JP2000258468A - 高周波電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路導体を切断することなく高精度に高周波
電流を測定すること。 【解決手段】 本発明の高周波電流検出装置１は、中空
部２ａを備えたコア２と、コア２の中空部２ａに挿通さ
れ両端部が中空部２ａの両端から各々突出して探針部１
１を形成している第１の導電体１０と、同軸線から成
り、第１の導電体１０と電気的に絶縁された状態でコア
２の中空部２ａに挿入される第２の導電体２０と、第１
の導電体１０を１次側コイル、第２の導電体２０におけ
る外部導体２２を２次側コイルとして、外部導体２２を
流れる高周波電流に応じた電圧を生成する抵抗Ｒとを備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電体中を流れる
高周波電流を検出する高周波電流検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通信機器、コンピュータ、オーディオ・
ビデオ機器など、さまざまな装置で高周波電流が扱われ
ており、これらの装置では高周波電流が流れる結果、不
要な電磁波が外部に放射される可能性がある。このよう
な電磁波が放射されると他の機器に悪影響を及ぼす場合
があることから、適切な電磁妨害対策を施す必要があ
る。

【０００３】電磁妨害対策を施すにあたり、まず電磁波
発生の原因となる高周波電流の大きさを測定することが
重要となる。また、例えば対策が施された製品の検査を
行う場合にも、高周波電流を測定する必要がある。

【０００４】従来、高周波電流の測定は、例えば印刷回
路基板上に形成された回路導体を切断して直接電流計を
挿入するか、あるいは切断箇所に低抵抗を挿入してその
両端の電圧を測定することで行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の高周波電流の測定には次のような問題があ
る。すなわち、回路導体の切断にともなって印刷回路基
板などに傷がつくため、信頼性の保持に難点を生じる。
また、回路導体を切断する作業にはある程度の技術が必
要であり、手間と時間がかかる。しかも、切断した回路
導体に電流計や抵抗を挿入することで、回路導体を流れ
る電流の大きさが変化したり、周波数帯域幅が変化する
ため精度の高い測定を行うことが困難である。また、電
流計や抵抗を挿入することで装置の動作に影響が生じ、
装置の本来の動作状態における電流値の測定が難しい場
合もある。

【０００６】よって、本発明は、回路導体を切断するこ
となく高精度に高周波電流を測定できる高周波電流検出
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
成するために成された高周波電流検出装置であり、中空
部を備えたコアと、コアの中空部に挿通され両端部が中
空部の両端から各々突出して探針部を形成している第１
の導電体と、同軸線から成り、第１の導電体と電気的に
絶縁された状態でコアの中空部に挿入される第２の導電
体と、第１の導電体を１次側コイル、第２の導電体にお
ける外部導体を２次側コイルとして、外部導体を流れる
高周波電流に応じた電圧を生成する抵抗とを備えてい
る。

【０００８】このような本発明では、第１の導電体の２
つの探針部を、被測定対象の回路導体上の異なる２点に
それぞれ接触させる。これにより、回路導体を流れる高
周波電流の一部が第１の導電体に分流し、この分流した
電流によってコアに磁場が生成される。その結果、第２
の導電体の外部導体に起電力が励起され抵抗に電流が流
れ、抵抗の両端にはその電流の大きさ応じた電圧が生成
される。第２の導電体は同軸線から成り、抵抗の両端に
生成された電圧は外部導体および中心導体を介して外部
の電圧計によって測定される。つまり、第２の導電体が
同軸線から成ることで、電圧の発生する抵抗の両端から
外部の電圧計まで同じ同軸線で導くことができ、周波数
帯域幅の変化を抑制して精度の高い測定を行うことがで
きるようになる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の高周波電流検出装
置における実施の形態を図に基づいて説明する。図１は
本発明の高周波電流検出装置における第１実施形態を説
明する概略斜視図、図２は本発明の高周波電流検出装置
の回路構成図、図３は第１実施形態を説明する概略断面
図である。

【００１０】すなわち、本実施形態の高周波電流検出装
置１は、主として中空部２ａを備えたフェライト製のコ
ア２と、コア２の中空部２ａに挿入される第１の導電体
１０と、同軸線から成りコア２の中空部２ａに挿入され
る第２の導電体２０と、電圧を取り出すための抵抗Ｒと
から構成されている。

【００１１】第１の導電体１０は、帯板状の導電材料よ
り形成され、コア２の中空部２ａに挿通され両端部が中
空部２ａの両端からそれぞれ突出して探針部１１を形成
している。各探針部１１はコア２の端面に沿って略直角
に折り曲げられており、被測定対象となる回路導体Ｐと
接触しやすいようになっている。

【００１２】また、同軸線（例えば、特性インピーダン
ス５０Ω）から成る第２の導電体２０は、第１の導電体
１０と電気的に絶縁されており、コア２の中空部２ａに
第１の導電体１０と対向するよう巻き付けられている。
この第２の導電体２０における内部導体２１は、外部導
体２２とともにコア２に巻き付けられ、その端部がコア
２の外側で外部導体２２に接続されている。

【００１３】また、コア２の外側における外部導体２２
間には抵抗Ｒが電気的に接続されている。このような接
続により、抵抗Ｒの両端に発生する電圧は第２の導電体
２０の内部導体２１と外部導体２２との間に現れること
になる。

【００１４】本実施形態の高周波電流検出装置１では、
例えば印刷回路基板上に形成されている回路導体Ｐを流
れる高周波電流を検出するため、第１の導電体１０の探
針部１１を回路導体Ｐに接触させる。これにより、第１
の導電体１０を１次側コイルとし、第２の導電体２０を
２次側コイルとして、抵抗Ｒの両端に電圧が発生し、こ
れを同軸線から成る第２の導電体２０で外部の電圧計１
００へ導く。

【００１５】すなわち、第１の導電体１０の両方の探針
部１１を回路導体Ｐに接触させると、回路導体Ｐに流れ
る高周波電流は第１の導電体１０に分流する。そして、
この第１の導電体１０に流れる高周波電流によってコア
２に磁場が生成され、その結果、第２の導電体２０に起
電力が励起されて抵抗Ｒに電流が流れ、抵抗Ｒの両端に
はその電流の大きさに応じた電圧が発生する。この電圧
は同軸線から成る第２の導電体２０で導かれ、電圧計１
００によって測定される。

【００１６】したがって、電圧計１００の読みから抵抗
Ｒの両端の電圧が分かり、この電圧から抵抗Ｒを流れる
電流、すなわち第２の導電体２０を流れる電流が分か
る。そして、予め第１の導電体１０を流れる電流の大き
さと第２の導電体２０を流れる電流の大きさとの関係を
実験により求めておくことで、第２の導電体２０を流れ
る電流の大きさから第１の導電体１０を流れる電流の大
きさを取得でき、結局、回路導体Ｐを流れる高周波電流
の大きさを検出できるようになる。

【００１７】このように、本実施形態の高周波電流検出
装置１では、被測定対象である回路導体Ｐを切断する必
要がないことから、回路を傷付けることがなく信頼性を
損なわない。また、回路導体Ｐに探針部１１を接触させ
るだけで回路導体Ｐを流れる高周波電流を検出でき、手
間や時間をかけずに測定を行うことができる。

【００１８】しかも、第２の導電体２０が同軸線によっ
て構成されていることから、電圧の発生する抵抗Ｒの両
端から外部の電圧計１００まで同じ同軸線で導くことが
でき、検出値における周波数帯域幅の変化を抑制して精
度の高い測定を行うことができるようになる。

【００１９】次に、第２実施形態の説明を行う。図４は
第２実施形態を説明する概略断面図である。すなわち、
第２実施形態における高周波電流検出装置１は、中空部
２ａを備えたコア２、コア２の中空部２ａに挿入される
第１の導電体１０、同軸線から成りコア２の中空部２ａ
に挿入される第２の導電体２０、電圧を取り出すための
抵抗Ｒを備える点で第１実施形態と同様であるが、第２
の導電体２０および抵抗Ｒの接続位置で相違する。

【００２０】つまり、第２実施形態では、高周波電流測
定における高域周波数での特性を向上させるため、２次
側コイルとなる第２の導電体２０の左右対称性を実現し
ている。この左右対称性を実現するため、第２の導電体
２０の外部導体２２をコア２の中空部２ａの略中央で分
割し、右半ターン部２０１と左半ターン部２０２とを構
成する。なお、左半ターン部２０２はコア２の外側で第
２の導電体２０の外部導体２２（右半ターン部２０１）
と接続される。また、コア２の中空部２ａ内で外部導体
２２の右半ターン部２０１と左半ターン部２０２との間
に抵抗Ｒを接続する。さらに、第２の導電体２０の内部
導体２１をコア２の中空部２ａ内で左半ターン部２０２
と接続する。

【００２１】このような構成により、第２の導電体２０
は抵抗Ｒの位置を中心として、右半ターン部２０１の長
さと左半ターン部２０２の長さが等しくなり、左右対称
性を実現できるようになる。なお、第２の導電体２０の
左半ターン部２０２には内部導体を備える必要はなく、
単なる金属導体（例えば、中実の金属導体）を用いても
よい。

【００２２】次に、第３実施形態の説明を行う。図５は
第３実施形態を説明する概略断面図である。すなわち、
第３実施形態における高周波電流検出装置１は、中空部
２ａを備えたコア２、コア２の中空部２ａに挿入される
第１の導電体１０、同軸線から成りコア２の中空部２ａ
に挿入される第２の導電体２０、電圧を取り出すための
抵抗Ｒを備える点で第２実施形態と同様であるが、第２
の導電体２０の左半ターン部２０２に終端抵抗（ターミ
ネータ）ＴＲが取り付けられている点で相違する。

【００２３】つまり、第２の導電体２０の左半ターン部
２０２は右半ターン部２０１と同様に同軸線から成り、
その外部導体２２はコア２の外側で第２の導電体２０の
外部導体２２に接続されている。また、左半ターン部２
０２の内部導体２１の終端には電圧計の入力インピーダ
ンスと等しい例えば５０Ωの終端抵抗ＴＲが設けられて
いる。

【００２４】このような構成により、高周波電流検出装
置１が外部磁界に対し電気的に見てバランスを保つダミ
ー回路を備えているものと等価になり、高周波電流を安
定して測定できるようになる。

【００２５】次に、第４実施形態の説明を行う。図６は
第４実施形態を説明する概略斜視図、図７は第４実施形
態を説明する概略断面図である。すなわち、第４実施形
態における高周波電流検出装置１は、中空部２ａを備え
たコア２、コア２の中空部２ａに挿入される第１の導電
体１０、同軸線から成りコア２の中空部２ａに挿入され
る第２の導電体２０、電圧を取り出すための抵抗Ｒを備
える点で第１実施形態と同様であるが、第２の導電体２
０の巻き数および抵抗Ｒの接続位置で相違する。

【００２６】第４実施形態の高周波電流検出装置１は、
第２の導電体２０がコア２の中空部２ａに偶数回巻き付
けられており、抵抗Ｒがコア２の外側に接続されてい
る。つまり、第２の導電体２０が第１回転部２０１１と
第２回転部２０２２とに分割され、第１回転部２０１１
が偶数回転のうち一方の半分、第２回転部２０２２が偶
数回転のうち他方の半分巻き付けられている。また、コ
ア２の外側の第１回転部２０１１と第２回転部２０２２
との間に抵抗Ｒが接続される。そして、第２回転部２０
２２がコア２の外側で外部導体２２（第１回転部２０１
１）に接続される。

【００２７】このような構成により、第２の導電体２０
は抵抗Ｒの位置を中心として第１回転部２０１１と第２
回転部２０２２の長さが等しくなり、左右対称性を実現
でき、高周波電流測定における高域周波数での特性を向
上できるようになる。また、第２の導電体２０で構成さ
れる２次側コイルの巻き数に応じた出力を得ることがで
きるようになる。

【００２８】次に、第５実施形態の説明を行う。図８は
第５実施形態を説明する概略斜視図、図９は第５実施形
態を説明する概略断面図である。すなわち、第５実施形
態における高周波電流検出装置１は、中空部２ａを備え
たコア２、コア２の中空部２ａに挿入される第１の導電
体１０、同軸線から成りコア２の中空部２ａに巻き付け
られる第２の導電体２０、電圧を取り出すための抵抗Ｒ
を備える点で第４実施形態と同様であるが、抵抗Ｒの接
続位置および第２の導電体２０の巻き数が奇数である点
で相違する。

【００２９】第５実施形態の高周波電流検出装置１は、
第２の導電体２０が第１回転部２０１１と第２回転部２
０２２とに分割され、第１回転部２０１１が奇数回転の
うち一方の半分（例えば、１周半）、第２回転部２０２
２が奇数回転のうち他方の半分（例えば、１周半）巻き
付けられている。また、コア２の中空部２ａ内の第１回
転部２０１１と第２回転部２０２２との間に抵抗Ｒが接
続される。そして、第２回転部２０２２がコア２の外側
で外部導体２２（第１回転部２０１１）に接続される。

【００３０】このような構成により、第２の導電体２０
は抵抗Ｒの位置を中心として第１回転部２０１１と第２
回転部２０２２の長さが等しくなり、左右対称性を実現
でき、高周波電流測定における高域周波数での特性を向
上できるようになる。また、第２の導電体２０で構成さ
れる２次側コイルの巻き数に応じた出力を得ることがで
きるようになる。

【００３１】次に、本実施形態の高周波電流検出装置１
の特性について説明する。図１０は、周波数に対する検
出値（ゲイン）を示す図で、（ａ）第１実施形態の検出
特性、（ｂ）は第２実施形態の検出特性、（ｃ）は第２
の導電体２０が同軸線でない場合の検出特性を示してい
る。なお、図中１点鎖線はマイクロストリップライン電
圧（Ｖ／５０Ω）である。また、図１１は、第２実施形
態の検出特性における低周波部分を拡大した図である。

【００３２】このように、図１０（ａ）、（ｂ）で示す
第１実施形態、第２実施形態では、ともに（ｃ）の特性
に比べて低周波域で良好なゲインが得られており、また
（ｂ）に示す第２実施形態では高周波域でも良好なゲイ
ンが得られている。特に、第２実施形態では、図１１に
示すように、低周波域でも３ｄＢダウン５２ＭＨｚとい
う良好な特性を得ることができる。

【００３３】次に、本実施形態の高周波電流検出装置１
において、１次側コイルと２次側コイルとの間に発生す
る分布容量を低減する例について説明する。すなわち、
本実施形態の高周波電流検出装置１では、コア２の中空
部２ａ内において１次側コイルとなる第１の導電体１０
と２次側コイルとなる第２の導電体２０との間に所定の
間隔が設けられており、ここに分布容量が発生する。こ
の分布容量の影響により、特に高周波領域での特性が十
分に得られないこともある。

【００３４】そこで、本実施形態では、全体の磁路長を
あまり長くすることなく分布容量を低減するため、コア
２による閉磁路を楕円形等の長円形や長方形にしてい
る。図１２はコアの形状の例を示す概略斜視図である。
図１２（ａ）は、所定厚を備えた楕円形のコア２であ
り、その長軸間に１次側コイルに相当する第１の導電体
１０と、２次側コイルに相当する第２の導電体２０とが
配置されている。

【００３５】また、図１２（ｂ）は、所定厚を備えた長
方形のコア２であり、その長辺に沿った中心軸間に１次
側コイルに相当する第１の導電体１０と、２次側コイル
に相当する第２の導電体２０とが配置されている。

【００３６】このような楕円形や長方形のコア２を用い
ることで、第１の導電体１０と第２の導電体２０との距
離が長くなり、その間に発生する分布容量を小さくでき
るようになる。

【００３７】また、図１２（ｃ）に示すように、分布容
量を減少させるためには、コア２の長辺に沿った軸長Ｌ
を長くするとともに、コア２の厚さＷを薄くする方が望
ましい。

【００３８】なお、図１２（ｄ）、（ｅ）に示すよう
に、コア２を図中１点鎖線で示す位置で分割できるよう
にすれば、第１の導電体１０や第２の導電体２０をコア
２に取り付ける際、作業を容易にすることが可能とな
る。

【００３９】また、図１３は、片探針のみ回路導体に接
触した場合の円筒形のコアと楕円形のコアとの特性の違
いを説明する図である。すなわち、実際の測定では、第
１の導電体の両端部に形成された探針を両方とも回路導
体に接触させる必要があるが、片方の探針が浮いてしま
う場合もある。

【００４０】図１３（ａ）は両方の探針が回路導体に接
触している場合の特性であり、円筒形のコア、楕円形の
コアともに同じ特性となっている。しかし、片方の探針
のみが回路導体に接触している場合、円筒形のコアでは
図１３（ｂ）に示すように特性の低下が少なく、両方の
探針が接触している場合と区別がつきにくい。これに対
し、図１３（ｃ）に示す楕円形のコアの場合では、片方
の探針のみが接触している場合、特性の低下が見られ
る。このことから、コアを楕円形（長円形）や長方形に
して１次側コイルと２次側コイルとの距離を長くするこ
とにより、片方の探針のみが接触している、いわゆる接
触不良を検出値から的確に判別できることになる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の高周波電
流検出装置によれば次のような効果がある。すなわち、
導電体中を流れる高周波電流を検出するにあたり、導電
体を切断する必要がないため、印刷回路基板などを傷つ
けることがなく、信頼性が損なわれずにすむ。また、回
路導体を切断する必要がなく、単に探針部を導電体に接
触させるのみであるから、手間や時間はかからず、きわ
めて容易に測定を行うことが可能となる。さらに、第２
の導電体が同軸線から成ることで、電圧の発生する抵抗
の両端から外部の電圧計まで同じ同軸線で導くことがで
き、周波数帯域幅の変化を抑制して精度の高い測定を行
うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態を説明する概略斜視図である。

【図２】本発明の高周波電流検出装置の回路構成図であ
る。

【図３】第１実施形態を説明する概略断面図である。

【図４】第２実施形態を説明する概略断面図である。

【図５】第３実施形態を説明する概略断面図である。

【図６】第４実施形態を説明する概略斜視図である。

【図７】第４実施形態を説明する概略断面図である。

【図８】第５実施形態を説明する概略斜視図である。

【図９】第５実施形態を説明する概略断面図である。

【図１０】周波数に対する検出値（ゲイン）を示す図で
ある。

【図１１】第２実施形態の検出特性における低周波部分
を拡大した図である。

【図１２】コアの形状の例を示す概略斜視図である。

【図１３】円筒形のコアと楕円形のコアとの特性の違い
を説明する図である。

【符号の説明】

１…高周波電流検出装置、２…コア、２ａ…中空部、１
０…第１の導電体、１１…探針部、２０…第２の導電
体、２１…内部導体、２２…外部導体、Ｐ…回路導体、
Ｒ…抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白井 隆司 東京都品川区北品川４丁目１番１号 マス ターエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 田玉 希 東京都品川区北品川４丁目１番１号 マス ターエンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 2G025 AB04 AB14 2G035 AB09 AC13 AD10 AD18 AD66

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電体中を流れる高周波電流を検出する
   装置であって、 中空部を備えたコアと、 前記コアの中空部に挿通され両端部が前記中空部の両端
   から各々突出して探針部を形成している第１の導電体
   と、 同軸線から成り、前記第１の導電体と電気的に絶縁され
   た状態で前記コアの中空部に挿入される第２の導電体
   と、 前記第１の導電体を１次側コイル、前記第２の導電体に
   おける外部導体を２次側コイルとして、前記外部導体を
   流れる高周波電流に応じた電圧を生成する抵抗とを備え
   ていることを特徴とする高周波電流検出装置。
2. 【請求項２】 前記第２の導電体は前記中空部を挿通し
   て前記コアの周囲に少なくとも１回巻き付けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の高周波電流検出装置。
3. 【請求項３】 前記第２の導電体の外部導体が分割され
   ており、その分割されている外部導体間に前記抵抗が接
   続されていることを特徴とする請求項１記載の高周波電
   流検出装置。
4. 【請求項４】 前記第２の導電体は前記中空部を挿通し
   て前記コアの周囲にに偶数回巻き付けられ、 前記抵抗は、前記第２の導電体の外部導体が前記コアの
   外部で分割された位置における外部導体間に接続されて
   いることを特徴とする請求項１記載の高周波電流検出装
   置。
5. 【請求項５】 前記第２の導電体は前記中空部を挿通し
   て前記コアの周囲にに奇数回巻き付けられ、 前記抵抗は、前記第２の導電体の外部導体が前記コアの
   中空部内で分割された位置における外部導体間に接続さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の高周波電流検
   出装置。
6. 【請求項６】 前記コアの外周部および中空部は、とも
   に所定厚を備えた同軸上の長円形から成り、その長円形
   の長軸間に前記第１の導電体と前記第２の導電体とが配
   置されていることを特徴とする請求項１記載の高周波電
   流検出装置。
7. 【請求項７】 前記コアの外周部および中空部は、とも
   に所定厚を備えた同軸上の長方形から成り、その長方形
   の長辺に沿った中心軸間に前記第１の導電体と前記第２
   の導電体とが配置されていることを特徴とする請求項１
   記載の高周波電流検出装置。