アンテナ測定用プローブ及びこれを用いた測定方法
【課題】アンテナ測定用プローブ自体に通電することによって外部導体の周囲に電界が生じる。この電界の影響によってアンテナ装置の反射特性が変化するため、より高い精度でアンテナ装置の反射特性を測定することが困難であった。
【解決手段】外部導体の外周面に接続され、内部導体の一軸方向に垂直な方向にそれぞれ延設された第１の突出部及び第２の突出部を具備し、第１の突出部の長さが第２の突出部の長さよりも大きいアンテナ測定用プローブとする。
【解決手段】外部導体の外周面に接続され、内部導体の一軸方向に垂直な方向にそれぞれ延設された第１の突出部及び第２の突出部を具備し、第１の突出部の長さが第２の突出部の長さよりも大きいアンテナ測定用プローブとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体アンテナに代表されるアンテナ装置の反射特性を測定するために用いられるアンテナ測定用プローブである。
【背景技術】
【０００２】
回路基板のインピーダンス又はアンテナ装置の反射特性を測定するため、特許文献１に記載されているような測定用同軸型プローブが用いられている。特許文献１に記載の測定用同軸型プローブでは、プランジャの先端を測定端子に当接させるとともに、突起部をアース端子に当接させることにより、回路基板のインピーダンス又はアンテナ装置の反射特性を測定することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アンテナ装置の反射特性を測定するため、特許文献１に記載の測定用同軸型プローブを用いた場合、電界強度の強いアンテナの放射導体の近傍にプローブを配置させる必要があるため、アンテナの放射導体から同軸プローブの外部導体などの金属部分との間に、双方を結ぶ電気力線で表現されるような不要な電界が生じる。この電界の影響により、アンテナ装置の反射特性が変化する。近年、より高い精度でアンテナ装置の反射特性を測定することが求められており、この電界の影響が無視できないものとなっている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のアンテナ測定用プローブは、円筒状の誘電体と、該誘電体の内側に位置して、前記誘電体の軸方向の一方の端部にシグナルピンが接続される内部導体と、該誘電体の外周面上に配設された円筒状の外部導体と、を備えている。さらに、前記外部導体の外周面に接続され、この外周面から外方に向かってそれぞれ突出した第１の突出部及び第２の突出部を具備し、前記第１の突出部の長さが前記第２の突出部の長さよりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のアンテナ測定用プローブによれば、外部導体の外周面に接続され、この外周面から外方に向かってそれぞれ突出した第１の突出部及び第２の突出部を具備していることにより、アンテナ装置の反射特性を測定する際、アンテナ装置の放射導体とプローブの外部導体などの金属部分との間に、双方を結ぶ電気力線で表現されるような不要な電界が生じた場合であっても、プローブの外部導体の一方の端部及び突出部の先端を節とする電界の共振が生じ、不要な電界による影響を緩和することができる。
【０００７】
さらに、本発明のアンテナ測定用プローブによれば、第１の突出部の長さが第２の突出部の長さよりも大きいため、第１の突出部の長さに対応した波長の共振と、第２の突出部の長さに対応した波長の共振とが生じる。そのため、これら２つの共振による２つの共振周波数に応じた周波数帯域で、外部導体の周囲に生じた電界を弱めることができる。これにより、アンテナ装置の反射特性への影響を小さくすることができるので、より高い精度でアンテナ装置の反射特性を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブであって、内部導体の一軸方向に平行な断面における断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブであって、内部導体の一軸方向に垂直な断面における断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブをアンテナ装置に当接させた状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブであって、内部導体の一軸方向に平行な断面における断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブであって、内部導体の一軸方向に平行な断面における断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブであって、内部導体の一軸方向に垂直な断面における断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブであって、内部導体の一軸方向に垂直な断面における断面図である。
【図８】図１に示すアンテナ測定用プローブを用いて得られた誘電体アンテナの反射特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のアンテナ測定用プローブについて図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
図１，２に示すように、本発明の第１の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、円筒状の誘電体７と、誘電体７の内側に位置して、誘電体７の軸方向の一方の端部にシグナルピン５が接続される内部導体３と、誘電体７の外周面上に配設された円筒状の外部導体９と、を備えている。
【００１１】
シグナルピン５の先端及び外部導体９をアンテナ装置の被測定導体に当接させることにより、アンテナ装置の反射特性を測定することができる。具体的には、例えば、図３に示すように、アンテナ装置として誘電体アンテナ１１を用いた場合であって、誘電体アンテナ１１が、誘電体基板１３と、誘電体基板１３の主面上に配設された放射導体１５と、誘電体基板１３の主面上に配設され、放射導体１５と電気的に絶縁されるとともに基準電位に接続された基準導体１７と、を備えている場合に、シグナルピン５を放射導体１５に当接させるとともに、外部導体９を基準導体１７に当接させることにより、誘電体アンテナ１１の反射特性を測定することができる。なお、ここでは、放射導体１５及び基準導体１７が被測定導体に対応している。
【００１２】
さらに、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、外部導体９の外周面に接続され、この外周面から外方に向かってそれぞれ突出した第１の突出部１９及び第２の突出部２１を具備している。そのため、誘電体アンテナ１１の反射特性を測定する際、誘電体アンテナ１１の放射導体１５とアンテナ測定用プローブ１の外部導体９との間に、双方を結ぶ電気力線で表現される不要な電界が生じた場合でも、この不要な電界による影響を緩和することができる。これは、アンテナ測定用プローブ１の外部導体９の一方の端部及び突出部の先端を節とする電界の共振が生じるからである。
【００１３】
そして、第１の突出部１９の長さＬ１が第２の突出部２１の長さＬ２よりも大きい。そのため、外部導体９の一方の端部から第１の突出部１９との接続部分までの長さＨ１と第１の突出部１９の長さＬ１との合計に対応した波長の共振と、外部導体９の一方の端部から第２の突出部２１との接続部分までの長さＨ２と第２の突出部２１の長さＬ２との合計に対応した波長の共振とが生じるので、これら２つの共振による２つの共振周波数に応じた周波数帯域で、外部導体９の周囲に生じた電界を弱めることができる。これにより、アンテナ装置の反射特性への影響を小さくすることができるので、より高い精度でアンテナ装置の反射特性を測定することが可能となる。
【００１４】
本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、一軸方向に延設された内部導体３を備えている。この内部導体３を介して、同軸ケーブル（非図示）やそれに接続されたネットワークアナライザなどの測定装置（非図示）からシグナルピン５へ通電することができる。内部導体３としては、電気伝導性の良好な部材を用いることが好ましい。具体的には、Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ及びこれらの合金を用いることが好ましい。
【００１５】
また、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、内部導体３の一方の端部に接続されたシグナルピン５を備えている。このシグナルピン５及び外部導体９をアンテナ装置の被測定導体に当接させるとともに通電することにより、アンテナ装置の反射特性を測定することができる。シグナルピン５としては、内部導体３と同様に、電気伝導性の良好な部材を用いることが好ましい。具体的には、Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ及びこれらの合金を用いることが好ましい。
【００１６】
また、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、内部導体３を被覆する円筒状の誘電体７を備えている。このような誘電体７を備えていることにより、内部導体３と外部導体９との間の電気絶縁性を良好に保つことができる。そのため、誘電体７は、内部導体３と外部導体９との間の電気絶縁性を確保することができる程度の厚みを有していることが好ましい。
【００１７】
誘電体７としては、例えば、セラミック材料のような無機材料及び樹脂材料を用いることができる。具体的には、セラミック材料としては、例えば、アルミナセラミックス、ムライトセラミックス及びガラスセラミックスを用いることができる。また、樹脂材料としては、例えば、四フッ化エチレン―エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン―エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン―エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ）及び四フッ化エチレン―パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン―パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）のようなフッ素樹脂、ガラスエポキシ樹脂並びにポリイミドを用いることができる。
【００１８】
また、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、誘電体７の少なくとも一部を被覆する円筒状の外部導体９を備えている。外部導体９および内部導体３は、同軸ケーブル（非図示）を介して、ネットワークアナライザのような測定機器（非図示）に接続されている。外部導体９及びシグナルピン５をアンテナ装置の被測定導体に当接させることにより、アンテナ装置の反射特性を測定することができる。
【００１９】
また、内部導体３の一軸方向におけるシグナルピン５の端部の高さ位置と外部導体９の一方の端部の高さ位置が等しいことが好ましい。言い換えれば、内部導体３の一軸方向と、シグナルピン５の端部及び外部導体９の一方の端部を含む平面との成す角が垂直であることが好ましい。アンテナ装置の被測定導体にシグナルピン５及び外部導体９を当接させた場合に、アンテナ装置の被測定導体の主面と内部導体３の一軸方向とを垂直とすることができるからである。これにより、外部導体９とアンテナ装置の放射導体との間に不要な電界が生じにくくなるので、アンテナ装置の反射特性に関する測定の精度をより高めることができる。
【００２０】
外部導体９としては、内部導体３と同様に、電気伝導性の良好な部材を用いることが好ましい。具体的には、Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ及びこれらの合金を用いることが好ましい。
【００２１】
また、本実施形態おける外部導体９の一方の端部には、グランドピン９ａが形成されている。このグランドピン９ａ及びシグナルピン５をアンテナ装置の被測定導体に当接させることにより、アンテナ装置の反射特性を測定することができる。このようなグランドピン９ａを有している場合には、外部導体９の一方の端部における端面全体ではなく、一部分のみを被測定導体に対して点状に当接させることができる。そのため、被測定導体の所望の部分のみに外部導体９を当接させることができるので、アンテナ装置の反射特性に関する測定の精度を容易に高めることができる。なお、本実施形態における外部導体９は、グランドピン９ａを１つ有しているが、これに限られるものではない。例えば、外部導体９が複数のグランドピン９ａを有していても良い。
【００２２】
また、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、外部導体９の外周面上に配設されたホルダ２３を備えている。このようなホルダ２３を外部導体９の外周面上に適宜配設することにより、素手でアンテナ測定用プローブ１を持つことができるので、アンテナ測定用プローブ１の取り扱いが容易となる。ホルダ２３としては、電気絶縁性の良好な部材を用いることが好ましい。具体的には、誘電体７と同様に、セラミック材料のような無機材料及び樹脂材料を用いることが好ましい。
【００２３】
さらに、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、外部導体９の外周面に接続され、内部導体３の一軸方向に垂直な方向にそれぞれ延設された第１の突出部１９及び第２の突出部２１を具備している。このような第１の突出部１９及び第２の突出部２１を具備していることにより、外部導体９の一方の端部と第１の突出部１９の先端とを節とする共振（以下、第１の共振ともいう）、及び、外部導体９の一方の端部と第２の突出部２１の先端とを節とする共振（以下、第２の共振ともいう）を生じさせることができる。そして、これらの共振により、アンテナ装置の放射導体と外部導体９との間に、双方を結ぶ電気力線で表現される不要な電界を緩和することが出来る。
【００２４】
そして、本実施形態においては、第１の突出部１９の長さＬ１が第２の突出部２１の長さＬ２よりも大きい。そのため、第１の共振における共振波の半波長にあたる長さ（Ｌ１＋Ｈ２）／２が第２の共振における共振波の半波長にあたる長さ（Ｌ２＋Ｈ２）／２よりも長くなる。言い換えれば、第１の共振における共振周波数が、第２の共振における共振周波数よりも小さくなる。このように第１の共振による共振周波数と第２の共振による共振周波数とが異なるため、これら２つの共振による２つの共振周波数に応じた周波数帯域で、外部導体９の周囲に生じた電界を弱めることができる。これにより、アンテナ装置の反射特性への影響を小さくすることができるので、より高い精度でアンテナ装置の反射特性を測定することが可能となる。
【００２５】
特に、第１の共振における共振周波数が、アンテナ装置の共振周波数以下、若しくは、第２の共振における共振周波数がアンテナ装置の共振周波数以上となるように、第１の突出部１９及び第２の突出部２１が形成されていることが好ましい。
【００２６】
外部導体９の周囲に生じた電界の周波数成分のうち、アンテナ装置の共振周波数に対応する周波数成分が、アンテナ装置の反射特性に大きく影響する。しかしながら、第１の突出部１９及び第２の突出部２１が上記の長さであることにより、外部導体９の周囲に生じた電界の周波数成分のうち、アンテナ装置の共振周波数に対応する周波数成分を小さくすることができる。そのため、アンテナ装置の反射特性への影響を効率良く小さくすることができるからである。
【００２７】
特に、第１の共振又は第２の共振における共振周波数のいずれかがアンテナ装置の共振周波数と一致するように、第１の突出部１９及び第２の突出部２１が形成されていることがより好ましい。第１の共振及び第２の共振により、外部導体９の周囲に生じた電界の周波数成分のうち、これらの共振における共振周波数に対応する周波数成分が最も抑制されるからである。これにより、アンテナ装置の反射特性を測定する際に生じるアンテナ装置とアンテナ測定用プローブ１との間の不要な電界成分をさらに抑制することが可能となる。
【００２８】
また、図２に示すように、内部導体３の一軸方向に平行な方向から平面視した場合に、第１の突出部１９の外部導体９との接続部分及び第２の突出部２１の外部導体９との接続部分が、内部導体３を中心として点対称となる位置に配設されていることが好ましい。これにより、第１の突出部１９及び第２の突出部２１に起因して生じる電界の共振が、互いの突出部に干渉する影響を小さくすることができる。そのため、外部導体９の周囲に生じた電界を、第１の共振及び第２の共振により効率良く弱めることができる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１について説明する。
【００３０】
図４に示すように、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、円筒状の誘電体７と、誘電体７の内側に位置して、誘電体７の軸方向の一方の端部にシグナルピン５が接続される内部導体３と、誘電体７の外周面上に配設された円筒状の外部導体９と、を備えている。
【００３１】
さらに、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、外部導体９の外周面に接続され、この外周面から外方に向かってそれぞれ突出した第１の突出部１９及び第２の突出部２１を具備している。これにより、外部導体９の一方の端部及び各々の突出部の先端を節とする共振を生じさせることができる。そして、外部導体９の一方の端部から第１の突出部１９との接続部分までの長さＨ１が、外部導体９の一方の端部から第２の突出部２１との接続部分までの長さＨ２よりも大きい。
【００３２】
このため、外部導体９の一方の端部から第１の突出部１９の先端までの長さであるＬ１＋Ｈ１に対応した波長の共振と、外部導体９の一方の端部から第２の突出部２１の先端までの長さであるＬ２＋Ｈ２に対応した波長の共振とが生じる。これにより、第１の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１と同様に、これら２つの共振による２つの共振周波数に応じた周波数帯域で、外部導体９の周囲に生じた電界を弱めることができる。結果として、アンテナ装置の反射特性への影響を小さくすることができるので、より高い精度でアンテナ装置の反射特性を測定することが可能となる。なお、ここで、第１の突出部１９の長さをＬ１、第２の突出部の長さをＬ２としている。
【００３３】
特に、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１のように、第１の突出部１９の長さＬ１が第２の突出部２１の長さＬ２よりも大きいことが好ましい。これにより、外部導体９の一方の端部から第１の突出部１９の先端までの長さＬ１＋Ｈ１を外部導体９の一方の端部から第２の突出部２１の先端までの長さＬ２＋Ｈ２よりも、より確実に大きくすることができる。そのため、これら２つの共振による２つの共振周波数で挟まれた周波数帯域を広くすることができるので、広範囲の共振周波数を有するアンテナ装置に汎用的に用いることができる。
【００３４】
次に、本発明の第３の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１について説明する。
【００３５】
図５に示すように、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、第２の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１と比較して、外部導体９の一方の端部から第１の突出部１９との接続部分までの長さＨ１と、第１の突出部１９の長さＬ１が略同一である。さらに、外部導体９の一方の端部から第２の突出部２１との接続部分までの長さＨ２と、第２の突出部２１の長さＬ２が略同一である。
【００３６】
このように、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１では、Ｌ１、Ｌ２、Ｈ１及びＨ２が、Ｌ１＝Ｈ１、Ｌ２＝Ｈ２となっている。これにより、外部導体９の一方の端部及び第１の突出部１９の先端を節とする共振、並びに、外部導体９の一方の端部及び第２の突出部２１の先端を節とする共振において、外部導体９と第１の突出部１９、及び、外部導体９と第２の突出部２１との接続部分がそれぞれ電界の腹となる。そのため、これらの共振を安定したものとすることができる。結果として、より高い精度でアンテナ装置の反射特性を測定することが可能となる。
【００３７】
次に、本発明の第４の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１について説明する。
【００３８】
図６に示すように、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、第１の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１と比較して、外部導体９の外周面に接続され、内部導体３の一軸方向に垂直な方向にそれぞれ延設された第３の突出部２５を更に具備し、第３の突出部２５の長さＬ３が第２の突出部２１の長さＬ２よりも小さい。
【００３９】
このような第１の突出部１９、第２の突出部２１及び第３の突出部２５を有していることにより、より広範囲の周波数帯域で外部導体９の周囲に生じた電界を弱めることが可能となる。また、これらの突出部の端部及び外部導体９の一方の端部を節とする各共振のうち、第１の突出部１９に起因する共振に関する相対的に最も小さい共振周波数と第３の突出部２５に起因する共振に関する相対的に最も大きい共振周波数との間に、第２の突出部２１に起因する共振に関する共振周波数が存在している。そのため、これらの共振に関する周波数帯域全体で外部導体９の周囲に生じた電界を大きく弱めることが可能となる。
【００４０】
次に、本発明の第５の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１について説明する。
【００４１】
上記の各実施形態において、第１の突出部１９及び第２の突出部２１は、内部導体３の一軸方向に垂直な方向にそれぞれ延設された棒状の形状であるが、第１の突出部１９及び第２の突出部２１としては、これに限られるものではない。図７に示すように、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、外部導体９から離隔するに従って幅の大きくなる扇形の第１の突出部１９及び第２の突出部２１を具備している。
【００４２】
本実施形態のように、扇形状の第１の突出部１９及び第２の突出部２１を具備している場合には、棒状の突出部を具備している場合と比較して、アンテナ測定用プローブ１をアンテナ装置に当接する際に、アンテナ装置の偏波面に合わせることが容易となり、より精度のよい反射特性の測定が可能となる。
【００４３】
次に、上記の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１を用いてアンテナ装置の反射特性を測定する測定方法について説明する。
【００４４】
まず、アンテナ装置にアンテナ測定用プローブ１を相対的に近づける。なお、アンテナ装置とアンテナ測定用プローブ１は、相対的に近づけば良く、例えば、アンテナ装置をアンテナ測定用プローブ１に近づけても良い。
【００４５】
次いで、シグナルピン５の先端及び外部導体９をアンテナ装置の被測定導体に当接させる。このとき、上記の実施形態のように外部導体９の一方の端部にグランドピン９ａが形成されている場合には、シグナルピン５の先端及びグランドピン９ａの先端を被測定導体に当接させればよい。
【００４６】
その後、アンテナ装置からアンテナ測定用プローブ１を相対的に遠ざける。このとき、アンテナ装置にアンテナ測定用プローブ１を相対的に近づける工程と同様に、アンテナ装置からアンテナ測定用プローブ１が相対的に遠ざかれば良く、例えば、アンテナ装置をアンテナ測定用プローブ１から遠ざけても良い。
【実施例】
【００４７】
アンテナ測定用プローブ１を以下のようにして電磁界シミュレーションにて特性評価を実施した。
【００４８】
内部導体３は、直径が８０μｍ、長さが約１５０ｍｍの棒状で、素材は完全導体とした。さらに、この内部導体３の一方の端部に、同じ完全導体で、長さが１ｍｍである円錐柱状のシグナルピン５を接続した。また、直径約１．５ｍｍとなる誘電体７により内部導体３を被覆した。誘電体７には、インピーダンスが５０Ωとなるように、誘電率１３を設定した。さらに、厚みが８０μｍである外部導体９により誘電体７を被覆した。外部導体９も完全導体とした。外部導体９の一方の端部には端面の直径が８０μｍであって、長さが１ｍｍである円柱状のグランドピン９ａが１つ形成されている。また、グランドピン９ａ並びに第１の突出部１９及び第２の突出部２１が露出するように外部導体９をホルダ２３により被覆した。
【００４９】
以上のようにして、試料番号１のアンテナ測定用プローブのシミュレーションモデルを作成した。そのため、試料番号１のアンテナ測定用プローブは第１の突出部１９及び第２の突出部２１を有していない。更に、第１の突出部１９及び第２の突出部２１を有し、図１に示す実施形態のアンテナ測定用プローブ１として試料番号２のアンテナ測定用プローブのシミュレーションモデルを作成した。試料番号２のアンテナ測定用プローブは、試料番号１のアンテナ測定用プローブにおいて、第１の突出部１９及び第２の突出部２１を更に具備している構成とした。
【００５０】
第１の突出部１９及び第２の突出部２１はグランドピン９ａの端部から８０ｍｍとなる位置（Ｈ１＝Ｈ２＝８０ｍｍ）であって、内部導体３の一軸方向に平行な方向から平面視した場合に、内部導体３を中心として互いに点対称となるように外部導体９の外周面に接続した。第１の突出部１９の長さＬ１は８０ｍｍとした。また、第２の突出部２１の長さＬ２は４０ｍｍとした。なお、第１の突出部１９及び第２の突出部２１の素材についても完全導体とした。
【００５１】
試料番号１及び２のアンテナ測定用プローブ１のシミュレーションモデルを用いてアンテナ装置の反射特性を電磁界シミュレーションにより計算した。アンテナ装置としては、誘電体基板１３と、誘電体基板１３の主面上に配設された放射導体１５と、誘電体基板１３の主面上に配設され、放射導体１５と電気的に絶縁されるとともに基準電位に接続された基準導体１７と、を備えている誘電体アンテナ１１を用いた。誘電体基板１３としては、３０ｍｍ角、厚みが約２ｍｍの直方体である、誘電率が約９のものを用いた。基準導体１７としては、１ｍｍ角となるように誘電体基板１３の主面上に配設された完全導体を用いた。また、基準導体１７を囲うように０．５ｍｍの間隔を空けて誘電体基板１３の主面全体に放射導体１５を配設した。放射導体１５の素材についても完全導体とした。
【００５２】
上記の誘電体アンテナ１１を用いて、グランドピン９ａが基準導体１７に当接するとともに、シグナルピン５が放射導体１５に当接するようにした。この状態での誘電体アンテナ１１の反射特性を、電磁界シミュレーションを用いて評価した。
【００５３】
図８に、スミスチャート図を用いて上記電磁界シミュレーションの結果を示す。なお、スミスチャートにおいては、その中心がアンテナ装置に接続されるＩＣチップや測定機器、また測定機器との接続に使用する同軸ケーブルやプローブとのインピーダンス整合が取れた状態を示す。そのため、アンテナは、所望の周波数においてこの中心付近を通過するように設計される。
【００５４】
図８（ａ）において、実線は、互いに長さの異なる第１の突出部１９及び第２の突出部２１を具備していない試料番号１のアンテナ測定用プローブを用いた場合の反射特性であり、破線はアンテナ測定用プローブがアンテナ装置の上面に存在しない場合、すなわち実使用条件に則した理想的な状態での反射特性である。図８（ａ）に示すように、試料番号１の測定用同軸型プローブでは、この測定用同軸型プローブの周囲に電界が生じた電界の影響により、アンテナ装置の反射特性が大きく変化している。そのため、破線で示す本来測定されるべき反射特性から大きくずれたものとなっている。
【００５５】
一方、図８（ｂ）に示すように、試料番号２の測定用同軸型プローブでは、外部導体９の一方の端部と、第１の突出部１９及び第２の突出部２１を節とする電界の共振によって、外部導体９の周囲に生じた電界が弱められている。結果として、アンテナ装置の反射特性への影響を小さくなっていることがわかる。このように、試料番号２のアンテナ測定用プローブを用いることによって、より高い精度でアンテナ装置の反射特性を測定できる。なお、図８（ｂ）において、実線は、互いに長さの異なる第１の突出部１９及び第２の突出部２１を具備している試料番号２のアンテナ測定用プローブ１を用いた場合の反射特性であり、破線は図８（ａ）と同じくアンテナ測定用プローブがアンテナ装置の上面に存在しない理想的な状態での反射特性である。
【００５６】
以上、本発明のアンテナ測定用プローブについて、種々の実施形態及び実施例を用いて説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何ら差し支えない。
【符号の説明】
【００５７】
１・・・アンテナ測定用プローブ
３・・・内部導体
５・・・シグナルピン
７・・・誘電体
９・・・外部導体
９ａ・・・グランドピン
１１・・・誘電体アンテナ
１３・・・誘電体基板
１５・・・放射導体
１７・・・基準導体
１９・・・第１の突出部
２１・・・第２の突出部
２３・・・ホルダ
２５・・・第３の突出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体アンテナに代表されるアンテナ装置の反射特性を測定するために用いられるアンテナ測定用プローブである。
【背景技術】
【０００２】
回路基板のインピーダンス又はアンテナ装置の反射特性を測定するため、特許文献１に記載されているような測定用同軸型プローブが用いられている。特許文献１に記載の測定用同軸型プローブでは、プランジャの先端を測定端子に当接させるとともに、突起部をアース端子に当接させることにより、回路基板のインピーダンス又はアンテナ装置の反射特性を測定することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アンテナ装置の反射特性を測定するため、特許文献１に記載の測定用同軸型プローブを用いた場合、電界強度の強いアンテナの放射導体の近傍にプローブを配置させる必要があるため、アンテナの放射導体から同軸プローブの外部導体などの金属部分との間に、双方を結ぶ電気力線で表現されるような不要な電界が生じる。この電界の影響により、アンテナ装置の反射特性が変化する。近年、より高い精度でアンテナ装置の反射特性を測定することが求められており、この電界の影響が無視できないものとなっている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のアンテナ測定用プローブは、円筒状の誘電体と、該誘電体の内側に位置して、前記誘電体の軸方向の一方の端部にシグナルピンが接続される内部導体と、該誘電体の外周面上に配設された円筒状の外部導体と、を備えている。さらに、前記外部導体の外周面に接続され、この外周面から外方に向かってそれぞれ突出した第１の突出部及び第２の突出部を具備し、前記第１の突出部の長さが前記第２の突出部の長さよりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のアンテナ測定用プローブによれば、外部導体の外周面に接続され、この外周面から外方に向かってそれぞれ突出した第１の突出部及び第２の突出部を具備していることにより、アンテナ装置の反射特性を測定する際、アンテナ装置の放射導体とプローブの外部導体などの金属部分との間に、双方を結ぶ電気力線で表現されるような不要な電界が生じた場合であっても、プローブの外部導体の一方の端部及び突出部の先端を節とする電界の共振が生じ、不要な電界による影響を緩和することができる。
【０００７】
さらに、本発明のアンテナ測定用プローブによれば、第１の突出部の長さが第２の突出部の長さよりも大きいため、第１の突出部の長さに対応した波長の共振と、第２の突出部の長さに対応した波長の共振とが生じる。そのため、これら２つの共振による２つの共振周波数に応じた周波数帯域で、外部導体の周囲に生じた電界を弱めることができる。これにより、アンテナ装置の反射特性への影響を小さくすることができるので、より高い精度でアンテナ装置の反射特性を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブであって、内部導体の一軸方向に平行な断面における断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブであって、内部導体の一軸方向に垂直な断面における断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブをアンテナ装置に当接させた状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブであって、内部導体の一軸方向に平行な断面における断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブであって、内部導体の一軸方向に平行な断面における断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブであって、内部導体の一軸方向に垂直な断面における断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブであって、内部導体の一軸方向に垂直な断面における断面図である。
【図８】図１に示すアンテナ測定用プローブを用いて得られた誘電体アンテナの反射特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のアンテナ測定用プローブについて図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
図１，２に示すように、本発明の第１の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、円筒状の誘電体７と、誘電体７の内側に位置して、誘電体７の軸方向の一方の端部にシグナルピン５が接続される内部導体３と、誘電体７の外周面上に配設された円筒状の外部導体９と、を備えている。
【００１１】
シグナルピン５の先端及び外部導体９をアンテナ装置の被測定導体に当接させることにより、アンテナ装置の反射特性を測定することができる。具体的には、例えば、図３に示すように、アンテナ装置として誘電体アンテナ１１を用いた場合であって、誘電体アンテナ１１が、誘電体基板１３と、誘電体基板１３の主面上に配設された放射導体１５と、誘電体基板１３の主面上に配設され、放射導体１５と電気的に絶縁されるとともに基準電位に接続された基準導体１７と、を備えている場合に、シグナルピン５を放射導体１５に当接させるとともに、外部導体９を基準導体１７に当接させることにより、誘電体アンテナ１１の反射特性を測定することができる。なお、ここでは、放射導体１５及び基準導体１７が被測定導体に対応している。
【００１２】
さらに、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、外部導体９の外周面に接続され、この外周面から外方に向かってそれぞれ突出した第１の突出部１９及び第２の突出部２１を具備している。そのため、誘電体アンテナ１１の反射特性を測定する際、誘電体アンテナ１１の放射導体１５とアンテナ測定用プローブ１の外部導体９との間に、双方を結ぶ電気力線で表現される不要な電界が生じた場合でも、この不要な電界による影響を緩和することができる。これは、アンテナ測定用プローブ１の外部導体９の一方の端部及び突出部の先端を節とする電界の共振が生じるからである。
【００１３】
そして、第１の突出部１９の長さＬ１が第２の突出部２１の長さＬ２よりも大きい。そのため、外部導体９の一方の端部から第１の突出部１９との接続部分までの長さＨ１と第１の突出部１９の長さＬ１との合計に対応した波長の共振と、外部導体９の一方の端部から第２の突出部２１との接続部分までの長さＨ２と第２の突出部２１の長さＬ２との合計に対応した波長の共振とが生じるので、これら２つの共振による２つの共振周波数に応じた周波数帯域で、外部導体９の周囲に生じた電界を弱めることができる。これにより、アンテナ装置の反射特性への影響を小さくすることができるので、より高い精度でアンテナ装置の反射特性を測定することが可能となる。
【００１４】
本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、一軸方向に延設された内部導体３を備えている。この内部導体３を介して、同軸ケーブル（非図示）やそれに接続されたネットワークアナライザなどの測定装置（非図示）からシグナルピン５へ通電することができる。内部導体３としては、電気伝導性の良好な部材を用いることが好ましい。具体的には、Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ及びこれらの合金を用いることが好ましい。
【００１５】
また、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、内部導体３の一方の端部に接続されたシグナルピン５を備えている。このシグナルピン５及び外部導体９をアンテナ装置の被測定導体に当接させるとともに通電することにより、アンテナ装置の反射特性を測定することができる。シグナルピン５としては、内部導体３と同様に、電気伝導性の良好な部材を用いることが好ましい。具体的には、Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ及びこれらの合金を用いることが好ましい。
【００１６】
また、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、内部導体３を被覆する円筒状の誘電体７を備えている。このような誘電体７を備えていることにより、内部導体３と外部導体９との間の電気絶縁性を良好に保つことができる。そのため、誘電体７は、内部導体３と外部導体９との間の電気絶縁性を確保することができる程度の厚みを有していることが好ましい。
【００１７】
誘電体７としては、例えば、セラミック材料のような無機材料及び樹脂材料を用いることができる。具体的には、セラミック材料としては、例えば、アルミナセラミックス、ムライトセラミックス及びガラスセラミックスを用いることができる。また、樹脂材料としては、例えば、四フッ化エチレン―エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン―エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン―エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ）及び四フッ化エチレン―パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン―パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）のようなフッ素樹脂、ガラスエポキシ樹脂並びにポリイミドを用いることができる。
【００１８】
また、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、誘電体７の少なくとも一部を被覆する円筒状の外部導体９を備えている。外部導体９および内部導体３は、同軸ケーブル（非図示）を介して、ネットワークアナライザのような測定機器（非図示）に接続されている。外部導体９及びシグナルピン５をアンテナ装置の被測定導体に当接させることにより、アンテナ装置の反射特性を測定することができる。
【００１９】
また、内部導体３の一軸方向におけるシグナルピン５の端部の高さ位置と外部導体９の一方の端部の高さ位置が等しいことが好ましい。言い換えれば、内部導体３の一軸方向と、シグナルピン５の端部及び外部導体９の一方の端部を含む平面との成す角が垂直であることが好ましい。アンテナ装置の被測定導体にシグナルピン５及び外部導体９を当接させた場合に、アンテナ装置の被測定導体の主面と内部導体３の一軸方向とを垂直とすることができるからである。これにより、外部導体９とアンテナ装置の放射導体との間に不要な電界が生じにくくなるので、アンテナ装置の反射特性に関する測定の精度をより高めることができる。
【００２０】
外部導体９としては、内部導体３と同様に、電気伝導性の良好な部材を用いることが好ましい。具体的には、Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ及びこれらの合金を用いることが好ましい。
【００２１】
また、本実施形態おける外部導体９の一方の端部には、グランドピン９ａが形成されている。このグランドピン９ａ及びシグナルピン５をアンテナ装置の被測定導体に当接させることにより、アンテナ装置の反射特性を測定することができる。このようなグランドピン９ａを有している場合には、外部導体９の一方の端部における端面全体ではなく、一部分のみを被測定導体に対して点状に当接させることができる。そのため、被測定導体の所望の部分のみに外部導体９を当接させることができるので、アンテナ装置の反射特性に関する測定の精度を容易に高めることができる。なお、本実施形態における外部導体９は、グランドピン９ａを１つ有しているが、これに限られるものではない。例えば、外部導体９が複数のグランドピン９ａを有していても良い。
【００２２】
また、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、外部導体９の外周面上に配設されたホルダ２３を備えている。このようなホルダ２３を外部導体９の外周面上に適宜配設することにより、素手でアンテナ測定用プローブ１を持つことができるので、アンテナ測定用プローブ１の取り扱いが容易となる。ホルダ２３としては、電気絶縁性の良好な部材を用いることが好ましい。具体的には、誘電体７と同様に、セラミック材料のような無機材料及び樹脂材料を用いることが好ましい。
【００２３】
さらに、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、外部導体９の外周面に接続され、内部導体３の一軸方向に垂直な方向にそれぞれ延設された第１の突出部１９及び第２の突出部２１を具備している。このような第１の突出部１９及び第２の突出部２１を具備していることにより、外部導体９の一方の端部と第１の突出部１９の先端とを節とする共振（以下、第１の共振ともいう）、及び、外部導体９の一方の端部と第２の突出部２１の先端とを節とする共振（以下、第２の共振ともいう）を生じさせることができる。そして、これらの共振により、アンテナ装置の放射導体と外部導体９との間に、双方を結ぶ電気力線で表現される不要な電界を緩和することが出来る。
【００２４】
そして、本実施形態においては、第１の突出部１９の長さＬ１が第２の突出部２１の長さＬ２よりも大きい。そのため、第１の共振における共振波の半波長にあたる長さ（Ｌ１＋Ｈ２）／２が第２の共振における共振波の半波長にあたる長さ（Ｌ２＋Ｈ２）／２よりも長くなる。言い換えれば、第１の共振における共振周波数が、第２の共振における共振周波数よりも小さくなる。このように第１の共振による共振周波数と第２の共振による共振周波数とが異なるため、これら２つの共振による２つの共振周波数に応じた周波数帯域で、外部導体９の周囲に生じた電界を弱めることができる。これにより、アンテナ装置の反射特性への影響を小さくすることができるので、より高い精度でアンテナ装置の反射特性を測定することが可能となる。
【００２５】
特に、第１の共振における共振周波数が、アンテナ装置の共振周波数以下、若しくは、第２の共振における共振周波数がアンテナ装置の共振周波数以上となるように、第１の突出部１９及び第２の突出部２１が形成されていることが好ましい。
【００２６】
外部導体９の周囲に生じた電界の周波数成分のうち、アンテナ装置の共振周波数に対応する周波数成分が、アンテナ装置の反射特性に大きく影響する。しかしながら、第１の突出部１９及び第２の突出部２１が上記の長さであることにより、外部導体９の周囲に生じた電界の周波数成分のうち、アンテナ装置の共振周波数に対応する周波数成分を小さくすることができる。そのため、アンテナ装置の反射特性への影響を効率良く小さくすることができるからである。
【００２７】
特に、第１の共振又は第２の共振における共振周波数のいずれかがアンテナ装置の共振周波数と一致するように、第１の突出部１９及び第２の突出部２１が形成されていることがより好ましい。第１の共振及び第２の共振により、外部導体９の周囲に生じた電界の周波数成分のうち、これらの共振における共振周波数に対応する周波数成分が最も抑制されるからである。これにより、アンテナ装置の反射特性を測定する際に生じるアンテナ装置とアンテナ測定用プローブ１との間の不要な電界成分をさらに抑制することが可能となる。
【００２８】
また、図２に示すように、内部導体３の一軸方向に平行な方向から平面視した場合に、第１の突出部１９の外部導体９との接続部分及び第２の突出部２１の外部導体９との接続部分が、内部導体３を中心として点対称となる位置に配設されていることが好ましい。これにより、第１の突出部１９及び第２の突出部２１に起因して生じる電界の共振が、互いの突出部に干渉する影響を小さくすることができる。そのため、外部導体９の周囲に生じた電界を、第１の共振及び第２の共振により効率良く弱めることができる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１について説明する。
【００３０】
図４に示すように、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、円筒状の誘電体７と、誘電体７の内側に位置して、誘電体７の軸方向の一方の端部にシグナルピン５が接続される内部導体３と、誘電体７の外周面上に配設された円筒状の外部導体９と、を備えている。
【００３１】
さらに、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、外部導体９の外周面に接続され、この外周面から外方に向かってそれぞれ突出した第１の突出部１９及び第２の突出部２１を具備している。これにより、外部導体９の一方の端部及び各々の突出部の先端を節とする共振を生じさせることができる。そして、外部導体９の一方の端部から第１の突出部１９との接続部分までの長さＨ１が、外部導体９の一方の端部から第２の突出部２１との接続部分までの長さＨ２よりも大きい。
【００３２】
このため、外部導体９の一方の端部から第１の突出部１９の先端までの長さであるＬ１＋Ｈ１に対応した波長の共振と、外部導体９の一方の端部から第２の突出部２１の先端までの長さであるＬ２＋Ｈ２に対応した波長の共振とが生じる。これにより、第１の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１と同様に、これら２つの共振による２つの共振周波数に応じた周波数帯域で、外部導体９の周囲に生じた電界を弱めることができる。結果として、アンテナ装置の反射特性への影響を小さくすることができるので、より高い精度でアンテナ装置の反射特性を測定することが可能となる。なお、ここで、第１の突出部１９の長さをＬ１、第２の突出部の長さをＬ２としている。
【００３３】
特に、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１のように、第１の突出部１９の長さＬ１が第２の突出部２１の長さＬ２よりも大きいことが好ましい。これにより、外部導体９の一方の端部から第１の突出部１９の先端までの長さＬ１＋Ｈ１を外部導体９の一方の端部から第２の突出部２１の先端までの長さＬ２＋Ｈ２よりも、より確実に大きくすることができる。そのため、これら２つの共振による２つの共振周波数で挟まれた周波数帯域を広くすることができるので、広範囲の共振周波数を有するアンテナ装置に汎用的に用いることができる。
【００３４】
次に、本発明の第３の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１について説明する。
【００３５】
図５に示すように、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、第２の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１と比較して、外部導体９の一方の端部から第１の突出部１９との接続部分までの長さＨ１と、第１の突出部１９の長さＬ１が略同一である。さらに、外部導体９の一方の端部から第２の突出部２１との接続部分までの長さＨ２と、第２の突出部２１の長さＬ２が略同一である。
【００３６】
このように、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１では、Ｌ１、Ｌ２、Ｈ１及びＨ２が、Ｌ１＝Ｈ１、Ｌ２＝Ｈ２となっている。これにより、外部導体９の一方の端部及び第１の突出部１９の先端を節とする共振、並びに、外部導体９の一方の端部及び第２の突出部２１の先端を節とする共振において、外部導体９と第１の突出部１９、及び、外部導体９と第２の突出部２１との接続部分がそれぞれ電界の腹となる。そのため、これらの共振を安定したものとすることができる。結果として、より高い精度でアンテナ装置の反射特性を測定することが可能となる。
【００３７】
次に、本発明の第４の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１について説明する。
【００３８】
図６に示すように、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、第１の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１と比較して、外部導体９の外周面に接続され、内部導体３の一軸方向に垂直な方向にそれぞれ延設された第３の突出部２５を更に具備し、第３の突出部２５の長さＬ３が第２の突出部２１の長さＬ２よりも小さい。
【００３９】
このような第１の突出部１９、第２の突出部２１及び第３の突出部２５を有していることにより、より広範囲の周波数帯域で外部導体９の周囲に生じた電界を弱めることが可能となる。また、これらの突出部の端部及び外部導体９の一方の端部を節とする各共振のうち、第１の突出部１９に起因する共振に関する相対的に最も小さい共振周波数と第３の突出部２５に起因する共振に関する相対的に最も大きい共振周波数との間に、第２の突出部２１に起因する共振に関する共振周波数が存在している。そのため、これらの共振に関する周波数帯域全体で外部導体９の周囲に生じた電界を大きく弱めることが可能となる。
【００４０】
次に、本発明の第５の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１について説明する。
【００４１】
上記の各実施形態において、第１の突出部１９及び第２の突出部２１は、内部導体３の一軸方向に垂直な方向にそれぞれ延設された棒状の形状であるが、第１の突出部１９及び第２の突出部２１としては、これに限られるものではない。図７に示すように、本実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１は、外部導体９から離隔するに従って幅の大きくなる扇形の第１の突出部１９及び第２の突出部２１を具備している。
【００４２】
本実施形態のように、扇形状の第１の突出部１９及び第２の突出部２１を具備している場合には、棒状の突出部を具備している場合と比較して、アンテナ測定用プローブ１をアンテナ装置に当接する際に、アンテナ装置の偏波面に合わせることが容易となり、より精度のよい反射特性の測定が可能となる。
【００４３】
次に、上記の実施形態にかかるアンテナ測定用プローブ１を用いてアンテナ装置の反射特性を測定する測定方法について説明する。
【００４４】
まず、アンテナ装置にアンテナ測定用プローブ１を相対的に近づける。なお、アンテナ装置とアンテナ測定用プローブ１は、相対的に近づけば良く、例えば、アンテナ装置をアンテナ測定用プローブ１に近づけても良い。
【００４５】
次いで、シグナルピン５の先端及び外部導体９をアンテナ装置の被測定導体に当接させる。このとき、上記の実施形態のように外部導体９の一方の端部にグランドピン９ａが形成されている場合には、シグナルピン５の先端及びグランドピン９ａの先端を被測定導体に当接させればよい。
【００４６】
その後、アンテナ装置からアンテナ測定用プローブ１を相対的に遠ざける。このとき、アンテナ装置にアンテナ測定用プローブ１を相対的に近づける工程と同様に、アンテナ装置からアンテナ測定用プローブ１が相対的に遠ざかれば良く、例えば、アンテナ装置をアンテナ測定用プローブ１から遠ざけても良い。
【実施例】
【００４７】
アンテナ測定用プローブ１を以下のようにして電磁界シミュレーションにて特性評価を実施した。
【００４８】
内部導体３は、直径が８０μｍ、長さが約１５０ｍｍの棒状で、素材は完全導体とした。さらに、この内部導体３の一方の端部に、同じ完全導体で、長さが１ｍｍである円錐柱状のシグナルピン５を接続した。また、直径約１．５ｍｍとなる誘電体７により内部導体３を被覆した。誘電体７には、インピーダンスが５０Ωとなるように、誘電率１３を設定した。さらに、厚みが８０μｍである外部導体９により誘電体７を被覆した。外部導体９も完全導体とした。外部導体９の一方の端部には端面の直径が８０μｍであって、長さが１ｍｍである円柱状のグランドピン９ａが１つ形成されている。また、グランドピン９ａ並びに第１の突出部１９及び第２の突出部２１が露出するように外部導体９をホルダ２３により被覆した。
【００４９】
以上のようにして、試料番号１のアンテナ測定用プローブのシミュレーションモデルを作成した。そのため、試料番号１のアンテナ測定用プローブは第１の突出部１９及び第２の突出部２１を有していない。更に、第１の突出部１９及び第２の突出部２１を有し、図１に示す実施形態のアンテナ測定用プローブ１として試料番号２のアンテナ測定用プローブのシミュレーションモデルを作成した。試料番号２のアンテナ測定用プローブは、試料番号１のアンテナ測定用プローブにおいて、第１の突出部１９及び第２の突出部２１を更に具備している構成とした。
【００５０】
第１の突出部１９及び第２の突出部２１はグランドピン９ａの端部から８０ｍｍとなる位置（Ｈ１＝Ｈ２＝８０ｍｍ）であって、内部導体３の一軸方向に平行な方向から平面視した場合に、内部導体３を中心として互いに点対称となるように外部導体９の外周面に接続した。第１の突出部１９の長さＬ１は８０ｍｍとした。また、第２の突出部２１の長さＬ２は４０ｍｍとした。なお、第１の突出部１９及び第２の突出部２１の素材についても完全導体とした。
【００５１】
試料番号１及び２のアンテナ測定用プローブ１のシミュレーションモデルを用いてアンテナ装置の反射特性を電磁界シミュレーションにより計算した。アンテナ装置としては、誘電体基板１３と、誘電体基板１３の主面上に配設された放射導体１５と、誘電体基板１３の主面上に配設され、放射導体１５と電気的に絶縁されるとともに基準電位に接続された基準導体１７と、を備えている誘電体アンテナ１１を用いた。誘電体基板１３としては、３０ｍｍ角、厚みが約２ｍｍの直方体である、誘電率が約９のものを用いた。基準導体１７としては、１ｍｍ角となるように誘電体基板１３の主面上に配設された完全導体を用いた。また、基準導体１７を囲うように０．５ｍｍの間隔を空けて誘電体基板１３の主面全体に放射導体１５を配設した。放射導体１５の素材についても完全導体とした。
【００５２】
上記の誘電体アンテナ１１を用いて、グランドピン９ａが基準導体１７に当接するとともに、シグナルピン５が放射導体１５に当接するようにした。この状態での誘電体アンテナ１１の反射特性を、電磁界シミュレーションを用いて評価した。
【００５３】
図８に、スミスチャート図を用いて上記電磁界シミュレーションの結果を示す。なお、スミスチャートにおいては、その中心がアンテナ装置に接続されるＩＣチップや測定機器、また測定機器との接続に使用する同軸ケーブルやプローブとのインピーダンス整合が取れた状態を示す。そのため、アンテナは、所望の周波数においてこの中心付近を通過するように設計される。
【００５４】
図８（ａ）において、実線は、互いに長さの異なる第１の突出部１９及び第２の突出部２１を具備していない試料番号１のアンテナ測定用プローブを用いた場合の反射特性であり、破線はアンテナ測定用プローブがアンテナ装置の上面に存在しない場合、すなわち実使用条件に則した理想的な状態での反射特性である。図８（ａ）に示すように、試料番号１の測定用同軸型プローブでは、この測定用同軸型プローブの周囲に電界が生じた電界の影響により、アンテナ装置の反射特性が大きく変化している。そのため、破線で示す本来測定されるべき反射特性から大きくずれたものとなっている。
【００５５】
一方、図８（ｂ）に示すように、試料番号２の測定用同軸型プローブでは、外部導体９の一方の端部と、第１の突出部１９及び第２の突出部２１を節とする電界の共振によって、外部導体９の周囲に生じた電界が弱められている。結果として、アンテナ装置の反射特性への影響を小さくなっていることがわかる。このように、試料番号２のアンテナ測定用プローブを用いることによって、より高い精度でアンテナ装置の反射特性を測定できる。なお、図８（ｂ）において、実線は、互いに長さの異なる第１の突出部１９及び第２の突出部２１を具備している試料番号２のアンテナ測定用プローブ１を用いた場合の反射特性であり、破線は図８（ａ）と同じくアンテナ測定用プローブがアンテナ装置の上面に存在しない理想的な状態での反射特性である。
【００５６】
以上、本発明のアンテナ測定用プローブについて、種々の実施形態及び実施例を用いて説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何ら差し支えない。
【符号の説明】
【００５７】
１・・・アンテナ測定用プローブ
３・・・内部導体
５・・・シグナルピン
７・・・誘電体
９・・・外部導体
９ａ・・・グランドピン
１１・・・誘電体アンテナ
１３・・・誘電体基板
１５・・・放射導体
１７・・・基準導体
１９・・・第１の突出部
２１・・・第２の突出部
２３・・・ホルダ
２５・・・第３の突出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の誘電体と、
該誘電体の内側に位置して、前記誘電体の軸方向の一方の端部にシグナルピンが接続される内部導体と、
該誘電体の外周面上に配設された円筒状の外部導体と、を備えたアンテナ測定用プローブであって、
前記外部導体の外周面に接続され、この外周面から外方に向かってそれぞれ突出した第１の突出部及び第２の突出部を具備し、前記第１の突出部の長さが前記第２の突出部の長さよりも大きいことを特徴とするアンテナ測定用プローブ。
【請求項２】
円筒状の誘電体と、
該誘電体の内側に位置して、前記誘電体の軸方向の一方の端部にシグナルピンが接続される内部導体と、
該誘電体の外周面上に配設された円筒状の外部導体と、を備えたアンテナ測定用プローブであって、
前記外部導体の外周面に接続され、この外周面から外方に向かってそれぞれ突出した第１の突出部及び第２の突出部を具備し、前記外部導体の一方の端部から前記第１の突出部との接続部分までの長さが、前記外部導体の一方の端部から前記第２の突出部との接続部分までの長さよりも大きいことを特徴とするアンテナ測定用プローブ。
【請求項３】
前記第１の突出部の長さが前記第２の突出部の長さよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ測定用プローブ。
【請求項４】
前記外部導体の一方の端部から前記第１の突出部との接続部分までの長さと、前記第１の突出部の長さが略同一であり、且つ、前記外部導体の一方の端部から前記第２の突出部との接続部分までの長さと、前記第２の突出部の長さが略同一であることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ測定用プローブ。
【請求項５】
前記内部導体の一軸方向に平行な方向から平面視した場合に、前記第１の突出部の前記外部導体との接続部分及び前記第２の突出部の前記外部導体との接続部分が、前記内部導体を中心として点対称となる位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ測定用プローブ。
【請求項６】
前記外部導体の外周面に接続され、前記内部導体の一軸方向に垂直な方向にそれぞれ延設された第３の突出部を更に具備し、前記第３の突出部の長さが前記第２の突出部の長さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ測定用プローブ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のアンテナ測定用プローブを用いてアンテナ装置の反射特性を測定する測定方法であって、
前記アンテナ装置に前記アンテナ測定用プローブを相対的に近づける工程と、
前記シグナルピンの先端及び前記外部導体を前記アンテナ装置の被測定導体に当接させる工程と、
前記アンテナ装置から前記アンテナ測定用プローブを相対的に遠ざける工程と、
を具備することを特徴とする測定方法。
【請求項１】
円筒状の誘電体と、
該誘電体の内側に位置して、前記誘電体の軸方向の一方の端部にシグナルピンが接続される内部導体と、
該誘電体の外周面上に配設された円筒状の外部導体と、を備えたアンテナ測定用プローブであって、
前記外部導体の外周面に接続され、この外周面から外方に向かってそれぞれ突出した第１の突出部及び第２の突出部を具備し、前記第１の突出部の長さが前記第２の突出部の長さよりも大きいことを特徴とするアンテナ測定用プローブ。
【請求項２】
円筒状の誘電体と、
該誘電体の内側に位置して、前記誘電体の軸方向の一方の端部にシグナルピンが接続される内部導体と、
該誘電体の外周面上に配設された円筒状の外部導体と、を備えたアンテナ測定用プローブであって、
前記外部導体の外周面に接続され、この外周面から外方に向かってそれぞれ突出した第１の突出部及び第２の突出部を具備し、前記外部導体の一方の端部から前記第１の突出部との接続部分までの長さが、前記外部導体の一方の端部から前記第２の突出部との接続部分までの長さよりも大きいことを特徴とするアンテナ測定用プローブ。
【請求項３】
前記第１の突出部の長さが前記第２の突出部の長さよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ測定用プローブ。
【請求項４】
前記外部導体の一方の端部から前記第１の突出部との接続部分までの長さと、前記第１の突出部の長さが略同一であり、且つ、前記外部導体の一方の端部から前記第２の突出部との接続部分までの長さと、前記第２の突出部の長さが略同一であることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ測定用プローブ。
【請求項５】
前記内部導体の一軸方向に平行な方向から平面視した場合に、前記第１の突出部の前記外部導体との接続部分及び前記第２の突出部の前記外部導体との接続部分が、前記内部導体を中心として点対称となる位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ測定用プローブ。
【請求項６】
前記外部導体の外周面に接続され、前記内部導体の一軸方向に垂直な方向にそれぞれ延設された第３の突出部を更に具備し、前記第３の突出部の長さが前記第２の突出部の長さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ測定用プローブ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のアンテナ測定用プローブを用いてアンテナ装置の反射特性を測定する測定方法であって、
前記アンテナ装置に前記アンテナ測定用プローブを相対的に近づける工程と、
前記シグナルピンの先端及び前記外部導体を前記アンテナ装置の被測定導体に当接させる工程と、
前記アンテナ装置から前記アンテナ測定用プローブを相対的に遠ざける工程と、
を具備することを特徴とする測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１７５３７８（Ｐ２０１０−１７５３７８Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８１１７（Ｐ２００９−１８１１７）
【出願日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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