JP7410561B2 - Radio wave sensor and electric field component detection device - Google Patents

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Description

本発明の一態様は、電波センサ、および電界成分検出装置に関する。 One aspect of the present invention relates to a radio wave sensor and an electric field component detection device.

従来より、環境電磁工学(EMC:Electromagnetic Compatibility)分野において、様々な電子機器から放射される電波(電磁波)ノイズを計測する技術が知られている。実際に機器のどの部分から電波ノイズが発生しているかを特定するためには、機器周辺での電波ノイズの空間分布を知ることが重要である。また、通信機器に組み込んだアンテナの指向性等を評価する場合にも、放射される電波強度の空間分布を計測する必要がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of environmental electromagnetic engineering (EMC: Electromagnetic Compatibility), techniques for measuring radio wave (electromagnetic wave) noise emitted from various electronic devices have been known. In order to identify which part of a device actually generates radio noise, it is important to know the spatial distribution of radio noise around the device. Furthermore, when evaluating the directivity of an antenna built into a communication device, it is necessary to measure the spatial distribution of the radiated radio wave intensity.

特許文献1には、電波の強度を計測するための電波強度計測装置が記載されている。電波強度計測装置は、複数の測定領域を有する平面を有する電波吸収部により、複数の測定領域における電波の強度を測定する。電波強度計測装置は、複数の測定領域における電波の強度に基づいて、測定領域の位置に対応させて可視化した画像である電波強度分布画像を生成し、生成した電波強度分布画像を表示することができる。さらに、電波強度計測装置は、所定時間毎に生成された電波強度分布画像を更新しながら表示することができる。 Patent Document 1 describes a radio field intensity measuring device for measuring the intensity of radio waves. A radio field intensity measuring device measures the intensity of radio waves in a plurality of measurement regions using a radio wave absorption section having a plane having a plurality of measurement regions. The radio field strength measurement device is capable of generating a radio field strength distribution image, which is a visualized image corresponding to the position of the measurement region, based on the strength of radio waves in a plurality of measurement regions, and displaying the generated radio field strength distribution image. can. Further, the radio field strength measuring device can display the radio field strength distribution image generated at predetermined time intervals while updating it.

特許文献2には、波源に関する情報を提示する技術が記載されている。特許文献2に記載された波源情報提示システムは、波源から三次元空間を伝搬した波を受信する複数の受信素子と、複数の受信素子の受信結果に基づいて、三次元空間における波源の位置および姿勢を推定する推定部と、推定部により推定した波源の位置および姿勢に基づく画像を提示する提示部と、を備える。この波源情報提示システムは、電波センサの表面の銅パッチ間に波源から放射された電波を吸収する抵抗が設けられ、銅パッチにおいて吸収される電波の電力(エネルギー)を消費し、抵抗に生じる電圧を検出することで、入射した電波の電界成分を計算することができる。 Patent Document 2 describes a technique for presenting information regarding a wave source. The wave source information presentation system described in Patent Document 2 includes a plurality of receiving elements that receive waves propagated in a three-dimensional space from a wave source, and a position of the wave source in the three-dimensional space based on the reception results of the plurality of receiving elements. The apparatus includes an estimating section that estimates a posture, and a presentation section that presents an image based on the position and posture of the wave source estimated by the estimating section. In this wave source information presentation system, a resistor is provided between the copper patches on the surface of the radio wave sensor to absorb the radio waves emitted from the wave source, and the electric power (energy) of the radio waves absorbed in the copper patch is consumed, resulting in a voltage generated in the resistor. By detecting , the electric field component of the incident radio wave can be calculated.

国際公開第2010/013408号公報International Publication No. 2010/013408 特開2019-158479号公報Japanese Patent Application Publication No. 2019-158479

しかしながら、上述した特許文献1の電波強度計測装置は、電波吸収部において測定された電波強度を可視化できるものの、当該電波の波源に関する情報を提示することができなかった。特許文献2の波源情報提示システムは、電波センサの表面に形成された抵抗を用いて電界成分を計算しているので、奥行き方向の電界成分を検出することができなかった。 However, although the radio field intensity measurement device of Patent Document 1 described above can visualize the radio field intensity measured in the radio wave absorption section, it cannot present information regarding the source of the radio waves. The wave source information presentation system of Patent Document 2 calculates the electric field component using the resistance formed on the surface of the radio wave sensor, and therefore cannot detect the electric field component in the depth direction.

本発明は、上記の課題に基づいてなされたものであり、奥行き方向の電界成分を検出することができる、電波センサ、および電界成分検出装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made based on the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide a radio wave sensor and an electric field component detection device that can detect electric field components in the depth direction.

上記の課題を解決するため、本発明の一態様の電波センサは、基板と、前記基板の表面に、第1の方向および第2の方向にアレイ状に形成された複数の第1の金属面と、前記第1の金属面の間に、前記第1の方向に沿って接続された複数の第1の抵抗体と、前記第1の金属面の間に、前記第2の方向に沿って接続された複数の第2の抵抗体と、前記基板の裏面に形成された第2の金属面と、前記第1の金属面のそれぞれから前記基板の裏面まで形成された複数のビア部と、前記ビア部のそれぞれと前記第2の金属面との間に接続された複数の第3の抵抗体と、を備える。 In order to solve the above problems, a radio wave sensor according to one embodiment of the present invention includes a substrate, and a plurality of first metal surfaces formed on the surface of the substrate in an array in a first direction and a second direction. and a plurality of first resistors connected along the first direction between the first metal surface and the first metal surface along the second direction. a plurality of connected second resistors, a second metal surface formed on the back surface of the substrate, and a plurality of via portions formed from each of the first metal surfaces to the back surface of the substrate; A plurality of third resistors are connected between each of the via portions and the second metal surface.

上記の課題を解決するため、本発明の一態様の電界成分検出装置は、基板と、前記基板の表面に、第1の方向および第2の方向にアレイ状に形成された複数の第1の金属面と、前記第1の金属面の間に、前記第1の方向に沿って接続された複数の第1の抵抗体と、前記第1の金属面の間に、前記第2の方向に沿って接続された複数の第2の抵抗体と、前記基板の裏面に形成された第2の金属面と、前記第1の金属面のそれぞれから前記基板の裏面まで形成された複数のビア部と、前記ビア部のそれぞれと前記第2の金属面との間に接続された複数の第3の抵抗体と、を備える、電波センサと、前記第1の抵抗体のそれぞれに発生した電圧を検出する第1の電圧検出部と、前記第2の抵抗体のそれぞれに発生した電圧を検出する第2の電圧検出部と、前記第3の抵抗体のそれぞれに発生した電圧を検出する第3の電圧検出部と、前記第1の電圧検出部により検出された電圧に基づいて前記第1の方向における電界成分を演算し、前記第2の抵抗体に発生した電圧に基づいて前記第2の方向における電界成分を演算し、前記第3の抵抗体に発生した電圧に基づいて前記基板の厚さ方向における電界成分を演算する演算部と、を備える。 In order to solve the above problems, an electric field component detection device according to one aspect of the present invention includes a substrate and a plurality of first sensors formed on the surface of the substrate in an array in a first direction and a second direction. a plurality of first resistors connected in the first direction between a metal surface and the first metal surface; and a plurality of first resistors connected in the second direction between the first metal surface and the first metal surface; a plurality of second resistors connected along the substrate, a second metal surface formed on the back surface of the substrate, and a plurality of via portions formed from each of the first metal surfaces to the back surface of the substrate. and a plurality of third resistors connected between each of the via portions and the second metal surface. a first voltage detection section for detecting a voltage, a second voltage detection section for detecting a voltage generated in each of the second resistor, and a third voltage detection section for detecting a voltage generated in each of the third resistor. calculates an electric field component in the first direction based on the voltage detected by the voltage detection unit and the first voltage detection unit, and calculates the electric field component in the first direction based on the voltage generated in the second resistor. and a calculation unit that calculates an electric field component in the thickness direction of the substrate based on the voltage generated in the third resistor.

本発明の一態様によれば、奥行き方向の電界成分を検出することができる。 According to one aspect of the present invention, an electric field component in the depth direction can be detected.

実施形態の電波検出システム1の構成を示す図である。1 is a diagram showing the configuration of a radio wave detection system 1 according to an embodiment. 実施形態の電波センサ100の一例を示す図であり、(A)は表面を示し、(B)は裏面を示す。It is a figure showing an example of radio wave sensor 100 of an embodiment, (A) shows the front side, and (B) shows the back side. 実施形態の電波センサ100の一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of radio wave sensor 100 of an embodiment. 実施形態の電波センサ100の等価回路を示す図である。It is a figure showing an equivalent circuit of radio wave sensor 100 of an embodiment. X方向における電圧値と電波の入射角度との関係をシミュレーションした結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of simulating the relationship between the voltage value in the X direction and the incident angle of radio waves. Y方向における電圧値と電波の入射角度との関係をシミュレーションした結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the results of simulating the relationship between the voltage value and the incident angle of radio waves in the Y direction. Z方向における電圧値と電波の入射角度との関係をシミュレーションした結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of simulating the relationship between the voltage value and the incident angle of radio waves in the Z direction. シミュレーションの条件を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining simulation conditions. 実施形態の電波センサの他の例を示す断面図である。It is a sectional view showing other examples of a radio wave sensor of an embodiment. 電波センサ100AにおけるZ方向における電圧値と電波の入射角度との関係をシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of simulating the relationship between the voltage value in the Z direction and the incident angle of a radio wave in 100 A of radio wave sensors.

以下、本発明を適用した電波センサ、および電界成分検出装置を、図面を参照して説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, a radio wave sensor and an electric field component detection device to which the present invention is applied will be explained with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、実施形態の電波検出システム1の構成を示す図である。
電波検出システム1は、例えば、ユーザが3次元空間に存在する電波や波源についての情報を取得したい場合に使用される。ユーザが電波や波源についての情報を取得したい場合、ユーザは、電波を検出したい場所に電波センサ100を置き、電波センサ100に3次元空間において伝搬している電波を検出させる。これにより、電波検出システム1は、電波センサ100により検出された電波に対応した画像などを表示させることができる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a radio wave detection system 1 according to an embodiment.
The radio wave detection system 1 is used, for example, when a user wants to obtain information about radio waves and wave sources existing in a three-dimensional space. When the user wants to obtain information about radio waves and wave sources, the user places the radio wave sensor 100 at a location where the user wants to detect radio waves, and causes the radio wave sensor 100 to detect radio waves propagating in three-dimensional space. Thereby, the radio wave detection system 1 can display images and the like corresponding to the radio waves detected by the radio wave sensor 100.

電波検出システム1は、図1に示すように、例えば、電波センサ100と、RFスイッチ200と、ソフトウェア無線機300と、制御用パソコン400とを備える。電波検出システム1は、電波センサ100により波源(不図示)から放射された波としての電波を受信する。なお、本実施形態において、波源は、各種の電子機器や、アンテナなどであるが、電波を放射するものであればよい。 As shown in FIG. 1, the radio wave detection system 1 includes, for example, a radio wave sensor 100, an RF switch 200, a software defined radio 300, and a control personal computer 400. The radio wave detection system 1 receives radio waves as waves emitted from a wave source (not shown) by the radio wave sensor 100. Note that in this embodiment, the wave source is various electronic devices, antennas, etc., but any source that emits radio waves may be used.

電波センサ100は、電波を検出するセルを複数備える。電波センサ100は、各セルに入射した電波のエネルギーに対応した電圧値が読み取られる。RFスイッチ200は、電波センサ100の裏面に設置される。RFスイッチ200は、例えば、複数の測定回路(不図示)を含む。各測定回路は、複数の銅パッチ(セル)の各々に接続される抵抗の両端に、電気的に接続される。各測定回路は、対応する抵抗に生じる電圧を測定する。電波センサ100の表面等に配置される抵抗は、電波の電力(エネルギー)を消費する。このとき、抵抗に生じる電圧は、入射した電波の電界成分に比例する。そのため、測定回路により、対応する抵抗に生じる電圧の振幅及び位相を計測すれば、対応する銅パッチに入射する電波の電界成分の振幅及び位相を計測することができる。すなわち、各測定回路により、対応する抵抗に対応する銅パッチに入射する電波の電界成分の強度及び位相を測定することができる。なお、銅パッチと測定回路との組み合わせにより、三次元空間を伝搬した波を受信する複数の受信素子(2次元センサアレイ)を実現する。RFスイッチ200は、測定回路が測定した電波(電界成分)の信号が含まれる電圧信号を順次選択して、ソフトウェア無線機300に送信する。 The radio wave sensor 100 includes a plurality of cells that detect radio waves. The radio wave sensor 100 reads a voltage value corresponding to the energy of radio waves incident on each cell. The RF switch 200 is installed on the back surface of the radio wave sensor 100. RF switch 200 includes, for example, a plurality of measurement circuits (not shown). Each measurement circuit is electrically connected across a resistor connected to each of a plurality of copper patches (cells). Each measurement circuit measures the voltage developed across the corresponding resistance. A resistor placed on the surface of the radio wave sensor 100 consumes electric power (energy) of radio waves. At this time, the voltage generated across the resistor is proportional to the electric field component of the incident radio wave. Therefore, by measuring the amplitude and phase of the voltage generated across the corresponding resistor using the measurement circuit, it is possible to measure the amplitude and phase of the electric field component of the radio wave incident on the corresponding copper patch. That is, each measurement circuit can measure the strength and phase of the electric field component of the radio wave incident on the copper patch corresponding to the corresponding resistance. Note that the combination of the copper patch and the measurement circuit realizes a plurality of receiving elements (two-dimensional sensor array) that receive waves propagated in three-dimensional space. The RF switch 200 sequentially selects voltage signals containing radio wave (electric field component) signals measured by the measurement circuit and transmits them to the software defined radio 300.

ソフトウェア無線機300は、RFスイッチ200から送信された電圧信号を受信する。ソフトウェア無線機300は、電圧信号の情報を制御用パソコン400に送信する。パソコン400は、電波センサ100における抵抗に生じた電圧信号の振幅を計算する。併せて、電波センサ100に設けた基準点の抵抗に生じた電圧信号の位相と、基準点から離れた点の抵抗に生じた電圧信号の位相との差を計算する。さらに、電圧信号の振幅及び位相を校正し、電波センサ100の表面上に入射した電波(電界強度)の振幅及び位相に変換する。 Software defined radio 300 receives the voltage signal transmitted from RF switch 200. Software defined radio 300 transmits voltage signal information to control personal computer 400. The personal computer 400 calculates the amplitude of the voltage signal generated across the resistance in the radio wave sensor 100. At the same time, the difference between the phase of the voltage signal generated at the resistance at the reference point provided in the radio wave sensor 100 and the phase of the voltage signal generated at the resistance at a point distant from the reference point is calculated. Further, the amplitude and phase of the voltage signal are calibrated and converted into the amplitude and phase of the radio wave (field strength) incident on the surface of the radio wave sensor 100.

制御用パソコン400は、例えば、電圧検出部410と、演算部420と、表示部430を備える。電圧検出部410および演算部420は、例えばCPU(Central Processing Unit)等の1つ以上のプロセッサが1つ以上のプログラムメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現される。電圧検出部410のX方向電圧検出部412(第1の電圧検出部)は、後述のX方向抵抗体に発生した電圧を検出する。電圧検出部410のY方向電圧検出部414(第2の電圧検出部)は、後述のY方向抵抗体に発生した電圧を検出する。電圧検出部410のZ方向電圧検出部416(第3の電圧検出部)は、後述のZ方向抵抗体に発生した電圧を検出する。演算部420は、電波センサ100のX方向に発生した電圧に基づいてX方向における電界成分を演算し、電波センサ100のY方向に発生した電圧に基づいてY方向における電界成分を演算し、電波センサ100のZ方向に発生した電圧に基づいてZ方向(電波センサ100の厚さ方向)における電界成分を演算する。表示部430は、例えば、セルごとに、X方向成分、Y方向成分、およびZ方向成分の電界強度及び位相を示す画像を表示させる。 The control personal computer 400 includes, for example, a voltage detection section 410, a calculation section 420, and a display section 430. The voltage detection unit 410 and the calculation unit 420 are realized by, for example, one or more processors such as a CPU (Central Processing Unit) executing programs stored in one or more program memories. An X-direction voltage detection section 412 (first voltage detection section) of the voltage detection section 410 detects a voltage generated in an X-direction resistor, which will be described later. A Y-direction voltage detection section 414 (second voltage detection section) of the voltage detection section 410 detects a voltage generated in a Y-direction resistor, which will be described later. A Z-direction voltage detection section 416 (third voltage detection section) of the voltage detection section 410 detects a voltage generated in a Z-direction resistor, which will be described later. The calculation unit 420 calculates the electric field component in the X direction based on the voltage generated in the X direction of the radio wave sensor 100, calculates the electric field component in the Y direction based on the voltage generated in the Y direction of the radio wave sensor 100, and calculates the electric field component in the Y direction based on the voltage generated in the Y direction of the radio wave sensor 100. An electric field component in the Z direction (thickness direction of the radio wave sensor 100) is calculated based on the voltage generated in the Z direction of the sensor 100. The display unit 430 displays, for example, an image showing the electric field strength and phase of an X-direction component, a Y-direction component, and a Z-direction component for each cell.

図2は、実施形態の電波センサ100の一例を示す図であり、(A)は表面を示し、(B)は裏面を示す。電波センサ100の表面100aは、電波を受ける面である。図3は、実施形態の電波センサ100の一例を示す断面図である。電波センサ100の表面100aには、図2(A)に示すように、誘電体基板110上に、複数の銅パッチ102(第1の金属面)が形成される。なお、電波センサ100において、基板は誘電体であるが、これに限定されず、他の種類の基板であってもよい。なお、誘電体基板110の大きさは、測定者が容易に持ち運び可能なサイズであることが望ましい。誘電体基板110の形状は、例えば、シート(薄板)状である。 FIG. 2 is a diagram showing an example of the radio wave sensor 100 of the embodiment, in which (A) shows the front surface and (B) shows the back surface. The surface 100a of the radio wave sensor 100 is a surface that receives radio waves. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the radio wave sensor 100 of the embodiment. On the surface 100a of the radio wave sensor 100, as shown in FIG. 2(A), a plurality of copper patches 102 (first metal surface) are formed on a dielectric substrate 110. Note that in the radio wave sensor 100, the substrate is a dielectric material, but is not limited to this, and may be other types of substrates. Note that the size of the dielectric substrate 110 is desirably such that it can be easily carried by the measurer. The shape of the dielectric substrate 110 is, for example, a sheet (thin plate) shape.

複数の銅パッチ102は、電波センサ100の表面100aにおけるX方向(第1の方向)およびY方向(第2の方向)にアレイ状に形成(配置)される。各銅パッチ102は、電波センサ100における各セルに対応する。銅パッチ102の各々は、銅板により形成される方形電極である。なお、銅パッチ102の形状は、方形に限定されることなく、たとえば、三角形、六角形等の他の形状であってもよい。なお、銅パッチ102は、銅パッチに限定されることなく、他の金属パッチであってもよい。 The plurality of copper patches 102 are formed (arranged) in an array in the X direction (first direction) and the Y direction (second direction) on the surface 100a of the radio wave sensor 100. Each copper patch 102 corresponds to each cell in the radio wave sensor 100. Each of the copper patches 102 is a rectangular electrode formed from a copper plate. Note that the shape of the copper patch 102 is not limited to a rectangle, and may be other shapes such as a triangle or a hexagon. Note that the copper patch 102 is not limited to a copper patch, and may be any other metal patch.

銅パッチ102は、他の銅パッチ102との間に、X方向に沿って、X方向抵抗体106が接続される。銅パッチ102は、他の銅パッチ102との間に、Y方向に沿って、Y方向抵抗体108が接続される。X方向抵抗体106およびY方向抵抗体108は、電気抵抗により形成される。なお、複数の銅パッチ102の各々は、波源から照射される電波の波長よりも十分に短い間隔で配置されてよい。銅パッチ102の各々の縦、横の長さ(サイズ)は、波源から放射される電波の波長よりも十分に短くてよい。 An X-direction resistor 106 is connected between each copper patch 102 and another copper patch 102 along the X direction. A Y-direction resistor 108 is connected between each copper patch 102 and another copper patch 102 along the Y direction. The X-direction resistor 106 and the Y-direction resistor 108 are formed of electrical resistance. Note that each of the plurality of copper patches 102 may be arranged at intervals sufficiently shorter than the wavelength of the radio waves irradiated from the wave source. The vertical and horizontal lengths (sizes) of each copper patch 102 may be sufficiently shorter than the wavelength of the radio waves emitted from the wave source.

銅パッチ102の略中央には、ビア104が形成される。ビア104は、誘電体基板110に形成された穴部に形成された金属である。ビア104は、銅パッチ102から誘電体基板110の裏面110bまで形成される。これにより、ビア104は、Z方向抵抗体124を介して、各銅パッチ102と金属板120とを電気的に接続させる。 A via 104 is formed approximately in the center of the copper patch 102 . The via 104 is metal formed in a hole formed in the dielectric substrate 110. Via 104 is formed from copper patch 102 to back surface 110b of dielectric substrate 110. Thereby, the vias 104 electrically connect each copper patch 102 and the metal plate 120 via the Z-direction resistor 124.

電波センサ100の裏面110bには、図2(B)に示すように、略全面に金属板120が形成される。金属板120は、誘電体基板110の銅パッチ102が形成される面に対向する面(誘電体基板110の裏面)に貼り付けられる。金属板120は、接地端子として機能する。なお、電波センサ100の裏面100bは、銅板に限定されることなく、他の金属の板であってもよい。 A metal plate 120 is formed on substantially the entire surface of the back surface 110b of the radio wave sensor 100, as shown in FIG. 2(B). The metal plate 120 is attached to the surface of the dielectric substrate 110 that faces the surface on which the copper patch 102 is formed (the back surface of the dielectric substrate 110). Metal plate 120 functions as a ground terminal. Note that the back surface 100b of the radio wave sensor 100 is not limited to a copper plate, and may be a plate of another metal.

金属板120には、銅パッチ102に対応した位置(Z方向において銅パッチ102に対向した位置)に、孔部122が形成される。孔部122が形成されることで、ビア104は、電波センサ100の裏面110bから露出されている。ビア104と金属板120との間には、当該ビア104と金属板120とを接続するZ方向抵抗体124(第3の抵抗体)が形成される。Z方向抵抗体124は、後述するように、電波センサ100における電波(電界)のZ方向成分を検出するための抵抗という意味で、「Z方向抵抗体124」と記載した。Z方向抵抗体124は、例えば、X方向に沿って形成されるが、これに限定されず、Y方向に沿って形成されてよい。 A hole 122 is formed in the metal plate 120 at a position corresponding to the copper patch 102 (a position facing the copper patch 102 in the Z direction). By forming the hole 122, the via 104 is exposed from the back surface 110b of the radio wave sensor 100. A Z-direction resistor 124 (third resistor) is formed between the via 104 and the metal plate 120 to connect the via 104 and the metal plate 120. The Z-direction resistor 124 is referred to as "Z-direction resistor 124" in the sense that it is a resistor for detecting the Z-direction component of the radio wave (electric field) in the radio wave sensor 100, as will be described later. For example, the Z-direction resistor 124 is formed along the X direction, but is not limited thereto, and may be formed along the Y direction.

図3に示すように、X方向抵抗体106に並列して、銅パッチ102の間には、コンデンサ112が接続される。コンデンサ112の容量は、電波センサ100における共振周波数を調整する場合に調整される。 As shown in FIG. 3, a capacitor 112 is connected between the copper patches 102 in parallel with the X-direction resistor 106. The capacitance of the capacitor 112 is adjusted when adjusting the resonance frequency in the radio wave sensor 100.

なお、実施形態において、誘電体基板110の厚さは約3.2ミリメートル、銅パッチ102のX方向およびY方向の長さは10ミリメートル、X方向抵抗体106およびY方向抵抗体108の抵抗値は470オーム、Z方向抵抗体124の抵抗値は50オーム、コンデンサの容量は1.2ピコファラドである。なお、X方向抵抗体106およびY方向抵抗体108の抵抗値は電波センサ100により検出するX方向およびY方向における電波のエネルギーを効率よく吸収することに基づく値である。Z方向抵抗体124の抵抗値は、誘電体基板110の厚さ方向における電波のエネルギーを効率よく吸収することに基づく値である。 In the embodiment, the thickness of the dielectric substrate 110 is approximately 3.2 mm, the length of the copper patch 102 in the X direction and the Y direction is 10 mm, and the resistance values of the X direction resistor 106 and the Y direction resistor 108 are is 470 ohms, the resistance value of the Z-direction resistor 124 is 50 ohms, and the capacitance of the capacitor is 1.2 picofarad. Note that the resistance values of the X-direction resistor 106 and the Y-direction resistor 108 are values based on efficiently absorbing the energy of radio waves detected by the radio wave sensor 100 in the X direction and the Y direction. The resistance value of the Z-direction resistor 124 is a value based on efficiently absorbing radio wave energy in the thickness direction of the dielectric substrate 110.

図4は、電波センサ100に平面波電波が垂直に入射する場合の、実施形態の電波センサ100の等価回路を示す図である。電波センサ100に電波が垂直に入射した場合、銅パッチ102間には電荷が生ずる。これにより、銅パッチ102同士がコンデンサCsとして機能し、ビア104に挟まれた誘電体基板110がインダクタLsとして機能する。これにより、電波センサ100は、等価的にR(X方向抵抗体106およびY方向抵抗体108)・Ls・Cs並列回路として機能する。すなわち、電波センサ100は、電波センサ100の表面100aに入射した電波に対して、RLC並列回路としての表面インピーダンスを持つシートとして機能する。すなわち、電波センサ100は、周波数により入射電波の反射位相を変えたり、特定の周波数帯の表面波伝搬を遮断(バンドギャップ)したりする性質を持つ。 FIG. 4 is a diagram showing an equivalent circuit of the radio wave sensor 100 of the embodiment when a plane wave radio wave is perpendicularly incident on the radio wave sensor 100. When a radio wave is perpendicularly incident on the radio wave sensor 100, an electric charge is generated between the copper patches 102. Thereby, the copper patches 102 function as a capacitor Cs, and the dielectric substrate 110 sandwiched between the vias 104 functions as an inductor Ls. Thereby, the radio wave sensor 100 functions equivalently as an R (X-direction resistor 106 and Y-direction resistor 108), Ls, and Cs parallel circuit. That is, the radio wave sensor 100 functions as a sheet having surface impedance as an RLC parallel circuit with respect to radio waves incident on the surface 100a of the radio wave sensor 100. That is, the radio wave sensor 100 has the property of changing the reflection phase of an incident radio wave depending on the frequency and blocking surface wave propagation in a specific frequency band (band gap).

例えば、電波センサ100に垂直に入射する平面波電波のインピーダンスZが377オームである場合、CsおよびLsの共振周波数において、CsおよびLsのインピーダンスは無限大になり、電波センサ100の等価回路は、R(X方向抵抗体106およびY方向抵抗体108に、基板の電気的損失を並列に合成した抵抗)のみと見なされる。Rが377Ωである場合、電波の電界のX方向成分のエネルギーがX方向抵抗体106に吸収され、電波の電界のY方向成分のエネルギーがY方向抵抗体108に吸収される。また、電波センサ100に斜めに入射する平面波電波に対しては、電波の電界のZ方向成分のエネルギーはZ方向抵抗体124によって吸収される。電波検出システム1は、電波センサ100の共振周波数の電波が吸収された場合のX方向抵抗体106の電圧値を計測し、計測した電圧値をX方向に隣り合う金属パッチの中心間の距離で除算することで、電波のX方向の電界成分を演算することができる。電波検出システム1は、電波センサ100の共振周波数の電波が吸収された場合のY方向抵抗体108の電圧値を計測し、計測した電圧値をY方向に隣り合う金属パッチの中心間の距離で除算することで、電波のY方向の電界成分を演算することができる。電波検出システム1は、電波センサ100の共振周波数の電波が吸収された場合のZ方向抵抗体124の電圧値を計測し、計測した電圧値をZ方向におけるビア104の長さ(表面100aから裏面110bまでの長さ)で除算することで、電波のZ方向の電界成分を演算することができる。 For example, if the impedance Z 0 of a plane wave radio wave perpendicularly incident on the radio wave sensor 100 is 377 ohms, the impedance of Cs and Ls becomes infinite at the resonance frequency of Cs and Ls, and the equivalent circuit of the radio wave sensor 100 is as follows. Only R (resistance obtained by combining the electrical loss of the substrate in parallel with the X-direction resistor 106 and the Y-direction resistor 108) is considered. When R is 377Ω, the energy of the X-direction component of the electric field of the radio wave is absorbed by the X-direction resistor 106, and the energy of the Y-direction component of the electric field of the radio wave is absorbed by the Y-direction resistor 108. Furthermore, for a plane wave radio wave that obliquely enters the radio wave sensor 100, the energy of the Z-direction component of the electric field of the radio wave is absorbed by the Z-direction resistor 124. The radio wave detection system 1 measures the voltage value of the X-direction resistor 106 when a radio wave of the resonance frequency of the radio wave sensor 100 is absorbed, and calculates the measured voltage value by the distance between the centers of adjacent metal patches in the X direction. By dividing, the electric field component of the radio wave in the X direction can be calculated. The radio wave detection system 1 measures the voltage value of the Y-direction resistor 108 when a radio wave of the resonant frequency of the radio wave sensor 100 is absorbed, and calculates the measured voltage value by the distance between the centers of adjacent metal patches in the Y direction. By dividing, the electric field component of the radio wave in the Y direction can be calculated. The radio wave detection system 1 measures the voltage value of the Z-direction resistor 124 when a radio wave of the resonant frequency of the radio wave sensor 100 is absorbed, and converts the measured voltage value into the length of the via 104 in the Z direction (from the front surface 100a to the back surface). 110b), the electric field component of the radio wave in the Z direction can be calculated.

図5は、X方向における電圧値と平面波電波の入射角度との関係をシミュレーションした結果を示す図であり、図6は、Y方向における電圧値と平面波電波の入射角度との関係をシミュレーションした結果を示す図であり、図7は、Z方向における電圧値と平面波電波の入射角度との関係をシミュレーションした結果を示す図である。図8は、シミュレーションの条件を説明するための図である。 FIG. 5 is a diagram showing the results of simulating the relationship between the voltage value in the X direction and the angle of incidence of plane wave radio waves, and FIG. 6 is a diagram showing the results of simulating the relationship between the voltage value in the Y direction and the angle of incidence of plane wave radio waves. FIG. 7 is a diagram showing the results of simulating the relationship between the voltage value in the Z direction and the incident angle of plane wave radio waves. FIG. 8 is a diagram for explaining simulation conditions.

X方向の電界は、X方向抵抗体106に発生した電圧値をX方向に隣り合う金属パッチの中心間の距離で除算することによって演算することができる。Y方向の電界は、Y方向抵抗体108に発生した電圧値をY方向に隣り合う金属パッチの中心間の距離で除算することによって演算することができる。Z方向の電界は、Z方向抵抗体124に発生した電圧値をZ方向におけるビア104の長さ(表面100aから裏面110bまでの長さ)で除算することによって演算することができる。 The electric field in the X direction can be calculated by dividing the voltage value generated in the X direction resistor 106 by the distance between the centers of adjacent metal patches in the X direction. The electric field in the Y direction can be calculated by dividing the voltage value generated in the Y direction resistor 108 by the distance between the centers of adjacent metal patches in the Y direction. The electric field in the Z direction can be calculated by dividing the voltage value generated in the Z direction resistor 124 by the length of the via 104 in the Z direction (the length from the front surface 100a to the back surface 110b).

電波センサ100の表面100aに対する電界の入射角度(θ)を変化させた場合の、電界のX方向成分、Y方向成分、およびZ方向成分をシミュレーションした。このとき、TMモードの電波を電波センサ100の表面100aに垂直に入射した場合、電波の電界方向(E)はX方向に存在し、電波の磁界方向(H)はY方向に存在する。ここで、電界の入射方向(k)を、XZ平面上で-Z方向から+X方向に角度θで傾けた。 The X-direction component, Y-direction component, and Z-direction component of the electric field were simulated when the incident angle (θ) of the electric field with respect to the surface 100a of the radio wave sensor 100 was changed. At this time, when a TM mode radio wave is perpendicularly incident on the surface 100a of the radio wave sensor 100, the electric field direction (E) of the radio wave exists in the X direction, and the magnetic field direction (H) of the radio wave exists in the Y direction. Here, the incident direction (k) of the electric field was tilted at an angle θ from the −Z direction to the +X direction on the XZ plane.

シミュレーションにおいて、入射電波は1ボルト/メートルの電界を持つ平面波とした。1.82メガヘルツにおいてX方向抵抗体106に発生した電圧と、ビア104間の電界の強さから求まる理論的な電圧値(理論値)とを比較した。X方向における理論値とは、計測点に対応した場所のX方向電界にX方向におけるビア104間の長さ(X方向に隣り合う金属パッチの中心間の距離)を乗算した値であり、Y方向における理論値とは、計測点に対応した場所のY方向電界にY方向におけるビア104間の長さ(Y方向に隣り合う金属パッチの中心間の距離)を乗算した値であり、Z方向における理論値とは、計測点に対応した場所のZ方向電界に表面100aから裏面100bまでのビア104の長さ(表面100aから裏面110bまでの長さ)を乗算した値である。また、X方向とY方向における境界条件は無限周期境界条件となっている。 In the simulation, the incident radio wave was a plane wave with an electric field of 1 volt/meter. The voltage generated in the X-direction resistor 106 at 1.82 MHz was compared with a theoretical voltage value (theoretical value) determined from the strength of the electric field between the vias 104. The theoretical value in the X direction is the value obtained by multiplying the electric field in the X direction at the location corresponding to the measurement point by the length between the vias 104 in the X direction (distance between the centers of adjacent metal patches in the X direction), and Y The theoretical value in the direction is the value obtained by multiplying the Y-direction electric field at the location corresponding to the measurement point by the length between the vias 104 in the Y-direction (the distance between the centers of adjacent metal patches in the Y-direction). The theoretical value in is the value obtained by multiplying the Z-direction electric field at the location corresponding to the measurement point by the length of the via 104 from the front surface 100a to the back surface 100b (the length from the front surface 100a to the back surface 110b). Further, the boundary conditions in the X direction and the Y direction are infinite periodic boundary conditions.

図5に示したX方向におけるシミュレーション結果を参照すると、80度の入射角度を除いて、X方向抵抗体106に発生した電圧値と理論値が約2dB以内の誤差で収まっていることが分かる。図6に示したY方向におけるシミュレーション結果を参照すると、TMモードにおいてはY方向に電界が存在していないため理論的にはゼロになるはずである。よって、Y方向抵抗体108に発生した電圧値は十分小さくなっているとみなされる。このシミュレーション結果におけるX方向の誤差は、入射角度が大きくなると、電波センサ100の表面100aにおける電波の反射が大きくなり、電波センサ100の表面100aにおける入射電界のベクトルが変化するためであると考えられる。 Referring to the simulation results in the X direction shown in FIG. 5, it can be seen that the voltage value generated at the X direction resistor 106 and the theoretical value are within an error of about 2 dB, except for the incident angle of 80 degrees. Referring to the simulation results in the Y direction shown in FIG. 6, in TM mode there is no electric field in the Y direction, so theoretically it should be zero. Therefore, the voltage value generated across the Y-direction resistor 108 is considered to be sufficiently small. The error in the X direction in this simulation result is thought to be because as the incident angle increases, the reflection of the radio wave on the surface 100a of the radio wave sensor 100 increases, and the vector of the incident electric field on the surface 100a of the radio sensor 100 changes. .

図7に示したZ方向におけるシミュレーション結果を参照すると、入射角度が10~40度における電圧値は理論値と2dB以内の誤差であるが、入射角度が50度から大きくなるほど、電圧値は理論値からの誤差が大きくなり、入射角度が80度である場合、電圧値と理論値との誤差は10dBであった。このシミュレーション結果は、入射角度が大きくなると、電波センサ100の表面100aにおける電波の反射が大きくなり、電波センサ100の表面100aにおける入射電界のベクトルが変化するためであると考えられる。さらに、Z方向抵抗体124がX方向に実装されているため、本来Z方向の電界成分のみを検出するはずのZ方向抵抗体124が、X方向の電界成分も検出しているためであると考えられる。 Referring to the simulation results in the Z direction shown in Figure 7, the voltage value at an incident angle of 10 to 40 degrees has an error within 2 dB from the theoretical value, but as the incident angle increases from 50 degrees, the voltage value decreases to the theoretical value. When the angle of incidence was 80 degrees, the error between the voltage value and the theoretical value was 10 dB. This simulation result is considered to be because as the incident angle increases, the reflection of the radio wave on the surface 100a of the radio wave sensor 100 increases, and the vector of the incident electric field on the surface 100a of the radio wave sensor 100 changes. Furthermore, since the Z direction resistor 124 is mounted in the X direction, the Z direction resistor 124, which should originally detect only the electric field component in the Z direction, also detects the electric field component in the X direction. Conceivable.

演算部420は、Z方向抵抗体124に発生した電圧に基づいて誘電体基板110のZ方向(厚さ方向)における電界成分から、ビア104のX方向成分における長さに基づく電界のX方向成分の影響、およびビア104のY方向における長さに基づくY方向における電界のY方向成分の影響を除去する補正を行ってよい。X方向の電界成分およびY方向の電界成分の影響は、Z方向における電界成分のうち、X方向の電界成分およびY方向の電界成分(誤差、補正値)の一部または全部である。これにより、補正後のZ方向における電界成分からは、X方向の電界成分およびY方向の電界成分の影響を除去することができる。 The calculation unit 420 calculates the X-direction component of the electric field based on the length of the X-direction component of the via 104 from the electric field component in the Z-direction (thickness direction) of the dielectric substrate 110 based on the voltage generated in the Z-direction resistor 124. Correction may be performed to remove the influence of the Y-direction component of the electric field in the Y-direction based on the length of the via 104 in the Y-direction. The influence of the electric field component in the X direction and the electric field component in the Y direction is a part or all of the electric field component in the X direction and the electric field component in the Y direction (error, correction value) of the electric field component in the Z direction. Thereby, the influence of the electric field component in the X direction and the electric field component in the Y direction can be removed from the electric field component in the Z direction after correction.

演算部420は、誘電体基板110に対する電波の入射角度に基づくZ方向における理論的な電圧値に近づくように、Z方向抵抗体124に発生した電圧値を補正してよい。これにより、電波検出システム1は、例えば、Z方向抵抗体124の両端を計測して演算した電圧値を、図7に示したような理論値に近づけることができる。また、演算部420は、誘電体基板110に対する電波の入射角度が所定角度(例えば40度)よりも大きい場合に、誘電体基板110に対する電波の入射角度が所定角度よりも大きくなるほど、Z方向抵抗体124に発生した電圧値の補正幅を大きくしてよい。これにより、電波検出システム1は、図7に示したように、例えば40度よりも入射角度が大きくなるほどZ方向における電界成分に対する補正幅を大きくすることで、高精度にZ方向における電界成分の補正を行うことができる。 The calculation unit 420 may correct the voltage value generated in the Z-direction resistor 124 so that it approaches the theoretical voltage value in the Z-direction based on the incident angle of the radio wave with respect to the dielectric substrate 110. Thereby, the radio wave detection system 1 can bring the voltage value calculated by measuring both ends of the Z-direction resistor 124 closer to the theoretical value as shown in FIG. 7, for example. Furthermore, when the angle of incidence of the radio waves on the dielectric substrate 110 is larger than a predetermined angle (for example, 40 degrees), the calculation unit 420 calculates that the Z-direction resistance increases as the angle of incidence of the radio waves on the dielectric substrate 110 becomes larger than the predetermined angle. The correction width of the voltage value generated in the body 124 may be increased. As a result, as shown in FIG. 7, the radio wave detection system 1 increases the correction width for the electric field component in the Z direction as the incident angle becomes larger than, for example, 40 degrees, thereby detecting the electric field component in the Z direction with high precision. Corrections can be made.

図9は、実施形態の電波センサの他の例を示す断面図である。電波センサ100Aにおいて、Z方向抵抗体124Aの一端が、銅パッチ102と接続されたビア104Aと接続され、Z方向抵抗体124Aの他端が、金属板120Aに接続される。なお、電波センサ100Aにおいて、Z方向抵抗体124Aは、ビア104Aと直列に接続される、と言い換えることができる。また、電波センサ100Aにおいては、Z方向に並行して配置されると言い換えることができる。 FIG. 9 is a sectional view showing another example of the radio wave sensor according to the embodiment. In the radio wave sensor 100A, one end of the Z-direction resistor 124A is connected to the via 104A connected to the copper patch 102, and the other end of the Z-direction resistor 124A is connected to the metal plate 120A. In addition, in the radio wave sensor 100A, the Z-direction resistor 124A can be said to be connected in series with the via 104A. In addition, in the radio wave sensor 100A, it can be said that the sensors are arranged in parallel in the Z direction.

電波センサ100Aにおいて、金属板120Aは、電波センサ100の裏面110bの全面に亘って形成され、上述した電波センサ100のように孔部122は形成されない。ビア104Aの一端は、銅パッチ102に接続されるが、ビア104Aの他端は、金属板120Aに接続されずに、Z方向抵抗体124Aに接続される。Z方向抵抗体124Aは、ビア104Aが形成された方向(Z方向)に沿って、ビア104Aと金属板120Aとの間に接続される。Z方向抵抗体124AのZ方向両端には、図示しない電圧測定のための配線が接続される。なお、電圧測定のための配線は、既知の手法やあらゆる手法を用いて配置されればいいので、本実施形態ではその手法についての説明を省略する。 In the radio wave sensor 100A, the metal plate 120A is formed over the entire back surface 110b of the radio wave sensor 100, and unlike the radio wave sensor 100 described above, the hole 122 is not formed. One end of the via 104A is connected to the copper patch 102, but the other end of the via 104A is connected to the Z-direction resistor 124A without being connected to the metal plate 120A. The Z-direction resistor 124A is connected between the via 104A and the metal plate 120A along the direction in which the via 104A is formed (Z direction). Wiring (not shown) for voltage measurement is connected to both ends of the Z-direction resistor 124A in the Z-direction. Note that since the wiring for voltage measurement may be arranged using any known method or any method, a description of that method will be omitted in this embodiment.

電波センサ100Aにおいても、例えば、電波センサ100Aの共振周波数を持つ垂直入射平面波電波のインピーダンスZ0が377オームである場合、CsおよびLsのインピーダンスは無限大になり、電波センサ100Aの等価回路は、R(X方向抵抗体106およびY方向抵抗体108に、基板の電気的損失を並列に合成した抵抗)のみと見なされる。これにより、電界のX方向成分のエネルギーがX方向抵抗体106に吸収され、電波のY方向成分のエネルギーがY方向抵抗体108に吸収される。また、電界のZ方向成分のエネルギーはZ方向抵抗体124Aによって吸収される。電波検出システム1は、電波センサ100Aの共振周波数の電波が吸収された場合のX方向抵抗体106の電圧値を計測し、計測した電圧値をX方向に隣り合う金属パッチの中心間の距離で除算することで、電波のX方向の電界成分を演算することができる。電波検出システム1は、電波センサ100Aの共振周波数の電波が吸収された場合のY方向抵抗体108の電圧値を計測し、計測した電圧値をY方向に隣り合う金属パッチの中心間の距離で除算することで、電波のY方向の電界成分を演算することができる。電波検出システム1は、電波センサ100Aの共振周波数の電波が吸収された場合のZ方向抵抗体124Aの電圧値を計測し、計測した電圧値を裏面100bまでのビア104の長さ(表面100aから裏面110bまでの長さ)で除算することで、電波のZ方向の電界成分を演算することができる。 In the radio wave sensor 100A, for example, if the impedance Z0 of the vertically incident plane wave radio wave having the resonance frequency of the radio wave sensor 100A is 377 ohms, the impedance of Cs and Ls becomes infinite, and the equivalent circuit of the radio wave sensor 100A is R. (A resistance that combines the electrical loss of the substrate in parallel with the X-direction resistor 106 and the Y-direction resistor 108). As a result, the energy of the X-direction component of the electric field is absorbed by the X-direction resistor 106, and the energy of the Y-direction component of the radio wave is absorbed by the Y-direction resistor 108. Further, the energy of the Z-direction component of the electric field is absorbed by the Z-direction resistor 124A. The radio wave detection system 1 measures the voltage value of the X-direction resistor 106 when a radio wave at the resonance frequency of the radio wave sensor 100A is absorbed, and calculates the measured voltage value by the distance between the centers of adjacent metal patches in the X direction. By dividing, the electric field component of the radio wave in the X direction can be calculated. The radio wave detection system 1 measures the voltage value of the Y-direction resistor 108 when a radio wave of the resonance frequency of the radio wave sensor 100A is absorbed, and calculates the measured voltage value by the distance between the centers of adjacent metal patches in the Y direction. By dividing, the electric field component of the radio wave in the Y direction can be calculated. The radio wave detection system 1 measures the voltage value of the Z-direction resistor 124A when a radio wave of the resonance frequency of the radio wave sensor 100A is absorbed, and calculates the measured voltage value by measuring the length of the via 104 from the back surface 100b (from the front surface 100a to By dividing by the length (to the back surface 110b), the electric field component of the radio wave in the Z direction can be calculated.

図10は、電波センサ100AにおけるZ方向における電圧値と電波の入射角度との関係をシミュレーションした結果を示す図である。電波センサ100Aの表面100aに対する電界の入射角度(θ)を変化させた場合の、電界のZ方向成分をシミュレーションした。なお、シミュレーションの条件は、電波センサ100におけるシミュレーションと同じである。 FIG. 10 is a diagram showing the results of simulating the relationship between the voltage value in the Z direction and the incident angle of radio waves in the radio wave sensor 100A. The Z-direction component of the electric field was simulated when the incident angle (θ) of the electric field with respect to the surface 100a of the radio wave sensor 100A was changed. Note that the conditions for the simulation are the same as those for the simulation in the radio wave sensor 100.

図10に示したZ方向におけるシミュレーション結果を参照すると、10度から80度において、Z方向抵抗体124Aに発生した電圧値と理論値との誤差が小さく収まっていることが分かる。また、図10に示したシミュレーション結果と、図7に示したシミュレーション結果とを比較すると、図10に示したシミュレーション結果の方が明らかに理論値との誤差が小さいことが分かる。以上より、電波検出システム1は、Z方向に並行したZ方向抵抗体124Aを備えることで、高い精度でZ方向における電界成分を求めることができる。 Referring to the simulation results in the Z direction shown in FIG. 10, it can be seen that the error between the voltage value generated in the Z direction resistor 124A and the theoretical value is small from 10 degrees to 80 degrees. Furthermore, when the simulation results shown in FIG. 10 are compared with the simulation results shown in FIG. 7, it can be seen that the simulation results shown in FIG. 10 clearly have smaller errors from the theoretical values. As described above, the radio wave detection system 1 can determine the electric field component in the Z direction with high accuracy by providing the Z direction resistor 124A parallel to the Z direction.

以上に説明した実施形態によれば、基板(110)と、基板の表面(100a)に、第1の方向(X方向)および第2の方向(Y方向)にアレイ状に形成された複数の第1の金属面(102)と、第1の金属面の間に、第1の方向に沿って接続された複数の第1の抵抗体(106)と、第1の金属面の間に、第2の方向に沿って接続された複数の第2の抵抗体(108)と、基板の裏面に形成された第2の金属面(120)と、第1の金属面のそれぞれから基板の裏面まで形成された複数のビア部(104)と、ビア部のそれぞれと第2の金属面との間に接続された複数の第3の抵抗体(124)と、を備える、電波センサ(100)を実現することができる。この実施形態によれば、電波センサの奥行き方向の電界成分を検出することができる。 According to the embodiment described above, the substrate (110) and the surface (100a) of the substrate have a plurality of arrays formed in the first direction (X direction) and the second direction (Y direction). A first metal surface (102), a plurality of first resistors (106) connected along the first direction between the first metal surface, and the first metal surface; A plurality of second resistors (108) connected along the second direction, a second metal surface (120) formed on the back surface of the substrate, and a second metal surface (120) formed on the back surface of the substrate from each of the first metal surfaces. A radio wave sensor (100) comprising: a plurality of via portions (104) formed up to can be realized. According to this embodiment, the electric field component in the depth direction of the radio wave sensor can be detected.

実施形態によれば、第1の抵抗体および第2の抵抗体の抵抗値が、電波センサにより検出する電波のエネルギーに基づく値であり、第3の抵抗体の抵抗値は、第1の抵抗体および第2の抵抗体の抵抗値より小さく設定されている。これにより、実施形態によれば、第1の抵抗体および第2の抵抗体の抵抗値に基板損失を考慮した抵抗値を、第1の方向および第2の方向における電波のインピーダンスと整合させる方向に近づけるように設計し、第3の抵抗体に基板損失を考慮した抵抗値を、奥行き方向における電波のインピーダンスと整合させる方向に近づけるように設計することができる。この結果、第1の抵抗体および第2の抵抗体によって、検出対象の電波に対応する第1の方向および第2の方向におけるエネルギー吸収の効率を高くすることができ、第3の抵抗体によって、検出対象の電波に対応する第3の方向におけるエネルギー吸収の効率を高くすることができる。 According to the embodiment, the resistance values of the first resistor and the second resistor are values based on the energy of radio waves detected by the radio wave sensor, and the resistance value of the third resistor is the value based on the energy of the radio wave detected by the radio wave sensor. The resistance values of the first resistor and the second resistor are set smaller than the resistance values of the first resistor and the second resistor. Thereby, according to the embodiment, the resistance value of the first resistor and the second resistor in consideration of the substrate loss is matched with the impedance of the radio wave in the first direction and the second direction. The third resistor can be designed to have a resistance value that takes substrate loss into consideration so as to be close to a direction that matches the impedance of radio waves in the depth direction. As a result, the efficiency of energy absorption in the first direction and the second direction corresponding to the radio waves to be detected can be increased by the first resistor and the second resistor, and by the third resistor , the efficiency of energy absorption in the third direction corresponding to the radio wave to be detected can be increased.

実施形態によれば、第3の抵抗体のそれぞれを、基板の平面方向に沿って形成したので、基板の裏面に沿って第3の抵抗体を取り付ける簡単な製造工程だけで奥行き方向の電界成分を計測することができる。 According to the embodiment, each of the third resistors is formed along the planar direction of the substrate, so that the electric field component in the depth direction can be reduced by simply attaching the third resistor along the back surface of the substrate. can be measured.

実施形態によれば、前記第3の抵抗体は前記ビア部と並行して設けられ、第3の抵抗体の一端のそれぞれは第1の金属面と接続されたビア部と接続され、第3の抵抗体の他端のそれぞれは第2の金属面に接続される。これにより、高い精度で奥行き方向の電界成分を検出することができる。 According to the embodiment, the third resistor is provided in parallel with the via section, each of one end of the third resistor is connected to the via section connected to the first metal surface, and the third resistor is connected to the via section connected to the first metal surface. The other ends of each of the resistors are connected to the second metal surface. Thereby, the electric field component in the depth direction can be detected with high accuracy.

実施形態によれば、基板と、基板の表面に、第1の方向および第2の方向にアレイ状に形成された複数の第1の金属面と、第1の金属面の間に、第1の方向に沿って接続された複数の第1の抵抗体と、第1の金属面の間に、第2の方向に沿って接続された複数の第2の抵抗体と、基板の裏面に形成された第2の金属面と、第1の金属面のそれぞれから基板の裏面まで形成された複数のビア部と、ビア部のそれぞれと第2の金属面との間に接続された複数の第3の抵抗体と、を備える、電波センサと、第1の抵抗体のそれぞれに発生した電圧を検出する第1の電圧検出部と、第2の抵抗体のそれぞれに発生した電圧を検出する第2の電圧検出部と、第3の抵抗体のそれぞれに発生した電圧を検出する第3の電圧検出部と、第1の電圧検出部により検出された電圧に基づいて前記第1の方向における電界成分を演算し、前記第2の抵抗体に発生した電圧に基づいて前記第2の方向における電界成分を演算し、前記第3の抵抗体に発生した電圧に基づいて前記基板の厚さ方向における電界成分を演算する演算部と、を備える、電波の電界成分検出装置、を実現することができる。 According to the embodiment, a substrate, a plurality of first metal surfaces formed on the surface of the substrate in an array in a first direction and a second direction, and a first metal surface between the first metal surfaces; a plurality of first resistors connected along the direction and the first metal surface; a plurality of second resistors connected along the second direction; and a plurality of second resistors formed on the back surface of the substrate. a plurality of via portions formed from each of the first metal surfaces to the back surface of the substrate; and a plurality of second metal surfaces connected between each of the via portions and the second metal surface. a first voltage detection unit that detects the voltage generated in each of the first resistors; and a first voltage detection unit that detects the voltage generated in each of the second resistors. an electric field in the first direction based on the voltage detected by the second voltage detection section, the third voltage detection section that detects the voltage generated in each of the third resistor, and the first voltage detection section. The electric field component in the second direction is calculated based on the voltage generated in the second resistor, and the electric field component in the thickness direction of the substrate is calculated based on the voltage generated in the third resistor. It is possible to realize a radio wave electric field component detection device that includes a calculation unit that calculates an electric field component.

実施形態によれば、演算部により、第3の抵抗体に発生した電圧に基づいて基板の厚さ方向における電界成分から、ビア部の第1の方向における長さに基づく第1の方向における電界成分、およびビア部の第2の方向における長さに基づく2の方向における電界成分を除去する補正を行うことができる。これにより、高い精度で奥行き方向の電界成分を計測することができる。 According to the embodiment, the calculation unit calculates the electric field in the first direction based on the length of the via portion in the first direction from the electric field component in the thickness direction of the substrate based on the voltage generated in the third resistor. component and the electric field component in two directions based on the length of the via portion in the second direction. Thereby, the electric field component in the depth direction can be measured with high accuracy.

実施形態によれば、演算部により、基板に対する電波の入射角度に基づく基板の厚さ方向における理論的な電圧値に近づくように、第3の抵抗体に発生した電圧値を補正するので、高い精度で奥行き方向の電界成分を計測することができる。 According to the embodiment, the calculation unit corrects the voltage value generated in the third resistor so that it approaches the theoretical voltage value in the thickness direction of the substrate based on the angle of incidence of radio waves on the substrate. The electric field component in the depth direction can be measured with precision.

実施形態によれば、演算部により、基板に対する電波の入射角度が所定角度よりも大きい場合に、基板に対する電波の入射角度が所定角度よりも大きくなるほど、第3の抵抗体に発生した電圧値の補正幅を大きくするので、高い精度で奥行き方向の電界成分を計測することができる。 According to the embodiment, when the angle of incidence of the radio waves on the board is larger than the predetermined angle, the calculation unit determines that the voltage value generated in the third resistor increases as the angle of incidence of the radio waves on the board becomes larger than the predetermined angle. Since the correction width is increased, the electric field component in the depth direction can be measured with high accuracy.

以上、この発明の一態様として各実施形態や変形例に関して図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は各実施形態や変形例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、本発明の一態様は、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記各実施形態や変形例に記載された要素であり、同様の効果を奏する要素同士を置換した構成も含まれる。 As mentioned above, each embodiment and modification example as one aspect of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to each embodiment and modification example, and departs from the gist of this invention. This also includes design changes to the extent that the changes will not be made. Further, one aspect of the present invention can be modified in various ways within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments may also be modified according to the technical aspects of the present invention. Included in the range. Also included are configurations in which the elements described in each of the above embodiments and modified examples are replaced with each other and have similar effects.

1 電波検出システム
100、100A 電波センサ
102 銅パッチ
104、104A ビア
106 X方向抵抗体
108 Y方向抵抗体
110 誘電体基板
110b 裏面
112 コンデンサ
120、120A 金属板
122 孔部
124、124A Z方向抵抗体
200 RFスイッチ
300 ソフトウェア無線機
400 制御用パソコン
410 電圧検出部
412 X方向電圧検出部
414 Y方向電圧検出部
416 Z方向電圧検出部
420 演算部
430 表示部
1 Radio wave detection system 100, 100A Radio wave sensor 102 Copper patch 104, 104A Via 106 X-direction resistor 108 Y-direction resistor 110 Dielectric substrate 110b Back surface 112 Capacitor 120, 120A Metal plate 122 Hole 124, 124A Z-direction resistor 200 RF switch 300 Software defined radio 400 Control personal computer 410 Voltage detection unit 412 X-direction voltage detection unit 414 Y-direction voltage detection unit 416 Z-direction voltage detection unit 420 Calculation unit 430 Display unit

Claims (7)

基板と、
前記基板の表面に、第1の方向および第2の方向にアレイ状に形成された複数の第1の金属面と、
前記第1の金属面の間に、前記第1の方向に沿って接続された複数の第1の抵抗体と、 前記第1の金属面の間に、前記第2の方向に沿って接続された複数の第2の抵抗体と、 前記基板の裏面に形成された第2の金属面と、
前記第1の金属面のそれぞれから前記基板の裏面まで形成された複数のビア部と、
前記ビア部のそれぞれと前記第2の金属面との間に接続された複数の第3の抵抗体と、
を備える、電波センサ。
A substrate and
a plurality of first metal surfaces formed in an array in a first direction and a second direction on the surface of the substrate;
a plurality of first resistors connected along the first direction between the first metal surfaces; and a plurality of first resistors connected along the second direction between the first metal surfaces. a plurality of second resistors; a second metal surface formed on the back surface of the substrate;
a plurality of via portions formed from each of the first metal surfaces to the back surface of the substrate;
a plurality of third resistors connected between each of the via portions and the second metal surface;
A radio wave sensor equipped with.
前記第3の抵抗体の抵抗値は、前記第1の抵抗体および前記第2の抵抗体の抵抗値より小さく設定されている
請求項1に記載の電波センサ。
The resistance value of the third resistor is set to be smaller than the resistance values of the first resistor and the second resistor .
The radio wave sensor according to claim 1.
前記第3の抵抗体のそれぞれは、前記基板の平面方向に沿って形成される、請求項1または請求項2に記載の電波センサ。 The radio wave sensor according to claim 1 or 2, wherein each of the third resistors is formed along a planar direction of the substrate. 前記第3の抵抗体の一端のそれぞれは前記第1の金属面と接続された前記ビア部と接続され、前記第3の抵抗体の他端のそれぞれは前記第2の金属面に接続される、請求項1または請求項2に記載の電波センサ。 Each of one ends of the third resistor is connected to the via portion connected to the first metal surface, and each of the other ends of the third resistor is connected to the second metal surface. , the radio wave sensor according to claim 1 or claim 2. 基板と、
前記基板の表面に、第1の方向および第2の方向にアレイ状に形成された複数の第1の金属面と、
前記第1の金属面の間に、前記第1の方向に沿って接続された複数の第1の抵抗体と、 前記第1の金属面の間に、前記第2の方向に沿って接続された複数の第2の抵抗体と、 前記基板の裏面に形成された第2の金属面と、
前記第1の金属面のそれぞれから前記基板の裏面まで形成された複数のビア部と、
前記ビア部のそれぞれと前記第2の金属面との間に接続された複数の第3の抵抗体と、 を備える、電波センサと、
前記第1の抵抗体のそれぞれに発生した電圧を検出する第1の電圧検出部と、
前記第2の抵抗体のそれぞれに発生した電圧を検出する第2の電圧検出部と、
前記第3の抵抗体のそれぞれに発生した電圧を検出する第3の電圧検出部と、
前記第1の電圧検出部により検出された電圧に基づいて前記第1の方向における電界成分を演算し、前記第2の抵抗体に発生した電圧に基づいて前記第2の方向における電界成分を演算し、前記第3の抵抗体に発生した電圧に基づいて前記基板の厚さ方向における電界成分を演算する演算部と、
を備える、電界成分検出装置。
A substrate and
a plurality of first metal surfaces formed in an array in a first direction and a second direction on the surface of the substrate;
a plurality of first resistors connected along the first direction between the first metal surfaces; and a plurality of first resistors connected along the second direction between the first metal surfaces. a plurality of second resistors; a second metal surface formed on the back surface of the substrate;
a plurality of via portions formed from each of the first metal surfaces to the back surface of the substrate;
a plurality of third resistors connected between each of the via portions and the second metal surface; a radio wave sensor;
a first voltage detection section that detects a voltage generated in each of the first resistors;
a second voltage detection unit that detects the voltage generated in each of the second resistors;
a third voltage detection unit that detects the voltage generated in each of the third resistors;
An electric field component in the first direction is calculated based on the voltage detected by the first voltage detection section, and an electric field component in the second direction is calculated based on the voltage generated in the second resistor. a calculation unit that calculates an electric field component in the thickness direction of the substrate based on the voltage generated in the third resistor;
An electric field component detection device comprising:
前記演算部は、前記第3の抵抗体に発生した電圧に基づいて前記基板の厚さ方向における電波の電界成分から、前記ビア部の前記第1の方向における長さに基づく前記第1の方向における電界成分の影響、および前記ビア部の前記第2の方向における長さに基づく前記第2の方向における電界成分の影響を除去する補正を行う、
請求項5に記載の電界成分検出装置。
The calculation unit calculates the first direction based on the length of the via portion in the first direction from the electric field component of the radio wave in the thickness direction of the substrate based on the voltage generated in the third resistor. performing correction to remove the influence of the electric field component in the second direction based on the length of the via portion in the second direction;
The electric field component detection device according to claim 5.
前記演算部は、前記基板に対する電波の入射角度に基づく前記基板の厚さ方向における理論的な電圧値に近づくように、前記第3の抵抗体に発生した電圧値を補正する、請求項5または6に記載の電界成分検出装置。 6. The calculation unit corrects the voltage value generated in the third resistor so that it approaches a theoretical voltage value in the thickness direction of the substrate based on the incident angle of radio waves to the substrate. 6. The electric field component detection device according to 6.
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