(57)【要約】  被測定対象（１４）に形成されている差動伝送回路上の所定の接続点に対してネットワークアナライザ（１０）の第２・第３のポートをケーブル（１２），（１３）を介して接続し、差動伝送回路に差動ケーブル（１５）を接続し、この差動ケーブル（１５）から輻射される電磁波を受信するアンテナ（１７）をネットワークアナライザ（１０）の第１のポートにケーブル（１１）を介して接続する。ネットワークアナライザ（１０）は第１〜第３の３ポートのＳパラメータを測定し、その３ポートのＳパラメータを基に差動ケーブル（１５）から輻射されるノイズのコモンモードとノーマルモードの成分を求める。これにより、電子機器内部のノイズ発生源を特定できるようにし、またコモンモードとノーマルモードの個別のノイズを測定できるようにする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定回路上の所定の測定点に接続する接続部をネットワークアナライザの第２・第３のポートにそれぞれ接続し、前記被測定回路にケーブルを接続し、当該ケーブルから輻射される電磁波を受信するアンテナを前記ネットワークアナライザの第１のポートに接続し、前記ネットワークアナライザにより前記第１・第２・第３の３ポートのＳパラメータを測定し、当該３ポートのＳパラメータをミックスドモードのＳパラメータに変換することにより、前記ケーブルから輻射される電磁波のコモンモードとノーマルモードの成分を求めることを特徴とする電子機器のノイズ測定方法。
【請求項２】
被測定対象である、ケーブルが接続されたプリント配線基板の被測定回路上の所定の測定点に接続する接続部をネットワークアナライザの第２・第３のポートにそれぞれ接続し、前記ケーブルから輻射される電磁波を受信するアンテナをネットワークアナライザの第１のポートに接続し、前記ネットワークアナライザにより前記第１・第２・第３の３ポートのＳパラメータを測定し、当該３ポートのＳパラメータをミックスドモードのＳパラメータに変換することにより、前記ケーブルから輻射される電磁波のコモンモードとノーマルモードの成分を求めることを特徴とする電子機器のノイズ測定方法。
【請求項３】
被測定対象であるプリント配線基板の被測定回路上の所定の測定点に接続する接続部をネットワークアナライザの第２・第３のポートにそれぞれ接続し、前記被測定回路から輻射される電磁波を受信するアンテナをネットワークアナライザの第１のポートに接続し、前記ネットワークアナライザにより前記第１・第２・第３の３ポートのＳパラメータを測定し、当該３ポートのＳパラメータをミックスドモードのＳパラメータに変換することにより、前記被測定回路から輻射される電磁波のコモンモードとノーマルモードの成分を求めることを特徴とする電子機器のノイズ測定方法。
【請求項４】
前記被測定回路は差動伝送回路であり、前記測定点は前記差動伝送回路上の所定点であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれかに記載の電子機器のノイズ測定方法。
【請求項５】
前記被測定回路は信号ラインとグランドラインとからなるシングルエンドの信号ラインであり、前記測定点は前記信号ラインと前記グランドラインの所定点であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれかに記載の電子機器のノイズ測定方法。
【請求項６】
前記被測定回路は電源回路であり、前記測定点は前記電源回路の電源ラインとグランドラインの所定点であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれかに記載の電子機器のノイズ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子機器から発生されるノイズの測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器のノイズ測定方法に関し、装置筐体内外の放射妨害波分布を実験的に推定する分布推定装置が特許文献１に示されている。この分布推定装置は、アンテナ間の伝搬特性を２ポートのネットワークアナライザで計測するようにしている。【０００３】
また、３ポートのネットワークアナライザを用いてＳパラメータを測定するようにした装置が特許文献２に示されている。
【特許文献１】特開平６−４３１９７号公報
【特許文献２】特開２００４−３６１３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが特許文献１，２に示されている構成では、たとえば電子機器の筐体内に備えられるプリント配線基板のノイズ発生源を特定したり、コモンモードとノーマルモードの個別のノイズの発生を検知したりするといった用途には適さないものであった。【０００５】
この発明の目的は、電子機器内部のノイズ発生源の特定および微弱なノイズの測定を行えるようにし、問題となるノイズのモードに応じた対策を行えるようにした電子機器のノイズ測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】
前記課題を解決するために、この発明は次のように構成する。
（１）被測定回路上の所定の測定点に接続する接続部（例えばプローブやコネクタ）をネットワークアナライザの第２・第３のポートにそれぞれ接続し、前記被測定回路にケーブルを接続し、当該ケーブルから輻射される電磁波を受信するアンテナを前記ネットワークアナライザの第１のポートに接続し、前記ネットワークアナライザにより前記第１・第２・第３の３ポートのＳパラメータを測定し、当該３ポートのＳパラメータをミックスドモードのＳパラメータに変換することにより、前記ケーブルから輻射される電磁波のコモンモードとノーマルモードの成分を求める。【０００７】
（２）被測定対象である、ケーブルが接続されたプリント配線基板の被測定回路上の所定の測定点に接続する接続部（例えばプローブやコネクタ）を前記ネットワークアナライザの第２・第３のポートにそれぞれ接続し、前記ケーブルから輻射される電磁波を受信するアンテナをネットワークアナライザの第１のポートに接続し、前記ネットワークアナライザにより前記第１・第２・第３の３ポートのＳパラメータを測定し、当該３ポートのＳパラメータをミックスドモードのＳパラメータに変換することにより、前記ケーブルから輻射される電磁波のコモンモードとノーマルモードの成分を求める。【０００８】
（３）被測定対象であるプリント配線基板の被測定回路上の所定の測定点に接続する接続部（例えばプローブやコネクタ）を前記ネットワークアナライザの第２・第３のポートにそれぞれ接続し、前記被測定回路から輻射される電磁波を受信するアンテナをネットワークアナライザの第１のポートに接続し、前記ネットワークアナライザにより前記第１・第２・第３の３ポートのＳパラメータを測定し、当該３ポートのＳパラメータをミックスドモードのＳパラメータに変換することにより、前記被測定回路から輻射される電磁波のコモンモードとノーマルモードの成分を求める。【０００９】
（４）前記被測定回路は例えばプリント配線基板に形成された導体パターンからなる差動伝送回路であり、当該差動伝送回路の所定の測定点に前記ネットワークアナライザの第２・第３のポートをそれぞれ接続する。【００１０】
（５）前記被測定回路は例えば、信号ラインとグランドラインとからなるシングルエンドの信号ラインであり、前記信号ラインと前記グランドラインの所定の測定点に前記ネットワークアナライザの第２・第３のポートをそれぞれ接続する。【００１１】
（６）前記被測定回路は例えば電源回路であり、当該電源回路の電源ラインとグランドラインの所定の測定点に前記ネットワークアナライザの第２・第３のポートをそれぞれ接続する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、３ポートのＳパラメータを測定し、それを基にケーブルから輻射される電磁波のコモンモードとノーマルモードの成分を高精度に分離することができ、問題となるノイズのモードに応じた対策を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る電子機器のノイズ測定方法を適用する測定装置の構成図である。
【図２】モード変換を行うための各ポートの関係を示す図である。
【図３】被測定対象および差動ケーブルの接続関係を示す図である。
【図４】輻射信号のうちのコモンモードとノーマルモードのエネルギーに関する測定結果を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る電子機器のノイズ測定方法を適用する測定装置の構成図である。
【図６】第３の実施形態に係る電子機器のノイズ測定方法を適用する被測定対象の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１４】
１０−ネットワークアナライザ
１１〜１３−ケーブル
１４，１８−被測定対象
１５−差動ケーブル
１６−終端治具
１７−アンテナ
１９−差動伝送回路
２０−終端器
２１，２２−同軸コネクタ
２３−プリント配線基板
２４，２７−差動伝送回路
２５−コモンモードチョークフィルタ
２８−終端器
３０−プリント配線基板
３１−差動伝送回路
３２−グランド電極
Ｐ１，Ｐ２−測定点
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係る電子機器のノイズ測定方法を適用する測定状態の構成図である。
図１において被測定対象１４には差動伝送回路が設けられていて、この差動伝送回路とネットワークアナライザ１０の第２・第３のポートとの間を第２のケーブル１２および第３のケーブル１３でそれぞれ接続している。被測定対象１４の差動伝送回路には差動ケーブル１５を接続するとともに、この差動ケーブル１５の端部を終端治具で終端させている。【００１６】
前記差動ケーブル１５から所定距離隔てた位置にアンテナ１７を配置していて、このアンテナ１７とネットワークアナライザ１０の第１のポートとの間を第１のケーブル１１で接続している。【００１７】
アンテナ１７は受信アンテナとして用いる。すなわち差動ケーブル１５に信号が伝搬することにより、その差動ケーブル１５から輻射される電磁波をアンテナ１７で受信する。【００１８】
図１に示したネットワークアナライザ１０は第１〜第３の３ポートのＳパラメータを測定し、その３ポートのＳパラメータを基に、差動ケーブル１５から輻射されるノイズのコモンモードとノーマルモードの成分を求める。この計算方法を次に示す。【００１９】
図２（Ａ）はモード変換前のＳパラメータの各ポート関係を示している。ここでＥＵＴは被測定機器である。入射波をａ１，ａ２，ａ３とし、ポート１〜３の反射波をｂ１，ｂ２，ｂ３とすれば（１）式の関係が成り立つ。【００２０】
【数１】
2008146622.tif 000003
【００２１】
図２（Ｂ）はミックスドモードへのモード変換後のＳパラメータの各ポートの関係を示す図である。このように、アンテナのポートは変更せず、その表記をポート１からポートＳ１に変更し、ＥＵＴのポートをノーマルモードとコモンモードに変換し、ポート２，ポート３をポートｄ２，ポートｃ２に変更すると、次の（２）式、（３）式が成り立つ。【００２２】
【数２】
2008146622.tif 000004
【００２３】
【数３】
2008146622.tif 000005
【００２４】
ここでＳｓｄ１２はＥＵＴにノーマルモードの信号を入力したときにアンテナから出力されるエネルギーの比、Ｓｓｃ１２はＥＵＴにコモンモードの信号を入力したときにアンテナから出力されるエネルギーの比である。（２）式を変形すると次の（４）式のようになり、【００２５】
【数４】
2008146622.tif 000006
【００２６】
ここで（５）式と置くと、【００２７】
【数５】
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【００２８】
次の（６）式が成り立つ。【００２９】
【数６】
2008146622.tif 000008
【００３０】
したがって（７）式が得られる。【００３１】
【数７】
2008146622.tif 000009
【００３２】
ここでミックスドモードＳパラメータを次の（８）式で定義する。【００３３】
【数８】
2008146622.tif 000010
【００３４】
上記Ｕは対称直交行列であるため、Ｕ＝Ｕ-1であることを考慮に入れて計算すると、次の（９）式が成り立つ。【００３５】
【数９】
2008146622.tif 000011
【００３６】
このようにして（１）式の入射波ａ１，ａ２，ａ３および反射波ｂ１，ｂ２，ｂ３を測定し、それらを基に前記Ｓｓｃ１２およびＳｓｄ１２を求める。【００３７】
図３は図１に示した測定系における被測定対象の具体例を示す図である。被測定対象１４は、差動伝送回路２４ａ，２４ｂおよびグランドパターンＧＮＤが形成されたプリント配線基板２３にコモンモードチョークフィルタ２５を実装している。またプリント配線基板２３には図１に示したケーブル１２，１３を接続するための同軸コネクタ２１，２２を設けている。この同軸コネクタ２１，２２の中心導体は差動伝送回路２４ａ，２４ｂに接続し、外導体はグランド電極ＧＮＤに接続している。【００３８】
終端治具１６は差動伝送回路２７ａ，２７ｂおよびグランド電極ＧＮＤを形成したプリント配線基板２６に終端器２８を実装したものである。差動ケーブル１５ａ，１５ｂは、それぞれの両端を被測定対象１４および終端治具１６の差動伝送回路とグランド電極にそれぞれ接続している。【００３９】
なお、この実施形態のように差動ケーブルが被測定対象に含まれない場合には、ケーブルは任意のものを用いることができるが、よりノイズを輻射し易いように、一重シールド線を用いることが望ましい。【００４０】
図４は、図３に示した被測定対象を用いて、コモンモードチョークフィルタ２５の有無によるコモンモードとノーマルモードの強度を測定した結果を示すものである。ここでＳｆはフロアレベル（バックグラウンドノイズレベル）、Ｓａはコモンモードチョークフィルタ２５を実装した時のエネルギー、Ｓｎはコモンモードチョークフィルタ２５を実装しない時のエネルギーである。また図４（Ａ）は評価系にコモンモードのエネルギーを入力した時にアンテナが受信するエネルギーＳｓｃ１２の特性、図４（Ｂ）は評価系にノーマルモードのエネルギーを入力した時にアンテナが受信するエネルギーＳｓｄ１２の特性である。【００４１】
このように、ノーマルモードのエネルギーＳｓｄ１２は、図４（Ｂ）に示すように、コモンモードチョークフィルタ２５の有無に係わらず同レベル現れるのに対し、コモンモードのエネルギーＳｓｃ１２は、図４（Ａ）に示すように、コモンモードチョ−クフィルタ２５の有無によって大きく変化する。このことから、図１・図３に示した測定装置および測定方法によってコモンモードおよびノーマルモードの輻射特性が正しく測定できることが分かる。図３は、この測定方法の正しさを検証するための被測定対象でもある。【００４２】
《第２の実施形態》
図５は第２の実施形態に係る電子機器のノイズ測定方法を適用する測定装置の構成図である。図１に示した装置と異なるのは、被測定対象の構成である。図５において被測定対象１８は、プリント配線基板に平行導体パターンによる差動伝送回路１９ａ，１９ｂを形成していて、その端部を終端器２０で終端させている。ネットワークアナライザ１０からのケーブル１２，１３は差動伝送回路１９ａ，１９ｂの端部に接続している。【００４３】
このように差動伝送回路が比較的長い場合には、図１に示した差動ケーブル１５のような差動ケーブルを外部に接続することなく、この差動伝送回路１９ａ，１９ｂから輻射される電磁波をアンテナ１７で受信する。
ネットワークアナライザ１０が行う演算は第１の実施形態の場合と同様である。【００４４】
《第３の実施形態》
図６は第３の実施形態に係る電子機器のノイズ測定方法を適用する被測定対象の構成を示す斜視図である。図６においてプリント配線基板３０が被測定対象である。プリント配線基板３０には差動伝送回路３１ａ，３１ｂが形成されている。この差動伝送回路３１ａ，３１ｂの下部には絶縁層（誘電体層）を介してグランド電極３２が形成されている。この例ではグランド電極３２が差動伝送回路３１ａ，３１ｂの沿った途中部分で幅が異なっている。また、差動伝送回路３１ａ，３１ｂには差動ケーブル１５ａ，１５ｂを接続している。【００４５】
図１・図５に示した例ではネットワークアナライザ１０からのケーブル１２，１３を被測定対象に直接接続するように簡略的に表したが、図６の被測定対象に対しては、測定点が複数箇所あるので、ネットワークアナライザからのケーブルの先端にプローブを取り付け、プローブの先端を測定点（Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ）または（Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ）に当接させる。そして、この２箇所での測定結果を比較することによって、コモンモードノイズの発生源を検知する。例えば測定点（Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ）に比較して（Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ）でのコモンモードのレベルが高い場合には、グランド電極３２の不連続的な幅変化が起因して、その不連続部でコモンモードノイズが発生しているものと推定できる。【００４６】
なお、図６に示した差動ケーブル１５ａ，１５ｂが測定時にだけ接続されるものではなく、実際の電子機器を構成したときに必要なものである場合には、このプリント配線基板３０と差動ケーブル１５ａ，１５ｂを含む全体が被測定対象である。【００４７】
また、以上に示した各実施形態では、差動伝送回路、または差動ケーブルが接続された差動伝送回路を被測定回路の例としたが、信号ラインとグランドラインとからなるシングルエンドの信号ラインを被測定回路とすることもできる。その場合には、シングルエンドの信号ラインにシングルエンドのケーブルを接続し、信号ラインとグランドラインの所定の測定点に前記ネットワークアナライザの第２・第３のポートをそれぞれ接続し、各実施形態で示した方法と同様にして上記ケーブルから輻射されるノイズのコモンモードとノーマルモードの成分を求める。また、電源回路を被測定回路とすることもできる。その場合には、電源回路の電源ラインとグランドラインにシングルエンドのケーブルを接続し、電源回路の電源ラインとグランドラインの所定の測定点に前記ネットワークアナライザの第２・第３のポートをそれぞれ接続し、各実施形態で示した方法と同様にして上記ケーブルから輻射されるノイズのコモンモードとノーマルモードの成分を求める。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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