JP2765490B2 - Magnetic field waveform measurement system - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はコンピュータのクロック
信号などの周期的な信号や静電気放電に伴う非周期的な
電流などにより発生した磁界の時間軸波形を測定するた
めの測定システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a measuring system for measuring a time axis waveform of a magnetic field generated by a periodic signal such as a clock signal of a computer or an aperiodic current caused by electrostatic discharge.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、磁界波形の測定には、図８に示す
ようにケーブルに流れる電流がその周囲に作る磁界を測
定するための電流プローブ３２とオシロスコープ３３
（ソニー・テクトロニクス編：電流プローブの測定技
術）の組み合わせによる測定システム３１や、図１０に
示すように出力段に積分回路４３をつないだループプロ
ーブ４２とオシロスコープ４４の組み合わせた測定シス
テム４１（Ｈａｇａ，ｅｔ．ａｌ．］“Ａ Ｍｅａｓｕ
ｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄＭ
ａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｒａｄｉａｔｅｄ ｆｒ
ｏｍ ＶＤＴ，”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ １９
９４ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕ
ｍ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐ
ａｔｉｂｉｌｉｔｙ，ＥＭＣ’９４ ＳＥＮＤＡＩ，１
９Ｐ３０２，ｐｐ．６４７−６５０）が用いられてい
た。2. Description of the Related Art Conventionally, in measuring a magnetic field waveform, as shown in FIG. 8, a current probe 32 and an oscilloscope 33 for measuring a magnetic field generated by a current flowing through a cable around the cable.
(Sony Tektronix: current probe measurement technology), or a measurement system 41 (Haga, Hana, Japan) in which a loop probe 42 and an oscilloscope 44 in which an integration circuit 43 is connected to an output stage as shown in FIG. et. al.] "A Measu
rement of Electric andM
agnostic Field Radiated fr
om VDT, "Proceedings of 19
94 International Symposiu
mon Electromagnetic Comp
atibibility, EMC'94 SENDAI, 1
9P302, pp. 647-650).
【０００３】図９を用いて電流プローブ３２の原理を説
明する。電流プローブ３２は図９に示すようにリング状
のフェライトコア３４に２次コイル３５を巻き、変成器
を形成させるもので、リング状コア３４の中に被測定ケ
ーブル３６を通して使用する。被測定ケーブル３６を通
すために、リング状コア３４は線路を分割して開閉でき
る構造をなす。被測定ケーブル３６を流れる高周波の電
流はその周囲に高周波磁界を発生させる。この磁界をリ
ング状コア３４で検出し、２次側の負荷に誘起された電
圧を測定することにより、変成器の巻き数比と負荷値か
ら電流値を換算して求める。 The principle of the current probe 32 will be described with reference to FIG .
I will tell. The current probe 32 has a secondary coil 35 wound around a ring-shaped ferrite core 34 as shown in FIG. 9 to form a transformer. The current probe 32 is used through a cable 36 to be measured in the ring-shaped core 34. In order to pass the cable under test 36, the ring-shaped core 34 has a structure capable of dividing and opening the line. The high-frequency current flowing through the cable under test 36 generates a high-frequency magnetic field around it. This magnetic field is detected by the ring-shaped core 34, and the voltage induced in the load on the secondary side is measured, whereby the current value is obtained by converting the current ratio from the turns ratio of the transformer and the load value.
【０００４】一方、ループプローブ４２の次段に積分回
路４３をつないだ測定法４１では、ループプローブ４２
の出力電圧が自己インダクタンスの影響を無視しうる低
周波帯においてファラデーの電磁誘導の法則に従い鎖交
磁束の時間微分に比例する特性を利用したものである。
時間微分された電圧波形を電気的な時間積分回路４３を
通過させることにより磁界の時間軸波形が測定できる。 On the other hand, in the measuring method 41 in which an integrating circuit 43 is connected to the next stage of the loop probe 42, the loop probe 42
In the low frequency band where the effect of the self-inductance can be neglected, the characteristic of the output voltage is proportional to the time derivative of the flux linkage in accordance with Faraday's law of electromagnetic induction.
The time-axis waveform of the magnetic field can be measured by passing the time-differentiated voltage waveform through the electrical time integration circuit 43.
【０００５】その他に、図１１に示すように本来、周波
数特性を測定するために利用される広帯域アンテナ４５
を用い、アンテナの入力電界強度と出力電圧の関係を示
すアンテナ係数を用いて電磁界の時間軸波形を測定する
手段も提案されている（例えば、馬杉ら著「間接ＥＳＤ
にともなう電磁パルスの測定と解析」、電子情報通信学
会論文誌Ｂ−II、Ｎｏ．９、ｐｐ６４７−６５４参
照）。[0005] In addition, as shown in FIG. 11, a wideband antenna 45 originally used for measuring frequency characteristics is used.
There has also been proposed a means for measuring a time-axis waveform of an electromagnetic field using an antenna coefficient indicating a relationship between an input electric field strength and an output voltage of an antenna (for example, "Indirect ESD" by Masugi et al.).
Measurement and Analysis of Electromagnetic Pulses Accompanying Information ", IEICE Transactions B-II, No. 9, pp 647-654).
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】コンピュータのクロッ
ク信号や静電気放電に伴い発生した電磁界は広い帯域に
わたる周波数成分を有しているため、時間軸波形の測定
精度向上のためには広帯域な周波数特性を有するプロー
ブやアンテナが必要とされる。The electromagnetic field generated by a clock signal of a computer or an electrostatic discharge has a frequency component over a wide band. Therefore, in order to improve the measurement accuracy of the time axis waveform, a wide frequency characteristic is required. Is required.
【０００７】従来技術による電流プローブ３２は内部で
電流プローブの特性を補正する機能がないため、周波数
特性が変成器のコア３４によって制限され、測定周波数
範囲は出力電圧と出力電流の関係が１：１を満足する範
囲に限られる。また、被測定ケーブル３６を電流プロー
ブ３２に挿入して測定するため、フラットケーブルなど
の幅広のケーブルやプリント配線基板上の伝送線路など
の磁界、および電流を測定することができないという欠
点を有していた。 Since the current probe 32 according to the prior art has no function of internally correcting the characteristics of the current probe , the frequency characteristics are limited by the core 34 of the transformer, and the measurement frequency range is such that the relationship between the output voltage and the output current is 1: Limited to the range satisfying 1. In addition, since the measured cable 36 is inserted into the current probe 32 for measurement, a flat cable or the like is used.
Wide cables and transmission lines on printed circuit boards
Inability to measure the magnetic field and current of
Had a point.
【０００８】ループプローブ４２の次段に積分回路４３
を設ける測定システム４１は、前述のようにループプロ
ーブ４２の出力電圧が磁界強度の時間変化の微分に比例
していることに基づいている。ところが、ループプロー
ブではその自己インダクタンスの影響が無視できなくな
る高い周波数帯においてはループプローブの出力がもは
や磁界強度の時間変化の微分に比例しなくなるため、高
周波域の周波数成分を持つ波形に対しては測定精度が悪
くなるという欠点を有していた。An integrating circuit 43 is provided at the next stage of the loop probe 42.
Is based on the fact that the output voltage of the loop probe 42 is proportional to the differential of the time change of the magnetic field strength as described above. However, in a high frequency band where the effect of the self-inductance cannot be ignored in the loop probe, the output of the loop probe is no longer proportional to the differential of the time change of the magnetic field strength. There was a drawback that the measurement accuracy deteriorated.
【０００９】図１２は直径１０mmのループ面積を持つル
ープにおいて、被測定磁界強度Ｈ（ｆ）と出力電圧Ｖ
（ｆ）との振幅の比（ａ）と位相差（ｂ）との周波数特
性の例を示した図である。それぞれの図において横軸は
周波数を対数目盛りで表示し、縦軸は、振幅比ではｄ
Ｂ、位相差ではラジアンで表示した。１０8 Ｈｚ以下
の周波数帯では振幅比は周波数に対し直線的に変化し、
位相もほぼ−π／２ラジアンで一定であり、被測定磁界
の時間微分に比例した特性を示す。一方、１０8Ｈｚを
越える周波数帯域では振幅比は直線から逸脱し、位相も
−π／２ラジアンから大きく変化するため、もはや被測
定磁界の時間微分特性に比例しない。このような周波数
領域を含む波形を図１０に示すような測定システム４１
で測定した結果を図１３に示す。（ａ）の実際の磁界波
形に対し、測定された波形は（ｂ）のようになり、積分
回路の付加による補正だけでは磁界の時間軸波形が再現
できない。[0009] Figure 12 is in a loop with a loop area having a diameter of 10 mm, the output voltage V to be measured field strength H (f)
Is a diagram showing an example of the frequency characteristics of the ratio of the amplitude (a) and the phase difference between (b) and (f). In each figure, the horizontal axis represents the frequency on a logarithmic scale, and the vertical axis represents the amplitude ratio d.
B, the phase difference is shown in radians. In the frequency band below 108 Hz, the amplitude ratio changes linearly with frequency.
The phase is also substantially constant at -π / 2 radian, and shows a characteristic proportional to the time derivative of the magnetic field to be measured . On the other hand, the amplitude ratio in a frequency band exceeding 108Hz is deviated from a straight line, in phase to vary greatly from - [pi] / 2 radians, measuring no longer be
It is not proportional to the time derivative of the constant magnetic field. A waveform including such a frequency domain is converted into a measurement system 41 as shown in FIG.
FIG. 13 shows the results of the measurement. The measured waveform is as shown in (b) with respect to the actual magnetic field waveform in (a), and the time axis waveform of the magnetic field cannot be reproduced only by correction by adding an integrating circuit.
【００１０】電磁界の周波数特性を測定するための広帯
域アンテナ４５を用い、この電磁界強度と出力電圧のア
ンテナ係数により補正する測定法では、通常のアンテナ
では振幅のみが校正されており、位相差に関するデータ
がないことから、その補正にあたってはアンテナの出力
電圧信号に対し複雑な処理（馬杉ら著「間接ＥＳＤにと
もなう電磁パルスの測定と解析」、電子情報通信学会論
文誌Ｂ−II、Ｎｏ．９、ｐｐ．６４７−６５４参照）を
施す必要があった。In a measurement method using a broadband antenna 45 for measuring the frequency characteristic of an electromagnetic field and correcting the electromagnetic field intensity and the output voltage using an antenna coefficient, only the amplitude is calibrated in a normal antenna, and the phase difference is corrected. Since there is no data on the data, there is no need to perform complicated processing on the output voltage signal of the antenna (Masugi et al., “Measurement and Analysis of Electromagnetic Pulses Associated with Indirect ESD”), IEICE Transactions B-II, No. 9, pp. 647-654).
【００１１】本発明の目的は広帯域な周波数成分を有す
る磁界および電流の時間軸波形を被測定物の形状による
制約を受けず、かつ精度よく測定するための測定システ
ムを提供することにある。It is an object of the present invention to provide a measurement system for accurately measuring the time axis waveform of a magnetic field and a current having a wide frequency component without being restricted by the shape of a device under test.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、磁界測定用プローブと、該磁界
測定用プローブの出力電圧波形を測定する電圧波形測定
装置と、波形処理装置とで構成され、前記波形処理装置
は前記電圧波形測定装置で測定した電圧波形を受け取
り、該電圧波形を前記磁界測定用プローブの被測定磁界
強度と出力電圧との関係を示す校正係数を用いて磁界波
形に変換する数値演算部と、前記磁界測定用プローブの
校正係数を記憶する磁界測定用プローブ校正データ記憶
部と、演算処理された磁界波形を表示する表示部とで構
成される磁界波形測定システムにおいて、前記波形処理
装置の数値演算部は、前記電圧波形測定装置から受け取
った電圧波形データをフーリエ変換する機能と、該フー
リエ変換したデータと記憶部に記憶した磁界測定用プロ
ーブの校正係数とを、各周波数成分ごとにそれぞれの振
幅同士は掛け合わせ、それぞれの位相同士は足し合わせ
て周波数軸における磁界データを得る機能と、該磁界デ
ータを逆フーリエ変換して磁界波形を求める機能とを有
することを特徴とする。 According to the present invention, there is provided a magnetic field measuring probe, a voltage waveform measuring device for measuring an output voltage waveform of the magnetic field measuring probe, and a waveform processing device. The waveform processing apparatus receives a voltage waveform measured by the voltage waveform measurement apparatus, and converts the voltage waveform into a magnetic field using a calibration coefficient indicating a relationship between a measured magnetic field intensity of the magnetic field measurement probe and an output voltage. A magnetic field waveform measurement system comprising: a numerical calculation unit for converting a waveform into a waveform; a magnetic field measurement probe calibration data storage unit for storing a calibration coefficient of the magnetic field measurement probe; and a display unit for displaying the processed magnetic field waveform In the waveform processing
The numerical operation part of the device receives the voltage waveform from the voltage waveform measuring device.
A function of performing Fourier transform on the obtained voltage waveform data,
Rie-transformed data and magnetic field measurement program stored in the storage unit
And the calibration coefficient of the probe for each frequency component.
The widths are multiplied together, and the phases are added together
Function to obtain magnetic field data in the frequency axis by
Function to obtain the magnetic field waveform by inverse Fourier transform
It is characterized by doing.
【００１３】[0013]
【００１４】また、磁界測定用プローブと、オシロスコ
ープとで構成され、前記オシロスコープは、測定した前
記磁界測定用プローブの出力電圧波形を数値データに変
換する波形データ−数値データ変換機能と、前記電圧波
形データを受け取り、該電圧波形データを前記磁界測定
用プローブの被測定磁界強度と出力電圧との関係を示す
校正係数を用いて磁界波形データに変換する機能と、前
記プローブの校正係数を記憶する磁界測定用プローブ校
正データ記憶機能と、前記校正係数を用いて変換された
磁界波形を表示する演算処理データ表示機能とを有する
磁界波形測定システムにおいて、前記電圧波形データを
磁界波形データに変換する機能は、波形データ−数値デ
ータ変換機能から受け取った電圧波形データをフーリエ
変換する機能と、前記電圧波形をフーリエ変換したデー
タと磁界測定用プローブ校正データ記憶機能で記憶した
磁界測定用プローブの校正係数とを、各周波数成分ごと
にそれぞれの振幅同士は掛け合わせ、それぞれの位相同
士は足し合わせて周波数軸における磁界データを得る機
能と、該磁界データを逆フーリエ変換して磁界波形デー
タを求める機能とを有することを特徴とする。Further, the oscilloscope comprises a magnetic field measuring probe and an oscilloscope, wherein the oscilloscope has a waveform data-numerical data converting function of converting the measured output voltage waveform of the magnetic field measuring probe into numerical data; A function of receiving the data and converting the voltage waveform data into magnetic field waveform data using a calibration coefficient indicating a relationship between a measured magnetic field strength and an output voltage of the magnetic field measuring probe; and a magnetic field storing the calibration coefficient of the probe. It has a measurement probe calibration data storage function and an arithmetic processing data display function of displaying a magnetic field waveform converted using the calibration coefficient.
In the magnetic field waveform measurement system, the function of converting the voltage waveform data into the magnetic field waveform data includes a function of performing a Fourier transform of the voltage waveform data received from the waveform data-numerical data conversion function, and a function of performing a Fourier transform of the voltage waveform and a magnetic field. The calibration coefficient of the magnetic field measurement probe stored by the measurement probe calibration data storage function is stored for each frequency component.
Has a function of obtaining magnetic field data on the frequency axis by multiplying each amplitude by each other and adding each phase to each other, and a function of obtaining magnetic field waveform data by performing an inverse Fourier transform of the magnetic field data. .
【００１５】[0015]
【作用】磁界波形の測定には、校正係数が既知の磁界測
定用プローブを用いる。校正係数とは測定に関わる帯域
において被測定磁界と、前記磁界測定用プローブを波形
測定用受信機の入力インピーダンスに等しいインピーダ
ンスで終端したときの出力電圧との比Ｃ（ｆ）である。
ｆは周波数、終端のインピーダンスは通常５０オームが
用いられる。校正係数Ｃ（ｆ）は振幅比と位相差のデー
タからなる。磁界測定用プローブの出力電圧波形ｖ
（ｔ）のフーリエ変換をＶ（ｆ）とし、受信磁界の周波
数特性をＨ（ｆ）とすれば、Ｖ（ｆ）、Ｃ（ｆ）、Ｈ
（ｆ）の間には Ｈ（ｆ）＝Ｃ（ｆ）Ｖ（ｆ） （１） の関係がある。（１）式は振幅と位相差でそれぞれ別々
の計算を行う。振幅の項は乗算し、位相差の項は加算す
る。Ｈ（ｆ）を逆フーリエ変換することにより磁界の時
間軸波形ｈ（ｔ）が求まる。[Function] To measure the magnetic field waveform, a magnetic field measurement with a known calibration coefficient is used.
Use a regular probe. The calibration coefficient is a ratio C (f) between the magnetic field to be measured in the band related to the measurement and the output voltage when the magnetic field measuring probe is terminated with an impedance equal to the input impedance of the waveform measuring receiver.
f is the frequency, and the impedance of the terminal is usually 50 ohm. The calibration coefficient C (f) is composed of data of the amplitude ratio and the phase difference. Output voltage waveform v of magnetic field measurement probe
If the Fourier transform of (t) is V (f) and the frequency characteristic of the received magnetic field is H (f), V (f), C (f), H
There is a relationship of H (f) = C (f) V (f) (1) between (f). Equation (1) performs separate calculations for amplitude and phase difference. The amplitude term is multiplied and the phase difference term is added. The time-domain waveform h (t) of the magnetic field is obtained by performing an inverse Fourier transform on H (f).
【００１６】この方法はオシロスコープなどの電圧波形
測定装置の測定可能周波数帯域とループプローブなどの
磁界測定用プローブの校正係数の周波数帯域で、波形の
測定が可能であり、磁界測定用プローブの周波数特性に
よる制限を受けない。According to this method, a waveform can be measured in a frequency band that can be measured by a voltage waveform measuring device such as an oscilloscope and a frequency band of a calibration coefficient of a magnetic field measuring probe such as a loop probe. Not subject to any restrictions.
【００１７】測定可能な周波数帯域は電圧波形測定装置
の周波数帯域もしくは磁界測定用プローブの校正可能周
波数帯域から決定される。The measurable frequency band is determined from the frequency band of the voltage waveform measuring device or the calibratable frequency band of the magnetic field measuring probe.
【００１８】磁界測定用プローブの校正係数は標準磁界
発生源としてグランドプレーンが十分に広くかつ整合終
端したマイクロストリップ線路を用いることにより測定
することができる（例えば、佐々木ら著、“磁界測定用
ループプローブの校正”１９９４年電子情報通信学会春
季全国大会予稿集Ｂ−２８５参照）。The calibration coefficient of the magnetic field measuring probe can be measured by using a microstrip line having a sufficiently wide ground plane and matched termination as a standard magnetic field generating source (for example, Sasaki et al., “Magnetic field measuring loop”). Probe Calibration, "Proceedings of the IEICE Spring National Convention 1994 B-285).
【００１９】[0019]
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照して説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２０】図１は本発明による測定システム１を示す
ブロック図である。本測定システム１は磁界測定用プロ
ーブ２、電圧波形を測定し、該波形を数値データに変換
し、外部に転送可能な電圧波形測定装置３、波形処理装
置４で構成する。波形処理装置４は電圧波形測定装置３
から送られた時間軸波形の数値データに対し演算を行う
数値演算部５と磁界測定用プローブ２の被測定磁界強度
Ｈ（ｆ）と出力電圧Ｖ（ｆ）の比に関する振幅と位相の
校正係数データを入力し記憶する機能を有する磁界測定
用プローブ校正データ記憶部６、演算されたデータを出
力し時間軸波形として表示する表示部７で構成される。FIG. 1 is a block diagram showing a measuring system 1 according to the present invention. The measurement system 1 comprises a magnetic field measurement probe 2, a voltage waveform, a voltage waveform measurement device 3 which converts the waveform into numerical data, and can transfer the waveform to an external device. The waveform processing device 4 is a voltage waveform measuring device 3
Of the amplitude and phase relating to the ratio of the measured magnetic field strength H (f) to the output voltage V (f) of the numerical value calculation unit 5 and the magnetic field measurement probe 2 for calculating the numerical data of the time axis waveform sent from the
It comprises a magnetic field measurement probe calibration data storage unit 6 having a function of inputting and storing calibration coefficient data, and a display unit 7 for outputting calculated data and displaying it as a time axis waveform.
【００２１】波形処理装置４にはコンピュータやワーク
ステーションなどの情報処理装置を用い、この情報処理
装置に前記の機能を有効とするようなソフトウェアーを
組み込んでもよい。An information processing device such as a computer or a workstation may be used as the waveform processing device 4, and software for enabling the above functions may be incorporated in the information processing device.
【００２２】波形処理装置４内部での数値処理の様子を
図２に示す。ステップ５２では、電圧波形測定装置など
で測定した電圧の時間軸ｔにおける波形データｖ（ｔ）
をフーリエ変換し、電圧の周波数軸ｆのデータＶ（ｆ）
を得る。Ｖ（ｆ）はそれぞれの周波数に対して振幅と位
相差のデータを有している。ステップ５４では、前記Ｖ
（ｆ）と校正データ記憶部６に記憶した磁界測定用プロ
ーブの校正係数Ｃ（ｆ）との演算により周波数軸ｆにお
ける磁界のデータＨ（ｆ）を得る。ここで、Ｃ（ｆ）は
振幅と位相差のデータで構成される。該校正係数Ｃ
（ｆ）と前記電圧の周波数軸データＶ（ｆ）とは、それ
ぞれの周波数において、振幅は掛け合わせ、位相差は足
し合わせて周波数軸ｆにおける磁界データＨ（ｆ）を得
る。ステップ５５では、Ｈ（ｆ）を逆フーリエ変換する
ことにより時間軸波形ｈ（ｔ）を求める。ステップ５６
では、該時間軸のデータｈ（ｔ）を表示部７で表示す
る。FIG. 2 shows the state of the numerical processing inside the waveform processing device 4. In step 52, a voltage waveform measuring device
Waveform data v (t) on the time axis t of the voltage measured at
Is Fourier-transformed, and data V (f) on the frequency axis f of the voltage
Get. V (f) has amplitude and phase difference data for each frequency. In step 54, the V
(F) and the magnetic field measurement program stored in the calibration data storage unit 6.
Calculated with the frequency calibration coefficient C (f)
Magnetic field data H (f) is obtained. Here, C (f) is Ru is composed of data of the amplitude and phase difference. The calibration coefficient C
(F) and the frequency axis data V (f) of the voltage are multiplied by the amplitude and the phase difference at each frequency to obtain the magnetic field data H (f) on the frequency axis f. In step 55, a time axis waveform h (t) is obtained by performing an inverse Fourier transform on H (f) . Step 56
Then, the data h (t) of the time axis is displayed on the display unit 7 .
You .
【００２３】コンピュータのクロック信号など周期性を
有する信号は周波数軸のデータが離散的になるため、Ｈ
（ｆ）からｈ（ｔ）への変換においては、逆フーリエ変
換手法を用いなくてもそれぞれの周波数における振幅と
位相差を持つ正弦波の足し合わせとして求めることがで
きる。静電気放電に伴う電流などの作る非周期性の磁界
の場合には周波数スペクトルは連続となり、逆フーリエ
変換を実行する必要がある。フーリエ変換、逆フーリエ
変換はともにＦＦＴなの既に提供されている計算手段も
しくは手法による。For a signal having a periodicity such as a clock signal of a computer, the data on the frequency axis is discrete.
In the conversion from (f) to h (t), the inverse Fourier transformation
Without using the conversion method, it can be obtained as the sum of sine waves having amplitude and phase difference at each frequency. In the case of a non-periodic magnetic field generated by a current caused by electrostatic discharge or the like, the frequency spectrum becomes continuous, and it is necessary to execute an inverse Fourier transform. Both the Fourier transform and the inverse Fourier transform are based on already provided calculation means or methods such as FFT.
【００２４】次に実際の測定例を示す。５０オームの特
性インピーダンスを持ち、整合終端したマイクロストリ
ップ線路基板近傍の磁界波形を測定した。図３は測定ブ
ロック１１である。パルス発生器１６を用いて周波数１
０ＭＨｚのパルス状の繰り返し電流をマイクロストリッ
プ線路１５に供給した。この電流によりマイクロストリ
ップ線路基板１５の近傍に発生した高周波磁界を磁界測
定用プローブ１２を用いて測定する。磁界測定用プロー
ブ１２としては直径１０mmのループ面を有するループプ
ローブ１２を用いた。ループプローブ１２の出力電圧波
形は電圧波形測定装置として波形を数値データに変換可
能なディジタイジングオシロスコープ１３を用いて測定
した。 Next, an actual measurement example will be described. The magnetic field waveform near the matched microstrip line substrate having a characteristic impedance of 50 ohms was measured. FIG. 3 shows the measurement block 11. Frequency 1 using pulse generator 16
A pulse-like repetitive current of 0 MHz was supplied to the microstrip line 15. The high-frequency magnetic field generated near the microstrip line substrate 15 by this current is measured using the magnetic field measuring probe 12. As the magnetic field measuring probe 12 , a loop probe 12 having a loop surface with a diameter of 10 mm was used. Output voltage wave of loop probe 12
The waveform can be converted to numerical data as a voltage waveform measuring device
Measurement using an effective digitizing oscilloscope 13
did.
【００２５】図４に測定に用いたループプローブ１２の
被測定磁界強度とその出力電圧の振幅比および位相差の
関係である校正係数を示す。図５に（ａ）方形波および
（ｂ）三角波の電流を供給したときのループプローブ１
２の出力電圧波形ｖ（ｔ）を示す。FIG. 4 shows the loop probe 12 used for the measurement.
7 shows a calibration coefficient, which is a relationship between the measured magnetic field strength and the amplitude ratio and phase difference of the output voltage. FIG. 5 shows a loop probe 1 when (a) square wave and (b) triangular wave currents are supplied.
2 shows an output voltage waveform v (t) of FIG.
【００２６】数値データに変換された電圧波形ｖ（ｔ）
を波形処理装置１４に転送し図２に示したデータ処理を
施した後の磁界の時間軸波形を図６に実線で示す。縦軸
は測定した磁界強度からマイクロストリップ線路１５を
流れる電流に換算した値である。図６の破線は５０オー
ムの入力インピーダンスの受信機にてマイクロストリッ
プ線路１５のストリップ導体−グランドプレーン間の電
圧を測定し、その入力インピーダンスで除すことにより
求めた電流の時間軸波形である。Voltage waveform v (t) converted to numerical data
Is transferred to the waveform processing device 14 and subjected to the data processing shown in FIG. 2, and the time axis waveform of the magnetic field is shown by a solid line in FIG. The vertical axis is a value obtained by converting the measured magnetic field strength into a current flowing through the microstrip line 15 . The broken line in FIG. 6 is a time axis waveform of a current obtained by measuring the voltage between the strip conductor of the microstrip line 15 and the ground plane by a receiver having an input impedance of 50 ohms and dividing the voltage by the input impedance.
【００２７】伝送線路上を流れる高周波電流は高周波磁
界を発生させる。したがって、本実施例のように電流近
傍の高周波磁界波形を測定することにより、伝送線路上
を流れる高周波電流の波形が求められる。The high-frequency current flowing on the transmission line generates a high-frequency magnetic field. Thus, by measuring the high-frequency magnetic field waveform of a current proximity as in the present embodiment, the transmission line path
The waveform of the high frequency current flowing in the sought.
【００２８】図７は本発明による第２の実施例である測
定システム２１のブロック図である。本測定システム２
１は校正係数が既知のループプローブ２２とオシロスコ
ープ２３で構成する。オシロスコープ２３は前記プロー
ブの出力電圧波形を数値データに変換する機能２４、こ
の数値データを四則演算したり、フーリエ変換、逆フー
リエ変換の計算を可能とする演算機能２５とループプロ
ーブ２２の校正係数を入力し記憶する機能２６と電圧波
形データを磁界波形データに演算した後、磁界波形デー
タを表示する機能２７を有している。ループプローブ２
２の出力電圧の処理は図２と同様の流れによる。FIG. 7 is a block diagram of a measuring system 21 according to a second embodiment of the present invention. Main measurement system 2
1 is the oscilloscope with the loop probe 22 whose calibration coefficient is known.
It is composed of a loop 23. The oscilloscope 23 is
A function 24 for converting the output voltage waveform of the output to numerical data, an arithmetic function 25 for performing arithmetic operations on this numerical data, and calculating Fourier transform and inverse Fourier transform.
Function and inputs and stores the calibration factor over Bed 22 26 and the voltage wave
After calculating the shape data into magnetic field waveform data,
It has a function 27 for displaying data . Loop probe 2
The processing of the output voltage of No. 2 follows the same flow as in FIG.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上説明したように本発明による磁界の
時間軸波形測定システムは、被測定磁界波形の周波数成
分が磁界測定用プローブの校正係数の周波数帯域に含ま
れている限り、磁界測定用プローブの周波数特性による
制限をうけず磁界波形を測定できるため、コンピュータ
のクロック信号や静電気放電などに伴う広帯域な周波数
成分を有する磁界および電流の時間軸波形を精度よく測
定できる効果を有する。また、磁界測定用プローブとし
てループアンテナを用いればケーブルなどを貫通させる
必要がないため、被測定対象による制約を受けない。As described above, the magnetic field time axis waveform measuring system according to the present invention provides a magnetic field measuring system for measuring a magnetic field as long as the frequency component of the measured magnetic field waveform is included in the frequency band of the calibration coefficient of the magnetic field measuring probe . Since the magnetic field waveform can be measured without being restricted by the frequency characteristics of the probe, there is an effect that the time axis waveform of a magnetic field and a current having a wide frequency component due to a clock signal of a computer or an electrostatic discharge can be accurately measured. In addition, if a loop antenna is used as the magnetic field measurement probe, it is not necessary to penetrate a cable or the like, so that there is no restriction due to the measurement target.
【図１】本発明の第１実施例に係る磁界波形測定システ
ムのブロック図。FIG. 1 is a block diagram of a magnetic field waveform measurement system according to a first embodiment of the present invention.
【図２】数値データの処理フローを示す図。FIG. 2 is a diagram showing a processing flow of numerical data.
【図３】磁界波形の測定例を表すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a measurement example of a magnetic field waveform.
【図４】ループプローブの校正係数の周波数特性図。FIG. 4 is a frequency characteristic diagram of a calibration coefficient of a loop probe.
【図５】出力電圧波形図。FIG. 5 is an output voltage waveform diagram.
【図６】磁界波形図。FIG. 6 is a magnetic field waveform diagram.
【図７】本発明の第２の実施例に係る磁界波形測定シス
テムのブロック図。FIG. 7 is a block diagram of a magnetic field waveform measurement system according to a second embodiment of the present invention.
【図８】従来技術による電流波形測定ブロック図。FIG. 8 is a block diagram of a current waveform measurement according to the related art.
【図９】従来技術による電流プローブを示す図。FIG. 9 shows a current probe according to the prior art.
【図１０】従来技術による磁界波形測定ブロック図。FIG. 10 is a block diagram of a magnetic field waveform measurement according to the related art.
【図１１】従来技術による電磁界波形測定ブロック図。FIG. 11 is a block diagram of an electromagnetic field waveform measurement according to the related art.
【図１２】ループプローブの校正係数の周波数特性図。FIG. 12 is a frequency characteristic diagram of a calibration coefficient of a loop probe.
【図１３】従来技術による磁界波形の測定結果を示す
図。FIG. 13 is a diagram showing a measurement result of a magnetic field waveform according to the related art.
１ 磁界波形測定システム ２ 波形測定用プローブ ３ 電圧波形測定装置 ４ 波形処理装置 ５ 数値演算部 ６ 磁界測定用プローブ校正データ記憶部 ７ 波形データ表示部 １１ 測定ブロック図 １２ ループプローブ １３ ディジタイジングオシロスコープ １４ 波形処理装置 １５ マイクロストリップ線路 １６ パルス発生器 ２１ 磁界波形測定システム ２２ 磁界測定用プローブ ２３ オシロスコープ ２４ 波形データ−数値データ変換機能 ２５ 演算機能 ２６ 磁界測定用プローブ校正データ記憶機能 ２７ 演算処理データ表示機能 ３１ 電流波形測定システム ３２ 電流プローブ ３３ オシロスコープ ３４ リング状コア ３５ ２次コイル ３６ 被測定ケーブル ４１ 磁界波形測定システム ４２ ループプローブ ４３ 積分回路 ４４ オシロスコープ ４５ 広帯域アンテナ ５１ 電圧の時間軸波形の数値データｖ（ｔ） ５２ フーリエ変換処理 ５３ 磁界測定用プローブの校正データＣ（ｆ） ５４ 磁界の周波数特性を売るための計算処理 ５５ 磁界の時間軸波形データｈ（ｔ） ５６ データの表示 Reference Signs List 1 magnetic field waveform measurement system 2 waveform measurement probe 3 voltage waveform measurement device 4 waveform processing device 5 numerical operation unit 6 magnetic field measurement probe calibration data storage unit 7 waveform data display unit 11 measurement block diagram 12 loop probe 13 digitizing oscilloscope 14 waveform Processor 15 Microstrip line 16 Pulse generator 21 Magnetic field waveform measurement system 22 Probe for magnetic field measurement 23 Oscilloscope 24 Waveform data-numerical data conversion function 25 Arithmetic function 26 Calibration data storage function for magnetic field measurement probe 27 Arithmetic processing data display function 31 Current Waveform measurement system 32 Current probe 33 Oscilloscope 34 Ring core 35 Secondary coil 36 Cable under test 41 Magnetic field waveform measurement system 42 Loop probe 43 Integrator circuit 44 Oscilloscope 45 Broadband antenna 51 Numerical data of voltage time axis waveform v (t) 52 Fourier transform processing 53 Calibration data C (f) of magnetic field measurement probe 54 Calculation processing for selling frequency characteristics of magnetic field 55 Time field waveform data h of magnetic field (T) Display of 56 data
Claims (3)
ーブの出力電圧波形を測定する電圧波形測定装置と、波
形処理装置とで構成され、前記波形処理装置は前記電圧
波形測定装置で測定した電圧波形を受け取り、該電圧波
形を前記磁界測定用プローブの被測定磁界強度と出力電
圧との関係を示す校正係数を用いて磁界波形に変換する
数値演算部と、前記磁界測定用プローブの校正係数を記
憶する磁界測定用プローブ校正データ記憶部と、演算処
理された磁界波形を表示する表示部とで構成される磁界
波形測定システムにおいて、前記 波形処理装置の数値演
算部は、前記電圧波形測定装置から受け取った電圧波形
データをフーリエ変換する機能と、該フーリエ変換した
データと記憶部に記憶した磁界測定用プローブの校正係
数とを、各周波数成分ごとにそれぞれの振幅同士は掛け
合わせ、それぞれの位相同士は足し合わせて周波数軸に
おける磁界データを得る機能と、該磁界データを逆フー
リエ変換して磁界波形を求める機能とを有することを特
徴とする磁界波形測定システム。 A magnetic field measuring probe and a magnetic field measuring probe
A voltage waveform measuring device for measuring the output voltage waveform of the
And a waveform processing device, wherein the waveform processing device
Receiving the voltage waveform measured by the waveform measuring device,
The shape of the measured magnetic field strength and output power of the magnetic field measuring probe
Convert to a magnetic field waveform using a calibration coefficient indicating the relationship with pressure
The numerical calculation section and the calibration coefficient of the magnetic field measurement probe are recorded.
The magnetic field measurement probe calibration data storage unit
Magnetic field composed of a display unit for displaying a controlled magnetic field waveform
In waveform measurement system, math portion of the waveform processing apparatus, the calibration of the voltage waveform and function of Fourier transform of the voltage waveform data received from the measuring device, the magnetic field measuring probe stored in the storage unit with the Fourier transformed data A function for multiplying the amplitude by each amplitude for each frequency component and adding the phases to obtain magnetic field data on the frequency axis, and a function for obtaining a magnetic field waveform by performing an inverse Fourier transform of the magnetic field data. It is special to have
Magnetic field waveform measurement system.
で構成され、前記オシロスコープは、測定した前記磁界
測定用プローブの出力電圧波形を数値データに変換する
波形データ−数値データ変換機能と、前記電圧波形デー
タを受け取り、該電圧波形データを前記磁界測定用プロ
ーブの被測定磁界強度と出力電圧との関係を示す校正係
数を用いて磁界波形データに変換する機能と、前記プロ
ーブの校正係数を記憶する磁界測定用プローブ校正デー
タ記憶機能と、前記校正係数を用いて変換された磁界波
形を表示する演算処理データ表示機能とを有する磁界波
形測定システムにおいて、 前記電圧波形データを磁界波
形データに変換する機能は、波形データ−数値データ変
換機能から受け取った電圧波形データをフーリエ変換す
る機能と、前記電圧波形をフーリエ変換したデータと磁
界測定用プローブ校正データ記憶機能で記憶した磁界測
定用プローブの校正係数とを、各周波数成分ごとにそれ
ぞれの振幅同士は掛け合わせ、それぞれの位相同士は足
し合わせて周波数軸における磁界データを得る機能と、
該磁界データを逆フーリエ変換して磁界波形データを求
める機能とを有することを特徴とする磁界波形測定シス
テム。 2. A magnetic field measuring probe, an oscilloscope,
The oscilloscope is configured to measure the magnetic field
Convert the output voltage waveform of the measurement probe to numerical data
Waveform data-numerical data conversion function and the voltage waveform data
Receiving the voltage waveform data and the magnetic field measurement processor.
Calibrator showing the relationship between the measured magnetic field strength of the probe and the output voltage
Function to convert to magnetic field waveform data using
Probe calibration data for magnetic field measurement that stores the calibration coefficient of the probe
Magnetic field wave converted using the calibration coefficient
Magnetic field wave having a function of displaying processed data for displaying a shape
In the shape measurement system, the function of converting the voltage waveform data into the magnetic field waveform data includes a function of performing a Fourier transform of the voltage waveform data received from the waveform data-numerical data conversion function, and a function of performing a Fourier transform of the voltage waveform and the magnetic field measurement. a calibration coefficient of the magnetic field measuring probe stored in use the probe calibration data storage function, it for each frequency component
A function of multiplying the respective amplitudes and adding the respective phases together to obtain magnetic field data on the frequency axis;
The magnetic field data by inverse Fourier transform magnetic field waveform measurement cis and having a function for obtaining the magnetic field waveform data
Tem .
ーブを用いることを特徴とする請求項１、２のいずれか
に記載の磁界波形測定システム。 3. The magnetic field waveform measurement system according to claim 1 , wherein a loop probe is used as the magnetic field measurement probe.
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| JPH08101262A JPH08101262A (en) | 1996-04-16 |
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ID=17035450
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-
1994
- 1994-10-03 JP JP6238798A patent/JP2765490B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH08101262A (en) | 1996-04-16 |
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