JP2014153263A - Magnetic field detection probe - Google Patents

Magnetic field detection probe Download PDF

Info

Publication number
JP2014153263A
JP2014153263A JP2013024669A JP2013024669A JP2014153263A JP 2014153263 A JP2014153263 A JP 2014153263A JP 2013024669 A JP2013024669 A JP 2013024669A JP 2013024669 A JP2013024669 A JP 2013024669A JP 2014153263 A JP2014153263 A JP 2014153263A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
impedance
transmission line
detection probe
conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013024669A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyokazu Akiyama
清和 秋山
Shuichi Kono
秀一 河野
Makoto Tanaka
田中  誠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Nippon Soken Inc filed Critical Denso Corp
Priority to JP2013024669A priority Critical patent/JP2014153263A/en
Publication of JP2014153263A publication Critical patent/JP2014153263A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic field detection probe with a simple configuration, configured to prevent influence of an electric field and improve detection signal sensitivity based on a magnetic field.SOLUTION: In a magnetic field detection probe 1, impedance ZL of a terminal resistor 6 is made coincident with impedance of a transmission line (a signal conductor 4, and a constant-potential conductor 5) constituting a sensor unit 2, while the impedances are set to be smaller than input impedance (characteristic impedance of a connection unit 3) of a detection circuit. In the magnetic field detection probe 1, a division ratio of the detection circuit is made larger than a case where the impedance of the transmission line or the impedance ZL of the terminal resistor 6 is made coincident with the input impedance Zs of the detection circuit, thereby improving detection sensitivity.

Description

本発明は、シールデッドループアンテナを利用する磁界検出プローブに関する。   The present invention relates to a magnetic field detection probe using a shielded loop antenna.

従来、磁界検出プローブとしてシールデッドループアンテナを利用したものが知られている。シールデッドループアンテナは、同軸ケーブルやセミリジッドケーブルをループ状に形成し、ケーブルの一端が検出回路に接続されている。ケーブルの他端は内部導体を直接接地(外部導体に接続)する不平衡出力型と、終端抵抗を介して、内部導体を接地(外部導体に接続)する平衡出力型がある。いずれも、ループ中に外部導体を利用したギャップを形成し、ループを鎖交する磁界によってギャップに生じる誘起電圧を検出回路で検出するように構成される。   Conventionally, a magnetic field detection probe using a shielded loop antenna is known. In the shielded loop antenna, a coaxial cable or a semi-rigid cable is formed in a loop shape, and one end of the cable is connected to a detection circuit. The other end of the cable includes an unbalanced output type in which the internal conductor is directly grounded (connected to the external conductor) and a balanced output type in which the internal conductor is grounded (connected to the external conductor) via a termination resistor. In either case, a gap using an external conductor is formed in the loop, and an induced voltage generated in the gap by a magnetic field linking the loop is detected by a detection circuit.

ところで、不平衡出力型では、電界により生じた電圧が検出回路にて検出されてしまうという問題があり、一方、平衡出力型では、電界の検出感度を抑えることができるが、磁界によって発生した誘起電圧を検出回路の入力インピーダンスと終端抵抗のインピーダンスとで分圧することになり、検出回路での検出電圧が1/2に低下する(−6dBになる)という問題があることが知られている。   By the way, in the unbalanced output type, there is a problem that the voltage generated by the electric field is detected by the detection circuit. On the other hand, in the balanced output type, the detection sensitivity of the electric field can be suppressed. It is known that the voltage is divided by the input impedance of the detection circuit and the impedance of the termination resistor, and there is a problem that the detection voltage at the detection circuit is reduced to ½ (becomes −6 dB).

これに対して、ループ中にギャップを二つ形成し、両ギャップに生じた誘起電圧に基づく信号を個別に検出すると共に、一方の信号を移相器により反転させて他方の信号と加算することにより、電界により生じた信号(誘起電圧)を打ち消すことで、磁界のみ検出するダブルギャップ型のシールデッドループアンテナが知られている(例えば、特許文献1参照)。   On the other hand, two gaps are formed in the loop, and signals based on the induced voltage generated in both gaps are individually detected, and one signal is inverted by a phase shifter and added to the other signal. Thus, there is known a double gap type shielded loop antenna that detects only a magnetic field by canceling a signal (induced voltage) generated by an electric field (see, for example, Patent Document 1).

特開平10−268009号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-268209

しかし、特許文献1に記載の従来技術では、ループ部分に二つのギャップを設けたり、検出信号を抽出するのに移相器を設けたりする必要があるなど、磁界検出プローブの構成が複雑になってしまうという問題があった。   However, in the conventional technique described in Patent Document 1, the configuration of the magnetic field detection probe becomes complicated, such as providing two gaps in the loop portion and providing a phase shifter to extract the detection signal. There was a problem that.

本発明は、上記問題点を解決するために、簡易な構成で電界による影響の抑制及び磁界に基づく検出信号の感度向上を実現する磁界検出プローブを提供することを目的とする。   In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a magnetic field detection probe that realizes suppression of the influence of an electric field and improvement of sensitivity of a detection signal based on a magnetic field with a simple configuration.

本発明は、平衡出力型のシールデッドループアンテナを用いて構成される磁界検出プローブを前提とする。平衡出力型のシールデッドループアンテナは、信号用導体と定電位用導体とで構成され部分的にギャップ部を有する伝送線路によってループ状に形成されたセンサ部と、センサ部を構成する伝送線路の一端に接続される終端抵抗とを備える。そして、本発明では、伝送線路及び終端抵抗のインピーダンスが、伝送線路の終端抵抗の接続端とは異なる一端に接続される検出回路の入力インピーダンスより小さな値にて、互いに整合するように設定されている。   The present invention is premised on a magnetic field detection probe configured using a balanced output type shielded loop antenna. The balanced output type shielded loop antenna is composed of a signal line conductor and a constant potential conductor partly formed in a loop shape by a transmission line having a gap part, and a transmission line constituting the sensor part. And a termination resistor connected to one end. In the present invention, the impedances of the transmission line and the termination resistor are set to match each other with a value smaller than the input impedance of the detection circuit connected to one end different from the connection end of the transmission line termination resistor. Yes.

このように構成された本発明の磁界検出プローブによれば、伝送線路及び終端抵抗のインピーダンスが異なる以外は、周知の平衡出力型のシールデッドループアンテナと同様の構成をしているため、簡易な構成であり、しかも電界による影響を抑制することができる。しかも、本発明によれば、終端抵抗のインピーダンスが検出回路の入力インピーダンスより小さいため、検出回路での検出電圧は誘起電圧の1/2より大きな値となり検出感度を向上させることができる。   According to the magnetic field detection probe of the present invention configured as described above, the configuration is the same as that of a well-known balanced output type shielded loop antenna except that the impedances of the transmission line and the termination resistor are different. In addition, the influence of the electric field can be suppressed. In addition, according to the present invention, since the impedance of the termination resistor is smaller than the input impedance of the detection circuit, the detection voltage in the detection circuit is larger than ½ of the induced voltage, and the detection sensitivity can be improved.

磁界検出プローブの外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of a magnetic field detection probe. 磁界検出プローブの内部構成を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the internal structure of the magnetic field detection probe. 図2におけるIII−III断面図である。It is the III-III sectional view in FIG. 平衡出力型のシールデッドループアンテナの等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of a balanced output type shielded loop antenna. 測定系の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a measurement system. 比較例として用いたシールデッドループをアンテナの構成を示す説明図であり、(a)が不平衡出力型、(b)が平衡出力型である。It is explanatory drawing which shows the structure of an antenna about the shield dead loop used as a comparative example, (a) is an unbalanced output type, (b) is a balanced output type. 磁界検出感度の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of magnetic field detection sensitivity. 電界検出感度の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of electric field detection sensitivity. 伝送線路及び終端抵抗のインピーダンスを変化させて磁界検出感度を測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the magnetic field detection sensitivity by changing the impedance of a transmission line and termination resistance.

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
<全体構成>
磁界検出プローブ1は、図1に示すように、磁界の大きさに応じた信号を発生するセンサ部2と、センサ部2から信号を取り出すための接続部3とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<Overall configuration>
As shown in FIG. 1, the magnetic field detection probe 1 includes a sensor unit 2 that generates a signal corresponding to the magnitude of the magnetic field, and a connection unit 3 that extracts a signal from the sensor unit 2.

接続部3は、中心導体31とその中心導体31の周囲に形成された円筒状の外部導体32を有し、特性インピーダンスが50Ωである周知のSAMコネクタからなる。
センサ部2は、ループ状に成形されたフレキシブルな多層基板を用いて構成され、この多層基板にプリントされたストリップラインを利用して形成された平衡出力型のシールデッドループアンテナからなる。
The connecting portion 3 includes a center conductor 31 and a cylindrical outer conductor 32 formed around the center conductor 31, and is formed of a known SAM connector having a characteristic impedance of 50Ω.
The sensor unit 2 is configured by using a flexible multilayer substrate formed in a loop shape, and includes a balanced output type shielded loop antenna formed by using a strip line printed on the multilayer substrate.

センサ部2を構成する多層基板は、図2に示すように、4層の誘電体層21(211〜214)と、各誘電体層21の間に形成された3層の導体層22(221〜223)からなる。以下では、ループの最も内側に位置する誘電体層を第1層211、最も外側に位置する誘電体層を第4層214、その間に位置する二つの誘電体層を内側から第2層212及び第3層213と呼ぶものとする。そして、第2層212と第3層212の間に位置する導体層である信号用導体層222には信号用導体4が形成され、また、第1層211と第2層212の間に位置する導体層である内側導体層221、及び第3層213と第4層214の間に位置する導体層である外側導体層223には、それぞれ定電位用導体5(51,52)が形成されている。   As shown in FIG. 2, the multilayer substrate constituting the sensor unit 2 includes four dielectric layers 21 (211 to 214) and three conductor layers 22 (221) formed between the dielectric layers 21. 223). In the following, the dielectric layer located on the innermost side of the loop is the first layer 211, the dielectric layer located on the outermost side is the fourth layer 214, and the two dielectric layers located between them are the second layer 212 and It shall be called the third layer 213. The signal conductor 4 is formed in the signal conductor layer 222 which is a conductor layer located between the second layer 212 and the third layer 212, and is located between the first layer 211 and the second layer 212. The constant potential conductors 5 (51, 52) are formed on the inner conductor layer 221 that is the conductor layer to be conductive and the outer conductor layer 223 that is the conductor layer located between the third layer 213 and the fourth layer 214, respectively. ing.

但し、図3に示すように、定電位用導体5は、信号用導体4及び定電位用導体5によって形成される伝送線路がストリップラインとして機能するように、線路幅(図中Y軸方向の幅)が、信号用導体4の線路幅と比較して十分に広に幅を有するように形成されている。つまり、信号用導体4の幅をW、信号用導体4の厚さをL、定電位用導体51,52間の間隔をH、誘電体層21の比誘電率をεとして、これらのパラメータを適宜設定することにより、信号用導体4及び定電位用導体5からなる伝送線路(ストリップライン)のインピーダンスを任意の大きさに設定することができる。   However, as shown in FIG. 3, the constant potential conductor 5 has a line width (in the Y-axis direction in the figure) so that the transmission line formed by the signal conductor 4 and the constant potential conductor 5 functions as a strip line. The width is formed to be sufficiently wide compared to the line width of the signal conductor 4. That is, assuming that the width of the signal conductor 4 is W, the thickness of the signal conductor 4 is L, the interval between the constant potential conductors 51 and 52 is H, and the relative dielectric constant of the dielectric layer 21 is ε, these parameters are By setting appropriately, the impedance of the transmission line (strip line) composed of the signal conductor 4 and the constant potential conductor 5 can be set to an arbitrary magnitude.

図2に戻り、信号用導体4は、多層基板の形状に沿ってループをほぼ一周するように形成されている。そして、信号用導体4の一端は、接続部3を構成する中心導体31に接続され、他端は、接続部3の近傍にて外側導体層223に形成された定電位用導体52に、終端抵抗6を介して接続されている。   Returning to FIG. 2, the signal conductor 4 is formed so as to make one round of the loop along the shape of the multilayer substrate. One end of the signal conductor 4 is connected to the central conductor 31 constituting the connecting portion 3, and the other end is terminated to the constant potential conductor 52 formed in the outer conductor layer 223 in the vicinity of the connecting portion 3. The resistor 6 is connected.

定電位用導体51,52は、いずれも多層基板の形状に沿ってループを形成する配線されていると共に、多層基板によって形成されるループの中空部分を挟んで、接続部3の形成部位と対向する部位に、ギャップ(定電位用導体51,52の切れ目)が設けられている。このギャップが設けられているセンサ部2の部位を、以下ではギャップ部7という。また、定電位用導体52は、定電位用導体52は、接続部3を構成する外部導体32に接続されている。   The constant potential conductors 51 and 52 are wired so as to form a loop along the shape of the multilayer substrate, and are opposed to the formation portion of the connection portion 3 with the hollow portion of the loop formed by the multilayer substrate interposed therebetween. A gap (interval of the constant potential conductors 51 and 52) is provided at a portion to be performed. The part of the sensor part 2 provided with this gap is hereinafter referred to as a gap part 7. The constant potential conductor 52 is connected to the external conductor 32 that constitutes the connection portion 3.

つまり、信号用導体4と定電位用導体5とで形成される伝送線路は、ギャップ部7以外の部位では、定電位用導体5によって電界に対しても磁界に対しても遮蔽効果を有し、信号用導体4が露出したギャップ部7では、電界に対しては遮蔽効果を有するが、磁界は信号用導体4を鎖交する構造を有している。   That is, the transmission line formed by the signal conductor 4 and the constant potential conductor 5 has a shielding effect against the electric field and the magnetic field by the constant potential conductor 5 at a portion other than the gap portion 7. The gap portion 7 where the signal conductor 4 is exposed has a shielding effect against an electric field, but the magnetic field has a structure that links the signal conductor 4.

また、信号用導体4と定電位用導体5とで形成される伝送線路のインピーダンス、及び終端抵抗6のインピーダンスZLは、接続部3の特性インピーダンスZs(ひいては接続部3に接続される検出回路の入力インピーダンス)より小さな値に設定され、本実施形態では10Ωに設定されている。特に、伝送線路のインピーダンスは、ε=3.5の基板を使用し、H=0.418mm、t=18μm、W=1.81mmに設計することで10Ωを実現している。   Further, the impedance of the transmission line formed by the signal conductor 4 and the constant potential conductor 5 and the impedance ZL of the termination resistor 6 are the characteristic impedance Zs of the connection portion 3 (and consequently the detection circuit connected to the connection portion 3). It is set to a value smaller than (input impedance), and is set to 10Ω in this embodiment. In particular, the impedance of the transmission line is 10Ω by using a substrate with ε = 3.5 and designing H = 0.418 mm, t = 18 μm, and W = 1.81 mm.

<動作>
このように構成されたセンサ部2は、同軸ケーブルやセミリジッドケーブルを使用して構成される周知の平衡出力型のシールデッドループアンテナ(図6(b)参照)と等価な構成をしており、ループを形成する伝送線路として、同軸ケーブルやセミリジッドケーブルの代わりに、多層基板に形成されたストリップラインを用いたものとなっている。但し、符号は、本実施形態の磁界検出プローブ1の各部に対応する構成に、同じ符号を付している。
<Operation>
The sensor unit 2 configured as described above has a configuration equivalent to a well-known balanced output type shielded loop antenna (see FIG. 6B) configured using a coaxial cable or a semi-rigid cable. As a transmission line forming a loop, a strip line formed on a multilayer substrate is used instead of a coaxial cable or a semi-rigid cable. However, the code | symbol attaches | subjects the same code | symbol to the structure corresponding to each part of the magnetic field detection probe 1 of this embodiment.

また、センサ部2の伝送線路が形成するループは、図中におけるX−Z平面に形成されている(図1,2参照)。つまり、磁界検出プローブ1は、センサ部2(特にループの中空部分)を通過する磁束のY軸方向に沿った成分の大きさに応じた検出信号を出力するように構成されている。   The loop formed by the transmission line of the sensor unit 2 is formed on the XZ plane in the figure (see FIGS. 1 and 2). That is, the magnetic field detection probe 1 is configured to output a detection signal corresponding to the magnitude of the component along the Y-axis direction of the magnetic flux passing through the sensor unit 2 (particularly the hollow portion of the loop).

平衡出力型のシールデッドループアンテナの等価回路は、図4で表され、センサ部2(伝送線路が形成するループアンテナ)を通過する磁束(ひいては磁界)の大きさに応じてギャップa,f間に誘起電圧が発生し、その誘起電圧を、接続部3の特性インピーダンス(検出回路の入力インピーダンス)Zsと終端抵抗6のインピーダンスZLとで分圧した大きさの検出信号が検出回路に入力されることになる。つまり、誘起電圧をVeとすると、検出回路の入力電圧Viは(1)式で表される。   An equivalent circuit of the balanced output type shielded loop antenna is shown in FIG. 4, and the gap between a and f depends on the magnitude of the magnetic flux (and hence the magnetic field) passing through the sensor unit 2 (the loop antenna formed by the transmission line). An induced voltage is generated in the detection circuit, and a detection signal having a magnitude obtained by dividing the induced voltage by the characteristic impedance (input impedance of the detection circuit) Zs of the connection portion 3 and the impedance ZL of the termination resistor 6 is input to the detection circuit. It will be. That is, when the induced voltage is Ve, the input voltage Vi of the detection circuit is expressed by the equation (1).

Vi=Ve×Zs/(Zs+ZL) (1)
なお、等価回路において、Lはループアンテナの自己インダクタンス、Rはループアンテナの抵抗を表す。また、等価回路中の記号a〜fで示されるポイントは、図6(b)における記号a〜fで示されるポイントに対応する。
Vi = Ve × Zs / (Zs + ZL) (1)
In the equivalent circuit, L represents the self-inductance of the loop antenna, and R represents the resistance of the loop antenna. Further, points indicated by symbols a to f in the equivalent circuit correspond to points indicated by symbols a to f in FIG.

<効果>
以上説明したように、磁界検出プローブ1では、センサ部2を構成する伝送線路のインピーダンスに終端抵抗6のインピーダンスZLを整合させるだけでなく、これらのインピーダンスを、検出回路の入力インピーダンス(接続部3の特性インピーダンス)Zsより小さく設定している。これにより磁界検出プローブ1は、伝送線路のインピーダンスや終端抵抗6のインピーダンスZLを検出回路の入力インピーダンスZsと一致(整合)させた場合と比較して検出回路側の分圧比が大きくなるため、検出感度を向上させることができる。
<Effect>
As described above, in the magnetic field detection probe 1, not only the impedance ZL of the termination resistor 6 is matched with the impedance of the transmission line that constitutes the sensor unit 2, but also these impedances are converted into the input impedance (connection unit 3) of the detection circuit. Characteristic impedance) Zs. As a result, the magnetic field detection probe 1 detects the detection circuit because the voltage dividing ratio on the detection circuit side is larger than when the impedance of the transmission line and the impedance ZL of the termination resistor 6 are matched (matched) with the input impedance Zs of the detection circuit. Sensitivity can be improved.

ここでは、検出回路の入力インピーダンスを50Ωとし、終端抵抗及び伝送線路のインピーダンスを10Ωに設定しているため、誘起電圧Veに対する入力電圧Viの低下を、17%(−1.6dB)に抑制することができる。   Here, since the input impedance of the detection circuit is set to 50Ω and the impedance of the termination resistor and the transmission line is set to 10Ω, the reduction of the input voltage Vi with respect to the induced voltage Ve is suppressed to 17% (−1.6 dB). be able to.

<実験>
磁界検出感度、電界検出感度の測定結果を図7〜9に示す。但し、測定系として、図5に示すように、マイクロストリップラインが形成された基板上に、磁界検出プローブ1を配置し、ネットワークアナライザのポート1からマイクロストリップラインに信号が供給され磁界検出プローブ1の接続部3から出力される検出信号がネットワークアナライザのポート2に入力されるように接続したものを使用する。
<Experiment>
The measurement results of the magnetic field detection sensitivity and the electric field detection sensitivity are shown in FIGS. However, as shown in FIG. 5, as a measurement system, a magnetic field detection probe 1 is arranged on a substrate on which a microstrip line is formed, and a signal is supplied from the port 1 of the network analyzer to the microstrip line, thereby detecting the magnetic field detection probe 1. The connection is made so that the detection signal output from the connection unit 3 is input to the port 2 of the network analyzer.

但し、磁界検出プローブ1におけるセンサ部2は、X軸方向のサイズLxが35.4mm、Y軸方向のサイズLyが10mm、Z軸方向のサイズLzが5.4mmに形成されているもの(図1,2参照)を使用し、X軸方向がマイクロストリップラインの配線方向に沿うように配置した。   However, the sensor unit 2 in the magnetic field detection probe 1 is formed such that the size Lx in the X-axis direction is 35.4 mm, the size Ly in the Y-axis direction is 10 mm, and the size Lz in the Z-axis direction is 5.4 mm (see FIG. 1 and 2) and arranged so that the X-axis direction is along the wiring direction of the microstrip line.

図7は、磁界検出感度を示すグラフである。具体的には、ネットワークアナライザによって、ポート1を介してマイクロストリップラインに供給する信号の周波数を1MHz〜1GHzの範囲で掃引した場合に、ポート1からポート2へのSパラメータ(S21:通過損失)をシミュレーションによって算出した。   FIG. 7 is a graph showing magnetic field detection sensitivity. Specifically, when the frequency of the signal supplied to the microstrip line via port 1 is swept by the network analyzer in the range of 1 MHz to 1 GHz, the S parameter from port 1 to port 2 (S21: passage loss) Was calculated by simulation.

比較例として、不平衡出力型のシールデッドループアンテナ(図6(a)参照)を使用したもの(比較例1)、平衡出力型のシールデッドループアンテナ(図6(b)参照)を使用したもの(比較例2)についても同様に測定を行った。但し、比較例1,2では、いずれもセミリジッドケーブル(50Ω)を用いて構成された周知のものであり、特に後者は、終端抵抗をセミリジッドケーブルのインピーダンスに整合させたもの(50Ω)が用いられている。図7に示すように、磁界検出プローブ1の磁界検出感度は、比較例2のものと比較して6dB向上し、比較例1のものと同程度となる。   As a comparative example, an unbalanced output type shielded loop antenna (see FIG. 6A) was used (Comparative Example 1), and a balanced output type shielded loop antenna (see FIG. 6B) was used. The same measurement was performed on the sample (Comparative Example 2). However, in Comparative Examples 1 and 2, both are well-known ones configured using a semi-rigid cable (50Ω), and in particular, the latter uses a terminal resistance matched to the impedance of the semi-rigid cable (50Ω). ing. As shown in FIG. 7, the magnetic field detection sensitivity of the magnetic field detection probe 1 is improved by 6 dB compared to that of the comparative example 2, and is comparable to that of the comparative example 1.

図8は、電界検出感度を示すグラフである。具体的には、空間に設置した磁界検出プローブに対し、平面波を照射した場合の接続部3の出力電圧をシミュレーションによって算出した。但し、照射する平面波は、直交する磁界と電界から形成されており、磁界検出プローブの形状を考慮して、磁界をZ軸方向(図1,2参照)、電界をX軸方向(図1,2参照)に設定し、磁界を最も検出しにくく電界の影響だけを受け易い(電界だけを検出し易い)状態になっている。図8に示すように、磁界検出プローブ1の電界検出感度は、比較例1,2のものと比較して、−10dB以下(但し、1MHz〜20MHz)となる。   FIG. 8 is a graph showing the electric field detection sensitivity. Specifically, the output voltage of the connection part 3 when a plane wave was irradiated to the magnetic field detection probe installed in the space was calculated by simulation. However, the plane wave to irradiate is formed of a perpendicular magnetic field and an electric field, and the magnetic field is in the Z-axis direction (see FIGS. 1 and 2) and the electric field is in the X-axis direction (see FIGS. 1 and 2) in consideration of the shape of the magnetic field detection probe. 2), the magnetic field is most difficult to detect and is easily affected by the electric field (only the electric field is easily detected). As shown in FIG. 8, the electric field detection sensitivity of the magnetic field detection probe 1 is −10 dB or less (however, 1 MHz to 20 MHz) compared to those of Comparative Examples 1 and 2.

つまり、磁界検出プローブ1では、電界の影響が抑制され、且つ、比較例1と同等の磁界検出感度が得られることがわかる。
次に、図9は、磁界検出プローブ1において、伝送線路(信号用導体4,定電位用導体5)及び終端抵抗6のインピーダンスを変化させ、検出回路の入力インピーダンスZsと終端抵抗6のインピーダンスの分圧比を変化させて通過損失S21をシミュレーションによって算出した結果である。ここでは、分圧比を1:1(ZL=50Ω、即ち従来品)、2.5:1(ZL=20Ω)、5:1(ZL=10Ω)、10:1(ZL=5Ω)について求めた。図9に示すように、分圧比を大きくするほど検出感度は向上するが、直線性が乱れて周波数特性が劣化し、使用できる周波数範囲が狭まることがわかる。なお、直線性の乱れは、伝送線路のインピーダンスを0Ωに近づけるほど、定電位用導体5の幅を無限大に近づける必要があるが、実際には、定電位用導体5の幅には限度があることに基づく。このことから、分圧比は、2:1〜10:1程度であること、即ち、伝送線路及び終端抵抗のインピーダンスは、検出回路の入力インピーダンスの1/2〜1/10程度であることが望ましい。
That is, it can be seen that the magnetic field detection probe 1 can suppress the influence of the electric field and can obtain the magnetic field detection sensitivity equivalent to that of the first comparative example.
Next, in FIG. 9, in the magnetic field detection probe 1, the impedances of the transmission line (signal conductor 4, constant potential conductor 5) and termination resistor 6 are changed, and the impedances of the input impedance Zs of the detection circuit and the impedance of the termination resistor 6 are changed. It is the result of changing the partial pressure ratio and calculating the passage loss S21 by simulation. Here, the partial pressure ratio was determined for 1: 1 (ZL = 50Ω, ie, conventional product), 2.5: 1 (ZL = 20Ω), 5: 1 (ZL = 10Ω), 10: 1 (ZL = 5Ω). . As shown in FIG. 9, it can be seen that the detection sensitivity is improved as the voltage division ratio is increased, but the linearity is disturbed and the frequency characteristics are deteriorated, and the usable frequency range is narrowed. Incidentally, the disturbance of linearity requires that the width of the constant potential conductor 5 be made closer to infinity as the impedance of the transmission line is brought closer to 0Ω, but in reality, there is a limit to the width of the constant potential conductor 5. Based on something. Therefore, it is desirable that the voltage division ratio is about 2: 1 to 10: 1, that is, the impedance of the transmission line and the termination resistor is about 1/2 to 1/10 of the input impedance of the detection circuit. .

<他の実施形態>
以上、本発明の実施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ことなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。例えば、上記実施形態の構成の一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。
<Other embodiments>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention can take a various form, without being limited to the said embodiment. For example, a part of the configuration of the above embodiment may be replaced with a known configuration having a similar function.

上記実施形態では、センサ部2(平衡出力型のシールデッドループアンテナ)を多層基板上に構成したストリップラインを用いて構成しているが、検出回路の入力インピーダンスより小さいインピーダンスを有する同軸ケーブルやセミリジッドケーブルを用いて構成してもよい。   In the above embodiment, the sensor unit 2 (balanced output type sealed dead loop antenna) is configured using a strip line configured on a multilayer substrate, but a coaxial cable or semi-rigid having an impedance smaller than the input impedance of the detection circuit. You may comprise using a cable.

1…磁界検出プローブ 2…センサ部 3…接続部 4…信号用導体 5(51,52)…定電位用導体 6…終端抵抗 7…ギャップ部 21(211〜214)…誘電体層 22(221〜223)…導体層 31…中心導体 32…外部導体   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic field detection probe 2 ... Sensor part 3 ... Connection part 4 ... Signal conductor 5 (51, 52) ... Constant potential conductor 6 ... Termination resistor 7 ... Gap part 21 (211 to 214) ... Dielectric layer 22 (221) 223) Conductor layer 31 Central conductor 32 External conductor

Claims (3)

信号を伝送する信号用導体(4)と前記信号用導体を電磁的に遮蔽する定電位用導体(5)とで構成され、部分的に前記信号用導体を露出させたギャップ部(7)を有する伝送線路によってループ状に形成されたセンサ部(2)と、
前記伝送線路の一端に接続される終端抵抗(6)と、
を備えた平衡出力型のシールデッドループアンテナを用いて構成される磁界検出プローブ(1)であって、
前記伝送線路及び前記終端抵抗のインピーダンスが、前記伝送線路の前記終端抵抗の接続端とは異なる一端(3)に接続される検出回路の入力インピーダンスより小さな値にて互いに整合するように設定されていることを特徴とする磁界検出プローブ。
The gap portion (7) is composed of a signal conductor (4) for transmitting a signal and a constant potential conductor (5) for electromagnetically shielding the signal conductor, and partially exposing the signal conductor. A sensor part (2) formed in a loop by a transmission line having;
A terminating resistor (6) connected to one end of the transmission line;
A magnetic field detection probe (1) configured using a balanced output type shielded loop antenna with
The impedance of the transmission line and the termination resistor are set to match each other with a value smaller than the input impedance of the detection circuit connected to one end (3) different from the connection end of the termination resistor of the transmission line. A magnetic field detection probe characterized by comprising:
前記伝送線路及び前記終端抵抗のインピーダンスは、前記検出回路の入力インピーダンスの1/2〜1/10であることを特徴とする請求項1に記載の磁界検出プローブ。   The magnetic field detection probe according to claim 1, wherein impedances of the transmission line and the termination resistor are ½ to 1/10 of an input impedance of the detection circuit. 前記センサ部は、フレキシブルな多層基板(21,22)を用いて構成され、前記伝送線路は、前記多層基板上に構成されたストリップライン(4,5)からなることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の磁界検出プローブ。   The said sensor part is comprised using a flexible multilayer board | substrate (21, 22), The said transmission line consists of a stripline (4, 5) comprised on the said multilayer board | substrate. Or the magnetic field detection probe of any one of Claim 2.
JP2013024669A 2013-02-12 2013-02-12 Magnetic field detection probe Pending JP2014153263A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013024669A JP2014153263A (en) 2013-02-12 2013-02-12 Magnetic field detection probe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013024669A JP2014153263A (en) 2013-02-12 2013-02-12 Magnetic field detection probe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014153263A true JP2014153263A (en) 2014-08-25

Family

ID=51575255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013024669A Pending JP2014153263A (en) 2013-02-12 2013-02-12 Magnetic field detection probe

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014153263A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117607771A (en) * 2023-10-09 2024-02-27 广东工业大学 Electromagnetic signal measurement calibration system and multiport matrix transformation calibration method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117607771A (en) * 2023-10-09 2024-02-27 广东工业大学 Electromagnetic signal measurement calibration system and multiport matrix transformation calibration method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9655230B2 (en) Electromagnetic noise filter device and equivalent filter circuit thereof
CN109061320B (en) Electromagnetic field composite probe and detection system
US8125291B2 (en) Electromagnetic interference noise separator
JP2016001190A (en) Enhancement of planar rf sensor technique
CN108184306B (en) Electric field passive probe
CN109884562B (en) Differential magnetic field detection module and magnetic field probe
JPWO2005111635A1 (en) Method and apparatus for measuring electric circuit parameters
CN112698251B (en) Magnetic field passive probe and magnetic field detection device
CN109884561B (en) Magnetic field detection module and magnetic field probe
JP5418424B2 (en) Electromagnetic field probe
JP2019078563A (en) Directional coupler
US20100301963A1 (en) Balun with intermediate conductor
JP2010088011A (en) Directional coupler
JP2014153263A (en) Magnetic field detection probe
JP2009181804A5 (en)
JP2015516064A (en) Ultra-wideband measurement bridge
JP4748376B2 (en) Coaxial cable and transmission circuit using the same
WO2023166357A1 (en) Passive antenna comprising a screened loop aerial
JP2019211422A (en) Magnetic field detection coil and EMI antenna
CN115516327B (en) electromagnetic field sensor
CN110095656B (en) Probe module and probe
JP2013250241A (en) Probe and measuring device
JP2015007579A (en) Magnetic field detection probe
JP6548608B2 (en) Printed circuit board
JP2013191971A (en) Transmission line, and design method thereof