(57)【要約】【課題】対策すべき周波数の不要電磁波の放射を、配線上を流れる電流変化から推定できる放射電磁波周波数推定装置を提供する。【解決手段】電気回路の配線１２を流れる電流を示すアナログ信号を取り込んでデジタルの時系列信号に変換するＡ／Ｄ変換部１５と、Ａ／Ｄ変換部からの時系列信号に基づき、配線を流れる電流の時間変化に伴って放射される電磁波の周波数を、電流の時間変化から算出して推定する解析装置１３を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路の配線を流れる電流を示すアナログ信号を取り込んでデジタルの時系列信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部からの時系列信号に基づき、前記配線を流れる電流の時間変化に伴って放射される電磁波の周波数を、電流の時間変化から算出して推定する解析装置と、
を備えたことを特徴とする放射電磁波周波数推定装置。
【請求項２】
前記解析装置は、
前記Ａ／Ｄ変換部からの時系列信号を用いて線形予測解析を行う信号解析部と、
前記信号解析部における線形予測解析により得られた予測係数を用いて前記配線を流れる電流の時間変化に伴って放射される電磁波の周波数を推定する周波数推定部と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の放射電磁波周波数推定装置。
【請求項３】
前記信号解析部は、前記時系列信号のパワーが時間的に定常である場合の自己相関行列を用いて線形予測解析を行うことを特徴とする請求項２記載の放射電磁波周波数推定装置。
【請求項４】
前記信号解析部は、前記時系列信号のパワーが時間的に定常でない場合の自己相関行列を用いて線形予測解析を行うことを特徴とする請求項２記載の放射電磁波周波数推定装置。
【請求項５】
電気回路の配線を流れる電流を示すアナログ信号を取り込んでデジタルの時系列信号に変換するステップと、
前記時系列信号に基づき、前記配線を流れる電流の時間変化に伴って放射される電磁波の周波数を、電流の時間変化から算出して推定する解析ステップ
と、
を備えたことを特徴とする放射電磁波周波数推定方法。
【請求項６】
前記解析ステップは、
前記時系列信号を用いて線形予測解析を行う信号解析ステップと、
前記線形予測解析により得られた予測係数を用いて前記配線を流れる電流の時間変化に伴って放射される電磁波の周波数を推定する周波数推定ステップと、
を備えたことを特徴とする請求項５記載の放射電磁波周波数推定方法。
【請求項７】
前記信号解析ステップでは、前記時系列信号のパワーが時間的に定常である場合の自己相関行列を用いて線形予測解析が行われることを特徴とする請求項６記載の放射電磁波周波数推定方法。
【請求項８】
前記信号解析ステップでは、前記時系列信号のパワーが時間的に定常でない場合の自己相関行列を用いて線形予測解析が行われることを特徴とする請求項６記載の放射電磁波周波数推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板等に形成された電気回路から放射される電磁波の周波数を解析する放射電磁波周波数推定装置および放射電磁波周波数推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント基板等に形成された電気回路から放射される電磁波の周波数を解析するために種々の技術が知られている。例えば、特許文献１は、測定回数を減らし周波数の変化によるノイズ強度分布解析を短時間かつ容易にできるプリント基板のノイズ源探査装置を開示している。
【０００３】
この特許文献１に開示されたノイズ源探査装置では、被測定プリント基板の画像データをパーソナルコンピュータに取り込み、スキャニング部で微小アンテナプローブを被測定プリント基板の２次元平面上に沿って走査させて放射ノイズを検出し、放射ノイズをスペクトラムアナライザで周波数分析を行い、その強度レベルと各測定区画の位置情報をパーソナルコンピュータに取り込んでメモリに格納し、マップデータを作成し、画像データにマップデータを重ね合わせてディスプレイに表示する。
【特許文献１】特開２０００−１９２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術では、放射される電磁波の時間平均情報しか得ることができず、配線上の電流変化の、どのタイミングで対策すべき周波数の不要電磁波が放射されるのかに関する情報や、どの配線上の電流変化が不要電磁波を放射しているのか等に関する情報を得ることができず、不便であった。
【０００５】
本発明は、上述した不便を解消するためになされたものであり、その課題は、対策すべき周波数の不要電磁波の放射を、配線上を流れる電流変化から推定して、プリント基板等に形成された電気回路の構成を改善するための指針を与えることができる放射電磁波周波数推定装置および放射電磁波周波数推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１の放射電磁波周波数推定装置は、電気回路の配線を流れる電流を示すアナログ信号を取り込んでデジタルの時系列信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの時系列信号に基づき、配線を流れる電流の時間変化に伴って放射される電磁波の周波数を、電流の時間変化から算出して推定する解析装置を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の放射電磁波周波数推定装置は、請求項１の放射電磁波周波数推定装置において、解析装置は、Ａ／Ｄ変換部からの時系列信号を用いて線形予測解析を行う信号解析部と、信号解析部における線形予測解析により得られた予測係数を用いて配線を流れる電流の時間変化に伴って放射される電磁波の周波数を推定する周波数推定部を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の放射電磁波周波数推定装置は、請求項２の放射電磁波周波数推定装置において、信号解析部は、時系列信号のパワーが時間的に定常である場合の自己相関行列を用いて線形予測解析を行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項４の放射電磁波周波数推定装置は、請求項２の放射電磁波周波数推定装置において、時系列信号のパワーが時間的に定常でない場合の自己相関行列を用いて線形予測解析を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項５の放射電磁波周波数推定方法は、電気回路の配線を流れる電流を示すアナログ信号を取り込んでデジタルの時系列信号に変換するステップと、時系列信号に基づき、配線を流れる電流の時間変化に伴って放射される電磁波の周波数を、電流の時間変化から算出して推定する解析ステップを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項６の放射電磁波周波数推定方法は、請求項５の放射電磁波周波数推定方法において、解析ステップは、時系列信号を用いて線形予測解析を行う信号解析ステップと、線形予測解析により得られた予測係数を用いて配線を流れる電流の時間変化に伴って放射される電磁波の周波数を推定する周波数推定ステップを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項７の放射電磁波周波数推定方法は、請求項６の放射電磁波周波数推定方法において、信号解析ステップでは、時系列信号のパワーが時間的に定常である場合の自己相関行列を用いて線形予測解析が行われることを特徴とする。
【００１３】
請求項８の放射電磁波周波数推定方法は、請求項６の放射電磁波周波数推定方法において、信号解析ステップでは、時系列信号のパワーが時間的に定常でない場合の自己相関行列を用いて線形予測解析が行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プリント基板等に形成された電気回路上の配線を流れる電流の時間変化に伴い放射される電磁波の周波数を、電流の時間変化から推定することができる。その結果、プリント基板等に形成された電気回路の構成を改善するための指針を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の放射電磁波周波数推定装置および放射電磁波周波数推定方法の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の実施例１に係る放射電磁波周波数推定装置の構成を示すブロック図である。この放射電磁波周波数推定装置は、プリント基板１１と解析装置１３とから構成されている。プリント基板１１には、電気回路を構成する配線１２が設けられており、この配線１２を電流が流れる。
【００１７】
解析装置１３は、プローブ１４、Ａ／Ｄ変換部１５、信号解析部１６、周波数推定部１７および表示部１８を備えている。
【００１８】
プローブ１４は、プリント基板１１に設けられた配線１２に接触することにより、配線１２を流れる電流の時間変化を測定する。具体的には、プローブ１４は、配線１２に流れる電流の大きさを示すアナログ信号を継続的に取り込んでＡ／Ｄ変換部１５に送る。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換部１５は、プローブ１４から送られてくるアナログ信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部１５における変換によって得られたデジタル信号は、時系列信号Ｓｎとして信号解析部１６および表示部１８に送られる。
【００２０】
信号解析部１６は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）で実行されるプログラムにより構成されており、Ａ／Ｄ変換部１５から送られてくる時系列信号Ｓｎを用いて線形予測解析を行う。この線形予測解析にあたり、線形予測式が含むパラメタ（予測係数）の数をＭ（Ｍの値は、必要に応じ、３〜１０程度を目安に選ぶのが好ましい）とし、Ｍ個の予測係数をａｍとして、線形予測式を下記（１）式で表すものとする。
【数１】
2010127698.tif 000003
【００２１】
この（１）式に含まれる予測係数ａｍの値を求めるために、下記（２）式で示される予測残差が最小になる条件を与えるものとする。
【数２】
2010127698.tif 000004
【００２２】
ここで、Ｎ＋１は１回の解析に用いられる時系列信号Ｓｎの数であり、必要に応じて、Ｍより大きな任意の値で与えられる。推定周波数ｆｍ（詳細は後述）は、この１回の解析区間ごとに、Ｍ個算出される。
【００２３】
予測残差を最小とするために、下記（３）式に示すｍ’に関するＭ個の連立方程式を満足するような予測係数ａｍの値を求める。
【数３】
2010127698.tif 000005
【００２４】
この連立方程式を解くにあたり、下記（４）式に示す、時系列信号のパワーが時間的に定常である場合の自己相関係数（係数の値が定数ｎ０の取り方によらないとする仮定。これは、周波数推定部１７で副次的に算出されるλｍをゼロとみなすことに相当する。）を用いる。
【数４】
2010127698.tif 000006
【００２５】
この仮定に基づき、改めて自己相関係数を表記すると下記（５）式になる。
【数５】
2010127698.tif 000007
【００２６】
この（５）式に示す自己相関係数を用いた、時系列信号のパワーが時間的に定常である場合の自己相関行列を下記（６）式に示す。この（６）式に示す自己相関行列を対角化することにより、簡便に予測係数ａｍが求められる。この求められた予測係数ａｍは、周波数推定部１７に送られる。
【数６】
2010127698.tif 000008
【００２７】
周波数推定部１７は、例えばＣＰＵで実行されるプログラムにより構成されており、信号解析部１６から送られてくる予測係数ａｍを用いて、配線１２を流れる電流の時間変化に伴って放射される電磁波の周波数を推定する。具体的には、予測係数ａｍを用いたＸに関する下記（７）式がＸに関して因数分解される。
【数７】
2010127698.tif 000009
【００２８】
この因数分解により、下記（８）式に示すＭ個の係数ｂｍが得られる。
【数８】
2010127698.tif 000010
【００２９】
この因数分解により得られＭ個の係数ｂｍを用い、これをＸについて解くことにより（９）式に示すｆｍとλｍが得られる。この解は、一般に、複素数になるため、λｍが現れるが、信号解析部１６における自己相関行列の算出にあたり、λｍをゼロに仮定する近似が暗黙に用いられているので、λｍは使用されない。この（９）式に示すｆｍが推定周波数であり、表示部１８に送られる。
【数９】
2010127698.tif 000011
ここで、△ＴはＡ／Ｄ変換部１５におけるサンプリング間隔である。
【００３０】
表示部１８は、周波数推定部１７から送られてくるＭ個の推定周波数ｆｍを、図２（ｂ）に示すように、複数区間に渡ってプロットすると同時に、Ａ／Ｄ変換部１５からの時系列信号Ｓｎを、図２（ａ）に示すように、並べてプロットして表示する。これにより、１区間Ｎ＋１個の時系列信号Ｓｎのプロット毎に、Ｍ個一組の推定周波数ｆｍがプロットされることになる。
【００３１】
図３は本発明の実施例１に係る放射電磁波周波数推定装置の動作を放射電磁波周波数推定処理を中心に示すフローチャートである。
【００３２】
この放射電磁波周波数推定処理では、まず、配線を流れる電流が取り込まれる（ステップＳ１１）。すなわち、プローブ１４は、配線１２に流れる電流の大きさを示すアナログ信号を継続的に取り込んでＡ／Ｄ変換部１５に送る。
【００３３】
次いで、Ａ／Ｄ変換が行われる（ステップＳ１２）。すなわち、Ａ／Ｄ変換部１５は、プローブ１４から送られてくるアナログ信号をデジタル信号に変換し、時系列信号Ｓｎとして信号解析部１６および表示部１８に送る。
【００３４】
次いで、線形予測解析が行われる（ステップＳ１３）。すなわち、信号解析部１６は、Ａ／Ｄ変換部１５から送られてくる時系列信号Ｓｎに対し、時系列信号のパワーが時間的に定常である場合の自己相関行列を用いて線形予測解析を実行し、線形予測解析により得られた予測係数ａｍを周波数推定部１７に送る。
【００３５】
次いで、周波数推定が行われる（ステップＳ１４）。すなわち、周波数推定部１７は、信号解析部１６から送られてくる予測係数ａｍを用いて、配線１２を流れる電流の時間変化に伴って放射される電磁波の周波数を推定する。この周波数推定部１７で推定された推定周波数ｆｍは表示部１８に送られる。
【００３６】
次いで、表示が行われる（ステップＳ１５）。すなわち、表示部１８は、図２に示すように、周波数推定部１７から送られてくるＭ個の推定周波数ｆｍを複数区間に渡ってプロットすると同時に、Ａ／Ｄ変換部１５からの時系列信号Ｓｎを並べてプロットして表示する。その後、放射電磁波周波数推定処理は終了する。
【００３７】
以上説明したように、本発明の実施例１に係る放射電磁波周波数推定装置によれば、特許文献１に記載された方法等によって別途スペクトルアナライザを用いて取得されたパワースペクトルから、対策すべき不用電磁波の周波数情報を取得し、推定周波数ｆｍが、その周波数に一致する時刻をプロット上で確認する。その時刻前後における時系列信号Ｓｎの波形（電気回路上の電流変化）により、不要電磁波が放射される。このタイミングの波形を、電気回路の構成を変更することによって改善し、不用電磁波の放射を抑制することができる。
【実施例２】
【００３８】
図４は本発明の実施例２に係る放射電磁波周波数推定装置の構成を示すブロック図である。この放射電磁波周波数推定装置は、実施例１に係る放射電磁波周波数推定装置の解析装置１３に含まれる信号解析部１６の機能が変更され、他の信号解析部２１に置き換えられて構成されている。
【００３９】
以下においては、実施例１に係る放射電磁波周波数推定装置と同じ構成要素には、実施例１で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化し、異なる部分を中心に説明する。
【００４０】
信号解析部２１は、例えばＣＰＵで実行されるプログラムにより構成されており、Ａ／Ｄ変換部１５から送られてくる時系列信号Ｓｎを用いて線形予測解析を実行する。この線形予測解析にあたり、線形予測式が含むパラメタ（予測係数）の数をＭ（Ｍの値は、必要に応じ、３〜１０程度を目安に選ぶのが好ましい）とし、Ｍ個の予測係数をａｍとして、線形予測式を上記（１）式で表すものとする。
【００４１】
この（１）式に含まれる予測係数ａｍの値を求めるために、上記（２）式で示される予測残差が最小になる条件を与えるものとする。（２）式で用いられるＮ＋１は１回の解析に用いる時系列信号Ｓｎの数であり、必要に応じて、Ｍより大きな任意の値で与える。推定周波数ｆｍは、この１回の解析区間ごとに、Ｍ個算出される。
【００４２】
予測残差を最小とするために、上記（３）式に示すｍ’に関するＭ個の連立方程式を満足するような予測係数ａｍの値を求める。この連立方程式を解くにあたり、下記（１０）式に示す時系列信号のパワーが時間的に定常でない（発散や減衰を伴う）場合の自己相関係数（以下、「時間依存自己相関係数」という）を用いた自己相関行列、つまり、下記（１１）式に示す、時系列信号のパワーが時間的に定常でない場合の自己相関行列（以下、「時間依存自己相関行列」という）が使用される。
【００４３】
この時間依存自己相関行列を対角化することにより、予測係数ａｍが求められる。この時間依存自己相関行列を用いることにより、より正確に周波数ｆｍの推定を行うことができる。以上のようにして信号解析部２１で求められた予測係数ａｍは、周波数推定部１７に送られる。
【数１０】
2010127698.tif 000012
【００４４】
周波数推定部１７は、実施例１で説明したように、信号解析部１６から送られてくる予測係数ａｍを用いて、配線１２を流れる電流の時間変化に伴って放射される電磁波の周波数を推定する。具体的には、予測係数ａｍを用いたＸに関する上記（７）式をＸに関して因数分解する。この因数分解により、上記（８）式に示すＭ個の係数ｂｍが得られる。
【００４５】
この因数分解により得られＭ個の係数ｂｍを用い、これをＸについて解くことにより上記（９）式に示すｆｍとλｍが得られる。この解は、一般に、複素数になるため、λｍが現れる。λｍは、放射波の減衰率に対応し、減衰率が高いほど、ブロードなスペクトルを形成する。この（９）式に示すｆｍが推定周波数であり、表示部１８に送られる。
【００４６】
図５は本発明の実施例２に係る放射電磁波周波数推定装置の動作を、放射電磁波周波数推定処理を中心に、フローチャートで示したものである。以下では、図３のフローチャートに示した実施例１に係る放射電磁波周波数推定装置の放射電磁波周波数推定処理と同じ処理を行うステップには、図３で使用した符号と同一の符号を付して説明を簡略化し、異なる部分を中心に説明する。
【００４７】
この放射電磁波周波数推定処理では、まず、配線を流れる電流が取り込まれる（ステップＳ１１）。次いで、Ａ／Ｄ変換が行われる（ステップＳ１２）。次いで、線形予測解析が行われる（ステップＳ２１）。すなわち、信号解析部１６は、Ａ／Ｄ変換部１５から送られてくる時系列信号Ｓｎに対し、時系列信号のパワーが時間的に定常でない場合の自己相関行列（時間依存自己相関行列）を用いて線形予測解析を実行し、この線形予測解析により得られた予測係数ａｍを周波数推定部１７に送る。
【００４８】
次いで、周波数推定が行われる（ステップＳ１４）。次いで、表示が行われる（ステップＳ１５）。その後、放射電磁波周波数推定処理は終了する。
【００４９】
以上説明したように、本発明の実施例２に係る放射電磁波周波数推定装置によれば、特許文献１に記載された方法等によって別途スペクトルアナライザを用いて取得されたパワースペクトルから、対策すべき不用電磁波の周波数情報を取得し、推定周波数ｆｍが、その周波数に一致する時刻をプロット上で確認する。その時刻前後における時系列信号Ｓｎの波形（電気回路上の電流変化）により、不要電磁波が放射される。このタイミングの波形を、電気回路の構成を変更することによって改善し、不用電磁波の放射を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、電気回路から放射される電磁波の抑圧が要求される種々の装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例１に係る放射電磁波周波数推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る放射電磁波周波数推定装置の表示部に表示される時系列信号および推定周波数の表示例を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る放射電磁波周波数推定装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例２に係る放射電磁波周波数推定装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例２に係る放射電磁波周波数推定装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１１  プリント基板
１２  配線
１３  解析装置
１４  プローブ
１５  Ａ／Ｄ変換部
１６、２１  信号解析部
１７  周波数推定部
１８  表示部
【図１】
2010127698.tif 000013
【図２】
2010127698.tif 000014
【図３】
2010127698.tif 000015
【図４】
2010127698.tif 000016
【図５】
2010127698.tif 000017