JPH09304456A

JPH09304456A - 電磁放射測定装置

Info

Publication number: JPH09304456A
Application number: JP12456396A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Saito; 藤裕斎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 1997-11-28
Anticipated expiration: 2016-05-20
Also published as: JP3328506B2

Abstract

(57)【要約】【課題】広範囲の電磁放射レベルを高速でかつ高分解
能で検出することができ、良好な検出感度の周波数特性
を実現する。【解決手段】信号検出部列Ａ１〜Ａｎは、電磁放射を
検出するワイヤーループアンテナ１と信号増幅部２と第
１の周波数変換部３と第１の周波数帯域制限部４と第２
の周波数変換部５と第２の周波数帯域制限部６と信号レ
ベル検出部７とＡ／Ｄコンバータ部８を直列接続して、
それぞれＡ／Ｄコンバータ部８から出力される検出レベ
ル情報を記憶装置およびＣＰＵ９に同時に記憶するよう
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板回路
および同様な回路装置からの電磁放射を測定するために
用いられる電磁放射測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種の電子機器から発生する不要輻射に
よる妨害を最小源に抑えるために、多くの国で規制が設
けられており、例えば海外では、ＦＣＣ（アメリカ連邦
通信委員会）、ＣＩＳＰＲ（国際無線障害特別委員
会）、ＶＤＥ（ドイツ電器技術者協会）等の規格が設け
られている。わが国でも、ＶＣＣＩ（情報処理装置等電
波障害自主規制協議会）の自主規制規格が決められ、電
子機器製造メーカにおいて、各種の電子機器から発生す
る不要輻射を抑える対策を行うようになってきた。これ
らの不要輻射の規制は、一般に、３０ＭＨｚから１ＧＨ
ｚの広範囲にわたって周波数別に制定されており、その
測定方法は、不要輻射の発生源である電子機器から所定
の距離を隔てた位置での電界強度を測定するもので、測
定環境や測定器は特殊なものになるため、一般に高額な
費用が必要となる。また、その測定技術はかなりの専門
技術を必要とする。

【０００３】このような電子機器の不要輻射測定と対策
を行うための時間とコストを削減するために、最近で
は、電子機器のプリント基板回路および同様な回路装置
から放射される近傍電磁界強度を測定する簡易的な電磁
放射測定装置が用いられている。また、これらの簡易的
な電磁放射測定装置においては、プリント基板回路上の
電磁放射レベルの高い箇所（プリントパターン）を特定
するために、電磁放射の検出手段を多数配列し、電子的
に順次選択して測定する方法が取られている。従来、こ
れらの電磁放射測定装置は、特公平５−６７１８４号公
報に記載されているように、多層プリント基板上に形成
されたプリントパターンによるワイヤーループによって
電磁放射を検出して電器信号に変換し、ダイオードによ
って電子的に順次切り換えて伝送線路に加えるように構
成されている。また、多数のワイヤーループと一つの伝
送線路によって構成された電磁放射検出部の列を多数配
列して、それらの各々の伝送線路出力を信号選択部にお
いて選択することで、約１０００個のワイヤーループア
ンテナを電子的に順次切り換えるように構成されたもの
もあり、プリント基板回路上の任意の位置における電磁
放射レベルを測定することが可能となっている。この装
置においては、約１０００個のワイヤーループアンテナ
により検出された信号は、スイッチングダイオードによ
り順次選択されて出力され、外部の測定器例えばスペク
トラムアナライザによって周波数選択されてレベル検出
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では、約１０００個のワイヤーループアンテナにより
検出された信号は、スイッチングダイオードにより順次
選択されて出力される構成になっているため、ある瞬間
に同時に測定器に接続されるアンテナは唯一であるの
で、約１０００個のワイヤーループアンテナにより検出
された信号を順次走査して全ての測定を終了するために
は、多くの時間を必要とするという問題点があった。

【０００５】また、従来技術では、１列に配列した複数
のワイヤーループアンテナの出力をスイッチングダイオ
ードを介して伝送線路に接続して信号を伝送し、さらに
そのワイヤーループアンテナ列と伝送線路とを複数配列
して、各々の伝送線路出力をスイッチングダイオードに
よる信号選択回路により選択して出力するように構成さ
れているため、非選択状態のスイッチングダイオード容
量や伝送線路の伝送周波数特性の影響により、検出感度
の周波数特性の劣化が避けられないという問題があっ
た。

【０００６】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、広範囲の電磁放射レベルを高速でかつ高
分解能で検出することができ、さらに、良好な検出感度
の周波数特性を実現することのできる電磁放射測定装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、電磁放射を検出する手段であるワイヤー
ループアンテナに１対１に対応した周波数選択信号レベ
ル検出回路を接続して、その検出出力を記憶装置および
ＣＰＵに接続して、複数のワイヤーループアンテナから
検出された電磁放射レベルに対応した複数の信号レベル
情報を、同時に測定して記憶する構成としたものであ
る。これにより、広範囲の電磁放射レベルを高速でかつ
高分解能で検出することができ、さらに、良好な検出感
度の周波数特性を実現することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、電磁放射を検出する複数の微小アンテナ素子と、こ
れら微小アンテナ素子と１対１に接続されて列状に配置
された複数の周波数選択信号検出部と、これら周波数選
択信号検出部の信号検出出力を一度に記憶して制御する
記憶部およびＣＰＵとを備えた電磁放射測定装置であ
り、信号検出レベル情報を一度に記憶部に取り込むこと
ができるため、広範囲の電磁放射レベルを短時間で測定
することができる。

【０００９】本発明の請求項２に記載の発明は、複数の
微小アンテナ素子が、プリント基板上の導体パターンに
より一列に形成され、この微小アンテナ素子が形成され
た面とは反対側の面に複数の周波数選択信号検出部を列
状に配置したことを特徴とする請求項１記載の電磁放射
測定装置であり、各微小アンテナ素子の出力を各周波数
選択信号検出部に直接接続することができるため、周波
数特性劣化を排除することができ、感度周波数特性の良
好な電磁放射測定装置を実現することができる。

【００１０】本発明の請求項３に記載の発明は、複数の
微小アンテナ素子をプリント基板の中央部に一列に配置
し、その反対側の面の周波数選択信号検出部を中央部の
微小アンテナ素子の左右に順番に振り分けて配置したこ
とを特徴とする請求項２記載の電磁放射測定装置であ
り、隣接する周波数選択信号検出部どうしの高周波信号
の漏洩による分解能の低下を防ぐことができるととも
に、装置を小型化することができる。

【００１１】本発明の請求項４に記載の発明は、プリン
ト基板を複数の微小アンテナ素子が配列された方向に直
角な方向、または微小アンテナ素子が配列された方向お
よびこれに直角な方向の両方に移動させる手段を備えた
請求項２または３記載の電磁放射測定装置であり、広範
囲の電磁放射レベルの測定を高速かつ高い位置分解能を
もって行うことができる。

【００１２】（実施の形態１）以下、本発明の実施の形
態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発
明の請求項１に対応する第１の実施の形態における電磁
放射測定装置の構成を示すものである。図１において、
信号検出部列Ａ１は、電磁放射を検出する微小アンテナ
素子を構成するワイヤーループアンテナ１と信号増幅部
２と第１の周波数変換部３と第１の周波数帯域制限部４
と第２の周波数変換部５と第２の周波数帯域制限部６と
信号レベル検出部７とＡ／Ｄコンバータ部８を直列接続
して構成されている。信号検出部列Ａ１と同一の構成で
ある他の信号検出部列Ａ２ないしＡｎがｎ個配列され
る。ｎは一般的に１０ないし４０程度が選ばれる。信号
検出部列Ａ１ないしＡｎのそれぞれのＡ／Ｄコンバータ
部８から出力される検出レベル情報は記憶装置およびＣ
ＰＵ９に入力されて、個別に記憶される。信号検出部列
Ａ１ないしＡｎのそれぞれの第１の周波数変換部３に
は、第１の局部発振部１０からの局部発振信号が分配さ
れて入力される。また、第１の局部発振部１０の発振周
波数は、記憶装置およびＣＰＵ９からの周波数制御信号
１１により制御される。また、信号検出部列Ａ１ないし
Ａｎのそれぞれの第２の周波数変換部５には、第２の局
部発振部１２からの局部発振信号が分配されて入力され
る。

【００１３】次に、本発明の第１の実施の形態における
動作を説明する。図１において、ワイヤーループアンテ
ナ１では、非測定対象物からの電磁放射を検出して電気
信号に変換し、信号増幅部２に入力する。ここで検出さ
れる信号周波数は、一般に３０ＭＨｚないし１０００Ｍ
Ｈｚの広域にわたっている。信号増幅部２は、一般に広
帯域にわたって平坦な周波数特性をもつ低雑音増幅器で
構成され、入力された信号を１０ないし２０ｄＢ程度増
幅して、第１の周波数変換部３に入力する。

【００１４】第１の周波数変換部３は、一般にダイオー
ドやトランジスタによるダブルバランスミキサにより構
成され、信号増幅部２から入力された３０ＭＨｚないし
１０００ＭＨｚの信号を、第１の局部発振部１０からの
局部発振信号周波数との差の周波数に変換されて、第１
の周波数帯域制限部４に入力する。ここで、第１の局部
発振部１０は、一般に電圧制御可変周波数発振器として
構成され、記憶装置およびＣＰＵ９からの周波数制御信
号１１により、その発振周波数は１３３０〜２３００Ｍ
Ｈｚ程度に制御されているので、信号増幅部２から入力
された３０ＭＨｚないし１０００ＭＨｚの信号は、１３
００ＭＨｚの第１中間周波数に変換されることとなる。
ここで、第１の局部発振部１０との和の周波数成分、す
なわち２６３０ＭＨｚないし３６００ＭＨｚの周波数成
分は、検出対象外の周波数であり、実際にはワイヤール
ープアンテナ１の検出周波数特性により減衰し出力には
現れない。第１の周波数帯域制限部４は、第１中間周波
数１３００ＭＨｚを中心周波数とした、一般には表面弾
性波フィルタ（ＳＡＷフィルタ）や誘電体フィルタ等の
バンドパスフィルタで構成され、その通過帯域幅は、一
般に十ＭＨｚないし数ＭＨｚの狭帯域に設定される。

【００１５】第１の周波数帯域制限部４で帯域制限され
た信号は、第２の周波数変換部５に入力されて、第２の
局部発振部１２からの局部発振信号周波数との差の周波
数に変換されて、第２の周波数帯域制限部６に入力す
る。ここで、第２の局部発振部１２の発振周波数は、一
般に１３１０．７ＭＨｚ固定されているので、第２の周
波数帯域制限部６には、その周波数差成分すなわち１
０．７ＭＨｚの第２中間周波数として入力される。第２
の周波数帯域制限部６は、一般にセラミックフィルタ等
のバンドパスフィルタで構成され、その通過帯域幅は、
一般に数百ＫＨｚ程度に設定され、この帯域幅が測定装
置の周波数分解能帯域幅となる。

【００１６】第２の周波数帯域制限部６の出力は、信号
レベル検出部７に入力されて第２中間周波数における信
号レベルの検出が行われる。ここで、信号レベル検出部
７は、一般に対数出力型の多段アンプで構成され、その
検出出力は、一般にＲＳＳＩ（Received Signal Streng
th Indicator) 出力として入力信号レベルのデシベル値
に対して直線的な信号として出力される。信号レベル検
出部７の出力は、Ａ／Ｄコンバータ部に入力され、アナ
ログ信号がディジタル信号に変換されて、記憶装置およ
びＣＰＵ９に入力される。

【００１７】本実施の形態では、信号検出部列Ａ１ない
しＡｎは、ワイヤーループアンテナ１に１対１に対応
し、一種の周波数選択レベル測定部（スペクトラムアナ
ライザ）により構成される。このような、信号検出部列
をｎ個配列し、それぞれから得られるｎ種類の検出出力
情報を同時に記憶装置およびＣＰＵ９に取り込む。記憶
装置およびＣＰＵ９では、取り込んだｎ種類のデータを
記憶して演算処理を施し、外部モニタやプリンタ等の出
力装置に出力する。

【００１８】このように、本実施の形態によれば、ｎ個
のワイヤーループアンテナ１で検出される広範囲の電磁
放射レベルの検出情報を同時に測定できるため、測定時
間を１／ｎに短縮することができる。なお、電磁放射を
検出する微小アンテナ素子や信号検出部の構成は、本実
施の形態のものに限るものではなく、他の構成において
も複数の微小アンテナ素子に１対１に対応した信号レベ
ル検出部を複数備えた構成であれば、同様な効果が得ら
れる。

【００１９】（実施の形態２）図２および図３は本発明
の第２の実施の形態における電磁放射測定装置のプリン
ト基板の構成を示すものであり、回路構成は図１に示し
たものと同じである。図２（ａ）の平面図および図２
（ｂ）の断面図ならびに図３の底面図に示すように、多
層プリント基板１３は、表面に導体パターンで形成され
たワイヤーループアンテナ１ａ〜１ｎと、裏面に信号検
出部列Ａ１ないしＡｎの回路パターンおよび部品１７を
配置した電磁放射測定部を構成しており、１８は記憶装
置およびＣＰＵ９に接続するための接続端子である。多
層プリント基板１３の厚みは、一般に２ないし４ｍｍ程
度が選ばれ、比誘電率は２ないし５程度の一般的な材質
（ガラスエポキシ）が選ばれる。

【００２０】多層プリント基板１３の表面には、ワイヤ
ーループアンテナ１ａ〜１ｎが一定の間隔をもって一列
に配置されており、基板表面の上側に、一般に１ｍｍな
いし５ｍｍ程度の距離を隔てた配置された被測定対象物
からの電磁放射を検出するように動作する。本実施の形
態では、ワイヤーループアンテナ１ａ〜１ｎは、多層プ
リント基板１３の銅箔パターンで形成された楕円形のル
ープ素子と裏面への導通を目的としたスルーホール１５
おび１６で構成されており、そのループ長は、一般に３
ないし８ｍｍ程度に選ばれる。また、各ループ素子の間
隔は、一般的に前述のループ長と同一の３ないし８ｍｍ
程度に選ばれる。ここで、楕円形のループ素子は、直線
型のループ素子に比べて広い感度指向性を持つという特
徴がある。

【００２１】ワイヤーループアンテナ１ａ〜１ｎのルー
プ素子は、一端をスルーホール１５を介して内層に形成
されたグランド１４に接続され、他の一端をスルーホー
ル１６を介して裏面に形成された信号検出部Ａ１ないし
Ａｎ部の回路パターン（入力部）に接続される。裏面に
は、信号検出部Ａ１ないしＡｎ部の回路パターンおよび
部品１７が表面実装される。また、第１の局部発振部１
０および第２の局部発振部１２の回路パターンおよび部
品も裏面に表面実装される。

【００２２】ここで、信号検出部Ａ１（奇数番目）とＡ
２（偶数番目）とをワイヤーループアンテナ１ａ〜１ｎ
の左右両側に交互に配置することで、隣合うループ素子
に対応する信号検出部回路相互の間隔を大きく保ち、高
周波信号の漏洩による分解能低下を防ぐ効果を有する。
また、ループ素子長に信号検出部回路部品の幅が大きい
ため、基板面積を有効に活用するという効果を有する。

【００２３】第１の局部発振部１０および第２の局部発
振部１２の出力は、多層プリント基板１３の内層パター
ンを介して、各信号検出部Ａ１ないしＡｎの周波数変換
部に分配され、多層プリント基板１３の内層に形成され
たグランド１４は、基板表面（アンテナ面）側の電磁放
射から基板裏面の信号検出部Ａ１ないしＡｎへの漏洩を
防止する遮蔽の効果を有する。また、信号検出部Ａ１な
いしＡｎの検出出力は、接続端子１８を介して記憶装置
およびＣＰＵに出力される。

【００２４】このように、本実施の形態では、ワイヤー
ループアンテナの出力をスーホールを介して極めて近傍
に配置された信号検出部Ａ１ないしＡｎの信号増幅部入
力へ直接接続しているため、周波数特性劣化を排除する
ことができ、感度周波数特性の良好な電磁放射測定装置
を実現することができる。なお、多層プリント基板やワ
イヤーループアンテナ素子や信号検出部の構成は、本実
施の形態のものに限るものではなく、他の構成において
も、微小アンテナ素子の出力に、そのアンテナ素子に対
応して極めて近接して配置された信号検出部の入力が接
続されて、隣接する検出部や電磁放射からの漏洩を防止
できる構成であれば、同様の効果が得られる。

【００２５】（実施の形態３）図４は本発明の第３の実
施の形態における測定治具の概略を示すものであり、電
磁放射測定装置の回路構成およびプリント基板の構成は
図１、図２おび図３と同じである。図４において、多層
プリント基板１３は、表面に導体パターンで形成された
ワイヤーループアンテナ１ａ〜１ｎと、裏面に信号検出
部列Ａ１ないしＡｎの回路パターンおよび部品を配置し
た電磁放射測定部を構成しており、可動機構を持ったガ
イドレール１９によって支持されている。多層プリント
基板１３上のワイヤーループアンテナ１ａ〜１ｎは、Ｙ
方向に１列に配置されており、多層プリント基板１３は
Ｘ方向に移動可能な構造になっている。これは、多層プ
リント基板１３をＸ方向とＹ方向の両方に移動可能な構
造としてもよい。符号２０は、電磁放射測定を行う位置
分解能単位を示すものであり、Ｘ１Ｙ１ないしＸｍＹｎ
までのｍ×ｎ個の測定位置単位を示している。

【００２６】図４において、多層プリント基板１３をＸ
方向に移動して、ワイヤーループアンテナ１ａ〜１ｎの
Ｘ方向位置をＸ１に合わせたときには、Ｘ１Ｙ１ないし
Ｘ１Ｙｎまでの方向ｎ個の測定位置における電磁放射レ
ベルを同時（瞬時）に測定して、ｎ個の検出出力データ
を記憶装置およびＣＰＵ９に取り込む。さらに、多層プ
リント基板１３をＸ方向へ移動し、ワイヤーループアン
テナ１ａ〜１ｎがＸ２の位置に合わせて、Ｘ１と同様に
Ｘ２Ｙ１ないしＸ２Ｙｎのｎ個の測定を同時に行ない、
ｎ個のデータを取り込む。以下同様に、Ｘ３ないしＸｍ
まで多層プリント基板１３を移動してｍ×ｎ個測定位置
単位のそれぞれに対応したデータを取り込むことで、ｍ
×ｎ個すべての測定を完了する。

【００２７】これらの一連の動作をＣＰＵにて制御する
ことで、ｍ×ｎ個のデータを取得するのに必要な時間
は、１／ｎ＋［プリント基板の移動に必要な時間］にな
る。一般に、ｍおよびｎは４０程度に選ばれるので、一
度の信号レベル検出に必要な時間を例えば、ｔｓ＝２０
（ｍＳｅｃ）とすれば、仮に１個１個測定する場合にそ
の全範囲測定時間Ｔａは、Ｔａ＝ｔｓ×ｍ×ｎ＝３２（Ｓｅｃ）となる。これに対し、本実施の形態では、プリント基板
を一つの測定単位分移動するに必要な時間をｔｍとすれ
ば、全範囲測定時間Ｔｂは、Ｔｂ＝（ｔｓ＋ｔｍ）×ｍとなる。したがって、ｔｍ＜ｔｓ（ｎ−１）＝０．７８
（Ｓｅｃ）とすれば、１個１個測定する場合に比べて測
定時間を短縮できることとなる。

【００２８】また、ワイヤーループアンテナ１ａ〜１ｎ
と信号検出部からなる信号検出部列はｎ個あればよく、
製造コストの低減と装置の小型化を達成することができ
る。なお、多層プリント基板やガイドレールの構成は、
本実施の形態のものに限るものではなく、他の構成にお
いても、複数の微小アンテナ素子と信号検出部を設けた
プリント基板を微小アンテナが配列された方向に直角な
方向、または微小アンテナが配置された方向およびこれ
に直角な方向の両方に移動できる構造であれば、同様な
効果が得られる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電磁放射
を検出する手段である微小アンテナ素子に１対１に対応
して周波数選択信号レベル検出回路を接続して、その検
出出力を記憶装置およびＣＰＵに接続して、複数の微小
アンテナ素子から検出された電磁放射レベルに対応した
複数の信号レベル情報を一度に測定して記憶するように
したので、広範囲の電磁放射レベルを高速でかつ高分解
能で検出することができ、良好な検出感度の周波数特性
を実現した電磁放射測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における電磁放射測
定装置の構成を示すブロック図

【図２】（ａ）本発明の第２の実施の形態における電磁
放射測定装置のプリント基板の構成を示す平面図（ｂ）本発明の第２の実施の形態における電磁放射測定
装置のプリント基板の断面図

【図３】本発明の第２の実施の形態における電磁放射測
定装置のプリント基板の底面図

【図４】本発明の第３の実施の形態における電磁放射測
定装置の測定治具の概略構成を示す斜視図

【符号の説明】

１、１ａ〜１ｎワイヤーループアンテナ２信号増幅部３第１周波数変換部４第１の周波数帯域制限部５第２の周波数変換部６第２の周波数帯域制限部７信号レベル検出部８Ａ／Ｄコンバータ部９記憶装置およびＣＰＵ１０第１の局部発振部１１周波数制御信号１２第２の局部発振部１３多層プリント基板１５、１６スルーホール１７部品１８接続端子１９ガイドレール２０位置分解能単位

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁放射を検出する複数の微小アンテナ
素子と、これら微小アンテナ素子と１対１に接続されて
列状に配置された複数の周波数選択信号検出部と、これ
ら周波数選択信号検出部の検出出力を一度に記憶して制
御する記憶部およびＣＰＵとを備えた電磁放射測定装
置。
【請求項２】複数の微小アンテナ素子が、プリント基
板上の導体パターンにより一列に形成され、この微小ア
ンテナ素子が形成された面とは反対側の面に複数の周波
数選択信号検出部を列状に配置したことを特徴とする請
求項１記載の電磁放射測定装置。
【請求項３】複数の微小アンテナ素子をプリント基板
の中央部に一列に配置し、その反対側の面の周波数選択
信号検出部を中央部の微小アンテナ素子の左右に順番に
振り分けて配置したことを特徴とする請求項２記載の電
磁放射測定装置。
【請求項４】プリント基板を複数の微小アンテナ素子
が配列された方向に直角な方向、または微小アンテナ素
子が配列された方向およびこれに直角な方向の両方に移
動させる手段を備えた請求項２または３記載の電磁放射
測定装置。