KR100229396B1 - 전자기방사 측정장치 - Google Patents

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전자기방사 측정장치는 X방향으로 연속적으로 배열된 제1 내지 L 번째 어레이(4)를 포함하는 기재상의 안테나소자 매트릭스(20)를 포함하는데, 상기 제1 내지 L 번째 어레이 각각은 Y방향으로 배열되고 또한 출력단자(7)를 가지는 안테나소자를 포함하고, 각 안테나소자는 표적으로 부터 전자기방사를 수신하여 검출신호를 생성하며, 장치는 또한 안테나소자중 하나에서 출력단자(7) 중 하나로 검출신호를 선택적으로 공급하기 위한 X 및 Y 신호에 감응하는 신호선택기(5, 3, 2, 7)와 제1 내지 N 번째 신호출력회로를 포함하되 신호출력회로 각각은 입력들과 적어도 하나의 출력을 가지고, 적어도 하나의 신호선택회로는 입력들을 그 갯수가 입력의 갯수 보다 작은 출력단자에 연결시키고, N번째 출력회로는 출력 검출신호를 공급하고, 제1 신호출력회로의 입력들은 출력단자에 각각 연결되며, 제2 내지 N 번째 출력회로 각각은 입력단자중 하나를 신호선택회로에 연결시키기 위해 X방향으로 연장하는 전송선을 가진다. 신호선택기는 안테나소자에 각각 연결되는 다이오우드와 트랜지스터를 포함한다. 트랜지스터는 검출신호를 증폭시킨다.

Description

전자기방사 측정장치
본 발명은 작동중인 회로판과 같은 작동장치로부터의 전자기방사를 측정하기 위한 전자기방사 측정장치에 관한 것이다.
전자기방사를 수신하기 위해 이차원으로 배열된 프로브소자와 이차원 전자기검출결과를 제공하기 위해 프로브소자중 하나로부터 검출신호를 지속적으로 공급하기 위한 스위칭장치를 포함하는 전자기방사 측정장치가 공지되어 있다.
그러한 선행기술 전자기방사 측정장치는 일본 특허공보 제5-67184호에 기재되어 있다. 이 선행기술 전자기방사 측정장치는 다층 인쇄회로판상의 와이어 루프 안테나 매트릭스와 루프 안테나 중 하나로부터 전기신호를 연속적으로 출력하는 스위칭회로를 포함하는데, 각 와이어 루프 안테나는 전자기방사를 검출하여 이를 전기신호로 변환시키고, 그리고 스위칭회로는 다이오우드를 포함한다.
도 5는 제2선행기술 전자기방사 측정장치의 회로도이다. 도 6은 제2선행기술 전자기방사 측정장치의 부분회로도이다. 도 5와 도 6에서 전자기방사 측정어레이(104)가 X 방향으로 배열되어 있다. 전자기방사 측정 어레이 각각은 Y 방향으로 배열된 인쇄회로판상에 다수(일반적으로 20~40개)의 와이어 루프 안테나(101)와 전자기 검출유니트를 형성하는 스위칭 다이오우드(103)를 포함한다. 각 전자기방사 측정어레이의 전송선(102)은 각 다이오우드의 음극에 연결된다. 전자기방사는 와이어 루프 안테나(101)로 검출되어 전기검출신호로 변환되고, 이 신호는 스위칭 다이오우드(103)를 통해 전송선(102)에 공급되는데, Y방향 선택은 단자(105)에 Y방향 선택신호를 공급하여 대응 스위칭다이오우드(103)를 턴온시킴으로서 이루어진다. 따라서, 선택된 와이어 루프 안테나로부터의 검출신호가 스위칭 다이오우드(103)를 통해 전송선(102)에 공급된다. 각 전송선(102)의 한 단부는 특성 임피던스(보통 50 오옴)를 가지는 단자소자로 종결한다. 각 전송선(102)의 타단부는 전송선(121)과 스위칭 다이오우드(120)를 가지는 신호선택부(119)에 공급된다. 즉, 각 전송선(102)들은 X방향으로 연장하는 전송선(21)에 스위칭 다이오우드(120)를 통해 연결된다. 전송선(121)은 각 스위칭 다이오우드(120)에 근접하게 되도록 배열된다.
X 방향 선택을 제공하도록 스위칭 다이오우드(120)중 하나가 턴온되면 다른 스위칭 다이오우드(120)들은 턴오프된다. 따라서, 루프 안테나중 하나로부터의 검출신호가 출력된다.
제2선행기술에서 스위칭 다이오우드(120a)가 턴온되었다고 가정하면, 신호선택부(119)의 모든 다른 스위칭 다이오우드(120)가 턴오프되기 때문에 스위칭 다이오우드(120a)와 전송선(121) 사이의 접합점에서 전송선(121)의 일단부까지의 전송선 부분(A)은 개방단 전송선으로 역할한다. 따라서, 파장 λg에 대응하는 주파수에서 저임피던스를 보인다. 이때
λg = 4×A
따라서, 전자기 어레이의 출력들중 하나를 선택적으로 출력하는 신호선택부분(119)의 전송주파수 특성은 저하된다. 즉, 이 주파수는 측정 가능한 고주파수(최대주파수)를 제한한다.
최대주파수를 증가시키는 것이 필요하면, 측정 가능한 위치범위가 제한된다. 반대로, 만일 측정 가능한 위치범위를 확장시키는 것이 필요하다면 최대주파수가 제한된다. 예를 들어 전송선의 길이가 200㎜라 가정하고 또한 전송선(21)의 개방단선의 최대 길이가 약 150㎜라 가정한다. 그러면 만일 인쇄회로기판이 일반적인 유전율을 가진다면 측정 가능한 최대주파수는 약 230㎒ 이다. 그러나, 보통은 30㎒내지 1㎓까지의 측정 가능한 전자기방사의 최대주파수가 필요하다. 따라서 측정 가능한 최대주파수로서 1㎓가 필요하다면, 전송선(21)의 길이는 약 70㎜가 필요하다. 그러면, 이는 측정하는 일반적거인 크기의 인쇄회로기판에 불충분한 위치범위를 제공한다.
본 발명의 목적은 개선된 전자기방사 측정장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라 제1전자기방사 측정장치가 제공되는데, 이 장치는; 기재(23)와; Y 방향으로 배열되고 또한 출력단자(7)들을 가지고 표적으로부터 전자기방사를 수신하여 검출신호를 각각 생성하는 다수의 안테나소자를 각각 포함하며, 소정의 간격으로 X 방향을 연속적으로 배열되는 제1 내지 L 번째까지의 어레이(4)들을 포함하는 기재상의 안테나소자 매트릭스(20)와; 어레이들중 하나를 결정하는 X 선택신호와 상기에서 결정된 어레이 내 안테나소자(열)들중 하나를 결정하는 Y 선택 신호에 응해 안테나소자들중 하나에서부터 출력단자(7)들중 하나로 검출신호를 선택적으로 공급하는 기재상의 신호선택부(5, 3, 2, 19)와; 그리고 각각이 입력들과 적어도 하나의 출력과, 그리고 입력들의 숫자보다 적은 수의 출력단자들에 입력들을 선택적으로 연결시키는 적어도 하나의 신호선택회로를 가지고, N번째 신호출력회로를 구비하고 상기 N과 L은 1 이상의 수이고, 제 2 내지 제N번째 출력회로는 출력검출신호를 공급하기 위해 출력들중 단지 하나만을 가지고, 제1신호출력회로들의 출력단자(7)들에 연결되도록 구성된 제1 내지 제N번째 출력회로들 각각은 그들의 입력단자들중 하나를 그들의 신호선택회로에 연결시키기 위해 X 방향으로 연장하는 전송선을 포함한다.
제1전자기방사 측정장치는 또한 출력검출신호의 주파수 특성을 보상하여 주파수 보상된 신호를 출력하기 위한 주파수 보상부(26)를 구비할 수 있다.
제1전자기방사 출력장치에서 제1신호선택부(5, 3, 39, 36)는 각 안테나소자에 근접하게 배열된 기재상의 트랜지스터와 같은 증폭수단을 포함할 수 있고, 증폭수단(트랜지스터) 각각은 각 안테나 소자에 연결된 한 단부와 다른 단부를 가지고, 제1 내지 L번째 어레이중 한 어레이내의 증폭소자중 몇몇은 출력단자에 연결된다. 각 증폭소자는 제1 내지 L번째 어레이중 하나의 출력단자(42)에 연결된 제1 내지 L번째 어레이중 한 어레이내의 안테나소자에 연결되고, 그리고 각 증폭소자는 안테나소자중 하나에서 출력단자(42)중 하나로 검출신호를 선택적으로 증폭하여 공급하며, 각 증폭소자의 작동은 X와 Y 선택신호에 감응해 제어된다.
본 발명에 따라 제2전자기방사 측정장치가 제공되는바, 장치는; 기재(23)와; Y방향으로 배열되고 출력단자(42)를 가지고 또한 각각이 표적으로부터 전자기방사를 수신하여 검출신호를 생성하는 다수의 안테나소자들을 각각 포함하며 X 방향으로 소정의 간격을 두고서 연속적으로 배열되는 제1 내지 L번째 어레이(38)들을 포함하는 기재상의 안테나소자 매트릭스(50)와; 어레이들중 하나를 결정하는 X 선택신호와 상기 결정된 어레이내 안테나소자(열)들중 하나를 결정하는 Y선택신호에 응해 안테나소자들중 하나에서부터 출력단자(42)들중 하나로 검출신호를 선택적으로 공급하는 기재상의 신호선택부(39, 36, 47)와; 그리고 출력단자(42)들에 각각 연결된 입력들과, 입력들중 하나를 출력에 선택적으로 연결시키는 출력(46)을 가지는 신호출력부를 구비하며, 신호선택부는 각 안테나소자에 가까이 배열된 기재상의 증폭소자를 포함하고, 증폭소자 각각은 각 안테나소자에 연결된 한 단부와 다른 단부를 가지고, 제1 내지 L번째 어레이중 한 어레이내의 몇몇 증폭소자는 출력단자에 연결되고, 몇몇 증폭소자들은 제1 내지 L번째 어레이들중 하나의 출력단자(42)에 연결되는 제1 내지 L번째 어레이들중 하나내의 안테나소자들중 몇몇에 연결되고, 그리고 X와 Y선택신호에 감응해 제어되어 작동하는 증폭소자 각각은 안테나소자중 하나에서 출력단자(42) 중 하나로의 검출신호를 선택적으로 증폭하여 공급한다.
본 발명에 따라 제3전자기 방사 측정장치가 제공되는바, 장치는; 기재(23)와; Y방향으로 배열되고 출력단자(42)를 가지고 각각이 표적으로부터 전자기방사를 수신하여 검출신호를 생성하는 다수의 안테나소자들을 각각 포함하며 소정의 간격으로 X 방향으로 연속적으로 배열되는 다수의 어레이(38)를 포함하는 기재상의 안테나소자 매트릭스(50)와; 어레이들중 하나를 결정하는 X 선택신호와 상기에서 선택한 어레이내 안테나소자들중 하나를 결정하는 Y 선택신호에 감응해 안테나소자들중 하나에서 출력단자(42)들중 하나로 검출신호를 선택적으로 공급하는 기재상의 신호 선택부(39, 36, 47)와; 그리고 출력단자(42)들에 각각 연결된 입력들과 상기 입력들중 하나를 출력에 선택적으로 연결시키는 출력(46)을 가지는 신호출력부를 구비하고, 상기 신호선택부는 기재상에 각 안테나소자들에 가까이 배열된 증폭소자들을 포함하고, 증폭소자 각각은 각 안테나소자에 연결된 한 단부와 타단부를 가지며, 또한 X와 Y방향선택신호에 감응해 제어되어 작동하는 증폭소자 각각은 안테나소자중 하나에서 출력단자(41) 중 하나로 검출신호를 선택적으로 증폭하여 공급한다.
본 발명의 목적과 특징은 첨부도면과 함께 아래의 상세한 설명으로 보다 명확해질 것이다.
제1도는 전자기방사 측정장치의 제1실시예의 회로도.
제2도는 전자기방사 측정장치의 제2실시예의 회로도.
제3도는 제2실시예의 주파수 특성도.
제4도는 전자기방사 측정장치의 제3실시예의 회로도.
제5도는 제2선행기술 전자기방사 측정장치의 회로도.
제6도는 제2선행기술 전자기방사 측정장치의 회로도.
제7도는 본 발명의 와이어 루프 안테나의 평면도.
제8도 및 제9도는 제1실시예의 변형이고 또한 제3실시예에서 참조되는 부분 회로도.
동일한 또는 상응하는 소자 또는 부분들은 도면에서 동일한 참조번호로 표시된다.
본 발명의 제1실시예가 아래에 기술된다. 도 1은 전자기방사 측정장치의 제1실시예의 회로도이다. 전자기방사 측정어레이(4)(4-1에서 4-ℓ; ℓ은 자연수, 보통 50)는 다층인쇄회로기판(23) 상에 X 방향으로 배열된다. 도 7은 본 발명의 와이어 루프 안테나의 평면도이다. 전자기방사 측정어레이(4) 각각은 Y 방향으로 배열된 다수의 전자기 검출유니트(52)와 인쇄회로기판(23)상의 전송선(2)를 포함한다. 전자기 검출유니트(52) 각각은 와이어 루프 안테나(1)와 스위칭 다이오우드(3)를 포함한다. 전송선(2)은 각 스위칭 다이오우드(3)의 음극에 연결되고 그리고 Y 방향으로 연장한다. 와이어 루프 안테나(1)는 6 내지 8㎜의 폭과 4㎜의 높이를 가지는 장방형 형태이고 그리고 스위칭 다이오우드(3)를 가진다.
20 내지 40개의 전자기 검출유니트(52)가 각 전자기방사 측정어레이(4)에 배열되고 그리고 50개의 전자기방사 측정어레이(4)가 안테나소자 매트릭스(20)에 배열된다. 따라서 1000 내지 2000 개의 전자기 검출유니트(52)가 실제 전자기방사 측정장치내에 매트릭스(행렬) X-Y로 배열된다.
전자기방사는 각 와이어 루프 안테나(1)에 의해 검출되어 전기검출신호로 변환되어 스위칭 다이오우드(3)를 통해 전송선(2)에 공급된다. Y 방향선택은 검출신호를 검출하게 되는 와이어 루프 안테나(1)에 대응하는 Y 방향 제어신호 입력단자(5)중 하나에 바이어스 전압으로서 Y 방향제어신호를 인가함으로써 이루어진다. Y방향 제어신호 입력단자(5)에 Y방향 제어신호의 인가는 대응하는 스위칭 다이오우드(3)를 턴온시킨다. 따라서 선택된 와이어 루프안테나(1)로부터 검출신호는 스위칭 다이오우드(3)를 통해 전송선(2)에 공급된다. 전송선(2)의 한 단부는 보통 50오옴인 특성 임피던스를 가지는 단자소자(6)로 종결된다. 전송선(2)과 단자소자 사이의 접속점은 저항 또는 리액터 같은 저항성소자(58)를 통해 각각 X 방향 제어신호 입력단자(19)에 연결된다. X 방향 제어신호는 검출신호를 검출하게 되는 와이어 루프 안테나(1)에 대응하는 X 방향 제어입력단자(19)중 하나에 인가된다. 이 와이어 루프 안테나(1)를 포함하는 전자기 측정어레이(4)중 하늘 선택하기 위해 X 방향 제어신호 입력단자(19)에 저전압 또는 접지준위를 가지는 X방향 제어신호를 인가한다. 반대로, X방향 제어신호 입력단자(19)에 공급전압을 인가하게 되면 스위칭 다이오우드(3)를 턴온시킨다. 각 전송선(12)의 다른 단부는 제1신호선택부(8)에 연결된 출력단자(7-1 내지 7-ℓ)를 가진다. 신호(선택)출력회로로서의 제1신호선택부(8)는 m개의(자연수) 신호선택회로로서의 스위칭회로(9)(즉, 9-1에서 9-m)를 포함한다. 스위칭회로(9-1)는 전자기방사 검출어레이(4-1에서 4-3)중 하나가 선택되면 선택된 전자기방사 검출어레이(4)에서부터 검출신호를 공급하기 위해 음극이 각각 출력단자(7-1에서 7-3)에 연결되는 신호선택소자로서의 스위칭 다이오우드(9a에서 9c)를 가진다. 스위칭 다이오우드(9a에서 9c)의 양극은 출력단자(10-1)에 연결된다. 다른 스위칭회로(9-2에서 9-m)는 스위칭회로(9)에 연결된 전자기방사 검출어레이(4)중 하나가 선택될 때 선택된 전자기방사 검출어레이(4)에서부터 검출신호를 공급하기 위한 비슷한 구조와 작동을 가진다. 따라서 신호(선택)출력회로로서의 제1신호선택부(8)는 ℓ개의 출력단자(7-1에서 7-ℓ)에서 m개의 출력단자(10-1에서 10-m)(ℓ<m)로 검출신호중 하나를 공급한다.
스위칭회로(9-1에서 9-m)는 각각 출력단자(10-1에서 10-m)를 가진다. 출력단자(10-1에서 10-m)들은 신호선택회로로서의 스위칭회로(13-1에서 13-n)를 포함하는 신호(선택)출력회로로서의 제2신호(선택)출력부(11)에 연결된다(n은 자연수, ℓ< m < n). 출력단자(10-1에서 10-3)들은 각각 다이오우드(13a 에서 13c)의 음극에 연결되는데, 다이오우드(13a와 13c)의 음극은 전송선(12a 및 12b)을 통해 출력단자(10-1 및 10-3)에 각각 연결되는 반면, 다이오우드(13b)의 음극은 출력단자(10-2)에 바로 연결된다. 스위칭 다이오우드(13a내지 13c)의 양극은 출력단자 (14-1)에 연결된다. 다른 스위칭회로(13-2 내지 13-n)는 비슷하게 연결된다. 따라서, 제2신호선택부(11)는 m개의 출력단자(10-1 내지 10-m)에서 n개의 출력단자(14-1에서 14-n)(m > n)중 하나로 검출신호중 하나를 공급한다.
스위칭회로(13-1에서 13-n)는 각각 출력단자(14-1에서 14-n)를 가진다. 출력단자(14-1에서 14-n)는 신호선택회로로서의 스위칭회로(17)를 포함하는 신호(선택)출력회로로서의 제3신호선택부(15), 즉 이 실시예에서 신호선택부의 최종단에 연결된다. 즉, 출력단자(14-1에서 14-n)(이 실시예에서 n=3)는 다이오우드(17a 에서 17c)의 음극에 연결되는데, 다이오우드(17a 및 17c)의 음극들은 전송선(16a 및 16b)을 통해 출력단자[14-1에서 14-3(14-n)]에 연결되는 반면, 다이오우드(17b)의 음극은 출력단자(14-2)에 바로 연결된다. 신호선택부(15)의 최종단은 이 전자기 방사 측정장치의 출력검출신호로서 와이어 루프 안테나(1)중 하나로부터 검출신호를 공급하기 위한 스위칭 다이오우드(17a 에서 17c)의 양극에 연결된 하나의 출력단자(18)를 가진다. 이 실시예에서 삼단 신호선택부가 있다. 그러나, 이 구조는 전자기 검출유니트(52)의 숫자에 따라 계층적으로 확장될 수 있다.
전송선(12a, 12b, 16a 및 16b 등)은 출력단자들을 다이오우드에 최소거리로 연결시킨다. 즉, 이들은 X방향으로 연장한다. 음극에서부터 나오는 다이오우드(9a 및 9c)의 선도부 또한 전송선으로 여겨질 수 있다.
이 실시예의 동작이 설명된다.
표적 인쇄회로기판(도 1에 도시되지 않음)이 사전 설정된 간격으로 이 전자기방사 측정장치의 인쇄회로기판(23)에 직면하게 배열되고 그리고 표적 인쇄회로기판이 작동한다. 출력단자(18)는 스펙트럼 분석기 등과 같은 측정장비에 연결된다. 그런 후, Y방향 제어신호와 X방향 제어신호(L 준위)가 Y 방향 제어신호 입력단자(5)중 하나와 X방향 제어신호 입력단자(19-1 내지 19-ℓ) 중 하나에 선택적으로 공급된다. Y 방향 제어신호는 동일 Y 방향 제어신호 입력단자(5)에 연결된 동일 횡렬(ROW) 상의 스위칭 다이오우드(3)를 턴온시키기 위한 바이어스 전압을 가진다. X방향 제어신호 입력단자(19)중 하나에 공급되는 X방향 제어신호가 저전압(접지준위)이면, Y방향 제어신호가 공급되는 횡렬상의 와이어 루프 안테나(1)중 하나로부터 바이어스 전류가 흐른다. 즉, 바이어스 전류가 Y방향 제어신호와 X방향 제어신호 둘다가 공급되는 와이어 루프 안테나를 통해 흐른다.
한 루프 안테나(1)가 수신한 전자기방사는 바이어스 전류상에 ac 검출신호로 변환되고, ac 검출신호는 출력단자(7)에 공급된다. 그런 후, X방향 제어신호 입력단자(19)와 Y방향 제어신호 입력단자(5)에 대응하는 한 와이어 루프 안테나(1)로 부터의 검출신호가 출력단자(7-1 내지 7-ℓ)중 하나, 제1신호선택부(8)의 스위칭 다이오우드중 하나, 출력단자(10-1 내지 10-m)중 하나, 제2신호선택부(11)의 스위칭 다이오우드중 하나, 출력단자(14-1 내지 14-m)중 하나, 제3신호선택부(15)의 스위칭 다이오우드중 하나를 통해 특유의 신호통과 형태로 출력단자(18)에서 출력된다. X방향 제어신호와 Y방향 제어신호의 인가는 매트릭스에 배열된 모든 와이어 루프 안테나(1)가 스캔되도록 연속적으로 변경된다. 측정장비는 출력단자(18)로부터 검출신호를 이 스캔닝 동작과 동조해 관측하여 표적 인쇄회로기판의 각 점으로부터의 전자기방사를 나타내는 주파수 스펙트럼 분석의 맵(지도), 즉 표적 인쇄회로기판(25)의 전자기방사 강도분포를 출력할 수 있다.
제1 내지 제3신호선택부(8, 11 및 15)에서, 검출신호가 통과하는 동안 개방단(open-end) 전송선이 없어서 신호선택부의 전송특성이 개선된다. 즉, 높은 주파수까지의 전자기측정이 동일한 회로판 크기와 동일한 분해능으로 이루어질 수 있다.
상기 실시예에는 삼단 신호선택부가 있다. 그러나 이 구조는 전자기방사 검출어레이 숫자(ℓ)를 증가시키기 위해 계층적으로 확장될 수 있다. 게다가 제1 내지 제3신호선택부(8, 11 및 15)내의 각 스위칭회로에 세 개의 스위칭 다이오우드가 있다. 또한 주파수 특성을 고려해 스위칭 다이오우드의 숫자를 증가시키는 것이 가능하다. 이 실시예에서 스위칭 다이오우드는 제1 내지 제3신호선택부(8, 11 및 15)에 사용된다. 그러나, FET(계면효과 트랜지스터) 등이 스위칭 다이오우드 대신에 사용될 수 있다.
제1실시예의 변형이 기술된다.
도 8과 도 9는 제1실시예를 변형한 것의 부분회로도이고 그리고 제3실시예에서 또다시 언급되게 된다. 도 8에서 와이어 루프 안테나에 연결된 게이트, 전송선에 연결된 소오스 및 접지된 드레인을 가지는 FET(53)가 스위칭 다이오우드(3)와 대체되었다. FET(53)와 와이어 루프 안테나(1)는 Y방향 제어신호와 X방향 제어신호에 따라 선택적으로 검출신호를 출력시키기 위한 전자기 검출유니트(52')를 형성한다.
도 9에서 스위칭소자로서 FET를 포함하는 신호선택회로(57)가 신호선택부(8 및 9)와 대체되었다. FET(54-1 내지 54-3)는 바이어스 저항(55)을 필요로 하고 그리고 출력단자(7-1 내지 7-3)와 FET(54-1 내지 54-3) 사이에는 커플링커패시터(56-1 내지 56-3)가 제공된다. 각 FET(54)는 외부에서 공급된 제어신호로 제어된다.
제2실시예가 기술된다.
도 2는 전자기방사 측정장치의 제2실시예를 도시한 블럭도이다. 전자기방사 측정장치의 제2실시예는 표적 인쇄회로기판(25)으로부터 전자기방사를 검출하기 위한, 도 1에 도시된 회로구조를 가지는 다층 인쇄회로기판(23)과, 검출신호의 주파수 특성을 보상하고 그리고 보상된 검출신호를 출력단자(32)에서 출력하기 위해 그 입력단자(27)를 통해 인쇄회로기판(23)상의 출력단자(18)에 연결된 주파수 특성 보상회로(26)를 포함한다. 주파수 특성 보상회로(26)는 출력단자(18)로부터의 검출신호를 증폭하기 위한 광대역 증폭기로서의 저잡음 증폭기(28)와, 저역통과필터(29c)와 적어도 하나의 대역통과필터(29b)와 그리고 고역통과필터(29a) 및 이들 필터들을 결합시키기 위한 증폭기(29d)를 포함하는, 검출신호의 주파수 특성 보상을 위한 필터회로(29)와, 그리고 출력단자(32)에 주파수 보상된 검출신호를 출력시키기 위한 전력증폭기(30)를 포함한다.
제2실시예의 동작이 기술된다.
표적 인쇄회로기판(25)이 사전 설정된 간격으로 전자기방사 측정장치의 인쇄회로기판(23)과 직면하게 배열되고 그리고 표적 인쇄회로기판(25)이 작동된다. 인쇄회로기판(23)과 주파수 특성 회로는 케이스(24)내에 착설된다. 출력단자(32)는 제1실시예에서 언급된 주파수 분석기 등과 같은 측정장비에 연결된다. 그런 후, Y 방향 제어신호와 X방향 제어신호가 Y방향 제어신호 입력단자(5) 중 하나와 X방향 제어신호 입력단자(19-1 내지 19-ℓ)에 선택적으로 공급된다. X방향 제어신호 입력단자(19)와 Y방향 제어신호 입력단자(5)에 대응하는 한 와이어 루프 안테나(19)로부터의 검출신호가 출력단자(18)에서 출력된다. X 방향 제어신호와 Y 방향 제어신호의 인가는 매트릭스에 배열된 모든 와이어 루프 안테나(1)가 스캔되도록 선택적으로 변경된다.
주파수 보상수단으로서의 주파수특성 보상회로(26)는 출력단자(18)로부터의 검출신호의 주파수 특성을 보상하여 주파수 특성이 보상된 검출신호를 외부측정장비에 공급한다.
측정장비는 표적 인쇄회로기판의 각 점으로부터의 주파수 보상된 전자기방사를 나타내는 주파수 스펙트럼 분석의 맵을 제공할 수 있다.
광대역 증폭기로서의 저잡음 증폭기(28)는 출력단자(18)로부터의 검출신호를 넓은 주파수 범위에 걸친 평탄주파수 특성 이득으로 증폭한다. 필터회로(29)는 요망된 주파수 범위에 걸친 검출신호의 평탄주파수 특성을 얻기 위해 저역통과필터(29c), 대역통과필터(29b), 및 고역통과필터(29a)의 조합을 통과하는 저잡음 증폭기(28)로부터의 검출신호의 주파수 특성을 보상한다. 전력증폭기(31)는 충분히 낮은 임피던스를 가지는 충분한 전력으로 주파수 보상된 신호를 출력시키기 위해 주파수 보상된 신호를 증폭한다.
도 3은 제2실시예의 주파수 특성도이다. 곡선(33)은 출력단자(18)에서의 검출신호의 주파수 특성을 나타낸다. 곡선(34)은 주파수 특성 보상회로가 약 18 내지 40 dB의 총 이득을 가지는 상태에서 출력단자(32)에서의 주파수 특성 보상된 검출신호의 주파수 특성을 나타낸다. 결과적으로, 검출신호의 주파수 특성은 10 dbm 내의 변동을 가지고서 -70 dBm의 준위 근처에서 평탄주파수특성응을 가지도록 보상되고 그리고 이 전자기방사 측정장치는 1500㎒ 까지 검출신호를 제공한다.
본 발명의 제3실시예가 기술된다. 도 4는 전자기방사 측정장치의 제3실시예의 회로도이다. 전자기방사 측정어레이(38)들은 다층 인쇄회로기판(23)상에 X방향으로 배열된다. 전자기방사 측정어레이(38) 각각은 와이어 루프 안테나(1)와, 트랜지스터(36), 및 전송선(37)을 포함한다. 각 와이어 루프 안테나(1)와 각 트랜지스터(36)는 전자기 검출유니트를 형성한다. 와이어 루프 안테나(1)는 제1실시예와 비슷한, 도 7에 도시된 형상을 가진다.
각 트랜지스터(36)의 베이스는 각 와이어 루프 안테나(35)의 한 단부에 연결되고 트랜지스터(36)의 에미터는 접지되고, 그리고 동일 전자기방사 측정어레이(38)내 트랜지스터(36)의 콜렉터는 한 전송선(37)에 공통으로 연결된다. 출력단자(42)는 바이어스 저항(51)과 그리고 바이어스 저항(51)에 병렬로 연결된 바이패스 커패시터(41)를 통해 스위칭 다이오우드(44)의 음극에 연결된다.
일반적으로 실제회로에서는 20 내지 40개의 전자기방사 검출어레이들이 X방향으로 배열되고 50개의 전자기 유니트가 각 전자기방사 검출어레이내에 배열된다. 따라서, 1000 내지 2000개의 전자기 검출유니트들이 실제 전자기방사 측정장치내에 매트릭스(행렬) X-Y로 배열된다.
트랜지스터(36)가 X와 Y방향 제어신호로 활성되면 전자기방사는 와이어 루프 안테나(1)에 의해 검출되어 전기검출신호로 변환되어 트랜지스터(36)를 통해 전송선(37)에 공급된다. 즉, Y방향 선택은 검출신호를 검출하게 되는 와이어 루프 안테나에 대응하는 Y방향 제어신호 입력단자(39)에 바이어스 전류로서 Y방향 제어신호(39)를 공급함으로써 이루어진다. Y방향 제어신호 입력단자에 Y방향 제어신호의 인가는 X방향 제어신호와 함께 대응 트랜지스터(36)를 활성화시킨다. 따라서, 검출신호가 선택된 와이어 루프 안테나(35)에서 전송선(37)으로 트랜지스터(36)를 통해 공급된다. 각 전송선(37)의 한 단부는 보통 50 오옴인 특성 임피던스를 가지는 단자소자(40)로 종결한다. 전송선(37)과 단자소자(40) 사이의 접합점은 각각 저항(59)을 통해 X방향 제어신호 입력단자(47)에 연결된다. 저전위를 가지는 X방향 제어신호가 검출신호를 검출하게 되는 와이어 루프 안테나(1)에 대응하는 X방향 제어신호 입력단자(47)중 하나에 인가된다. 와이어 루프 안테나(35)를 포함하는 전자기 측정어레이(38) 중 하나를 선택하기 위하여 X 방향 제어신호 입력단자(47)에 X 방향 제어신호를 인가한다. 각 전송선(37)의 다른 단부는 바이패스 커패시터(41)를 통해 출력단자(42)에 연결된다. 출력단자(42)는 신호(선택)출력수단으로서의 신호(선택)출력부(43)에 연결된다. 신호(선택)출력부(43)는 출력단자(46)에 검출신호를 출력시키기 위해 제1실시예와 비슷하게 동작하는 스위칭 다이오우드(44)를 가지는 스위칭회로를 포함한다.
이 실시예의 동작이 기술된다.
표적 인쇄회로기판(도 4에 도시되지 않음)이 사전 설정된 간격으로 이 전자기방사 측정장치의 인쇄회로기판과 직면하도록 배열되고 나서 인쇄회로기판이 작동된다. 출력단자(46)는 스펙트럼 분석기 등과 같은 측정장비에 연결된다. 그런 후, Y방향 제어신호와 X방향 제어신호가 Y 방향 제어신호 입력단자(39)와 X방향 제어신호 입력단자(47)에 선택적으로 공급된다. Y방향 제어신호는 동일 Y 방향 제어신호 입력단자(39)에 연결된 전자기방사 검출유니트의 동일 열상의 트랜지스터(36)의 베이스에 적합한 바이어스 저항을 통해 공급되는 바이어스 전압을 가진다. X방향 제어신호가 저항(59)을 통해 X 방향 제어신호 입력중 하나에 공급되는 저전압 또는 접지준위이면, 스위칭 다이오우드(44)가 저항(59)을 통해 턴온되고 그리고 Y방향 제어신호가 공급되는 열상의 와이어 루프 안테나(1)중 하나로부터 전자기방사 검출전류와 바이어스 전류를 포함하는 전류가 트랜지스터(36)의 베이스에 공급된다. 그런 후, X와 Y방향 제어신호가 공급된 트랜지스터만이 베이스 증폭을 행한다. 증폭된 전류내의 ac 성분, 즉 자기방사 검출신호가 출력단자(46)에 대한 검출신호로서 바이패스 커패시터(41)에 의해 커플된다. 그 후 X 방향 제어신호와 Y방향 제어신호의 인가는 매트릭스내에 배열된 모든 와이어 루프 안테나(35)가 스캔되도록 연속적으로 변경된다. 측정장비는 이 스캔닝 동작과 동기로 출력단자(46)로부터 검출신호를 관측하여 표적 인쇄회로기판의 각 점으로부터의 전자기방사를 나타내는 주파수 스펙트럼 분석맵, 즉 표적 인쇄회로기판(25)의 전자기방사 강도분포를 출력할 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 검출신호는 와이어 루프 안테나 근처에 제공된 즉, 와이어 루프 안테나에 바로 연결된 트랜지스터(36)에 의해 5dB 내지 10 dB의 이득을 가지게 증폭되어 검출신호의 동적 범위가 증가된다. 게다가, 와이어 루프 안테나(36)의 감도가 트랜지스터(36)에 의해 증가되어 와이어 루프 안테나(35)의 크기를 작게 할 수 도 있다. 그러면, 보다 작은 크기의 와이어 루프 안테나(35)는 고주파수, 예컨대 2㎓ㅁ에 대한 감도를 제공하여 전자기방사 측정장치의 주파수 특성이 개선될 수 있다. 게다가, 보다 작은 크기의 와이어 루프 안테나(35)는 높은 분해능의 전자기방사 측정을 제공한다.
이 실시예에서, 트랜지스터(36)는 스위칭 및 증폭소자로서 사용된다. 그러나 FET와 같은 다른 증폭소자도 사용될 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 FET가 트랜지스터(36) 대신에 사용될 수 있다. 또한 신호선택부(43)는 스위칭 다이오우드(44)를 사용한다. 그러나, 도 9에 도시된 FET(54)가 스위칭 다이오우드(44)대신에 사용될 수 있다.
제3실시예에서 신호선택부(43)는 계층적으로 구성된 스위칭 회로를 가진다. 그러나, 인접 트랜지스터(36)에 의해 검출신호가 증폭되는 특징은 도 5에 도시된 선행기술에 사용된 스위칭회로의 경우에도 이루어질 수 있다.

Claims (17)

  1. (정정)
    기재(23)와;
    Y방향으로 배열되고 출력단자(7-1 ~7-ℓ)를 가지며 표적으로부터의 전자기방사를 수신하여 검출신호를 각각 생성하는 다수의 안테나소자(1)들을 각각 구비하며 X 방향으로 소정의 간격으로 연속적으로 배열되는 제1 내지 L번째 어레이(4-1~4-ℓ)를 포함하는 기재상의 안테나소자 매트릭스(20)와;
    상기 어레이들(4-1~4-ℓ)중 하나를 결정하는 X 선택신호와 상기에서 결정된 어레이내 안테나소자(1)들중 하나를 결정하는 Y선택신호에 감응해 안테나소자(1)들중 하나에서 상기 출력단자(7-1~7-ℓ)들중 하나로 상기 검출신호를 선택적으로 공급하는 상기 기재상의 신호출력수단(5, 3, 2, 19)과;
    입력들과, 적어도 하나의 출력과 그리고 그 숫자가 상기 입력들의 숫자보다 적은 상기 출력단자들에 상기 입력들을 선택적으로 커플링하는 적어도 하나의 신호 선택회로(9-1~9-m; 13-1~13m; 17-1~17m)를 각각 가지고, N번째 출력회로는 출력 검출신호를 공급하기 위해 상기 출력중 단지 한 출력(18)만을 가지고, 제1신호출력회로의 입력들은 상기 출력단자(7-1~7-ℓ)들에 각각 연결되며, L과 N은 1 이상의 자연수이며, 제2 내지 제N번째 신호출력회로들 각각은 그들의 입력단자들중 하나를 그들의 상기 신호출력회로에 연결시키기 위해 X 방향으로 연장하는 적어도 하나의 전송선(12a, 12b; 16a; 16b)을 가지도록 구성된 제1 내지 제N번째 신호출력회로들을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기방사 측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1신호출력회로(8)의 상기 신호선택회로(9-1)는 상기 제1어레이(4-1)의 상기 출력단자(7-1)에 연결되는 한 단부와 상기 제1신호출력회로의 출력(10-1~10-m)들중 한 출력(10-1)에 연결된 타단부를 가지는 제1신호선택조자(9a)와, 상기 제1어레이에 이웃하는 제2어레이(4-2)의 상기 출력단자(7-2)에 연결되는 한 단부와 상기 제1신호선택회로의 출력들중 한 출력(10-1)에 연결된 타단부를 가지는 제2신호선택소자(9b)를 포함하고 그리고 상기 제2신호출력회로(11)는 상기 전송선으로서 제1 및 제2전송선(12a, 12b)과, 상기 제1전송선(12a)을 통해 상기 제1어레이의 출력단자(7-1)에 연결되는 한 단부와 상기 제2신호출력회로의 출력들(14-1~14-m)중 하나(14-1)에 연결된 타단부를 가지는 제3신호선택소자(13a)와, 상기 제2신호선택회로의 출력들중 하나(14-1)에 연결되는 한 단부와 상기 제2전송선(12b)을 통해 상기 제1출력회로의 출력들중 하나(10-3)에 연결되는 타단부를 가지는 제4신호선택소자(13c)를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기방사 측정장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1신호출력회로의 상기 신호선택회로 각각은 상기 제2어레이(4-2)에 이웃한 상기 제3어레이(4-3)의 출력단자(7-3)에 연결된 한 단부와 상기 제1신호출력회로의 출력들중 하나(10-1)에 연결된 타단부를 가지는 제5신호선택소자(9c)를 더 구비하고, 또한 상기 제2신호선택회로는 상기 제1신호선택회로의 상기 출력단자들의 출력들중 다른 한 출력(10-2)에 연결된 한 단부를 가지는 제6신호선택소자(13b)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기방사 측정장지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1신호출력수단(5, 3, 2, 19)은 기재상에 각 안테나소자(1)들에 인접하게 배열되고 또한 상기 안테나소자들 각각에 연결된 한 단부를 가지는 스위칭소자(3; 36; 53)들을 구비하고, 그리고 상기 제1 내지 제L번째 어레이들중 하나내의 안테나소자들에 연결된 상기 스위칭소자들중 몇몇은 상기 제1 내지 제L번째 어레이들중 상기 하나의 출력단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 전자기방사 측정장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스위칭소자들 각각은 다이오드(3)로 구성되는 것을 특징으로하는 전자기 방사 측정장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 스위칭소자들 각각은 트랜지스터(36; 53)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기방사 측정장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2신호선택소자들 각각은 다이오드(9a, 9b, 9c; 13a, 13b, 13c)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기방사 측정장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2신호선택소자들 각각은 트랜지스터(54-1, 54-2, 54-3)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기방사 측정장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 출력신호의 주파수특성을 보상하여 주파수 보상된 신호를 출력하는 주파수 보상수단(26)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기방사 측정장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 주파수 보상수단(26)은 상기 출력신호를 증폭하는 광대역 증폭기(28)와, 상기 광대역 증폭기의 출력을 고역통과 필터링하기 위한 고역통과 필터(29a)와, 상기 광대역 증폭기의 출력을 대역통과 필터링하기 위한 대역통과 필터(29b)와, 상기 광대역 증폭기의 출력을 저역통과 필터링하기 위한 저역통과 필터(29c)와, 그리고 상기 고역통과 필터, 대역통과 필터, 및 저역통과 필터의 출력들로부터 주파수 보상된 신호를 제공하는 출력회로(29d)를 구비하는 것을 특징으로하는 전자기방사 측정장치.
  11. 제1항에 있어서, 제1신호출력수단(5, 3; 39, 36)은, 상기 기재상에 각 안테나소자(36)들에 인접하게 배열되고 또한 상기 안테나소자 각각에 연결된 한 단부와 타단부를 가지는 증폭소자(36)들을 구비하고, 상기 제1 내지 제L번째 어레이들중 하나내의 증폭소자들중 몇몇은 상기 출력단자에 연결되고 또한 상기 제1 내지 제L번째 어레이들중 하나내의 안테나소자들에 연결된 증폭소자들 각각은 상기 제1 내지 제L번째 어레이들중 상기 하나의 출력단자(42)에 연결되며, 그리고 증폭소자들 각각은 상기 X 및 Y 선택신호에 응해 제어되어 작동하여 안테나소자들중 하나에서 부터 상기 출력단자(42)들중 하나로 상기 검출신호를 선택적으로 증폭하여 선택적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 전자기방사 측정장치.
  12. 기재(23)와;
    출력단자(42)를 가지고 또한 Y방향으로 배열되어 각각이 표적으로부터 전자기방사를 수신하여 검출신호를 생성하는 다수의 안테나소자(35)들을 각기 구비하며 소정의 간격으로 X 방향으로 연속적으로 배열되는 제1 내지 제L번째 어레이(38)들을 구비하는 상기 기재상이 안테나소자 매트릭스(50)와;
    상기 어레이(38)들중 하나를 결정하는 X선택신호와 상기 결정된 어레이내 안테나소자(35)들중 하나를 결정하는 Y 선택신호에 응해 안테나소자들중 하나에서 상기 출력단자(42)들중 하나로 상기 검출신호를 선택적으로 공급하는 상기 기재상의 신호선택수단(39, 36, 47)과; 그리고
    출력에 입력들중 하나를 선택적으로 연결시키기 위한, 상기 출력단자(42)에 각각 연결된 입력들과 출력(46)을 가지는 신호출력수단(43)을 구비하고, 상기 신호 선택수단은, 상기 기재상에 각 안테나소자(35)들에 인접하게 배열되며 상기 안테나 소자들 각각에 연결되는 한 단부와 타단부를 각기 가지는 증폭소자(36)들을 구비하고, 상기 제1 내지 제L번째 어레이들중 하나 내의 증폭소자들중 몇몇은 상기 출력단자에 연결되고, 증폭소자들중 몇몇은 상기 제1 내지 제L번째 어레이들중 하나의 상기 출력단자(42)에 연결된 상기 제1 내지 제L번째 어레이들중 하나내의 안테나소자들중 몇몇에 연결되고, 그리고 상기 X와 Y 선택신호에 응해 제어되어 작동하는 증폭소자들 각각은 안테나소자들 중 하나에서부터 상기 출력단자(42)들중 하나로 상기 검출신호를 선택적으로 증폭하여 선택적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 전자기방사 측정장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 증폭소자들 각각은 트랜지스터를 구비하고 또한 상기 Y 선택신호는 상기 매트릭스의 상기 Y방향 열상의 안테나소자들에 연결된 상기 트랜지스터의 바이어스를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자기방사 측정장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 트랜지스터는 안테나소자들 각각에 연결된 베이스와, 상기 제1 내지 제L번째 어레이들 중 하나의 출력단자(42)에 연결된 콜렉터와, 그리고 접지에 연결된 에미터를 구비하고, 상기 Y 선택신호는 상기 매트릭스의 상기 Y방향 열상의 안테나소자들에 연결된 트랜지스터의 바이어스를 제어하고, 상기 X선택신호는 상기 어레이들중 하나내 상기 콜렉터에 선택적으로 공급되며, 상기 Y 신호와 상기 X신호가 공급된 트랜지스터중 하나는 상기 검출신호를 공급하는 것을 특징으로하는 전자기방사 검출장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 증폭소자들 각각은 전계효과트랜지스터(53)를 구비하고 그리고 상기 Y 선택신호는 상기 매트릭스의 상기 Y 방향 열상의 안테나소자들에 연결된 상기 전계효과트랜지스터의 게이트 바이어스를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자기방사 측정장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전계효과트랜지스터는 안테나소자들 각각에 연결된 게이트와, 상기 제1 내지 제L번째 어레이들중 상기 하나의 출력단자(42)에 연결되는 드레인과, 그리고 접지에 연결되는 소오스를 구비하고, 상기 Y선택신호는 상기 매트릭스의 상기 Y방향 열상의 안테나소자들에 연결되는 상기 전계효과트랜지스터의 게이트 바이어스를 제어하고, 그리고 상기 X 선택신호는 상기 어레이들중 하나내의 상기 콜렉터들에 선택적으로 공급되며, 상기 Y와 상기 X신호 둘다가 공급된 상기 전계효과트랜지스터중 하나가 상기 검출신호를 공급하는 것을 특징으로하는 전자기방사 측정장치.
  17. 기재(23)와;
    Y 방향으로 배열되고 출력단자(42)를 가지며 표적으로부터 전자기방사를 수신하여 검출신호를 각각 생성하는 다수의 안테나소자(35)들을 각기 구비하고, 소정의 간격으로 X방향으로 연속적으로 배열되는 다수의 어레이(38)들을 구비하는 기재상의 안테나 소자 매트릭스(50)와;
    상기 어레이들중 하나를 결정하는 X 선택신호와 상기 결정된 에러이내 상기 안테나소자들중 하나를 결정하는 Y선택신호에 응해, 안테나소자들중 하나에서부터 상기 출력단자(42)들중 하나로 상기 검출신호를 선택적으로 공급하는 상기 기재상의 신호선택수단(39, 36, 47)들과; 그리고
    출력에 입력들중 하나를 선택적으로 연결시키기 위한, 상기 출력단자(41)들에 각각 연결되는 입력들과 상기 출력(46)을 가지는 신호출력수단(43)을 구비하고,
    상기 신호선택수단은, 상기 기재상에 각 안테나소자(35)들에 인접하게 배열되고 또한 상기 안테나소자들 각각에 연결되는 한 단부와 타단부를 가지는 증폭소자(36)들을 구비하고, 그리고 상기 X와 Y 선택신호들에 따라 제어되어 작동하는 증폭소자들 각각은 안테나소자들중 하나에서부터 상기 출력단자(42)들중 하나로 상기 검출신호를 선택적으로 증폭하여 선택적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 전자기 방사 측정장치.
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