WO2023199920A1 - 近傍界エアープローブ及び検査装置 - Google Patents

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WO2023199920A1
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radome
field air
probe
dut
base material
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豊 植木
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株式会社キャンドックスシステムズ
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    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/10—Radiation diagrams of antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole

Definitions

  • the present invention relates to a near-field air probe and an inspection device.
  • Such a communication module as a DUT (Device Under Test) is required to be inspected for communication characteristics, etc. before being shipped.
  • a communication module as a DUT (Device Under Test) is required to be inspected for communication characteristics, etc. before being shipped.
  • Japanese Patent Application Publication No. 2019-097147 discloses an antenna device, an antenna system, and a measurement system suitable for measuring digital modulation equipment.
  • the distance between a communication module as a DUT and a probe (coupler) is measured by taking a far-field distance. That is, the communication characteristics of a communication module are usually measured in the far field. However, if communication characteristics can be measured in a near field that is closer to the measurement equipment, more communication modules can be tested in a smaller space. Furthermore, in the near field, the electromagnetic field is a mixture of the electric field and magnetic field of the DUT and the probe, so there is a problem that it is difficult to measure communication characteristics compared to the far field.
  • An object of the present invention is to provide a near-field air probe and inspection device that can measure the communication characteristics of a communication module as a DUT, not only in the far field but also in the near field.
  • the radome has a transmitting surface that has radio wave transparency along the radio wave emission direction, and a surface of the base material that is opposite to the first surface and the second surface, respectively. and an inclined surface formed of an inclined electromagnetic wave absorbing material.
  • the size of the end face of the base material facing the transmission surface of the radome in the direction along the plate thickness is larger than ⁇ /2, which is half of the wavelength ⁇ of the lowest frequency to be measured among radio waves.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram showing an inspection device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a near-field air probe of the inspection device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic view of the near-field air probe viewed from the direction indicated by arrow III shown in FIG. 2;
  • FIG. 3 is a schematic view of the near-field air probe viewed from the direction indicated by arrow IV shown in FIG. 2;
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the antenna section of the near-field air probe shown in FIGS. 2 to 4.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing the electromagnetic fields of a DUT and a near-field air probe.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the state of radio wave reflection on a radome.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between frequency and transmission characteristics depending on the distance relationship between the DUT and the near-field air probe.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a part of an inspection device according to an embodiment.
  • FIGS. 1 to 10 An inspection device 10 according to an embodiment will be described using FIGS. 1 to 10.
  • the inspection device 10 includes a near-field air probe 12 and a network analyzer 14.
  • the near-field air probe 12 inspects a DUT (Device Under Test) 18, which is an object to be measured, together with a network analyzer 14 that inputs a predetermined signal to an RF connector section 24 (described later) of the near-field air probe 12.
  • a DUT Device Under Test
  • the DUT 18 will be described as a communication module (antenna module) in which an antenna is integrated into a semiconductor chip, that is, a communication device with a built-in antenna.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of the near-field air probe 12 according to the present embodiment, viewed from a certain side.
  • FIG. 3 shows a schematic view of the near-field air probe 12 viewed from the direction indicated by arrow III in FIG.
  • FIG. 4 shows a schematic view of near-field air probe 12 viewed from the direction indicated by arrow IV in FIG.
  • the radome base 22 is formed, for example, as a substantially rectangular plate.
  • An RF connector part 24 is provided on one surface 22a side of the radome base 22 (the outside surface side of the near-field air probe 12), and an RF connector section 24 is provided on the other surface 22b side (the inside surface side of the near-field air probe 12).
  • An antenna section 26 is provided.
  • the radome base 22 is preferably made of an electromagnetic wave absorbing material, similar to the cylindrical portion 42 of the radome 28, which will be described later.
  • a connector including a cable (cable connector) connected to the RF connector section 24 is connected to the network analyzer 14.
  • the antenna section 26 has a thin plate-like base material 32 and conductors 34a and 34b formed on the base material 32, and is formed in a flat shape.
  • the conductors 34a and 34b emit signals input to the connector section 24 as traveling wave radio waves.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing one surface (first surface) 32a side of the base material 32 of the antenna section 26.
  • the solid line in FIG. 5 indicates the edge of the conductor 34a existing on the one surface 32a side of the base material 32.
  • the broken line indicates the edge of the conductor 34b present on the other surface (second surface) 32b side of the base material 32.
  • the antenna section 26 is formed as a traveling wave type (non-resonant type) planar antenna.
  • a Vivaldi antenna which is a type of tapered slot antenna (TSA) and is an antipodal type, will be explained as an example.
  • TSA tapered slot antenna
  • the conductor 34a on one surface 32a of the base material 32 and the conductor 34b on the other surface 32b are formed such that the radio wave emitting positions are symmetrical or approximately symmetrical, for example, vertically in FIG.
  • the conductors 34a and 34b may be formed of a conductive substance such as a metal material in the form of a thin film of about several micrometers, or may be formed to have a thickness of several micrometers by, for example, sputtering or the like.
  • the width W of the slot 35 is the same from the other surface 22b of the radome base 22 (the proximal end surface 33d of the base material 32) to the distal end surface 33a. It gradually expands as you go.
  • the antenna section 26 radiates waves in a wide frequency band in a single direction from between the slots 35.
  • the antenna unit 26 is configured to be capable of inspecting a frequency band including radio waves in the so-called millimeter wave band (28 GHz and its surroundings), which is used in a fifth generation mobile communication system called 5G, for example. .
  • the near-field air probe 12 can inspect radio waves in a frequency band including about 90 GHz by appropriately setting the shape, size, material, etc. of the antenna section 26, RF connector section 24, etc. , is formed to be able to inspect radio waves with frequencies from about 28 GHz to about 90 GHz.
  • the antenna section 26 may be capable of inspecting a frequency band in the submillimeter wave band (300 GHz to 3000 GHz) with a wavelength of about 0.1 to 1 mm.
  • Vivaldi antenna is used as an antipodal tapered slot antenna, but a slot 35 is formed on one surface 32a of the base material 32, and the slot 35 gradually widens as the distance from the radome base 22 increases.
  • Conductors 34a and 34b may also be formed.
  • the antenna section 26 is provided with a ground (GND) plate (not shown) at the connection between the RF connector section 24 and the conductors 34a and 34b to prevent standing waves from being generated and affecting the measurement of the DUT 18.
  • the ground plate may have a structure that suppresses electromagnetic coupling between the DUT 18 side and the RF connector portion 24 side by installing the ground plate as a thin film on the base material 32 in parallel with the conductors 34a and 34b with respect to the DUT 18 side.
  • an electromagnetic wave absorbing material may be disposed on the base material 32 of the antenna section 26.
  • the radome 28 is formed to cover the antenna section 26.
  • the radome 28 is formed into a cylindrical shape with a bottom.
  • the radome 28 has a cylindrical part 42 made of an electromagnetic wave absorbing material and a tip part (transmissive surface) 44 made of a radio wave transparent material.
  • the cylindrical portion 42 is formed of an electromagnetic wave absorbing material, such as ferrite or a material (magnetic material) having the same function as ferrite.
  • the cylindrical portion 42 is formed of a material that does not cause loss or modification of electromagnetic waves in a necessary frequency band (for example, 28-60 GHz) in the millimeter wave band.
  • the cylindrical portion 42 is formed in a size that does not cause loss or modification of electromagnetic waves in a necessary frequency band (for example, 28-60 GHz) in the millimeter wave band.
  • the electromagnetic wave absorbing material may be, for example, a conductive material, a dielectric absorbing material, or the like.
  • the cylindrical part 42 has a first sloped part 43a facing one surface 32a of the base material 32, and a second sloped part 43b facing the other surface 32b of the base material 32.
  • a third inclined part 43c and a fourth inclined part 43d are formed in the circumferential direction of the first inclined part 43a and the second inclined part 43b.
  • the third inclined portion 43c is not parallel to the end surface 33b adjacent to the distal end surface 33a of the base material 32, but is inclined. For example, as the third inclined portion 43c approaches the distal end surface 33a from the proximal end surface 33d of the base material 32, the distance from the end surface 33b of the base material 32 becomes smaller.
  • the fourth inclined portion 43d is adjacent to the tip side end surface 33a of the base material 32, and is not parallel to the end surface 33c opposite to the end surface 33b, but is inclined. For example, as the fourth inclined portion 43d approaches the distal end surface 33a from the proximal end surface 33d of the base material 32, the distance from the end surface 33c of the base material 32 becomes smaller.
  • the tip portion 44 is provided to close one end of the cylindrical portion 42.
  • the tip portion 44 is made of, for example, a radio wave transparent material and is formed into a flat plate shape.
  • the tip portion 44 is preferably made of fibers such as resin or paper.
  • As the resin material for the tip portion 44 it is preferable to use PTFE or polypropylene, which suppress attenuation and have excellent high frequency characteristics.
  • the outer surface of the distal end portion 44 and the inner surface of the distal end portion 44 that faces the distal end surface 33a of the antenna portion 26 are parallel.
  • the tip portion 44 only needs to have radio wave transparency along the radio wave emission direction.
  • the size in the direction along the thickness of the front end surface 33a of the base material 32 at the front end portion 44 of the radome 28 is made larger than the thickness of the front end surface 33a of the base material 32. did.
  • the size of the end surface 33a on the front end side of the base material 32 in the direction along the thickness of the front end 44 of the radome 28 should be slightly wider than half of the wavelength ⁇ of the lowest frequency to be measured among radio waves, that is, ⁇ /2.
  • the other end of the cylindrical portion 42 has an opening 42a.
  • the radome base 22 is fitted into the other end of the cylindrical portion 42 . That is, the radome base 22 is fitted into the other end of the cylindrical portion 42 .
  • the fitting relationship between the radome 28 and the radome base 22 is sufficient as long as it can suppress the influence of the electromagnetic field outside the cylindrical portion 42 of the radome 28.
  • the opening 42a of the cylindrical portion 42 has a size that does not induce resonance with the wavelength of the measurement frequency.
  • FIG. 6 shows the near-field air probe 12 when an appropriate signal is output from the signal source 62 of the network analyzer 14 with the tip 44 of the near-field air probe 12 brought close to the DUT 18 at an appropriate distance.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an electromagnetic field formed on the outer periphery.
  • the near-field air probe 12 is used facing or in contact with the DUT 18 in a predetermined direction.
  • the direction of radio wave emission by the antenna section 26 of the near-field air probe 12 and the direction of radio wave emission by the DUT 18 are parallel. Further, it is preferable that the axis of the antenna section 26 of the near-field air probe 12 along the radiation direction of the radio waves coincides with the epicenter of the radio waves of the DUT 18 .
  • the cylindrical portion 42 of the radome 28 since the cylindrical portion 42 of the radome 28 is formed of an electromagnetic wave absorbing material, it absorbs the radio waves from the near-field air probe 12 and causes heat loss. Further, the cylindrical portion 42 of the radome 28 absorbs radio waves not only from the near-field air probe 12 but also from the DUT 18, causing heat loss. The cylindrical portion 42 of the radome 28 prevents unnecessary electromagnetic coupling from the DUT 18 to the antenna section 26 of the near-field air probe 12, and also prevents unnecessary electromagnetic coupling from the antenna section 26 of the near-field air probe 12 to the DUT 18. prevent.
  • the near-field air probe 12 can avoid electromagnetic coupling to the side surfaces of the antenna section 26 (one side 32a and the other side 32b of the base material 32) due to the cylindrical part 42 of the radome 28. .
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of reflection of radio waves radiated from the antenna section 26 and an example of reflection of radio waves radiated from the DUT 18.
  • a part of the radio waves from the antenna part 26 is not absorbed by the cylindrical part 42 of the radome 28, and the radiated radio waves may be emitted at an angle ⁇ 1 to the outer surface of the first inclined part 43a of the radome 28.
  • a part of the radio waves from the DUT 18 is not absorbed by the cylindrical portion 42 of the radome 28, and the radiated radio waves may head toward the antenna portion 26 at an angle ⁇ 2 with respect to the inner surface of the first inclined portion 43a of the radome 28.
  • a part of the radio waves from the DUT 18 passes through the cylindrical part 42 which is an electromagnetic wave absorbing material, it can become negligibly small compared to the radio waves entering from the tip part 44, and as described above, there is resonance. is prevented.
  • the S parameter that is the reflection characteristic (reflection coefficient) of the DUT 18 is S11
  • the S parameter that is the transmission characteristic (transmission coefficient) is S21.
  • the network analyzer 14 detects, as the reflection characteristic S11, amplitude data at each frequency of the reflected signal with respect to the incident signal and the amount of change in phase of the reflected signal with respect to the incident signal at each frequency. Further, as shown in FIG. 8, the network analyzer 14 detects, as transmission characteristics S21, amplitude data at each frequency of the transmission signal with respect to the incident signal, and amount of change in phase at each frequency of the transmission signal with respect to the incident signal.
  • the distance d between the DUT 18 and the tip 44 of the radome 28 of the near-field air probe 12 is 0, that is, the state in which they are in contact is defined as a distance d0 (not shown).
  • the near-field air probe 12 is affected by the electromagnetic field component area of the DUT 18 in the vicinity of the DUT 18, but as the distance d from the DUT 18 increases and the near-field air probe 12 separates from the DUT 18, the It moves to the far field where the directivity of electromagnetic waves is determined.
  • the distance d from the DUT 18 that becomes this far field is generally as follows, assuming that the aperture diameter of the antenna is D. 2D 2 / ⁇ d It is expressed as If the frequency is 28 GHz (wavelength ⁇ is approximately 10.7 mm, for example) and the aperture diameter D is 15 mm, the aperture will not move to the far field unless it is large and d>60 mm, for example.
  • the characteristics of the DUT 18 can be measured even in the near field by using the near field air probe 12 according to the present embodiment. Therefore, by using the near-field air probe 12 according to the present embodiment, the cylindrical portion 42 of the radome 28 emits appropriate radio waves from the antenna portion 26 toward the DUT 18 through the tip portion 44 of the radome 28. It is possible to prevent effects in the near field.
  • the distance d between the DUT 18 and the tip 44 of the radome 28, which is the external appearance of the near-field air probe 12 is used.
  • the distance between the DUT 18 and the distal end section 44 of the radome 28 of the near-field air probe 12 is reduced.
  • the distance d between the DUT 18 and the tip end surface 33a of the antenna section 26 of the near-field air probe 12 can be equated with the distance d between the DUT 18 and the tip end surface 33a of the antenna section 26 of the near-field air probe 12.
  • the distance between the tip 44 of the near-field air probe 12 and the DUT 18 is the distance in the far field
  • the distance between the DUT 18 and the tip side end surface 33a of the antenna section 26 of the near-field air probe 12 is the distance in the far field.
  • the distance will be .
  • the distance d is the distance dn in the far field (see FIG. 8)
  • a graph having substantially the same shape as the distances d0, d1, d2, and d3 in the near field was obtained. That is, when using the near-field air probe 12 according to the present embodiment, as shown in FIGS. 6, 8, and 9, as the distance d increases, S21 tends to decrease approximately linearly even in the far field. Obtained.
  • the characteristics of the DUT 18 can be measured not only in the near field but also in the far field.
  • the near-field air probe 12 and the inspection device 10 that can measure the communication characteristics of the communication module (DUT 18) as the DUT 18 not only in the far field but also in the near field.
  • the base material 32 and conductors 34a, 34b of the antenna section 26 used in this embodiment are not limited to the illustrated shapes, but may have any appropriate shape. Furthermore, various structures are acceptable for the antenna section 26, such as a structure in which conductors 34a and 34b are sandwiched between a base material (dielectric substrate) 32. In this case, the conductors 34a and 34b are provided on, for example, one surface 32a of one base material 32. That is, the antenna section 26 is formed as appropriate depending on the desired measurement frequency and the DUT 18.
  • FIG. 10 illustration of the signal source 62 and switch 64 of the network analyzer 14 is omitted.
  • the inspection device 10 has a box 80 that has radio wave shielding properties.
  • the box 80 includes a plurality of booths (measured object placement sections) 82 that are partitioned so as not to interfere with each other's radio waves.
  • a plurality of near-field air probes 12 connected to the network analyzer 14 are arranged in each booth 82.
  • each booth 82 a DUT 18 is arranged so as to be able to be taken in and out of each booth 82 for inspection.
  • the booth 82 of the box 80 is formed so as to facilitate the loading and unloading of the DUT 18 while shielding radio waves from the near-field air probe 12 and the DUT 18 during inspection.
  • an RF connector 86 of a cable connected to the DUT 18 is fixed to a door 84 through which the DUT 18 is inserted or removed.
  • the near field air probe 12 and the DUT 18 are adjusted to be at a predetermined distance d (distance affected by the near field).
  • the communication characteristics of the DUT 18 can be inspected by placing the DUT 18 at a predetermined distance (d0 may be sufficient) in the near field with respect to the near field air probe 12. Therefore, the near-field air probe 12 according to this embodiment can be used, for example, when mass-produced DUTs (communication modules of the same type or different types) 18 are tested in a small space. Therefore, the testing device 10 according to this embodiment can test the communication characteristics of a large number of DUTs 18 simultaneously or at the same time in a space-saving manner.
  • the inspection device 10 that can measure the communication characteristics of the communication module (DUT 18) as the DUT 18 in the near field.

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Abstract

近傍界エアープローブは、電磁波吸収材で形成されるレドームベースと、コネクタ部と、プローブ部と、レドームとを有する。レドームは、レドームベースとともにプローブ部を覆う。レドームは、電波の放出方向に沿って電波透過性を有する透過面と、基材のうち第１の面及び第２の面に対向する面がそれぞれ第１の面及び第２の面に対して傾斜する電磁波吸収材で形成された傾斜面とを有する。レドームの透過面に対向する基材の端面の板厚に沿う方向の大きさは、電波のうち測定する最低周波数の波長λの半分であるλ／２より大きい。

Description

近傍界エアープローブ及び検査装置
　この発明は、近傍界エアープローブ及び検査装置に関する。
　近年、移動通信システムのアンテナは、半導体チップに一体化されてきている。このようなＤＵＴ（Device Under Test）としての通信モジュール（アンテナモジュール）は、通信特性等の検査を行ってから出荷することが求められる。例えば大量生産される通信モジュールは、各種機器に取り付けられる前にそれぞれの通信性能が検査されることが好ましい。例えば日本国特開２０１９－０９７１４７号公報には、デジタル変調機器の測定に好適なアンテナ装置、アンテナシステム、及び、計測システムが開示されている。
　電波の放射元の電波の電界強度、磁界強度等を測定する場合、ＤＵＴとしての通信モジュールと、プローブ（カプラ）との電磁結合による影響が生じることを避けることが必要となる。このため、ＤＵＴとしての通信モジュールと、プローブ（カプラ）との距離を、遠方界となる距離を取って測定することが行われている。すなわち、通信モジュールは、通常、遠方界で通信特性が測定されることが行われている。しかし、測定機器に対してより近い近傍界で通信特性を測定することができれば、より多くの通信モジュールを省スペースで検査することができることになる。そして、近傍界では、ＤＵＴ及びプローブの電界と磁界とが混在する電磁界となるため、遠方界に比べて通信特性を測定することが難しい、といった問題がある。
　本発明は、遠方界はもちろん、近傍界において、ＤＵＴとしての通信モジュールの通信特性を測定可能な近傍界エアープローブ及び検査装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る近傍界エアープローブは、電磁波吸収材で形成されるレドームベースと、コネクタ部と、プローブ部と、レドームとを有する。コネクタ部は、レドームベースに設けられ、ネットワークアナライザから信号が入力される。プローブ部は、板状の基材と導体とを有する。基材は、第１の面と第１の面とは反対側の第２の面とを有し、レドームベースに対して固定される。導体は、基材に設けられ、コネクタ部に入力される信号を進行波型の電波として放出する。レドームは、レドームベースとともにプローブ部を覆う。レドームは、電波の放出方向に沿って電波透過性を有する透過面と、基材のうち第１の面及び第２の面に対向する面がそれぞれ第１の面及び第２の面に対して傾斜する電磁波吸収材で形成された傾斜面とを有する。レドームの透過面に対向する基材の端面の板厚に沿う方向の大きさは、電波のうち測定する最低周波数の波長λの半分であるλ／２より大きい。
実施形態に係る検査装置を示す概略的なブロック図。 実施形態に係る検査装置の近傍界エアープローブを示す概略図。 図２に示す矢印ＩＩＩで示す方向から近傍界エアープローブを見た概略図。 図２に示す矢印ＩＶで示す方向から近傍界エアープローブを見た概略図。 図２から図４に示す近傍界エアープローブのアンテナ部の一例を示す概略図。 ＤＵＴ及び近傍界エアープローブの電磁界を示す概略図。 レドームでの電波の反射の状態を示す説明図。 ＤＵＴと近傍界エアープローブとの距離関係に応じた周波数と伝送特性との関係を示すグラフ。 ＤＵＴと近傍界エアープローブとの距離関係と伝送特性との関係を示すグラフ。 実施形態に係る検査装置の一部を示す概略図。
　図１から図１０を用いて一実施形態に係る検査装置１０について説明する。
　図１に示すように、本実施形態に係る検査装置１０は、近傍界エアープローブ１２と、ネットワークアナライザ１４とを有する。
　本実施形態に係る近傍界エアープローブ１２は、近傍界エアープローブ１２の後述するＲＦコネクタ部２４に所定の信号を入力するネットワークアナライザ１４とともに、被測定物であるＤＵＴ（Device Under Test）１８を検査するときに用いる。本実施形態では、ＤＵＴ１８は、半導体チップにアンテナが一体化された通信モジュール（アンテナモジュール）、すなわち、アンテナ内蔵型通信デバイスであるとして説明する。
　図２は、本実施形態に係る近傍界エアープローブ１２をある側方から見た概略図を示す。図３は、図２中の矢印ＩＩＩで示す方向から近傍界エアープローブ１２を見た概略図を示す。図４は、図２中の矢印ＩＶで示す方向から近傍界エアープローブ１２を見た概略図を示す。
　図２から図４に示すように、本実施形態に係る近傍界エアープローブ１２は、レドームベース２２と、ＲＦコネクタ部（給電部）２４と、アンテナ部（プローブ部）２６と、レドーム２８とを有する。
　レドームベース２２は、例えば略矩形状の板材として形成される。レドームベース２２の一方の面２２ａ側（近傍界エアープローブ１２の外側の面側）には、ＲＦコネクタ部２４が設けられ、他方の面２２ｂ側（近傍界エアープローブ１２の内側の面側）には、アンテナ部２６が設けられる。レドームベース２２はレドーム２８の後述する筒状部４２と同様に、電磁波吸収材で形成されることが好適である。
　ＲＦコネクタ部２４は、例えば上限周波数が４０ＧＨｚの２．９２ｍｍコネクタ、上限周波数が６５ＧＨｚの１．８５ｍｍコネクタ等が用いられる。なお、上限周波数が４０ＧＨｚの２．９２ｍｍコネクタは、Ｋコネクタなどと称されるもの、またはその同等品を用いることができる。上限周波数が６５ＧＨｚの１．８５ｍｍコネクタは、Ｖコネクタなどと称されるもの、またはその同等品を用いることができる。また、目的の上限周波数がさらに高い場合、上限周波数が例えば１２０ＧＨｚの適宜のコネクタが使用され得る。
　なお、ＲＦコネクタ部２４に接続される、ケーブルを含むコネクタ（ケーブルコネクタ）は、ネットワークアナライザ１４に接続される。
　アンテナ部２６は、薄板状の基材３２と、この基材３２上に形成された導体３４ａ，３４ｂとを有し、扁平状に形成される。導体３４ａ，３４ｂは、コネクタ部２４に入力される信号を進行波型の電波として放出する。
　図５は、アンテナ部２６の基材３２の一方の面（第１の面）３２ａ側を見た状態を示す概略図である。図５中の実線は、基材３２の一方の面３２ａ側に存在する導体３４ａの縁を示す。破線は、基材３２の他方の面（第２の面）３２ｂ側に存在する導体３４ｂの縁を示す。図５に示すように、アンテナ部２６は、進行波型（非共振型）の平面アンテナとして形成される。本実施形態の例では、テーパードスロットアンテナ（ＴＳＡ）の一種で、対蹠（アンチポーダル）型であるビバルディアンテナを例にして説明する。
　基材３２は、例えば略長方形状の誘電体基板が用いられる。基材３２は、板厚が数ミリメートル以内の薄板として形成される。基材３２は、端面３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの面積に比べて、少なくとも一方側に導体３４ａ，３４ｂが形成される１対の面３２ａ，３２ｂの面積が大きい。そして、基材３２は、レドームベース２２の他方の面２２ｂに直交して配置される。
　基材３２の一方の面３２ａの導体３４ａと、他方の面３２ｂの導体３４ｂとは、電波を放射する位置が、例えば図５中の上下で対称又は略対称に形成される。導体３４ａ，３４ｂは、例えば数μｍ程度の薄膜状の金属材等の導電性を有する物質で形成されていても、例えばスパッタリング等により数μｍ厚に形成されていてもよい。導体３４ａ，３４ｂは、薄膜状に形成されることにより、ＤＵＴ１８側からの放射電磁界に垂直で、後述する伝送特性Ｓ２１に影響を及ぼし得る面積を狭くすることができる。
　導体３４ａ，３４ｂを基材３２の一方の面側から見たとき、スロット３５の幅Ｗは、レドームベース２２の他方の面２２ｂ（基材３２の基端側端面３３ｄ）から先端側端面３３ａに向かうにつれて徐々に広がる。そして、アンテナ部２６は、スロット３５間から広い周波数帯域の波を単一方向に放射する。
　本実施形態では、アンテナ部２６は、例えば５Ｇと称される第５世代移動通信システムで用いられる、いわゆるミリ波帯（２８ＧＨｚ及びその周囲）の周波数の電波含む周波数帯域を検査可能に形成される。
　なお、例えば第５世代移動通信システムでは、ミリ波帯として例えば９０ＧＨｚ程度までの拡張が検討されているという情報がある。本実施形態に係る近傍界エアープローブ１２は、アンテナ部２６及びＲＦコネクタ部２４等の形状、大きさ、素材等を適宜に設定することで、９０ＧＨｚ程度を含む周波数帯域の電波を検査可能、すなわち、２８ＧＨｚから９０ＧＨｚ程度までの周波数の電波を検査可能に形成される。
　また、アンテナ部２６は、波長が０．１～１ｍｍ程度のサブミリ波帯（３００ＧＨｚ～３０００ＧＨｚ）の範囲の周波数帯域を検査可能としてもよい。
　本実施形態では、対蹠（アンチポーダル）型テーパードスロットアンテナとして、ビバルディアンテナを用いる例について説明するが、基材３２の一方の面３２ａにレドームベース２２から離れるにつれて徐々に広がるスロット３５が形成された導体３４ａ，３４ｂが形成されていてもよい。
　なお、アンテナ部２６は、ＲＦコネクタ部２４と導体３４ａ，３４ｂとの接続部に、定在波が発生してＤＵＴ１８の測定に影響を及ぼし得ることを避けるグランド（ＧＮＤ）板（図示せず）を有する。グランド板は、基材３２に、ＤＵＴ１８側に対して導体３４ａ，３４ｂと平行に薄膜として設置することで、ＤＵＴ１８側及びＲＦコネクタ部２４側の電磁結合を抑制する構造であればよい。　
　また、アンテナ部２６の基材３２には、例えば電磁波吸収材が配置されていてもよい。
　レドーム２８は、アンテナ部２６を覆うように形成される。レドーム２８は、有底筒状に形成される。レドーム２８は、電磁波吸収材で形成される筒状部４２と、電波透過性素材で形成される先端部（透過面）４４とを有する。
　筒状部４２は、電磁波吸収材として、例えばフェライト又は、フェライトと同等の働きを有する素材（磁性材料）で形成される。なお、本実施形態では、筒状部４２は、電磁波をミリ波帯のうち、必要な周波数帯（例えば２８－６０ＧＨｚ）で損失及び変性を与えない材質で形成される。筒状部４２は、電磁波をミリ波帯のうち、必要な周波数帯（例えば２８－６０ＧＨｚ）で損失及び変性を与えない大きさに形成される。　
　なお、電磁波吸収材としては、磁性材料のほか、例えば、導電性材料、誘電体吸収材料等であってもよい。
　筒状部４２は、基材３２の一方の面３２ａに対向する第１の傾斜部４３ａと、基材３２の他方の面３２ｂに対向する第２の傾斜部４３ｂとを有する。
　第１の傾斜部４３ａは、基材３２の一方の面３２ａに対して対向するが、平行でなく、傾斜する内側面（傾斜面）を有する。本実施形態では、説明の簡略化のため、第１の傾斜部４３ａの内側面と、内側面とは反対側の外側面とは平行であるように図示するが、平行であっても、平行でなくてもよい。例えば、第１の傾斜部４３ａは、基材３２の基端側端面３３ｄから先端側端面３３ａに近づくにつれて基材３２の一方の面３２ａに対する距離が近づく。同様に、第２の傾斜部４３ｂは、基材３２の他方の面３２ｂに対して対向するが、平行でなく、傾斜する内側面（傾斜面）を有する。本実施形態では、説明の簡略化のため、第２の傾斜部４３ｂの内側面と、内側面とは反対側の外側面とは平行であるように図示するが、平行であっても、平行でなくてもよい。例えば、第２の傾斜部４３ｂは、基材３２の基端側端面３３ｄから先端側端面３３ａに近づくにつれて基材３２の他方の面３２ｂに対する距離が近づく。第１の傾斜部４３ａ及び第２の傾斜部４３ｂは、平面であってもよく、凹面又は凸面など、曲面であってもよい。
　第１の傾斜部４３ａと第２の傾斜部４３ｂとの周方向には、第３の傾斜部４３ｃ及び第４の傾斜部４３ｄが形成される。第３の傾斜部４３ｃは、基材３２の先端側端面３３ａに隣接する端面３３ｂに対して平行でなく、傾斜する。例えば、第３の傾斜部４３ｃは、基材３２の基端側端面３３ｄから先端側端面３３ａに近づくにつれて基材３２の端面３３ｂに対する距離が近づく。第４の傾斜部４３ｄは、基材３２の先端側端面３３ａに隣接し、端面３３ｂとは反対側の端面３３ｃに対して平行でなく、傾斜する。例えば、第４の傾斜部４３ｄは、基材３２の基端側端面３３ｄから先端側端面３３ａに近づくにつれて基材３２の端面３３ｃに対する距離が近づく。
　先端部４４は、筒状部４２の一端を閉塞する状態に設けられる。先端部４４は、例えば電波透過性素材で平板状に形成される。先端部４４は、例えば、樹脂、紙等の繊維が用いられることが好適である。先端部４４の樹脂材としては、減衰を抑制し、高周波特性に優れたＰＴＦＥや、ポリプロピレンが用いられることが好適である。先端部４４の外表面と、先端部４４のうちアンテナ部２６の先端側端面３３ａが対向する内側面とは平行である。先端部４４は、電波の放出方向に沿って電波透過性を有していればよい。
　なお、図２及び図３中、基材３２の先端側端面３３ａの板厚に対して、レドーム２８の先端部４４における基材３２の先端側端面３３ａの板厚に沿う方向の大きさを大きくした。レドーム２８の先端部４４における基材３２の先端側端面３３ａの板厚に沿う方向の大きさは、電波のうち測定する最低周波数の波長λの半分、すなわち、λ／２より多少広くなっていればよい。なお、レドーム２８の先端部４４における基材３２の先端側端面３３ａの板厚に沿う方向の大きさがλ／２以下である場合、近傍界エアープローブ１２の広帯域性を損ない得ることが実験結果から得られている。
　筒状部４２の他端は開口４２ａを有する。筒状部４２の他端には、レドームベース２２が嵌合される。すなわち、筒状部４２の他端には、レドームベース２２が嵌合される。レドーム２８とレドームベース２２との嵌合関係は、レドーム２８の筒状部４２の外側の電磁界の影響を抑制できればよい。
　なお、筒状部４２の開口４２ａは、測定周波数の波長との共振を誘導しない大きさである。
　図１に示すように、ネットワークアナライザ１４は、信号源６２、切替器６４、受信機６６ａ，６６ｂ，６６ｃ、方向性結合器６８ａ，６８ｂを有する。信号源６２から切替器６４の双方の分岐に対して方向性結合器６８ａ，６８ｂを経由し基準信号受信器６６ａが接続される。また、信号源６２に接続される切替器６４の一方の分岐には、ネットワークアナライザ１４の第１ポート１４ａを介して近傍界エアープローブ１２が接続される。近傍界エアープローブ１２の接続先には、方向性結合器６８ａを経由して反射信号用の受信機６６ｂが接続される。切替器６４の他方の分岐にはネットワークアナライザ１４の第２ポート１４ｂを介してＤＵＴ１８が接続される。ＤＵＴ１８の接続先には方向性結合器６８ｂを経由して伝送信号用の受信機６６ｃが接続される。
　図６は、ＤＵＴ１８に対して近傍界エアープローブ１２の先端部４４を適宜の距離に近づけた状態で、ネットワークアナライザ１４の信号源６２から適宜の信号を出力したときに、近傍界エアープローブ１２の外周に形成される電磁界を示す概略図である。
　近傍界エアープローブ１２は、ＤＵＴ１８に対して、所定の向きに対向又は当接させて用いられる。近傍界エアープローブ１２のアンテナ部２６による電波放射方向と、ＤＵＴ１８による電波放射方向とは平行である。また、近傍界エアープローブ１２のアンテナ部２６の電波の放射方向に沿う軸は、ＤＵＴ１８の電波のエピセンターに一致することが好適である。
　上述したように、レドーム２８の筒状部４２は、電磁波吸収材で形成されるため、近傍界エアープローブ１２の電波を吸収し、熱損失させる。また、レドーム２８の筒状部４２は、近傍界エアープローブ１２だけでなく、ＤＵＴ１８の電波を吸収し、熱損失させる。そして、レドーム２８の筒状部４２は、ＤＵＴ１８から近傍界エアープローブ１２のアンテナ部２６への不要な電磁結合を防止するとともに、近傍界エアープローブ１２のアンテナ部２６からＤＵＴ１８への不要な電磁結合を防止する。このように、近傍界エアープローブ１２は、レドーム２８の筒状部４２により、アンテナ部２６の側面（基材３２の一方の面３２ａ及び他方の面３２ｂ側）への電磁結合を避けることができる。これは、電磁波吸収材で形成されるレドームベース２２も同様である。
　図７は、アンテナ部２６から放射される電波の反射の例、及び、ＤＵＴ１８から放射される電波の反射の例を示す概略図である。
　例えば、レドーム２８の第１の傾斜部４３ａの内側面にアンテナ部２６からの電波が当たると、その電波の一部は、入射角θ１と同じ反射角θ１で反射する。このため、反射した電波は、同方向に反射せず、レドーム２８内で電波が反射して共鳴することを防止することができる。なお、レドーム２８の第２の傾斜部４３ｂの外側に電波（ＤＵＴ１８からの不要な電磁波）が当たると、その電波の一部は、入射角度θ２と同じ反射角度θ２で反射する。このため、レドーム２８の内側をアンテナ部２６の一方の面３２ａ及び他方の面３２ｂに対して傾斜面として形成することで、共鳴を防止することができる。したがって、Ｓ１２の測定時に不要な信号が入力されることを防止することができる。
　なお、アンテナ部２６からの電波の一部は、レドーム２８の筒状部４２で吸収されず、輻射電波がレドーム２８の第１の傾斜部４３ａの外側面に対して角度θ１で放出され得る。また、ＤＵＴ１８からの電波の一部は、レドーム２８の筒状部４２で吸収されず、輻射電波がレドーム２８の第１の傾斜部４３ａの内面に対して角度θ２でアンテナ部２６に向かい得る。しかし、ＤＵＴ１８からの電波の一部は、電磁波吸収材である筒状部４２を通っているため、先端部４４から入る電波に比べて無視できるほどに小さくなり得、また、上述したように共鳴が防止される。
　ここで、ＤＵＴ１８の反射特性（反射係数）であるＳパラメータをＳ１１とし、伝送特性（伝送係数）であるＳパラメータをＳ２１とする。ネットワークアナライザ１４は、反射特性Ｓ１１として、入射信号に対する反射信号の各周波数における振幅データ、入射信号に対する反射信号の各周波数における位相の変化量を検出する。また、ネットワークアナライザ１４は、図８に示すように、伝送特性Ｓ２１として、入射信号に対する伝送信号の各周波数における振幅データ、入射信号に対する伝送信号の各周波数における位相の変化量を検出する。
　ＤＵＴ１８と近傍界エアープローブ１２のレドーム２８の先端部４４との距離ｄが０、すなわち接触する状態を距離ｄ０（図示せず）とする。図６に示すように、距離ｄが距離ｄ０、ある距離ｄ１、ある距離ｄ２＝２・ｄ１、ある距離ｄ３＝３・ｄ１の位置での伝送特性Ｓ２１をネットワークアナライザ１４を用いて検出した。すなわち、ネットワークアナライザ１４の信号源６２から適宜の信号を出力し、受信機６６ａ，６６ｂ，６６ｃで信号を受信し、伝送特性Ｓ２１を検出した。
　ここで、近傍界エアープローブ１２は、ＤＵＴ１８の直近ではＤＵＴ１８の電磁界成分の領域の影響を受けるが、ＤＵＴ１８との距離ｄが大きくなり、ＤＵＴ１８と近傍界エアープローブ１２とが離れることによってＤＵＴ１８の電磁波の指向性が定まる遠方界に移行する。この遠方界となるＤＵＴ１８からの距離ｄは、アンテナの開口径をＤとすると、一般に、
　２Ｄ２／λ＜ｄ
として表される。周波数が２８ＧＨｚ（波長λが例えば略１０．７ｍｍ）で開口径Ｄ＝１５ｍｍであれば、大きめにとって例えばｄ＞６０ｍｍでなければ遠方界に移行しない。
　このとき、例えば２８ＧＨｚの周波数であれば、波長は１０ｍｍ程度となる。このため、レドーム２８の先端部４４と基材３２の先端側端面３３ａとの距離が１～２ｍｍなど、適宜の距離離れていても、例えば、ｄ１＝１ｍｍ、ｄ２＝２ｍｍ、ｄ３＝３ｍｍとする場合、近傍界エアープローブ１２は、何れもＤＵＴ１８の近傍界の影響を受ける。
　図８に示すように、距離ｄ０のグラフにおいて、本実施形態のＤＵＴ１８を用いると、周波数が高くなるにつれて振幅［ｄＢ］が上がる傾向となった。これは、距離ｄがｄ０からｄ３に向かって大きくなっても同じ傾向となった。例えば、距離ｄ１のグラフに所定係数を乗算すると、他の距離ｄ２，ｄ３のグラフに一致又は略一致する傾向が見られた。すなわち、本実施形態に係る近傍界エアープローブ１２を用いると、図９に示す線Ｌａのように、距離ｄを大きくすると、近傍界、遠方界かかわらず、Ｓ２１が略線型的に小さくなる傾向が得られた。なお、図９に示す線Ｌｂのように、一般には、遠方界（例えば距離ｄ≧ｄｎとなる領域）に近づくにつれて、伝送特性Ｓ２１が略線型的に小さくなる傾向が得られるが、近傍界（例えば距離ｄ＜ｄｎとなる領域）では、略線型的ではなく、バラツキが生じることが分かる。
　この傾向（符号Ｌａで示す傾向）により、本実施形態に係る近傍界エアープローブ１２を用いることにより、近傍界においても、ＤＵＴ１８の特性を測定することができる。このため、本実施形態に係る近傍界エアープローブ１２を用いることにより、アンテナ部２６からレドーム２８の先端部４４を通してＤＵＴ１８に向けて適宜の電波を放射しながら、レドーム２８の筒状部４２によりＤＵＴ１８の近傍界での影響を防止することができる。
　なお、本実施形態では、ＤＵＴ１８と近傍界エアープローブ１２の外観であるレドーム２８の先端部４４との間の距離ｄを用いる例について説明した。近傍界エアープローブ１２のアンテナ部２６の先端側端面３３ａと、レドーム２８の先端部４４の先端面との間の距離を小さくすることにより、ＤＵＴ１８と近傍界エアープローブ１２のレドーム２８の先端部４４の先端面との間の距離ｄを、ＤＵＴ１８と近傍界エアープローブ１２のアンテナ部２６の先端側端面３３ａとの間の距離と同視できる。
　また、近傍界エアープローブ１２の先端部４４とＤＵＴ１８との間の距離が、遠方界の距離である場合、ＤＵＴ１８と近傍界エアープローブ１２のアンテナ部２６の先端側端面３３ａとの距離は遠方界の距離となる。距離ｄが遠方界の距離ｄｎ（図８参照）である場合、近傍界における距離ｄ０，ｄ１，ｄ２，ｄ３と略同じ形のグラフが得られた。すなわち、本実施形態に係る近傍界エアープローブ１２を用いると、図６、図８及び図９に示すように、距離ｄを大きくすると、遠方界においても、Ｓ２１が略線型的に小さくなる傾向が得られた。
　この傾向により、本実施形態に係る近傍界エアープローブ１２を用いることにより、近傍界だけでなく、遠方界においても、ＤＵＴ１８の特性を測定することができる。
　なお、本実施形態では周波数が高くなるにつれて振幅［ｄＢ］が上がる傾向となる例について説明したが、ＤＵＴ１８によっては、周波数が高くなるにつれて振幅［ｄＢ］が下がる傾向となることもある。
　したがって、本実施形態によれば、遠方界はもちろん、近傍界において、ＤＵＴ１８としての通信モジュール（ＤＵＴ１８）の通信特性を測定可能な近傍界エアープローブ１２及び検査装置１０を提供することができる。
　本実施形態で用いたアンテナ部２６の基材３２及び導体３４ａ，３４ｂは、図示した形状に限らず、適宜の形状が用いられ得る。また、アンテナ部２６は、基材（誘電体基板）３２で導体３４ａ，３４ｂがサンドイッチされた構造など、種々の構造が許容される。この場合、導体３４ａ，３４ｂは、一方の基材３２の例えば一方の面３２ａに設けられることとなる。すなわち、アンテナ部２６は、所望する測定周波数や、ＤＵＴ１８に応じて適宜に形成される。
　以下、複数の近傍界エアープローブ１２を組み込んだ検査装置１０について、図１０を用いて説明する。図１０中は、ネットワークアナライザ１４の信号源６２及び切替器６４の図示を省略する。
　検査装置１０は、電波遮蔽性を有するボックス８０を有する。ボックス８０は、互いに電波干渉しないように区画された複数のブース（被測定物配置部）８２を有する。
　各ブース８２には、ネットワークアナライザ１４に接続される複数の近傍界エアープローブ１２が配置される。
　また、各ブース８２には、検査のためにＤＵＴ１８が各ブース８２に対して出し入れ可能に配置される。ボックス８０のブース８２は、ＤＵＴ１８の出し入れを容易としながら、検査時には、近傍界エアープローブ１２及びＤＵＴ１８の電波を遮蔽するように形成される。一例として、ＤＵＴ１８に接続されるケーブルのＲＦコネクタ８６がＤＵＴ１８を出し入れする扉８４に固定される。そして、ＤＵＴ１８が検査される場合、扉８４のＲＦコネクタ８６に接続されると、近傍界エアープローブ１２とＤＵＴ１８とが所定距離ｄ（近傍界の影響を受ける距離）となるように調整される。
　このようにして、ＤＵＴ１８を近傍界エアープローブ１２に対して近傍界の所定距離（ｄ０でもよい）に配置して、ＤＵＴ１８の通信特性を検査することができる。このため、本実施形態に係る近傍界エアープローブ１２は、例えば大量生産されるＤＵＴ（同種又は異種の通信モジュール）１８を省スペースで検査するときに用いることができる。したがって、本実施形態に係る検査装置１０は、省スペースで多数のＤＵＴ１８に対し同時又は同時期に通信特性を検査することができる。
　本実施形態によれば、近傍界において、ＤＵＴ１８としての通信モジュール（ＤＵＴ１８）の通信特性を測定可能な検査装置１０を提供することができる。
　なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

Claims (4)

  1. 　電磁波吸収材で形成されるレドームベースと、
    　前記レドームベースに設けられ、ネットワークアナライザから信号が入力されるコネクタ部と、
    　　　第１の面と前記第１の面とは反対側の第２の面とを有し前記レドームベースに対して固定される板状の基材、及び
    　　　前記基材の前記第１の面及び前記第２の面の少なくとも一方に設けられ、前記コネクタ部に入力される信号を進行波型の電波として放出する導体
    　を有するプローブ部と、
    　　　前記電波の放出方向に沿って電波透過性を有する透過面、及び
    　　　前記基材のうち前記第１の面及び前記第２の面に対向する面がそれぞれ前記第１の面及び前記第２の面に対して傾斜する電磁波吸収材で形成された傾斜面
    　を有し、前記レドームベースとともに前記プローブ部を覆う、レドームと
    　を有し、
    　前記レドームの前記透過面に対向する前記基材の端面の板厚に沿う方向の大きさは、前記電波のうち測定する最低周波数の波長λの半分であるλ／２より大きい、近傍界エアープローブ。
  2. 　前記プローブ部は、テーパードスロットアンテナとして形成される、請求項１に記載の近傍界エアープローブ。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の近傍界エアープローブと、
    　前記近傍界エアープローブの前記透過面に対向し、被測定物であるＤＵＴが前記電波の近傍界の位置に配置される被測定物配置部と
    　を有する、検査装置。
  4. 　前記近傍界エアープローブの前記コネクタ部に所定の信号を入力するネットワークアナライザを有する、請求項３に記載の検査装置。
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