DE10010493A1

DE10010493A1 - Hochfrequenzstrom-Ermittlungsgerät

Info

Publication number: DE10010493A1
Application number: DE10010493A
Authority: DE
Inventors: Noriyoshi Iwasaki; Yuji Nakamichi; Takashi Shirai; Motomu Tadama
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2000-09-07
Also published as: CN1173186C; CN1266188A; HK1033483A1; US6351114B1; TW495612B; KR20000071407A; JP2000258461A

Abstract

Es wird ein Hochfrequenzstrom-Ermittlungsgerät (1) bereitgestellt, welches einen Hochfrequenzstrom mit hoher Genauigkeit messen kann, ohne einen Schaltungsleiter zu unterbrechen. Das Hochfrequenz-Ermittlungsgerät umfaßt einen Kern (2), der ein Loch (2a) hat, ein erstes leitendes Material (10), welches in das Loch (2a) des Kerns (2) eingeführt ist und dessen beide Enden jeweils von beiden Enden des Lochs (2) ragen, um Prüfbereiche (11) zu bilden, ein zweites leitendes Material (20), welches elektrisch gegenüber dem ersten leitenden Material isoliert ist und welches in das Loch (2a) des Kerns (2) eingeführt ist, einen Widerstand (R), um eine Spannung zu erzeugen, die einem Hochfrequenzstrom entspricht, der über das zweite leitende Material (20) fließt, wobei das leitende Material (10) zu einer Primärspule und das zweite leitende Material (20) zu einer Sekundärspule gemacht wird, und eine Abschirmung (3), die um den Kern (2) herum vorgesehen ist.

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hochfrequenzstrom-Ermittlungs gerät, um einen Hochfrequenzstrom, der durch ein leitendes Material fließt, zu ermitteln.

2. Stand der Technik

Ein Hochfrequenzstrom wird in verschiedenen Geräten verwendet, beispielsweise in einem Kommunikationsgerät, einem Computer oder in einem Audio-Video-Gerät. In die sen Geräten gibt es als Folge des Flusses des Hochfrequenzstroms eine Möglichkeit, daß eine nutzlose elektro-magnetische Welle nach außen abgestrahlt wird. Wenn eine solche elektro magnetische Welle abgestrahlt wird, gibt es einen Fall, wo ein schädlicher Einfluß auf ein anderes Gerät ausgeübt wird. Somit wird es notwendig, eine geeignete Gegenmaßnahme ge gen die Störung durch elektro-magnetische Wellen zu treffen.

Wenn die Gegenmaßnahme gegen die Störung durch elektro-magnetischen Wel len ausgeführt wird, wird es wichtig, die Stärke des Hochfrequenzstroms zu messen, der zur Ursache der Erzeugung der elektro-magnetischen Welle wird. Nebenbei ist es auch beispiels weise in dem Fall, wo ein Produkt, bei dem die Gegenmaßnahme ausgeführt wurde, unter sucht wird, notwendig, den Hochfrequenzstrom zu messen.

Üblicherweise wird das Messen des Hochfrequenzstroms ausgeführt, daß bei spielsweise ein Schaltungsleiter, der auf einer gedruckten Schaltungsplatte gebildet ist, unter brochen und unmittelbar ein Amperemeter angeschlossen wird, oder, daß ein niedriger Wi derstand in den unterbrochenen Bereich eingesetzt wird und eine Spannung an dessen beiden Enden gemessen wird.

Diese herkömmlichen Messung des Hochfrequenzstroms hat jedoch Schwierig keiten, wie anschließend beschrieben wird. Das heißt, da die gedruckte Schaltungsplatte oder dgl. aufgrund des Unterbrechens des Schaltungsleiters beschädigt wird, ist es schwierig, die Verläßlichkeit beizubehalten. Außerdem ist eine bestimmte Technik für den Unterbrechungs betrieb des Schaltungsleiters notwendig, was Arbeit und Zeit benötigt. Da außerdem das Amperemeter oder der Widerstand in den unterbrochenen Schaltungsleiter eingefügt wird, wird die Stromstärke, die durch den Schaltungsleiter fließt, geändert, oder es wird die Fre quenzbandbreite geändert, so daß es schwierig ist, die Messung mit hoher Genauigkeit durch zuführen. Der Betrieb eines Geräts wird durch Einführen des Amperemeters oder des Wider stands beeinflußt, so daß es außerdem einen Fall gibt, wo es schwierig ist, einen Strom in ei nem ursprünglichen Betriebszustand des Geräts zu messen.

Überblick über die Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hochfrequenzstrom- Ermittlungsgerät bereitzustellen, welches einen Hochfrequenzstrom mit einer hohen Genau igkeit ohne Unterbrechen eines Schaltungsleiters messen kann.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hochfrequenzstrom-Ermittlungs gerät, welches so ausgebildet ist, die obige Aufgabe zu lösen. Das heißt, daß das Ermittlungs gerät umfaßt:
einen Kern, der ein Loch hat;
ein erstes leitendes Material, welches in das Loch des Kerns eingeführt ist und dessen beide Enden jeweils von beiden Enden des Lochs ragen, um Prüfbereiche zu bilden;
ein zweites leitendes Material, welches in bezug auf das erste leitende Material elektrisch isoliert ist und in das Loch des Kerns eingeführt ist;
einen Widerstand zum Erzeugen einer Spannung, die einem Hochfrequenzstrom entspricht, der durch das zweite leitende Material fließt, während das erste leitende Material zu einer Primärspule und das zweite leitende Material zu einer Sekundärspule gemacht wird;
eine Abschirmung, die um den Kern herum vorgesehen ist.

Bei der oben beschriebenen Erfindung werden die beiden Prüfbereiche des ersten leitenden Materials in Kontakt mit unterschiedlichen zwei Punkten auf einem Schaltungsleiter eines Objekts, welches zu messen ist, gebracht. Dadurch wird ein Teil des Hochfrequenz stroms, der über den Schaltungsleiter fließt, zum ersten leitenden Material parallel geschaltet, und ein Magnetfeld wird im Kern durch diesen Nebenschlußstrom erzeugt. Als Folge davon wird eine elektro-motorische Kraft im zweiten leitenden Material erzeugt, ein Strom fließt über den Widerstand und eine Spannung entsprechend der Stärke wird an beiden Enden des Widerstands erzeugt. Durch die Abschirmung, die um den Kern herum vorgesehen ist, ist es nebenbei möglich, zu verhindern, daß ein elektromagnetisches Feld ohne bezug auf die Mes sung in das Innere des Kerns eintritt, so daß es möglich ist, die Messung mit einer hohen Ge nauigkeit auszuführen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, um eine erste Ausführungs form zu erklären.

Fig. 2 ist eine Ansicht eines Schaltungsaufbaus, um die erste Ausführungsform zu erklären.

Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht, um die erste Ausführungsform zu erklären.

Fig. 4 ist ein Ansicht einer Magnetfeldverteilung, um die erste Ausführungsform zu erklären.

Fig. 5 ist eine Ansicht, um die Eigenschaft der ersten Ausführungsform zu erklä ren.

Fig. 6 ist eine schematische perspektivische Ansicht, um eine zweite Ausfüh rungsform zu erklären.

Fig. 7 ist eine Ansicht eines Schaltungsaufbaus, um die zweite Ausführungsform zu erklären.

Fig. 8 ist eine schematische Querschnittsansicht, um die zweite Ausführungsform zu erklären.

Fig. 9 ist eine Ansicht einer Magnetfeldverteilung, um die zweite Ausführungs form zu erklären.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Anschließend werden Ausführungsformen eines Hochfrequenzstrom-Ermittlungs geräts nach der Erfindung mit Hilfe der Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 ist eine schemati sche perspektivische Ansicht, um eine erste Ausführungsform zu erklären, Fig. 2 ist eine An sicht eines Schaltungsaufbaus, um die erste Ausführungsform zu erklären, Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht, um die erste Ausführungsform zu erklären, und Fig. 4 ist eine Ansicht einer Magnetfeldverteilung, um die erste Ausführungsform zu erklären.

Das heißt, daß das Hochfrequenzstrom-Ermittlungsgerät 1 nach der ersten Aus führungsform hauptsächlich aus einem Ferritkern 2 besteht, der ein Loch 2a hat, einem ersten leitendem Material 10, welches in das Loch 2a des Kerns 2 eingeführt ist, einem zweiten lei tenden Material 20, welches aus einer Koaxialleitung besteht und in das Loch 2a des Kerns 2 eingeführt ist, einem Widerstand R zum Erzeugen einer Spannung, und einer ringförmige Abschirmung 3, die um den Kern 2 herum vorgesehen ist.

Das erste leitende Material 10 besteht aus einem bandförmigen leitenden Material und ist in das Loch 2a des Kerns 2 eingeführt, wobei beide Enden des Materials jeweils von beiden Enden des Lochs 2a ragen, um Prüfbereiche 11 zu bilden. Jeder der Prüfbereiche 11 ist im wesentlichen im rechten Winkel längs der Stirnfläche des Kerns abgebogen, so daß er leicht in Kontakt mit einem Schaltungsleiter P gebracht wird, der den Meßgegenstand bilden wird.

Das zweite leitende Material 20, welches aus der Koaxialleitung besteht (bei spielsweise mit der charakteristischen Impedanz von 50 Ω), ist in bezug auf das erste leitende Material 10 elektrisch isoliert und in das Loch 2a des Kerns so geschlungen, daß es gegenüber dem ersten leitenden Material 10 angeordnet ist. Ein Außenleiter 22 des zweiten leitenden Materials 20 ist in eine rechte Halbwindung 201 und eine linke Halbwindung 202 im Loch 2a des Kerns 2 unterteilt. Ein Innenleiter 21, der sich vom Ende der rechten Halbwindung 201 erstreckt, ist mit der linken Halbwindung 202 im Loch 2a des Kerns 2 verbunden. Die linke Halbwindung 202 ist mit der rechten Halbwindung 201 an der Außenseite des Kerns 2 ver bunden.

Außerdem ist der Widerstand R elektrisch zwischen der rechten Halbwindung 201 und der linken Halbwindung 202 im Loch 2a des Kerns 2 geschaltet. Mit einer solchen Schaltung tritt eine Spannung, die an beiden Enden des Widerstands R erzeugt wird, zwischen dem Innenleiter 21 und dem Außenleiter 22 des zweiten leitenden Materials 20 auf.

Die Abschirmung 3 besteht aus einem guten Leiter, beispielsweise Metall, und ist in einer Ringform längs des Außenumfangs des Kerns 2 vorgesehen. Die Abschirmung 3 ist außerdem elektrisch mit dem Außenleiter 22 des zweiten leitenden Materials an der Außen seite des Kerns 2 verbunden. Durch eine solche Abschirmung 3 wird ein Kurzschlußring einer Windung um den Kern 2 herum aufgebaut, und es wird möglich, daß dieser sowohl als ma gnetische Abschirmung als auch als elektro-statische Abschirmung funktioniert. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird durch Vorsehen dieser Abschirmung 3 ein Zustand erhalten, daß der Kern im Kurzschlußring angeordnet ist, so daß es möglich wird, zu verhindern, daß ein nutzloses Ma gnetfeld oder dgl., welches in der Nähe oder dgl. des Schaltungsleiters P erzeugt wird, in den Kurzschlußring eintritt, d. h., in das Loch 2a des Kerns 2.

Um einen Hochfrequenzstrom, der durch den Schaltungsleiter P durch das Hoch frequenz-Ermittlungsgerät 1 nach dieser Ausführungsform fließt, zu ermitteln, werden die beiden Prüfbereiche 11 des ersten leitenden Materials in Kontakt mit dem Schaltungsleiter P gebracht. Dadurch wird eine Spannung an beiden Enden des Widerstands R erzeugt, während das erste leitende Material 10 zu einer Primärspule und das zweite leitende Material 20 zu einer Sekundärspule wird, und diese wird zu einem Außenvoltmeter 100 über den zweiten Leiter 20 geführt wird, der aus der Koaxialleitung besteht.

Das heißt, wenn die beiden Prüfbereiche 11 des ersten leitenden Materials 10 in Kontakt mit dem Schaltungsleiter P gebracht sind, wird der Hochfrequenzstrom, der durch den Schaltungsleiter P fließt, zum ersten leitenden Material 10 parallel geschaltet. Dann wird ein Magnetfeld im Kern 2 durch den Hochfrequenzstrom erzeugt, der durch das erste leitende Material 10 fließt, und als Folge davon wird die elektro-motorische Kraft in dem zweiten lei tenden Material 20 erzeugt, und ein Strom fließt über den Widerstand R, und eine Spannung entsprechend der Stärke des Stroms wird an den beiden Enden des Widerstands R erzeugt. Diese Spannung wird über den zweiten Leiter 20, der aus der Koaxialleitung besteht, geführt und durch das Voltmeter 100 gemessen.

Das heißt, die Spannung an den beiden Enden des Widerstands R ist von einer Anzeige des Voltmeters 100 bekannt, und von dieser Spannung ist ein Strom, der über den Widerstand R fließt, d. h., ein Strom, der durch das zweite leitende Material 20 fließt, bekannt. Die Beziehung zwischen der Stärke des Stroms, der durch das erste leitende Material 10 fließt, und der Stärke des Stroms, der durch das zweite leitende Material 20 fließt, wird vorher experimentell bestimmt. Dann kann die Stärke des Stroms, der durch das erste leitende Mate rial 10 fließt, aus der Stärke des Stroms erhalten werden, der durch das zweite leitende Mate rial 20 fließt, und schließlich wird es möglich, die Stärke des Hochfrequenzstroms zu ermit teln, der durch den Schaltungsleiter P fließt.

Somit wird im Hochfrequenzstrom-Ermittlungsgerät 1 nach dieser Ausführungs form, da es nicht notwendig ist, den Schaltungsleiter P als zu messendes Objekt zu unterbre chen, die Schaltung nicht beschädigt und die Verläßlichkeit nicht verloren. Der Hochfre quenzstrom, der durch den Schaltungsleiter P fließt, kann dadurch somit ermittelt werden, daß nur die Prüfbereiche 1 in Kontakt mit dem Schaltungsleiter P gebracht werden, so daß die Messung, ohne viel Arbeit und Zeit in Anspruch zu nehmen, durchgeführt werden kann.

Da außerdem die Abschirmung 3 um den Kern 2 herum vorgesehen ist, wird ein Einfluß eines elektro-magnetischen Feldes von außerhalb nicht zu einem Magnetfeld addiert, welches im ersten leitenden Material 10 erzeugt wird, welches zur Primärspule wird, und es wird möglich, den Hochfrequenzstrom zu messen, der über den Schaltungsleiter P fließt, mit hoher Genauigkeit zu messen.

Fig. 5 ist eine Ansicht, um die Eigenschaft der ersten Ausführungsform zu erläu tern, und in der Zeichnung bezeichnet (a) einen Fall (diese Ausführungsform), wo der Kurz schlußring der Abschirmung um den Kern herum angeordnet ist, und (b) zeigt einen Fall, wo kein Kurzschlußring angeordnet ist. Schließlich zeigt bei dieser Zeichnung die Horizontal achse die Frequenz (MHz) und die Vertikalachse zeigt den Gewinn (dB).

Wie durch (a) von Fig. 5 gezeigt ist, wird durch Vorsehen des Kurzschlußrings um den Kern herum verglichen mit dem Fall, der durch (b) in Fig. 5 gezeigt ist, wo der Kurz schlußring nicht vorgesehen ist, der Gewinn um AG abgesenkt. Somit ist es durch Bilden des Kurzschlußrings möglich, den Einfluß aufgrund des nutzlosen elektro-magnetischen Feldes entsprechend ΔG zu beseitigen, und es wird möglich, die Meßgenauigkeit zu verbessern.

Schließlich kann durch Anbringen eines Rauschfilters, beispielsweise einer Fer ritklemme an das zweite leitende Material 20, um ein ermitteltes Signal zum Voltmeter 100 zu leiten, ein Gleichtaktstrom auf dem zweiten leitenden Material 20 blockiert werden, und es kann die Meßgenauigkeit weiter erhöht werden.

Anschließend wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Fig. 6 ist eine schematische perspektivische Ansicht, um eine zweite Ausführungsform zu erklä ren, Fig. 7 ist eine Ansicht eines Schaltungsaufbaus zum Erklären der zweiten Ausführungs form, Fig. 8 ist eine schematische Querschnittsansicht, um die zweite Ausführungsform zu erklären, und Fig. 9 ist eine Ansicht einer Magnetfeldverteilung, um die zweite Ausführungs form zu erklären.

Das heißt, obwohl das Hochfrequenzstrom-Ermittlungsgerät 1 nach der zweiten Ausführungsform ähnlich der ersten Ausführungsform dahingehend ist, daß das Gerät einen Kern 2 umfaßt, der ein Loch 2a hat, ein erstes leitendes Material 10, welches in das Loch 2a des Kerns 2 eingeführt ist, ein zweites leitendes Material 20, welches aus einer Koaxialleitung besteht und in das Loch 2a des Kerns 2 eingeführt ist, und einen Widerstand R zum Erzeugen einer Spannung, ist das Gerät dahingehend unterschiedlich, daß eine Abschirmung 3 den ge samten Kern 2 überdeckt.

Das heißt, daß die Abschirmung 3 aus einem guten Leiter, beispielsweise Metall besteht, und so vorgesehen ist, daß sie den gesamten Umfang des Kerns 2 überdeckt. Daneben ist die Abschirmung 3 elektrisch mit einem Außenleiter 22 des zweiten leitenden Materials 20 an der Außenseite des Kerns 2 elektrisch verbunden. Schließlich ist, wenn der gesamte Um fang des Kerns 2 durch die Abschirmung 3 überdeckt ist, damit jeder der Prüfbereiche 11 des ersten leitenden Materials 10 elektrisch nicht mit der Abschirmung 3 an einem Bereich ver bunden ist, wo dieses vom Kern 2 herausragt, ein Loch in diesem Bereich der Abschirmung 3 vorgesehen, und die Isolation wird durch ein isolierendes versiegelndes Mittel I erhalten, wel ches aus einem Klebstoff oder dgl. besteht.

Die so aufgebaute Abschirmung 3 kann sowohl als magnetische Abschirmung als auch elektro-statische Abschirmung arbeiten. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, wird es durch Vorse hen dieser Abschirmung 3 möglich, zu verhindern, daß ein nutzloses Magnetfeld oder dgl., welches in der Nähe oder dgl. des Schaltungsleiters P erzeugt wird, in das Loch 2a des Kerns 2 eindringt.

Um den Hochfrequenzstrom, der durch den Schaltungsleiter P fließt, durch das Ermittlungsgerät 1 für den Hochfrequenzstrom nach der zweiten Ausführungsform zu ermit teln, werden ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform die Prüfbereiche 11 des ersten lei tenden Materials 10 in Kontakt mit einem Schaltungsleiter P gebracht. Dadurch wird eine Spannung an beiden Enden des Widerstands R erzeugt, wobei das erste leitende Material 10 zu einer Primärspule und das zweite leitende Material 20 zu einer Sekundärspule gemacht wird, und diese wird zu einem Außenvoltmeter 100 über das zweite leitende Material 20 ge führt, welches aus der Koaxialleitung besteht.

Die Spannung an den beiden Enden des Widerstands R erkennt man von einer Anzeige dieses Voltmeters 100, und von dieser Spannung ist ein Strom, der über den Wider stand R fließt, d. h., ein Strom, der durch das zweite leitende Material 20 fließt, bekannt. Die Beziehung zwischen der Stärke des Stroms, der über das erste leitende Material 10 fließt, und der Stärke des Stroms, der durch das zweite leitende Material 20 fließt, wird vorher experi mentell bestimmt. Dann kann die Stärke des Stroms, der durch das erste leitende Material 10 fließt, aus der Stärke des Stroms erhalten werden, der durch das zweite leitende Material 20 fließt, und schließlich ist es möglich, die Stärke des Hochfrequenzstroms zu ermitteln, der durch den Schaltungsleiter P fließt.

Auch bei dem Hochfrequenzstrom-Ermittlungsgerät 1 nach der zweiten Ausfüh rungsform wird, da es nicht notwendig ist, den Schaltungsleiter P als zu messendes Objekt zu unterbrechen, die Schaltung nicht beschädigt und die Verläßlichkeit nicht verloren. Da außer dem der Hochfrequenzstrom, der über den Schaltungsleiter P fließt, dadurch ermittelt werden kann, daß lediglich die Prüfbereiche 11 in Kontakt mit dem Schaltungsleiter P gebracht wer den, kann die Messung ohne Arbeitsaufwand und Zeitaufwand durchgeführt werden.

Da außerdem die Abschirmung so vorgesehen ist, daß sie den gesamten Umfang des Kerns 2 überdeckt, wird ein Einfluß eines elektro-magnetischen Felds von außerhalb nicht zu einem Magnetfeld addiert, welches im ersten leitenden Material 10 erzeugt wird, welches zur Primärspule wird, und es wird möglich, den Hochfrequenzstrom, der durch den Schal tungsleiter P fließt, mit hoher Genauigkeit zu messen.

Schließlich kann durch Anbringen eines Rauschfilters, beispielsweise einer Fer ritklemme an das zweite leitende Material 20 zum Leiten eines ermittelten Signals zum Volt meter 100 ein Gleichtaktstrom auf dem zweiten leitenden Material 20 blockiert werden, und die Meßgenauigkeit kann weiter gesteigert werden.

Wie oben beschrieben können gemäß dem Hochfrequenzstrom-Ermittlungsgerät nach der Erfindung die folgenden Effekte erhalten werden. Das heißt, wenn ein Hochfre quenzstrom, der durch ein leitendes Material fließt, ermittelt wird, wird, da es nicht notwen dig ist, das leitende Material zu unterbrechen, eine gedruckte Schaltungsplatte oder dgl. nicht beschädigt, und es wird die Verläßlichkeit nicht verloren. Nebenbei ist es nicht notwendig, den Schaltungsleiter zu unterbrechen, wobei lediglich Prüfbereiche in Kontakt mit dem Leiter gebracht werden, so daß dies keinen Arbeitsaufwand oder Zeitaufwand erforderlich macht, und es möglich, die Messung sehr leicht durchzuführen. Außerdem ist es möglich, die Mes sung mit einer hohen Genauigkeit durchzuführen, ohne einen Einfluß eines elektro-magneti schen Felds von einem benachbarten Muster oder der Nachbarschaft zu empfangen.

Claims

1. Hochfrequenzstrom-Ermittlungsgerät (1) zum Ermitteln eines Hochfrequenz stroms, der durch ein leitendes Material fließt, welches umfaßt:
einen Kern (2), der ein Loch (2a) hat;
ein erstes leitendes Material (10), welches in das Loch (2a) des Kerns (2) einge führt ist und dessen beide Enden jeweils von beiden Enden des Lochs (2a) ragen, um Prüfbe reiche (11) zu bilden;
ein zweites leitendes Material (20), welches in bezug auf das erste leitende Mate rial (10) elektrisch isoliert ist und in das Loch (2a) des Kerns (2) eingeführt ist;
einen Widerstand (R) zum Erzeugen einer Spannung, die einem Hochfrequenz strom entspricht, der durch das zweite leitende Material (20) fließt, während das erste leitende Material (10) zu einer Primärspule und das zweite leitende Material (20) zu einer Sekundär spule gemacht wird;
eine Abschirmung (3), die um den Kern (2) herum vorgesehen ist.

2. Hochfrequenzstrom-Ermittlungsgerät nach Anspruch 1, wobei die Abschir mung (3) in einer Ringform um den Kern (2) herum vorgesehen ist.

3. Hochfrequenzstrom-Ermittlungsgerät nach Anspruch 1, wobei die Abschir mung (3) in einem Zustand vorgesehen ist, wo sie die Gesamtheit eines Umfangs des Kerns (2) überdeckt.