して、誘電体の厚みの設定、すなわち線路10の特性インピーダンスの設定を容易に行うことが可能となる。
According to the present embodiment, the
本実施形態に係るノイズ測定装置100によれば、上述したノイズ測定用ケーブル1を備えているため、測定対象物120と筐体底面111との間の距離が変化した場合であっても、ノイズ測定用ケーブル1と測定対象物120の特性インピーダンスを規定値(150Ω)に調整することができる。よって、特性インピーダンスの不整合度合いを解消することができ、測定感度の悪化を抑制することが可能となる。
According to the
(第2実施形態)
上述した第1実施形態では、線路10の筐体底面111からの高さに応じて誘電体20の厚みを変化させたが、誘電体の厚みを一定とし、該誘電体の誘電率を変化させる構成としてもよい。次に、図7を用いて、第2実施形態に係るノイズ測定用ケーブル2について説明する。図7は、ノイズ測定用ケーブル2の構成を模式的に示す側面図である。なお、図7において、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the thickness of the dielectric 20 is changed according to the height of the
ノイズ測定用ケーブル2は、図7に示されるように、筐体110の高さ方向の厚みが一定で、かつ、線路10と筐体110の底面111との間の距離が離れるほど、すなわち、コネクタ60(61)から測定対象物120に近づくに従って、誘電率が高くなるように形成されている誘電体21が、線路10と筐体110の底面111との間に配設されている点で、上述したノイズ測定用ケーブル1と異なっている。その他の構成は上述したノイズ計測用ケーブル1と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
As shown in FIG. 7, the noise measurement cable 2 has a constant thickness in the height direction of the
誘電体21は、コネクタ60(61)から測定対象物120に近づくに従って、誘電率が徐々に高くなるように一体的に形成されている。なお、誘電体21は、誘電率が異なる複数の誘電体が、コネクタ60(61)から測定対象物120に近づくに従って誘電率が高くなるように並べて積層されることにより形成されていてもよい。なお、誘電体21の誘電率は、ノイズ測定用ケーブル2をマイクロストリップ線路とみなし、特性インピーダンスが規定値(150Ω)となるように、上述した式(1)(2)又は(3)(4)を利用して設定することができる。
The dielectric 21 is integrally formed so that the dielectric constant gradually increases as the
本実施形態によれば、線路10と筐体110の底面111との間の距離が離れるほど、すなわち線路10の筐体底面111からの高さが高くなるほど、線路10と筐体底面111との間に配設される誘電体21の誘電率が高くなるように形成されている。そのため、ノイズ測定用ケーブル2の特性インピーダンスの不整合を解消し、特性インピーダンスを規定値(150Ω)に調整することができる。その結果、測定対象物120と筐体底面111との間の距離が変化した場合であっても、測定感度の悪化を抑制することが可能となる。また、本実施形態によれば、測定対象物120などから放射される特定周波数の電磁ノイズが、誘電体21により吸収されるため、測定精度を向上することが可能となる。
According to the present embodiment, as the distance between the
上述したように、サイズの大きい測定対象物120の特性インピーダンスを規定値(150Ω)に調整するために筐体底面111と測定対象物120との間の距離が離された場合、ノイズ測定用ケーブル2の特性インピーダンスが規定値よりも増加する。ここで、本実施形態によれば、測定対象物120に近づくに従って、誘電体21の誘電率が高くなるように形成されている。そのため、ノイズ測定用ケーブル1のどの位置においても、特性インピーダンスを規定値(150Ω)に調整することができる。その結果、サイズが大きな測定対象物120に対しても、特性インピーダンスの不整合度合いを解消することができ、測定感度の悪化を抑制することが可能となる。
As described above, when the distance between the
(第3実施形態)
次に、図8を参照しつつ、第3実施形態に係るノイズ測定用ケーブル3について説明する。図8は、ノイズ測定用ケーブル3の構成を模式的に示す側面図である。なお、図8において、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
(Third embodiment)
Next, the noise measurement cable 3 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a side view schematically showing the configuration of the noise measurement cable 3. In FIG. 8, the same or equivalent components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
ノイズ測定用ケーブル3は、線路10の上面に、該線路10を挟んで誘電体20と対向するように配設された第2の誘電体22をさらに備えている点で、上述したノイズ測定用ケーブル1と異なっている。その他の構成は上述したノイズ計測用ケーブル1と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。なお、ノイズ測定用ケーブル1に代えて、上述したノイズ測定用ケーブル2に第2の誘電体22を加えた構成としてもよい。
The noise measurement cable 3 is further provided with a
ノイズ測定用ケーブル3を構成する線路10の幅、及び、誘電体20、誘電体22それぞれの厚みや誘電率は、ノイズ測定用ケーブル3をストリップ線路とみなすことにより、公知のストリップ線路の理論に従って、特性インピーダンスが規定値(150Ω)となるように設定することができる。
The width of the
本実施形態によれば、測定対象物120と筐体底面111との間の距離が変化した場合であっても、特性インピーダンスの不整合度合いを解消することができ、測定感度の悪化を抑制することが可能となる。また、測定対象物120などから放射される特定周波数の電磁ノイズが、線路10を挟んで対向して配置される2つの誘電体20,22により吸収されるため、線路10への電磁ノイズの侵入を防止して、測定精度をより向上することが可能となる。
According to this embodiment, even when the distance between the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、誘電体20,21や測定対象物120の形状や寸法、材質、配置などは上記実施形態には限られない。また、チップ抵抗器40の数も5つには限られない。特に、誘電体20,21の幅は、測定対象物120の幅と同じでなくてもよく、より広い方が好ましい。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the shapes, dimensions, materials, arrangements, and the like of the
上記実施形態では線路10と筐体底面111との間に誘電体20,21を配設したが、線路10と筐体110の上面(蓋部)との間に誘電体を配設する構成としてもよい。また、上記実施形態では、サイズが大きな測定対象物120を例にして説明したが、逆に、サイズがより小さな測定対象物に対して適用することもできる。
In the above embodiment, the
1,2,3 ノイズ測定用ケーブル
10 線路
20,21 誘電体
22 第2の誘電体
40 チップ抵抗器
60,61 コネクタ
100 ノイズ測定装置
110 筐体
111 底面
120,120D 測定対象物
1, 2, 3
Claims (8)
前記筐体の底面との間の距離が互いに異なる、前記測定対象物と、前記筐体に取り付けられるコネクタと、を接続する導電性を有する薄板状の線路と、
前記線路と前記筐体との間に配設される誘電体と、を備え、
前記誘電体は、特性インピーダンスが規定値となるように、前記線路と前記筐体との間の距離に応じて、前記筐体の底面に対して垂直な方向の厚みが変えられて形成されていることを特徴とするノイズ測定用ケーブル。 A noise measurement cable used to place a measurement object inside a conductive housing and measure a common mode voltage generated between the housing and the measurement object,
A distance between the bottom surface of the housing is different from each other, and a thin plate-like line having conductivity connecting the measurement object and a connector attached to the housing;
A dielectric disposed between the line and the housing;
The dielectric is formed by changing the thickness in the direction perpendicular to the bottom surface of the housing in accordance with the distance between the line and the housing so that the characteristic impedance becomes a specified value. Cable for noise measurement, characterized by
前記誘電体は、前記線路と前記筐体の底面との間に配設され、前記コネクタから前記測定対象物に近づくに従って、徐々に前記厚みが厚くなるように形成されていることを特徴とする請求項1に記載のノイズ測定用ケーブル。 The track connects the measurement object and the connector installed at a position closer to the bottom surface of the housing than the measurement object,
The dielectric is disposed between the line and a bottom surface of the housing, and is formed so that the thickness gradually increases as the measurement object is approached from the connector. The noise measurement cable according to claim 1.
前記筐体の底面との間の距離が互いに異なる、前記測定対象物と、前記筐体に取り付けられるコネクタと、を接続する導電性を有する薄板状の線路と、
前記線路と前記筐体との間に配設される誘電体と、を備え、
前記誘電体は、特性インピーダンスが規定値となるように、前記線路と前記筐体との間の距離に応じて、誘電率が変えられて形成されていることを特徴とするノイズ測定用ケーブル。 A noise measurement cable used to place a measurement object inside a conductive housing and measure a common mode voltage generated between the housing and the measurement object,
A distance between the bottom surface of the housing is different from each other, and a thin plate-like line having conductivity connecting the measurement object and a connector attached to the housing;
A dielectric disposed between the line and the housing;
The noise measurement cable, wherein the dielectric is formed with a dielectric constant changed according to a distance between the line and the housing so that a characteristic impedance becomes a specified value.
前記誘電体は、前記線路と前記筐体の底面との間に配設され、前記コネクタから前記測定対象物に近づくに従って、誘電率が高くなるように形成されていることを特徴とする請求項3に記載のノイズ測定用ケーブル。 The track connects the measurement object and the connector installed at a position closer to the bottom surface of the housing than the measurement object,
The dielectric is disposed between the line and a bottom surface of the housing, and has a dielectric constant that increases as the measurement object is approached from the connector. The cable for noise measurement according to 3.
前記筐体に取り付けられるコネクタと、
前記測定対象物と前記コネクタとを接続する、請求項1〜7のいずれか1項に記載のノイズ測定用ケーブルと、を備えることを特徴とするノイズ測定装置。
A conductive housing that places the measurement object inside;
A connector attached to the housing;
A noise measurement device comprising: the noise measurement cable according to claim 1, which connects the measurement object and the connector.
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