JPH0560815A - 場の強さの測定装置 - Google Patents
場の強さの測定装置Info
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- JPH0560815A JPH0560815A JP4036824A JP3682492A JPH0560815A JP H0560815 A JPH0560815 A JP H0560815A JP 4036824 A JP4036824 A JP 4036824A JP 3682492 A JP3682492 A JP 3682492A JP H0560815 A JPH0560815 A JP H0560815A
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- field strength
- field
- measuring device
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
- G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
- G01R29/0878—Sensors; antennas; probes; detectors
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- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明はＥ及びＨ界の同時検に適したループ
アンテナを用いた場の強さの測定装置である。 【構成】 金属面（２）によって終端する半ループ
（１）によって、ループアンテナが形成される。金属面
（２）のミラー効果によって、この構成は、理論上は、
ループアンテナの対向する端において配列される２個の
負荷抵抗（４ａ、４ｂ）によって第１及び第２の半ルー
プ（１、５）に区分されるループアンテナに等しい。負
荷抵抗（４ａ、４ｂ）にかかる測定された電圧（Ｖ1 、
Ｖ2 ）によってＥおよびＨ界の場の強さを求めるための
回路（８）が、金属面（２）によって第１の半ループ
（１）から遮へいされる部分空間に配置される。
アンテナを用いた場の強さの測定装置である。 【構成】 金属面（２）によって終端する半ループ
（１）によって、ループアンテナが形成される。金属面
（２）のミラー効果によって、この構成は、理論上は、
ループアンテナの対向する端において配列される２個の
負荷抵抗（４ａ、４ｂ）によって第１及び第２の半ルー
プ（１、５）に区分されるループアンテナに等しい。負
荷抵抗（４ａ、４ｂ）にかかる測定された電圧（Ｖ1 、
Ｖ2 ）によってＥおよびＨ界の場の強さを求めるための
回路（８）が、金属面（２）によって第１の半ループ
（１）から遮へいされる部分空間に配置される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＥおよびＨ界の同時検
出に適合するループアンテナであって、そのループアン
テナの対向する端において配置される２個の負荷抵抗に
よって第１および第２の半ループに区分される該ループ
アンテナを備え、且つ該負荷抵抗の両端にかかる電圧を
測定することによってＥおよびＨ界の場の強さを求める
回路を備える場の強さの測定装置に関する。
出に適合するループアンテナであって、そのループアン
テナの対向する端において配置される２個の負荷抵抗に
よって第１および第２の半ループに区分される該ループ
アンテナを備え、且つ該負荷抵抗の両端にかかる電圧を
測定することによってＥおよびＨ界の場の強さを求める
回路を備える場の強さの測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】放射源から遠い距離にある電磁界を測定
することは比較的容易である。これに対し、調査される
放射源に近い場についての知識は、電磁的両立性（ＥＭ
Ｃ）および生物学的影響を知る上で非常に重要なことで
ある。これは、これらの場が許容できない場の強さのピ
ークを含む可能性がずっと大きいからである。しかし、
これらは、また定在波および伝搬波の両方を伴う極めて
複雑な場の構造や等位相の不規則な面等によっても特徴
づけられている。このような場においては、電界または
磁界の大きさだけからポインティッグベクトルを直接に
導き出すことはできない。
することは比較的容易である。これに対し、調査される
放射源に近い場についての知識は、電磁的両立性（ＥＭ
Ｃ）および生物学的影響を知る上で非常に重要なことで
ある。これは、これらの場が許容できない場の強さのピ
ークを含む可能性がずっと大きいからである。しかし、
これらは、また定在波および伝搬波の両方を伴う極めて
複雑な場の構造や等位相の不規則な面等によっても特徴
づけられている。このような場においては、電界または
磁界の大きさだけからポインティッグベクトルを直接に
導き出すことはできない。
【０００３】一般的に、電磁界からの干渉に機器が影響
を受ける度合または生物学的危険の可能性は存在する場
の強さによるものであると想定される。例えば、減衰の
ある誘電体（例えば人体組織）の加熱およびそれに付随
する損傷のリスクは、電界強度の２乗の時間平均値に比
例する。同様に、半導電性材料の加熱は、磁界強度の２
乗の時間平均に比例する。
を受ける度合または生物学的危険の可能性は存在する場
の強さによるものであると想定される。例えば、減衰の
ある誘電体（例えば人体組織）の加熱およびそれに付随
する損傷のリスクは、電界強度の２乗の時間平均値に比
例する。同様に、半導電性材料の加熱は、磁界強度の２
乗の時間平均に比例する。
【０００４】従来、場の強さの測定装置は、方向に比較
的敏感なアンテナによって動作するため、複雑な近傍の
場を、確実に測定することはできない。また、それらの
測定装置は、Ｅ界だけ或いはＨ界だけを測定するように
限定されており、上述した理由から近傍の場を特定する
には充分なものではない。基本的には近傍の場の測定に
適合する極めて精巧な能動センサシステムが、「An iso
lated sensor determining the Poynting vector in th
e near field ofradiation antenna 」Klaus Munter, I
EEE Trans. on Instr. and Measurement,Vol. IM-32 、
No. 4 、Dec. 1983 によって知られている。測定ヘッド
は、３つの平面（ｘ、ｙ、ｚ）の総てに対してダイポー
ルおよび磁気ループを備えている。合計で６つの信号
（３つのダイポール、３つの磁気ループ）が並列で増幅
され、６個の並列ミクサによって１００KHz の中間周波
数に変換される。１−from−６マルチプレクサが、これ
らの信号を同様に統合されたオプトリンク上に逐次スイ
ッチする。制御装置は、この光学的情報を受け取り、信
号をベクトルアナライザーに送る。そして、コンピュー
タを用いて、ＥおよびＨベクトルおよびしたがってポイ
ンティングベクトルも空間的に表わすことができる。
的敏感なアンテナによって動作するため、複雑な近傍の
場を、確実に測定することはできない。また、それらの
測定装置は、Ｅ界だけ或いはＨ界だけを測定するように
限定されており、上述した理由から近傍の場を特定する
には充分なものではない。基本的には近傍の場の測定に
適合する極めて精巧な能動センサシステムが、「An iso
lated sensor determining the Poynting vector in th
e near field ofradiation antenna 」Klaus Munter, I
EEE Trans. on Instr. and Measurement,Vol. IM-32 、
No. 4 、Dec. 1983 によって知られている。測定ヘッド
は、３つの平面（ｘ、ｙ、ｚ）の総てに対してダイポー
ルおよび磁気ループを備えている。合計で６つの信号
（３つのダイポール、３つの磁気ループ）が並列で増幅
され、６個の並列ミクサによって１００KHz の中間周波
数に変換される。１−from−６マルチプレクサが、これ
らの信号を同様に統合されたオプトリンク上に逐次スイ
ッチする。制御装置は、この光学的情報を受け取り、信
号をベクトルアナライザーに送る。そして、コンピュー
タを用いて、ＥおよびＨベクトルおよびしたがってポイ
ンティングベクトルも空間的に表わすことができる。
【０００５】上述したシステムは、５００KHz 〜１０MH
z の周波数で動作し、0.２Ｖ／ｍおよび５００mA／ｍの
最高感度で動作する。上限は５０Ｖ／ｍである。比較的
高い場の強さにおいて、外乱がコンピュータシステム内
でみられる。このシステムは場を狭帯域手段によって処
理するだけであるから、計測すべき周波数を知っていな
ければならない。これによって重なり合う２つの場を同
時に測定することは可能ではない。
z の周波数で動作し、0.２Ｖ／ｍおよび５００mA／ｍの
最高感度で動作する。上限は５０Ｖ／ｍである。比較的
高い場の強さにおいて、外乱がコンピュータシステム内
でみられる。このシステムは場を狭帯域手段によって処
理するだけであるから、計測すべき周波数を知っていな
ければならない。これによって重なり合う２つの場を同
時に測定することは可能ではない。
【０００６】近傍の場の状態でＥおよびＨ界要素を同時
に測定する広帯域システムが、「AnElectromagnetic ne
ar-field sensor for simultaneous electric andmagne
tic-field measurements」Motohisa Kanda, IEEE Tran
s. on Electromagnetic Compatibility, Vol. EMC-26
、No. 3 、August 1984 において説明されている。直
径的に対向する２端における２つのまったく同じ負荷抵
抗体によって区分されるループアンテナが、センサとし
て用いられる。ＥまたはＨ界のアンテナの方向付によっ
てあらかじめ決められる成分を求めるために、２つの負
荷抵抗体にかかる電圧を測定する。測定に対して干渉を
引き起こす何らかのループを導入することなしに２つの
電圧を同時に測定することを可能にするために、アンテ
ナは肉厚の方形状フレームとして構成され、その管状内
部に測定用エレクトロニクス要素が収められる。
に測定する広帯域システムが、「AnElectromagnetic ne
ar-field sensor for simultaneous electric andmagne
tic-field measurements」Motohisa Kanda, IEEE Tran
s. on Electromagnetic Compatibility, Vol. EMC-26
、No. 3 、August 1984 において説明されている。直
径的に対向する２端における２つのまったく同じ負荷抵
抗体によって区分されるループアンテナが、センサとし
て用いられる。ＥまたはＨ界のアンテナの方向付によっ
てあらかじめ決められる成分を求めるために、２つの負
荷抵抗体にかかる電圧を測定する。測定に対して干渉を
引き起こす何らかのループを導入することなしに２つの
電圧を同時に測定することを可能にするために、アンテ
ナは肉厚の方形状フレームとして構成され、その管状内
部に測定用エレクトロニクス要素が収められる。
【０００７】Kanda による装置は、任意に重ね合わされ
た場を測定することを可能にするが、構造上の理由か
ら、ＥまたはＨ界のあらかじめ決められた方向の成分の
測定に限定されている。したがって、フィールドベクト
ルの３つの成分総てを同時に測定することができない。
また、これはかなり大きく、取り扱いにくい。
た場を測定することを可能にするが、構造上の理由か
ら、ＥまたはＨ界のあらかじめ決められた方向の成分の
測定に限定されている。したがって、フィールドベクト
ルの３つの成分総てを同時に測定することができない。
また、これはかなり大きく、取り扱いにくい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、広い
帯域幅にわたって測定し、且つ小さく取り扱い易い冒頭
で述べた種類の場の強さの測定装置を特定することにあ
る。
帯域幅にわたって測定し、且つ小さく取り扱い易い冒頭
で述べた種類の場の強さの測定装置を特定することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明にしたがって解決
策は、冒頭で述べた種類の場の強さの測定装置におい
て、第２の半ループが第１の半ループを終端させる金属
面によって置換され、第１の半ループが場の理論にした
がって金属面により生成されるその鏡像と合わさって閉
ループアンテナを形成するようにし、且つ回路を該金属
面によって第１の半ループから遮へいされる部分空間に
配列するものである。
策は、冒頭で述べた種類の場の強さの測定装置におい
て、第２の半ループが第１の半ループを終端させる金属
面によって置換され、第１の半ループが場の理論にした
がって金属面により生成されるその鏡像と合わさって閉
ループアンテナを形成するようにし、且つ回路を該金属
面によって第１の半ループから遮へいされる部分空間に
配列するものである。
【００１０】本発明による装置の効果は、電圧を取り出
すために必要な導電体および測定エレクトロニクス要素
によって形成される干渉を引き起こす誘導ループなし
に、２つの負荷抵抗にかかる電圧を同時に測定すること
ができることにある。同時に、回路自体も金属面によっ
て遮へいされており、したがって電磁界によって損傷を
受けたり、破壊されたりする危険にさらされていない。
また、これは、測定される場に何らかの干渉を及ぼし得
るものではない。
すために必要な導電体および測定エレクトロニクス要素
によって形成される干渉を引き起こす誘導ループなし
に、２つの負荷抵抗にかかる電圧を同時に測定すること
ができることにある。同時に、回路自体も金属面によっ
て遮へいされており、したがって電磁界によって損傷を
受けたり、破壊されたりする危険にさらされていない。
また、これは、測定される場に何らかの干渉を及ぼし得
るものではない。
【００１１】設計上は、第１の半ループが、両側に絶縁
されたフィードスルーを備えた金属面を通って、且つ遮
へいされた部分空間に配列された負荷抵抗を介して金属
面に接続することが好ましい。金属面が、遮へいされた
部分空間を全面的に包むそれ自体を閉じ込める曲面を形
成する場合、本発明にしたがった場の強さの測定装置
は、例えば放送用送信機の近傍の電磁界を測定するのに
好適な、容易に移動ができ、且つ取り扱い易い試験計器
を代表するものである。
されたフィードスルーを備えた金属面を通って、且つ遮
へいされた部分空間に配列された負荷抵抗を介して金属
面に接続することが好ましい。金属面が、遮へいされた
部分空間を全面的に包むそれ自体を閉じ込める曲面を形
成する場合、本発明にしたがった場の強さの測定装置
は、例えば放送用送信機の近傍の電磁界を測定するのに
好適な、容易に移動ができ、且つ取り扱い易い試験計器
を代表するものである。
【００１２】最適な検出を確実にするために、第１の半
ループは、基本的には円または正多角形の一部分（特に
半分）を形成すべきである。２つの負荷抵抗が基本的に
同じ大きさのものであり、５０と１０００オームの間、
特に１００と３００オームとの間の抵抗を有すれば、計
測する電圧が同程度の大きさのものであることから特に
効果的である。これは、各電圧の処理が測定の観点から
は、それらの違いが１０倍以内である場合に特に容易だ
からである。
ループは、基本的には円または正多角形の一部分（特に
半分）を形成すべきである。２つの負荷抵抗が基本的に
同じ大きさのものであり、５０と１０００オームの間、
特に１００と３００オームとの間の抵抗を有すれば、計
測する電圧が同程度の大きさのものであることから特に
効果的である。これは、各電圧の処理が測定の観点から
は、それらの違いが１０倍以内である場合に特に容易だ
からである。
【００１３】ループアンテナの誘導特性を補償する目的
で、負荷抵抗に比較して大きな入力インピーダンスおよ
び複数の並列部分キャパシタに区分されるＣセクション
を備える一次低域フィルタが負荷抵抗体にかかる電圧を
取り出すために設けられている。特に好ましい三次元的
に等方性の場の強さの測定装置を実現するために、金属
面は球面状に構成され、ＥおよびＨ界を同時にベクトル
的に求めることができるように対をなして直交する３個
の全く同じ半ループを呈する。
で、負荷抵抗に比較して大きな入力インピーダンスおよ
び複数の並列部分キャパシタに区分されるＣセクション
を備える一次低域フィルタが負荷抵抗体にかかる電圧を
取り出すために設けられている。特に好ましい三次元的
に等方性の場の強さの測定装置を実現するために、金属
面は球面状に構成され、ＥおよびＨ界を同時にベクトル
的に求めることができるように対をなして直交する３個
の全く同じ半ループを呈する。
【００１４】周波数帯域全体において直線的周波数応答
を確保することができるようにするために、これらの半
ループは、それぞれが球の領域の有効断面積の半分より
大きくない領域を囲むべきである。また、この球の直径
は、測定するＥまたはＨ界の最小波長の半分より小さ
く、特に１０分の１またはそれ以下とすべきである。特
に簡単かつ軽量な実施例では、第１の半ループは、0.１
mmより大きく特に少なくとも１mmの直径を有するワイヤ
状の構造である。
を確保することができるようにするために、これらの半
ループは、それぞれが球の領域の有効断面積の半分より
大きくない領域を囲むべきである。また、この球の直径
は、測定するＥまたはＨ界の最小波長の半分より小さ
く、特に１０分の１またはそれ以下とすべきである。特
に簡単かつ軽量な実施例では、第１の半ループは、0.１
mmより大きく特に少なくとも１mmの直径を有するワイヤ
状の構造である。
【００１５】第１の半ループが絶縁回路板に印加された
導体トラックであれば、安定した設計を得ることができ
る。正方形の半分の形状にした第１の半ループはそれを
容易にシミュレートし、（望ましい信号レベルに）対応
させて簡単に大きさを特定することができることから特
に効果的である。
導体トラックであれば、安定した設計を得ることができ
る。正方形の半分の形状にした第１の半ループはそれを
容易にシミュレートし、（望ましい信号レベルに）対応
させて簡単に大きさを特定することができることから特
に効果的である。
【００１６】従属する特許請求の範囲を総合的にとら
え、特に上述した個々の特徴を適切に組み合わせること
により、さらなる効果的な実施例を実現することができ
る。本発明のより完全な認識およびそれに付随する効果
の多くは、添付の図面と関連させて以下の詳細な説明を
参照することによって、それらがよりよく理解されるに
したがって容易に得られるものである。
え、特に上述した個々の特徴を適切に組み合わせること
により、さらなる効果的な実施例を実現することができ
る。本発明のより完全な認識およびそれに付随する効果
の多くは、添付の図面と関連させて以下の詳細な説明を
参照することによって、それらがよりよく理解されるに
したがって容易に得られるものである。
【００１７】図面において用いられる参照符号およびそ
れらの意味を、特定のリストに概略的に示す。基本的に
は、各図において、同様の部分には同じ参照符号を付
す。
れらの意味を、特定のリストに概略的に示す。基本的に
は、各図において、同様の部分には同じ参照符号を付
す。
【００１８】
【実施例】まず、図１（ａ）および（ｂ）を参照して、
本発明の基本原理を説明する。図１（ａ）は、本発明に
したがったループアンテナを示す。これは、金属面２に
よって終端する第１の弓形半ループ１を備えている。半
ループ１の両端は、金属面２を通り（同軸フィードスル
ー３ａ、３ｂ）、２つの負荷抵抗４ａ、４ｂを介して金
属面２に接続している。原理的には、金属面２を、空間
を２つの部分空間に区分する無限平面とみなすことがで
きる。いわゆる外部空間とは、測定される電磁界および
したがって第１の半ループ１が位置する部分空間のこと
である。いわゆる内部空間とは金属面によって測定され
る場から遮へいされる第２の部分空間のことである。
本発明の基本原理を説明する。図１（ａ）は、本発明に
したがったループアンテナを示す。これは、金属面２に
よって終端する第１の弓形半ループ１を備えている。半
ループ１の両端は、金属面２を通り（同軸フィードスル
ー３ａ、３ｂ）、２つの負荷抵抗４ａ、４ｂを介して金
属面２に接続している。原理的には、金属面２を、空間
を２つの部分空間に区分する無限平面とみなすことがで
きる。いわゆる外部空間とは、測定される電磁界および
したがって第１の半ループ１が位置する部分空間のこと
である。いわゆる内部空間とは金属面によって測定され
る場から遮へいされる第２の部分空間のことである。
【００１９】場の理論の観点から、金属面２は、第１の
半ループを鏡映し、したがって第２の半ループ５（図１
（ｂ））があるかのようにシミュレートする。第１の半
ループ１およびその鏡像が合わさって、図１（ｂ）に示
したものと電磁的に等しい閉ループアンテナを形成す
る。このループアンテナの原理は、２個の負荷抵抗４
ａ、４ｂの挿入が、電気的影響を完全に、そして定めら
れた状態で磁気的影響から分離することを可能にしてい
ることにある。
半ループを鏡映し、したがって第２の半ループ５（図１
（ｂ））があるかのようにシミュレートする。第１の半
ループ１およびその鏡像が合わさって、図１（ｂ）に示
したものと電磁的に等しい閉ループアンテナを形成す
る。このループアンテナの原理は、２個の負荷抵抗４
ａ、４ｂの挿入が、電気的影響を完全に、そして定めら
れた状態で磁気的影響から分離することを可能にしてい
ることにある。
【００２０】この影響の分離を、理論上のＴＥＭ波（平
面波）の場合について説明することができる。この状況
において、Ｅ界は、ループアンテナの平面（図面の平
面）に平行で、直径的に対向する２つの負荷抵抗４ａ、
４ｂを結ぶ直径と垂直なものとする。Ｈ界は、Ｅ界と垂
直であり、ループアンテナの平面と垂直（即ち、図面の
平面と垂直）なものとする。したがってポインティング
ベクトルは、直径上で対向する２つの負荷抵抗４ａ、４
ｂを結ぶループアンテナの直径と平行である。
面波）の場合について説明することができる。この状況
において、Ｅ界は、ループアンテナの平面（図面の平
面）に平行で、直径的に対向する２つの負荷抵抗４ａ、
４ｂを結ぶ直径と垂直なものとする。Ｈ界は、Ｅ界と垂
直であり、ループアンテナの平面と垂直（即ち、図面の
平面と垂直）なものとする。したがってポインティング
ベクトルは、直径上で対向する２つの負荷抵抗４ａ、４
ｂを結ぶループアンテナの直径と平行である。
【００２１】これらの方向を図１(b) において一般的な
表示法で示す。Ｅは、電界の成分、Ｈは磁界のそれを示
し、Ｐはポインティングベクトル（Ｐ＝Ｅ×Ｈ）を示
す。ループアンテナのいわゆるダイポールモードから生
じる電圧Ueは（負荷抵抗体にかかる電圧Uhとなる）Ｈ界
によって誘導される循環電流に重畳される。（抵抗）負
荷抵抗４ａ、４ｂの構成が平衡していることから、２つ
の電圧UeおよびUhは合わさって１つの負荷抵抗４ａにお
いて電圧Ｖ1 を生じる一方で、それらは互いから差し引
かれてもう１つにおいて電圧Ｖ2 を生じる。したがっ
て、この簡単な例において、ＥおよびＨ界の影響を互い
から分離できることは明らかである。
表示法で示す。Ｅは、電界の成分、Ｈは磁界のそれを示
し、Ｐはポインティングベクトル（Ｐ＝Ｅ×Ｈ）を示
す。ループアンテナのいわゆるダイポールモードから生
じる電圧Ueは（負荷抵抗体にかかる電圧Uhとなる）Ｈ界
によって誘導される循環電流に重畳される。（抵抗）負
荷抵抗４ａ、４ｂの構成が平衡していることから、２つ
の電圧UeおよびUhは合わさって１つの負荷抵抗４ａにお
いて電圧Ｖ1 を生じる一方で、それらは互いから差し引
かれてもう１つにおいて電圧Ｖ2 を生じる。したがっ
て、この簡単な例において、ＥおよびＨ界の影響を互い
から分離できることは明らかである。
【００２２】しかし、生じる総ての場合特に近傍の場の
状態に対してこの原理が作用することを証明するために
は、センサ電圧を一般的な方式で計算する必要がある。
これを行い、結局、任意の方向からループアンテナに当
たる任意に偏光された波に対しても、上述の事実が適用
されることを分析的に示すことができ、２つの負荷にか
かって生じる電圧の和が基本モード、即ち磁界成分のみ
により定まるのに対し、その差は、ダイポールモードお
よびしたがって電界成分のみで定める。
状態に対してこの原理が作用することを証明するために
は、センサ電圧を一般的な方式で計算する必要がある。
これを行い、結局、任意の方向からループアンテナに当
たる任意に偏光された波に対しても、上述の事実が適用
されることを分析的に示すことができ、２つの負荷にか
かって生じる電圧の和が基本モード、即ち磁界成分のみ
により定まるのに対し、その差は、ダイポールモードお
よびしたがって電界成分のみで定める。
【００２３】ループアンテナに対するＥおよびＨ界の量
的影響を概算することを可能にするために数字上の予測
を行った。この予測は、１０cmのへりの長さおよび１mm
のワイヤ直径を有する方形ループに基づくものである。
まず、この予測は、１〜１００MHz の周波数帯におい
て、各負荷抵抗にかかる電圧Ｖ1 、Ｖ2 がディケード毎
に２０dB増加し、したがって周波数に対して一次インダ
クタンスのように変化することを示した。約３０MHz に
おいて、即ちアンテナを電気的な短絡にもはや近づける
ことができない（波長の１／１０）場合に、この理論的
な増加の平坦化が始まる。１MHz において、信号電圧は
１mVの範囲内であり、１００KHz において、それらは１
００μＶの範囲内でしかない。ループの大きさを増すこ
とで、信号電圧は全体として増加するが、周波数応答は
比較的低い周波数において望ましくない状態で既に平坦
化を始める。
的影響を概算することを可能にするために数字上の予測
を行った。この予測は、１０cmのへりの長さおよび１mm
のワイヤ直径を有する方形ループに基づくものである。
まず、この予測は、１〜１００MHz の周波数帯におい
て、各負荷抵抗にかかる電圧Ｖ1 、Ｖ2 がディケード毎
に２０dB増加し、したがって周波数に対して一次インダ
クタンスのように変化することを示した。約３０MHz に
おいて、即ちアンテナを電気的な短絡にもはや近づける
ことができない（波長の１／１０）場合に、この理論的
な増加の平坦化が始まる。１MHz において、信号電圧は
１mVの範囲内であり、１００KHz において、それらは１
００μＶの範囲内でしかない。ループの大きさを増すこ
とで、信号電圧は全体として増加するが、周波数応答は
比較的低い周波数において望ましくない状態で既に平坦
化を始める。
【００２４】また、この予測中においては、負荷抵抗も
変化させた。このサンプル計算の幾何学的パラメータで
は、電圧Ｖ1 およびＶ2 の和および差がほぼ等しい大き
さのものになる負荷の臨界値は５０〜２００オームの間
にあることを発見することができた。さらなる計算によ
って、臨界負荷の値が、ループの大きさによって定ま
り、直線的周波数範囲内においてほぼ一定のままである
ことが示された。したがって、センサの磁気的および電
気的信号応答に、負荷の選定によって選択的に影響を及
ぼすことができる。
変化させた。このサンプル計算の幾何学的パラメータで
は、電圧Ｖ1 およびＶ2 の和および差がほぼ等しい大き
さのものになる負荷の臨界値は５０〜２００オームの間
にあることを発見することができた。さらなる計算によ
って、臨界負荷の値が、ループの大きさによって定ま
り、直線的周波数範囲内においてほぼ一定のままである
ことが示された。したがって、センサの磁気的および電
気的信号応答に、負荷の選定によって選択的に影響を及
ぼすことができる。
【００２５】これらの計算に基づけば、約１０００オー
ムの負荷抵抗によっての条件が効果的である。各信号レ
ベルは、ほぼ同じ範囲内にあり（即ちそれらの違いが１
ディケードよりも小さく）（７５KHz 及び１０Ｖ／ｍに
おける）最小信号電圧は他の負荷抵抗値の場合より大き
い。しかし、実用においては、このような高インピーダ
ンスの成端は、漂遊静電容量のために最適なものはなら
ない。したがって、このことから１００〜３００オーム
の範囲内の抵抗値が特に好ましい。
ムの負荷抵抗によっての条件が効果的である。各信号レ
ベルは、ほぼ同じ範囲内にあり（即ちそれらの違いが１
ディケードよりも小さく）（７５KHz 及び１０Ｖ／ｍに
おける）最小信号電圧は他の負荷抵抗値の場合より大き
い。しかし、実用においては、このような高インピーダ
ンスの成端は、漂遊静電容量のために最適なものはなら
ない。したがって、このことから１００〜３００オーム
の範囲内の抵抗値が特に好ましい。
【００２６】上述の分析的論証が環状ループアンテナに
基づいて呈示されたものであるのに対し、上で示した定
量的計算は（簡単のために）方形ループ形状に基づいた
ものである。ここでは、正方形を最も単純な円に近いも
のとみなしている。しかし、対称な、即ち多角形ループ
においては、形状が電圧変化に質的には何の影響も及ぼ
さず、量的には無視できる程度のわずかな影響しか及ぼ
されないことがわかっている。
基づいて呈示されたものであるのに対し、上で示した定
量的計算は（簡単のために）方形ループ形状に基づいた
ものである。ここでは、正方形を最も単純な円に近いも
のとみなしている。しかし、対称な、即ち多角形ループ
においては、形状が電圧変化に質的には何の影響も及ぼ
さず、量的には無視できる程度のわずかな影響しか及ぼ
されないことがわかっている。
【００２７】ループの対称または形状について、Ｈ界の
影響は面積によって定まり、Ｅ界のそれはループの「高
さ」によって定まるものであること指摘しなければなら
ない。ここでの「高さ」は、（図１（ｂ）にしたがっ
て）Ｅ界に平行な直線上におけるループの投影の長さの
ことを意味している。したがって、ループが著しく対称
性を欠く場合（即ちそれが例えば長細い長方形である場
合）、電圧Ｖ1 、Ｖ2 の周波数応答における望ましい直
線性が失われる。
影響は面積によって定まり、Ｅ界のそれはループの「高
さ」によって定まるものであること指摘しなければなら
ない。ここでの「高さ」は、（図１（ｂ）にしたがっ
て）Ｅ界に平行な直線上におけるループの投影の長さの
ことを意味している。したがって、ループが著しく対称
性を欠く場合（即ちそれが例えば長細い長方形である場
合）、電圧Ｖ1 、Ｖ2 の周波数応答における望ましい直
線性が失われる。
【００２８】基本的には、波面の曲率がループの直径に
対してもはや無視できない場合にループアンテナはその
能力の限界に達する。したがって、特に近傍の場の測定
において、センサの広がりをできる限り小さなものにす
ることが重要である。このことが、準点形状の場の情報
をもたらし、波面曲率の影響を抑制する。したがって、
７５KHz から５３０MHz までの周波数帯に対して１０cm
より大きくない等価ループ直径を選ぶことが望ましい。
対してもはや無視できない場合にループアンテナはその
能力の限界に達する。したがって、特に近傍の場の測定
において、センサの広がりをできる限り小さなものにす
ることが重要である。このことが、準点形状の場の情報
をもたらし、波面曲率の影響を抑制する。したがって、
７５KHz から５３０MHz までの周波数帯に対して１０cm
より大きくない等価ループ直径を選ぶことが望ましい。
【００２９】これらの分析的および数字上の予測は、図
１（ｂ）にしたがった等価ループアンテナに基づいて行
われた。しかし、場の理論により、これらは、終端する
金属面を備えた本発明にしたがった実施例（図１
（ａ））にもあてはまる。これらの結果は、無限に大き
な平面金属面の理論上の場合についても直接に適用でき
る。この有効性を、それ自体を囲む曲面の好ましい場合
についても証明しなければならない。これも、球面上金
属面を例として用いて行われた。
１（ｂ）にしたがった等価ループアンテナに基づいて行
われた。しかし、場の理論により、これらは、終端する
金属面を備えた本発明にしたがった実施例（図１
（ａ））にもあてはまる。これらの結果は、無限に大き
な平面金属面の理論上の場合についても直接に適用でき
る。この有効性を、それ自体を囲む曲面の好ましい場合
についても証明しなければならない。これも、球面上金
属面を例として用いて行われた。
【００３０】ところが、ループ形状と場の影響との間の
依存の複雑さのために、上で述べた関係を明らかにする
のは容易に可能なことではない。しかし、球の半径を適
切（＜波長の１／２）に選択した場合には、この面上に
は定在波が発生しないことを発見することができた。湾
曲した金属面に起因する比較的低い信号レベルは、ルー
プ形状（特にループ領域の）を拡大することによって、
それらを再び高めることができることから何らの基本的
な問題にもならない。
依存の複雑さのために、上で述べた関係を明らかにする
のは容易に可能なことではない。しかし、球の半径を適
切（＜波長の１／２）に選択した場合には、この面上に
は定在波が発生しないことを発見することができた。湾
曲した金属面に起因する比較的低い信号レベルは、ルー
プ形状（特にループ領域の）を拡大することによって、
それらを再び高めることができることから何らの基本的
な問題にもならない。
【００３１】点状の場の情報を得るためには、球はでき
る限り小さくすべきである。その一方で、半ループは、
球と比較して大きすぎないようにすべきであるが、それ
にもかかわらず、検出可能な電圧振幅をもたらすべきで
ある。これらのことを考慮して、半ループの囲まれる領
域を、それが球面の有効断面積の半分より大きくならな
いような大きさにすることが望ましい。したがって、基
本的には半ループとその鏡像とでなる実際のループアン
テナは、球とほぼ同じな有効断面を有している。
る限り小さくすべきである。その一方で、半ループは、
球と比較して大きすぎないようにすべきであるが、それ
にもかかわらず、検出可能な電圧振幅をもたらすべきで
ある。これらのことを考慮して、半ループの囲まれる領
域を、それが球面の有効断面積の半分より大きくならな
いような大きさにすることが望ましい。したがって、基
本的には半ループとその鏡像とでなる実際のループアン
テナは、球とほぼ同じな有効断面を有している。
【００３２】以下において、本発明の特に好ましい実施
例を説明する。図２は、３次元的な場の測定に特に適合
する場の強さの測定装置を示す。しかし、簡単のため
に、１つのループアンテナだけを示している。これは、
半ループ６ａ及び球７によって形成されている。半ルー
プ６ａは、正方形の半分を形成する約１〜２mmの太さの
銅線でなることが好ましい。したがって、これは、１つ
の長い辺と２つの短い辺とを備えており長い辺は短い辺
１つの約２倍である。このループアンテナは、短い辺に
平行なＥ界の成分を検出する。同時に半ループ６ａによ
って定められる平面と垂直な（即ち本例の図面の平面と
垂直な）Ｈ界の成分も求められる。関係する各成分の方
向性を、図２（左上）において一般的な方式で示す。
例を説明する。図２は、３次元的な場の測定に特に適合
する場の強さの測定装置を示す。しかし、簡単のため
に、１つのループアンテナだけを示している。これは、
半ループ６ａ及び球７によって形成されている。半ルー
プ６ａは、正方形の半分を形成する約１〜２mmの太さの
銅線でなることが好ましい。したがって、これは、１つ
の長い辺と２つの短い辺とを備えており長い辺は短い辺
１つの約２倍である。このループアンテナは、短い辺に
平行なＥ界の成分を検出する。同時に半ループ６ａによ
って定められる平面と垂直な（即ち本例の図面の平面と
垂直な）Ｈ界の成分も求められる。関係する各成分の方
向性を、図２（左上）において一般的な方式で示す。
【００３３】半ループの銅線は、（等価のループ全体に
ついての）ほぼ直径上で対向する２点において、球７を
絶縁された状態で貫通する。そして、銅線は、それぞれ
の場合に１つの負荷抵抗４ａ、４ｂを介して球７の内側
に接続（はんだ付け）される。同軸フィードスルー３
ａ、３ｂは、好ましくは負荷抵抗４ａ、４ｂとほぼ同じ
インピーダンスを有するべきである。同軸線のインピー
ダンスは、以下の関係によるものであることが知られて
いる。
ついての）ほぼ直径上で対向する２点において、球７を
絶縁された状態で貫通する。そして、銅線は、それぞれ
の場合に１つの負荷抵抗４ａ、４ｂを介して球７の内側
に接続（はんだ付け）される。同軸フィードスルー３
ａ、３ｂは、好ましくは負荷抵抗４ａ、４ｂとほぼ同じ
インピーダンスを有するべきである。同軸線のインピー
ダンスは、以下の関係によるものであることが知られて
いる。
【００３４】
【数１】
【００３５】しかし、銅線の直径が２mm、負荷抵抗体が
２００オーム、誘電率＝２（テフロン）とすれば、内径
daは、釣り合うインピーダンスＺcoaxに対して約２２cm
とならなければならない。この値は本適用例に対しては
大きすぎる。このため予測を行っており、その目的は容
易に入手可能な５０オーム同軸フィードスルーを５０〜
１０００オームの好ましい範囲内の負荷抵抗と共に用い
た場合に起こる誤差を推定をすることである。この予測
の分析は、５cmのフィードスルーの長さ（考えられる最
悪の場合）においても、同軸フィードスルーの（外側）
入口における負荷インピーダンスの変換は小さいという
発見につながった。調べた影響は２００オームまでの負
荷抵抗についてさえ無視することができる。この外乱的
影響は、実際に用いられるものに近い１cmのフィードス
ルーの長さに対応して低下する。
２００オーム、誘電率＝２（テフロン）とすれば、内径
daは、釣り合うインピーダンスＺcoaxに対して約２２cm
とならなければならない。この値は本適用例に対しては
大きすぎる。このため予測を行っており、その目的は容
易に入手可能な５０オーム同軸フィードスルーを５０〜
１０００オームの好ましい範囲内の負荷抵抗と共に用い
た場合に起こる誤差を推定をすることである。この予測
の分析は、５cmのフィードスルーの長さ（考えられる最
悪の場合）においても、同軸フィードスルーの（外側）
入口における負荷インピーダンスの変換は小さいという
発見につながった。調べた影響は２００オームまでの負
荷抵抗についてさえ無視することができる。この外乱的
影響は、実際に用いられるものに近い１cmのフィードス
ルーの長さに対応して低下する。
【００３６】さらなる説明のために図２に戻る。負荷抵
抗４ａ、４ｂにかかる電圧Ｖ1 、Ｖ 2 は、例えばディジ
タル信号を形成するために、電子回路８によって取り出
され、処理される。これらは送信器９ａをなす本来は光
学的送信リンク（いわゆるオプトリンク）として知られ
るもの、ファイバオプティックケーブル１０および受信
器１１を介して、測定用コンピュータ１２に送られる。
抗４ａ、４ｂにかかる電圧Ｖ1 、Ｖ 2 は、例えばディジ
タル信号を形成するために、電子回路８によって取り出
され、処理される。これらは送信器９ａをなす本来は光
学的送信リンク（いわゆるオプトリンク）として知られ
るもの、ファイバオプティックケーブル１０および受信
器１１を介して、測定用コンピュータ１２に送られる。
【００３７】回路８は、できる限り小さく、且つ送信の
ために必要な信号処理を実行するだけのものとすべきで
ある。球の内部空間の最低限の大きさは、球内ての処理
および送信に必要なエネルギーによって定められる。こ
れは、エネルギーを球自体に収容しなければならない独
立線電池１３によって供給しなければならず、且つその
体積が供給すべき電力の大きさによって定められるため
である。
ために必要な信号処理を実行するだけのものとすべきで
ある。球の内部空間の最低限の大きさは、球内ての処理
および送信に必要なエネルギーによって定められる。こ
れは、エネルギーを球自体に収容しなければならない独
立線電池１３によって供給しなければならず、且つその
体積が供給すべき電力の大きさによって定められるため
である。
【００３８】オプトリンクおよび電池についての重要な
点は、測定プローブ（即ち球７とその半ループおよび総
てのその内部デバイス）を、他の外部測定装置からち電
気的に完全に隔絶することにある。（例えば同軸ケーブ
ル等の）周囲環境への導電性接続があってはならない。
このことが、ハザードを起こし得る誘導ループばかりで
なく、測定される場に影響を及ぼす干渉をも防ぐ。
点は、測定プローブ（即ち球７とその半ループおよび総
てのその内部デバイス）を、他の外部測定装置からち電
気的に完全に隔絶することにある。（例えば同軸ケーブ
ル等の）周囲環境への導電性接続があってはならない。
このことが、ハザードを起こし得る誘導ループばかりで
なく、測定される場に影響を及ぼす干渉をも防ぐ。
【００３９】好ましくはポータブルコンピュータである
測定コンピュータ１２は、測定地点から遠い距離（例え
ば１００〜１０００ｍ）の測定される強い場（例えば送
信アンテナの近傍の場）による干渉のリスクか低い地点
に置くことができる。例えば、これは一連の試験を記録
（記憶）、分析することができる。測定技術の観点から
は、電子回路８は高度の必要条件を充たさなければなら
ない。７５KHz から３０MHz の好ましい測定範囲では、
約１５cmの球の直径が望ましい。したがって、エレクト
ロニクス構成要素はかなり小さく、損失の少ないもので
なくてはならない。１０〜１２００Ｖ／ｍ（約４０dB）
の範囲内の場の強さを測定する場合、ループアンテナの
誘導特性（ディケード毎に２０dB）のために、約９２dB
のダイナミックレンジを予期しなければならない。最低
の信号レベル（約５６μＶ）を考慮にいれれば、信号を
能動的に増幅しなければならない。そして、例えば１０
％（１dB) の測定精度が望ましい。したがって、従来の
能動増幅器が望ましい結果をもたらさないことは明らか
である。
測定コンピュータ１２は、測定地点から遠い距離（例え
ば１００〜１０００ｍ）の測定される強い場（例えば送
信アンテナの近傍の場）による干渉のリスクか低い地点
に置くことができる。例えば、これは一連の試験を記録
（記憶）、分析することができる。測定技術の観点から
は、電子回路８は高度の必要条件を充たさなければなら
ない。７５KHz から３０MHz の好ましい測定範囲では、
約１５cmの球の直径が望ましい。したがって、エレクト
ロニクス構成要素はかなり小さく、損失の少ないもので
なくてはならない。１０〜１２００Ｖ／ｍ（約４０dB）
の範囲内の場の強さを測定する場合、ループアンテナの
誘導特性（ディケード毎に２０dB）のために、約９２dB
のダイナミックレンジを予期しなければならない。最低
の信号レベル（約５６μＶ）を考慮にいれれば、信号を
能動的に増幅しなければならない。そして、例えば１０
％（１dB) の測定精度が望ましい。したがって、従来の
能動増幅器が望ましい結果をもたらさないことは明らか
である。
【００４０】次に図３は、負荷抵抗４ａ及び４ｂにそれ
ぞれかかる電圧Ｖ1およびＶ2 をそれぞれ取り出すため
の回路の好ましい実施例を示す。これは、高インピーダ
ンス受動ＲＣセクションの形態の一次低減フィルタであ
る。球７は、この回路に対する接地である。負荷抵抗４
ａは本例においては２００オームの好ましい値を有す
る。
ぞれかかる電圧Ｖ1およびＶ2 をそれぞれ取り出すため
の回路の好ましい実施例を示す。これは、高インピーダ
ンス受動ＲＣセクションの形態の一次低減フィルタであ
る。球７は、この回路に対する接地である。負荷抵抗４
ａは本例においては２００オームの好ましい値を有す
る。
【００４１】同軸フィードスルー３ａと負荷抵抗４ａと
の間には、抵抗Ｒ1（例えば１０Ｋオーム）が接続され
る。負荷抵抗と比較して、先に述べた抵抗は入力インピ
ーダンスが著しく変化しないような大きさのものであ
る。Ｒ1 は少なくとも負荷の１０倍以上であることが好
ましい。低域フィルタのＣ構成要素は複数の並列接続の
コンデンサＣ1 、・・・ 、Ｃ4 （例えば５０と１００pFと
の間の４個のチップコンデンサ）で構成される。これ
は、単独の比較的大きなチップコンデンサを用いた場合
に、約１００MHz において共振が起こり、３０MHz まで
の周波数応答に外乱的影響を及ぼすことがわかったから
である。これを、上述した分割によって避けることがで
きる。チップコンデンサよりずっと高い共振周波数を有
し、したがってよりよく適合しそうにみえるいわゆるフ
ィードスルーコンデンサも市販されているが、それらは
比較的大きく、且つ高価であるばかりでなく、チップコ
ンデンサよりも強い温度への依存関係を呈するものでも
ある。
の間には、抵抗Ｒ1（例えば１０Ｋオーム）が接続され
る。負荷抵抗と比較して、先に述べた抵抗は入力インピ
ーダンスが著しく変化しないような大きさのものであ
る。Ｒ1 は少なくとも負荷の１０倍以上であることが好
ましい。低域フィルタのＣ構成要素は複数の並列接続の
コンデンサＣ1 、・・・ 、Ｃ4 （例えば５０と１００pFと
の間の４個のチップコンデンサ）で構成される。これ
は、単独の比較的大きなチップコンデンサを用いた場合
に、約１００MHz において共振が起こり、３０MHz まで
の周波数応答に外乱的影響を及ぼすことがわかったから
である。これを、上述した分割によって避けることがで
きる。チップコンデンサよりずっと高い共振周波数を有
し、したがってよりよく適合しそうにみえるいわゆるフ
ィードスルーコンデンサも市販されているが、それらは
比較的大きく、且つ高価であるばかりでなく、チップコ
ンデンサよりも強い温度への依存関係を呈するものでも
ある。
【００４２】低域フィルタが大きな負荷を受けて結果と
してその低カットオフ周波数が望ましくない状態で高く
ならないように、低域フィルタに続く最初の増幅器ステ
ージは、高入力インピーダンス（＞１Ｍオーム）ばかり
でなく、低周波数（＜１００KHz ）におけるすぐれた雑
音特性を有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：例えば
接合形ＦＥＴ）を呈することが好ましい。
してその低カットオフ周波数が望ましくない状態で高く
ならないように、低域フィルタに続く最初の増幅器ステ
ージは、高入力インピーダンス（＞１Ｍオーム）ばかり
でなく、低周波数（＜１００KHz ）におけるすぐれた雑
音特性を有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：例えば
接合形ＦＥＴ）を呈することが好ましい。
【００４３】ここからの信号処理は、ユーザの求めるも
のおよび電源（電池）の能力によって決まるものであ
り、何らかの克服できない問題をもたらすものではな
い。球状測定プローブの大きな効果は、それがＥおよび
Ｈ界の両方を同時且つ三次元的に求めることを可能にす
ることにある。このために、直交的に対をなす３つの半
ループ６ａ、６ｂ、６ｃが、球７の外側に配列される
（図４）。これら３個の半ループ６ａ、６ｂ、６ｃのそ
れぞれは球７と合わさって、それに割り当てられたＥお
よびＨ界の各成分を検出するループアンテナを形成す
る。
のおよび電源（電池）の能力によって決まるものであ
り、何らかの克服できない問題をもたらすものではな
い。球状測定プローブの大きな効果は、それがＥおよび
Ｈ界の両方を同時且つ三次元的に求めることを可能にす
ることにある。このために、直交的に対をなす３つの半
ループ６ａ、６ｂ、６ｃが、球７の外側に配列される
（図４）。これら３個の半ループ６ａ、６ｂ、６ｃのそ
れぞれは球７と合わさって、それに割り当てられたＥお
よびＨ界の各成分を検出するループアンテナを形成す
る。
【００４４】回路８は、２つではなく６つの電圧（一方
向当たり２つ）を同時に処理し、これらをオプトリンク
を介して測定コンピュータに送信する。勿論、本発明
は、自由空間における複雑な近傍の場の測定ばかりでは
なく、例えば特許明細書ＥＰ−0,246,544 により知られ
る角すい状に伸びる外側導電体を備えたＴＥＭセル等の
導波管内の場を測定するのにも適する。以下において、
その丈夫さによって際立つ好ましい実施例を説明する。
向当たり２つ）を同時に処理し、これらをオプトリンク
を介して測定コンピュータに送信する。勿論、本発明
は、自由空間における複雑な近傍の場の測定ばかりでは
なく、例えば特許明細書ＥＰ−0,246,544 により知られ
る角すい状に伸びる外側導電体を備えたＴＥＭセル等の
導波管内の場を測定するのにも適する。以下において、
その丈夫さによって際立つ好ましい実施例を説明する。
【００４５】図５はプリント導体トラック１４の形態を
した半ループを模式図的に表わしたものである。従来の
絶縁回路板をキャリヤとして用いることができる。ＴＥ
Ｍセルの測定の場合、金属面２は、ＴＥＭセルの（接地
する）外側導体によって形成されており、半ループは当
然ＴＥＭセルの内部に位置しているが、回路は外側に位
置している。基本的には、同軸フィードスルー３ａ、３
ｂ、負荷抵抗４ａ、４ｂおよび総ての評価エレクトロニ
クスが、前述したように設計されている。特に、半ルー
プの形状および領域についての記述は、対応して導体ト
ラック１４に適用される。球状プローブとは当然対照的
に、外側導電体を金属面として用いるＴＥＭセル測定に
おいてはスペースの問題はない。
した半ループを模式図的に表わしたものである。従来の
絶縁回路板をキャリヤとして用いることができる。ＴＥ
Ｍセルの測定の場合、金属面２は、ＴＥＭセルの（接地
する）外側導体によって形成されており、半ループは当
然ＴＥＭセルの内部に位置しているが、回路は外側に位
置している。基本的には、同軸フィードスルー３ａ、３
ｂ、負荷抵抗４ａ、４ｂおよび総ての評価エレクトロニ
クスが、前述したように設計されている。特に、半ルー
プの形状および領域についての記述は、対応して導体ト
ラック１４に適用される。球状プローブとは当然対照的
に、外側導電体を金属面として用いるＴＥＭセル測定に
おいてはスペースの問題はない。
【００４６】上での記述は、半ループをワイヤ形状にす
べきことを示している。これは、半円、半正方形、半八
角形等を形成するように湾曲する長細の棒の形状を有す
ることを言わんとするものである。したがって、棒の横
断面は、形成された半円（半正方形、半八角形等）の直
径よりずっと（例えば１０〜１００分の１）小さくなら
なければならない。「ワイヤ」の語は考え得る限り広範
な意味（即ち、長く、細い構造の適切な材料）として解
釈すべきであり銅または金属ワイヤに制限されるもので
は全くない。
べきことを示している。これは、半円、半正方形、半八
角形等を形成するように湾曲する長細の棒の形状を有す
ることを言わんとするものである。したがって、棒の横
断面は、形成された半円（半正方形、半八角形等）の直
径よりずっと（例えば１０〜１００分の１）小さくなら
なければならない。「ワイヤ」の語は考え得る限り広範
な意味（即ち、長く、細い構造の適切な材料）として解
釈すべきであり銅または金属ワイヤに制限されるもので
は全くない。
【００４７】ループアンテナの広帯域特性を、材料の適
切な選択によって、ループの直径を減ずることなしに増
大させることができる。このことは、一定の損失を有す
る材料を用いることによって実現される。したがって、
金属半ループの代わりに、例えば黒鉛または（ドープ処
理されたものを含めた）半導体材料の１つを用いること
ができる。
切な選択によって、ループの直径を減ずることなしに増
大させることができる。このことは、一定の損失を有す
る材料を用いることによって実現される。したがって、
金属半ループの代わりに、例えば黒鉛または（ドープ処
理されたものを含めた）半導体材料の１つを用いること
ができる。
【００４８】ここでの原則は、場所によって決まるイン
ピーダンスを有する半ループにおいて洗練されたものと
なる。電流が平均して最も高い地点に、低い電流の地点
によりも高いインピーダンス値を設定する。場所に適合
させてのインピーダンスの大きさの設定の目的は、半ル
ープ上における電流分布をできる限り一定のものにしよ
うとするものである。これは、共振が発生するとすぐに
アンテナ特性の望ましい直線性が失われるからである。
別の効果が、各信号レベルが、所定の上域カットオフ周
波数を伴う単純な金属半ループでのものより一般的に高
いことから生じるであろう。これはループが共振の領域
およびしたがって非直線的周波数範囲に達するのがずっ
と遅いことからループ直径を減衰のない場合よりもこの
制動装置によってより大きくできるからである。
ピーダンスを有する半ループにおいて洗練されたものと
なる。電流が平均して最も高い地点に、低い電流の地点
によりも高いインピーダンス値を設定する。場所に適合
させてのインピーダンスの大きさの設定の目的は、半ル
ープ上における電流分布をできる限り一定のものにしよ
うとするものである。これは、共振が発生するとすぐに
アンテナ特性の望ましい直線性が失われるからである。
別の効果が、各信号レベルが、所定の上域カットオフ周
波数を伴う単純な金属半ループでのものより一般的に高
いことから生じるであろう。これはループが共振の領域
およびしたがって非直線的周波数範囲に達するのがずっ
と遅いことからループ直径を減衰のない場合よりもこの
制動装置によってより大きくできるからである。
【００４９】例えば、局部的インピーダンス値をコーテ
ィング（例えば合金）の厚さによって調節できるコーテ
ィングされたワイヤによって、この可変インピーダンス
を達成することができる。また、増大または局部的に適
合させたインピーダンスを、コーティングされた回路基
板（図５）によっても容易に実現できることが明らかで
ある。
ィング（例えば合金）の厚さによって調節できるコーテ
ィングされたワイヤによって、この可変インピーダンス
を達成することができる。また、増大または局部的に適
合させたインピーダンスを、コーティングされた回路基
板（図５）によっても容易に実現できることが明らかで
ある。
【００５０】約言すれば、以下のことがいえる。本発明
は、長波、中波、短波範囲（７５KHz 〜３０MHz ）全体
を高い測定精度でカバーすることのできる新しい場の強
さの測定装置を実現するための基礎をつくり出した。電
界および磁界を単一の測定用プローブで同時且つ三次元
的に検出すること、および結果として近傍の場を特徴づ
けることが初めて可能となった。集中的にコストのかか
る測定時間はＥおよびＨ界の同時測定によるだけで、少
なくとも５０％短くされる。コンピュータ化された制御
の可能性が、困難な条件下においても誤差のない現場で
の測定への利用を可能にしている。また測定データをフ
ァイバオプティクケーブルによってセンサの場所から１
０００ｍまで容易に送ることができることから、極めて
場の強さが強い場合に、最適の人身に対する防護が確保
される。
は、長波、中波、短波範囲（７５KHz 〜３０MHz ）全体
を高い測定精度でカバーすることのできる新しい場の強
さの測定装置を実現するための基礎をつくり出した。電
界および磁界を単一の測定用プローブで同時且つ三次元
的に検出すること、および結果として近傍の場を特徴づ
けることが初めて可能となった。集中的にコストのかか
る測定時間はＥおよびＨ界の同時測定によるだけで、少
なくとも５０％短くされる。コンピュータ化された制御
の可能性が、困難な条件下においても誤差のない現場で
の測定への利用を可能にしている。また測定データをフ
ァイバオプティクケーブルによってセンサの場所から１
０００ｍまで容易に送ることができることから、極めて
場の強さが強い場合に、最適の人身に対する防護が確保
される。
【００５１】本発明の幾多の変更および変化が可能なこ
とは、上での教示に照らし合わせて明らかである。した
がって、添付の請求の範囲内において、本発明をここで
特定的に述べたものとは異なる方法で実施できることを
理解すべきである。
とは、上での教示に照らし合わせて明らかである。した
がって、添付の請求の範囲内において、本発明をここで
特定的に述べたものとは異なる方法で実施できることを
理解すべきである。
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明にしたがったループ
アンテナの基本原理を示す図である。
アンテナの基本原理を示す図である。
【図２】球状の場の強さの測定装置を図式的に示す図で
ある。
ある。
【図３】負荷抵抗にかかる電圧を取り出すための一次低
域フィルタを示す図である。
域フィルタを示す図である。
【図４】三次元的実施例を図式的に示す図である。
【図５】プリント導体トラックの形態の半ループを図式
的に示す図である。
的に示す図である。
１、５、６ａ、６ｂ、６ｃ 半ループ ２ 金属面 ３ａ、３ｂ 同軸フィードスルー ４ａ、４ｂ 負荷抵抗 ７ 球 ８ 回路 ９ 送信器 １０ ファイバオプティックケーブル １１ 受信器 １２ 測定用コンピュータ １３ 電池 １４ 導体トラック １５ 回路基板
Claims (11)
- 【請求項１】 ＥおよびＨ界の同時検出に好適な、ルー
プアンテナの対向する端において、配置される２個の負
荷抵抗によって、第１および第２の半ループに区分され
る前記ループアンテナと、該負荷抵抗の両端で測定され
る電圧によってＥおよびＨ界の場の強さを求める回路と
を備える場の強さの測定装置において、第２の半ループ
が第１の半ループを終端させる金属面によって置換さ
れ、第１の半ループが場の理論にしたがって該金属面に
よって生成されるその鏡像と合わさって閉ループアンテ
ナを形成するようにし、且つ前記回路を金属面によって
第１の半ループから遮へいされる部分空間に配置するこ
とを特徴とする前記場の強さの測定装置。 - 【請求項２】 第１の半ループは、両側において該金属
面を通って導かれ、且つ遮へいされた部分空間に配置さ
れた負荷抵抗を介して金属面に接続することを特徴とす
る請求項１記載の場の強さの測定装置。 - 【請求項３】 金属面は、遮閉された部分空間を全側面
から囲むそれ自体に閉じ込められた曲面を形成すること
を特徴とする請求項１記載の場の強さの測定装置。 - 【請求項４】 第１の半ループは、実質的に円または正
多角形の一部分を形成することを特徴とする請求項１記
載の場の強さの測定装置。 - 【請求項５】 ２個の負荷抵抗は、実質的に同じ大きさ
を有し、且つ５０および１０００オームの間、特に１０
０および３００オームの間の抵抗を有することを特徴と
する請求項１記載の場の強さの測定装置。 - 【請求項６】 それぞれの場合において、負荷抵抗より
大きい入力インピーダンス（Ｒ1)および複数の並列部分
コンデンサに区分されるＣセクションを備えた一次低域
フィルタが負荷抵抗体にかかる電圧をそれぞれの場合に
取り出すために設けられていることを特徴とする請求項
１記載の場の強さの測定装置。 - 【請求項７】 金属面は、球面として構成され、対をな
して直交して配列する３個の等価の半ループが、Ｅおよ
びＨ界が同時にベクトル的に定められるように該球面上
に設けられることを特徴とする請求項１記載の場の強さ
の測定装置。 - 【請求項８】 各半ループは、それぞれが球の領域の有
効断面積の半分より大きくない領域を囲み、且つ球の直
径は、測定されるＥまたはＨ界の最小波長の半分末端、
特に１０分の１以下であることを特徴とする請求項７記
載の場の強さの測定装置。 - 【請求項９】 第１の半ループはワイヤ形状をし、0.１
mmを超える特に１mm以上の直径を有することを特徴とす
る請求項１記載の場の強さの測定装置。 - 【請求項１０】 第１の半ループは、絶縁回路基板に印
加された導体トラックであることを特徴とする請求項１
記載の場の強さの測定装置。 - 【請求項１１】 第１の半ループは、実質的に正方形の
半分を形成することを特徴とする請求項１記載の場の強
さの測定装置。
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| CH56391 | 1991-02-25 |
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