(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象が発生する電磁波の発生源を探査する装置において、
前記測定対象の磁界強度の分布を測定する測定部と、
その測定された磁界強度の分布から前記電磁波の発生源を求める演算部とを備え、
前記演算部は、
前記測定された磁界強度の分布から時間−磁界強度分布を算出し、
該時間−磁界強度分布を複素フーリエ変換して、磁界強度の周波数スペクトラムを算出し、
該磁界強度の周波数スペクトラムから周波数毎の座標−磁界強度分布を算出し、
該周波数毎の座標−磁界強度分布と該複素フーリエ変換にて得られた位相に係るデルタ関数との畳み込み積分を用いて該座標における磁界強度のピーク及びディップを周波数毎に検出し、
該周波数毎に得られた該磁界強度の該ピーク及びディップを加算することにより
探査すべき電磁波の発生源の位置を特定することを特徴とする電磁波発生源探査装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記探査すべき発生源の強度および位相も特定することを特徴とする請求項１記載の電磁波発生源探査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電磁波発生源探査装置において、前記デルタ関数の畳み込み積分がフーリエ変換であることを特徴とする電磁波発生源探査装置。
【請求項４】
請求項２に記載の電磁波発生源探査装置において、前記演算部は、前記求められた電磁波発生源の位置、強度および位相から、前記測定対象の遠方位置における電磁界強度を算出する遠方電磁界算出手段をさらに備えることを特徴とする電磁波発生源探査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，電磁波発生源を探査する装置およびその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
不要電磁輻射抑制技術においては，近年の情報通信機器等の普及にともなう不要電磁波問題対策から、不要電磁波を抑制するために発生源を検出する技術が要求されている。
【０００３】
従来の不要電磁波発生源探査装置を用いて不要電磁波を測定する場合は，被測定装置を測定装置上に設置する。かかる測定方法では、測定装置自体が導体板として鏡像を生じることから，被測定装置への電磁界の擾乱が大きい。また、測定した磁界値をそのまま出力するため被測定装置上の電流強度の相対値としての磁界強度しか得られない。つまり，被測定装置上の電磁輻射源の位置は鏡像の影響により正確にわからないだけでなく，被測定装置上の電流の正確な大きさがわからない。さらに，被測定装置近傍の磁界分布の位相情報は測定していないので被測定装置上の電流の位相もわからず，その電磁輻射源としての電流による遠方での電磁輻射の大きさもわからないという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するための電磁波発生源の探査方式としては例えば，電子情報通信学会論文誌Ｂ−II  １９８５年１０月，菊池淳一著「開口合成による不要電磁波発生源の位置推定方法の一提案」，電子情報通信学会論文誌Ｂ−II  １９８６年９月，菊池淳一著「最大エントロピー法を応用した電磁波発生源の位置推定」，ＮＥＣ技法  １９９３年９月，林昌世著「ＥＭＣにおける電磁界計測と数値解析」等がある。
【０００５】
以下，これらの探査方式を説明する。
【０００６】
「開口合成による不要電磁波発生源の位置推定方法の一提案」では，微小モノポールアンテナを電界プローブとして，平面上直交座標系に沿って波長の４分の１程度の間隔でアレー配置し，アレー面積と等しい開口面アンテナを用いて不要電磁波の大きさ及び位相を測定したことと等価にするものである。この測定値である電界の位相変位から電磁波発生源が存在する開口面上の位置を特定するものであり，演算時間がほかに比べて短く，大きさ，位相の両方の値が検出可能であるが，分解能が波長の４分の１程度，例えば周波数１ＧＨｚ，波長３０ｃｍでも７．５ｃｍと粗くなるという問題がある。
【０００７】
「最大エントロピー法を応用した電磁波源の位置推定」では，一定時間連続に測定した電磁波の時系列情報に対して最大エントロピー法を適用したパワースペクトルを二次元空間における電磁波発生源の位置に対応させるものである。かかる方法では，電磁波の発生源の位置精度が高いという利点がある一方，一定時間以上連続な測定が必要であり，さらに電磁波の発生源である電流の位相情報を検出できず，遠方界を計算により求めることができないという問題がある。
【０００８】
「ＥＭＣにおける電磁界計測と数値解析」では，電磁波発生源領域を微小格子に分割し，格子点と等しい数の測定値を用いて電流と磁界の線形連立方程式をたて，この解を求めることで，電磁波発生源位置を特定するものである。かかる方法では，電磁波発生源が微小格子上に存在し，かつ測定値が厳密に正しければ、発生源の位置が微小格子上の点で得られ，発生源の大きさおよび位相の真値が得られる。しかし，少なくとも大きさまたは位相のいずれか一方に誤差が含まれると線形連立方程式が収束せず，解が得られない，もしくは全く違う解を算出するという問題が生じる。また、波源としての電流は必ず格子上になければならないため、波源としての電流のひとつでも格子点上にない場合は、波源としての電流が格子点上にくるように、さらに細かい格子点を必要とし、格子点の数が２倍になると、波源としての電流はを求めるのにかかる時間は３乗の８倍近くかかることになり測定速度、精度の点で問題がある。
【０００９】
これらのように，従来の技術では被測定対象の近傍電磁界の大きさおよび位相の両情報から不要輻射の波源である電流を計算していた。このため，被測定対象近傍の磁界分布の位相を測定するため，被測定対象のクロックに同期した測定を必要とする問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の近傍磁界測定では測定された電界または磁界の位相情報が無い場合，電磁波発生源の電流値が得られず，測定装置遠方での電磁界を求めることが不可能であった。また、従来の近傍磁界測定では電磁波発生源を求めるために、必ず近傍磁界の位相を必要としたため、測定できる分解能は測定する電磁波の周波数、位相によって決定されていた。
【００１１】
本発明は、不要電磁波発生源の近傍電磁界の絶対値（大きさ）から不要電磁波発生源の少なくとも位置，大きさ、位相のいずれかを求めることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、特許請求の範囲に記載された発明によって達成され、例えば、まず測定対象物の磁界強度の空間分布を測定し、測定された近傍磁界強度分布とデルタ関数の畳み込み積分を用いることにより達成される。
【００１３】
以下、本発明に係る電磁波発生源探査の方法の一例を詳しく説明する。図１は本発明に係る電磁波発生源探査の解析方法をフローチャートに示したものであり、図２、３はそれを視覚的に示したものである。
【００１４】
まず、測定対象物の近傍での磁界分布２０１を測定する（ステップ１０００）。今、測定された結果が数1であったとする。
【００１５】
【数１】
0003675317.tif 000002
【００１６】
なお、数１から数５で使われている以下記号は次の意味を示す。
【００１７】
Ｎｘ：ｘ方向電流想定点数
Ｎｙ：ｙ方向電流想定点数
ｎｘ：電流の存在する位置のｘ座標
ｎｙ：電流の存在する位置のｙ座標
Ｍｘ：ｘ方向磁界測定点数
Ｍｙ：ｙ方向磁界測定点数
ｍｘ：磁界測定位置のｘ座標
ｍｙ：磁界測定位置のｙ座標
ｄｓ：電流を想定する位置間隔
ｄｓｘ：電流を想定するｘ方向の位置間隔
ｄｓｙ：電流を想定するｙ方向の位置間隔
ｄｐ：磁界測定間隔
ｄｐｘ：磁界測定のｘ方向の間隔
ｄｐｙ：磁界測定のｙ方向の間隔
ｒｍｎ：ｎ番目の電流位置とｍ番目の磁界測定点との距離
ｃ：光速
ｔｍ：磁界測定原点からの伝搬時間
ｔｍｘ：磁界測定点のｘ方向距離に伝搬する時間
ｔｍｙ：磁界測定点のｙ方向距離に伝搬する時間
φｘ｛mx,my｝：フーリエ変換した結果，各周波数成分が原点からｘ方向に伝搬したときの(mx,my)での位相
φｙ｛mx,my｝：フーリエ変換した結果，各周波数成分が原点からｙ方向に伝搬したときの(mx,my)での位相
つぎに、磁界分布２０１である座標−磁界強度特性を測定間隔による距離を電磁波の伝搬速度（光速）で割ることにより，実際の時間とは無関係であるが，次元を時間に変換し，時間−磁界強度特性に変換する（ステップ１００１）。
【００１８】
【数２】
0003675317.tif 000003
【００１９】
つぎに、この時間−磁界強度特性をデルタ関数の畳み込み積分、例えば複素フーリエ変換２０３して、磁界強度の周波数スペクトラムを算出する（ステップ１００２）。
【００２０】
【数３】
0003675317.tif 000004
【００２１】
つぎに、抽出された磁界強度の周波数スペクトラムの周波数を時間に変換し、各周波数毎の磁界強度の時間波形を算出する（ステップ１００３）。
【００２２】
【数４】
0003675317.tif 000005
【００２３】
次に、この各周波数毎の磁界強度の時間波形の時間を座標に変換し、各周波数毎の座標−磁界強度分布を算出する（ステップ１００４）。そして、この各周波数毎の座標−磁界強度分布がピークまたはディップ点となるｎπ成分について検出、加算することにより、電磁波の発生源である電流の分布が求められる（ステップ１００５）。
【００２４】
【数５】
0003675317.tif 000006
【００２５】
（δ({φ(mx,my)+ωx+ωy}-nπ)は，φ(mx,my)+ωx+ωyがnπに等しい時に１，それ以外で0になる関数）
（右辺Σ内は位置x,yに電流が単一で存在した場合の観測点での磁界強度に相当）
かかる電磁波発生源探査方法による分解能は測定する電磁波の位相、周波数に影響されることがなく、測定間隔と測定対象物からの高さによって決まることになる。ここで測定対象物からの距離をλ／２πより十分に小さくすれば伝搬による位相変化は無視できる。
【００２６】
また、測定値に位相の情報が含まれていないため、分解能は測定間隔の２倍程度となり、例えば測定間隔を１０マイクロメートルとすると分解能は２０マイクロメートルなる。また、測定間隔を１マイクロメートルとすれと分解能は２マイクロメートルなる。
【００２７】
また、かかる電磁波発生探査処理では、近傍磁界分布の位相を測定することなく，電磁波の発生源の大きさ、さらに位をも求めることができる。したがって、被測定対象のクロックとの同期測定の必要が無く、測定が容易になる。
【００２８】
なお、測定した磁界分布から電磁波の発生源の大きさ及び位相を求める場合に，２次フーリエ変換や高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のアルゴリズムを用いれば、高速に電磁波発生源探査が可能になる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる電磁波発生源探査装置の一例を説明する。本実施例にかかる電磁波発生源探査装置は図４に示すように、測定対象物１０１の磁界を検出する磁界プローブ１０３と、測定器１０４と、ＣＰＵ、メモリおよび表示画面等を備えるコンピュータ１０５を有する。コンピュータ１０５は、例えば、電磁波発生源探査処理を行なうプログラムやデータなどの情報を記憶した記憶媒体を読み取る装置、または読み取ったプログラム等をコンピュータ内に保存する記憶装置を有する。なお、電磁波発生源探査処理を行なうプログラムやデータなどの情報を記憶した記憶媒体とは、例えばＣＤやＦＤ等である。
【００３０】
まず、測定対象物１０１をステージ１０２に設置，このステージに取り付けられたプローブ１０３を用いて被測定装置１０１が発生する近傍磁界を測定する。ここで、測定する電磁波の波長をλとすると、電磁界的に近傍となる距離とは（２πｒ／λ）<<１を満足する距離ｒの数値範囲を指す。
【００３１】
本実施形態の装置においては、測定対象物１０１に対して電磁界的に近傍となる距離の点で、測定対象物１０１により発生された磁界を、例えば、ｘ方向磁界プローブ、ｙ方向磁界プローブ、ｚ方向プローブを組み合わせた３次元磁界プローブ１０３によって測定する。磁界プローブ１０３は３つのループアンテナによって構成してもよい。なお、プローブ単体は１〜３個のループ，スパイラルまたはヘリカルコイルからなり，その各々は磁界の一方向成分のみを抽出する形である。また、このステージ１０２は、最低１次元から最大で５次元（ｘ，ｙ，ｚ，φ，θ）のプローブ移動を可能にすることもできる。
【００３２】
３次元磁界プローブで検出された検出磁界信号は、各方向成分毎に高周波増幅器（図示せず）によって増幅され、測定器１０４へ送られる。この測定器１０４は，スペクトラム・アナライザ，ベクトル電圧計，ネットワーク・アナライザ等，高周波電圧が測定できる装置であればかまわない。上記ステージ１０２及びプローブ１０３はコンピュータ１０５により制御され，測定器１０４はデータ取り込みを行う。
【００３３】
例えば、図５に示すように、位置x=３２０μｍに電流Iyがあるというデータを取り込んだとする。このデータの観測点間隔の距離を電磁波の速度または光速で割ることで，距離−時間変換を行い、時間−磁界強度分布を求める。ここで図６に示すように，測定した磁界分布が，時間波形の形になることから，複素フーリエ変換を行い，図７に示すように磁界強度の周波数スペクトラムすなわち、各周波数に対する振幅，位相を求める。さらに、図８に示すように、この周波数スペクトラムを周波数−時間変換して、各周波数毎の磁界強度の時間波形を求める。この結果得られた各周波数成分毎の時間波形をさらに時間−座標変換して、各周波数毎の座標−磁界強度分布を求める。
【００３４】
このとき、例えば各周波数成分毎の時間波形または座標−磁界強度分布を，磁界分布と同じ座標系に示すと、電流位置（ｘ＝３２０μｍ）では全ての周波数成分の時間波形が最大値を取っていることがわかる。これは、図９に示すように、フーリエ変換の結果得られた各周波数成分に対する値がこの時間波形の位相が各々の周波数毎にｎπ間隔で存在するからである。
【００３５】
つぎに、各周波数成分の値をピーク/ディップ毎、すなわちｎπ間隔毎に加算していくと、電流の存在する位置以外の場所ではほぼ０になることから，図１０に示すように、電磁波発生源である電流の位置が求められる。なお、測定器１０４で取り込まれたデータを用いて、電磁波発生探査処理を行い電磁波発生源の位置、大きさ、位相のすべてを求めることも可能である。
【００３６】
コンピュータ１０５の表示画面には、演算処理のそれぞれの特性を示す結果を選択的に表示させるようにしてもよいし、また最終結果である電流分布計算結果のみを表示する表にしてもよい。
【００３７】
なお、コンピュータ１０５を用いて、得られた電流分布結果から測定対象物の所定の位置における電磁界分布、例えば遠方電磁界分布を求めることもできる。
【００３８】
本実施例にかかる電磁波発生源探査装置によれば、測定する近傍磁界において、大きさのみ測定し位相は測定する必要がないので、従来のように位相基準となる磁界プローブを必要としない。
【００３９】
また、被測定装置の動作クロックを増幅する高周波増幅器やｎ逓倍器を備える必要がなく、簡易な電磁波発生源探査装置を実現できる。
【００４０】
また、高速フーリエ変換のアルゴリズムを用いれば，演算処理を高速化に行うことができ、電磁波発生源探査にかかる時間が短縮される。
【００４１】
なお、本実施例に係る電磁波発生源探査装置を半導体装置の製造方法の一工程に用いることもできる。すなわち、半導体装置の配線から発生している電磁波を測定できる。そして、半導体装置からの不要電磁波が一定の基準を越えている場合は設計変更し、試作、評価を行ない、一定の基準以下のときは、その試作品に基づいて製造ラインでその半導体装置の製造を開始させる。
【００４２】
本発明に係る電磁波発生源探査装置によれば、ＬＳＩ内部における電源幹線の電流測定ならびに不要輻射の解析が可能となり、ＬＳＩ単体の電磁雑音測定を行なうことができる。また、雑音の主要因であるチップ内部の電流を測定できることにより、ＬＳＩ単体の低雑音化設計が可能になる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、不要電磁波発生源の電磁界の絶対値（大きさ）から不要電磁波発生源の少なくとも位置，大きさ、位相のいずれか、または不要電磁波発生源の位置，大きさ、位相のすべてを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電磁波発生源探査の解析フローチャート
【図２】電磁波発生源探査の解析方法を示す図
【図３】電磁波発生源探査の解析方法を示す図
【図４】電磁波発生源探査装置の一実施例を示す図
【図５】近傍磁界測定結果を示す図
【図６】近傍磁界測定結果を時間―磁界強度に変換した図
【図７】複素フーリエ変換結果を示す図
【図８】フーリエ変換結果の時間波形を示す図
【図９】フーリエ変換結果の時間波形の位相ｎπ点における値を示す図
【図１０】電流分布計算結果を示す図
【符号の説明】
１０１    被測定対象
１０２    ステージ
１０３    プローブ
１０４    測定器
１０５    制御，演算処理用コンピュータ
【図１】
0003675317.tif 000007
【図２】
0003675317.tif 000008
【図３】
0003675317.tif 000009
【図４】
0003675317.tif 000010
【図５】
0003675317.tif 000011
【図６】
0003675317.tif 000012
【図７】
0003675317.tif 000013
【図８】
0003675317.tif 000014
【図９】
0003675317.tif 000015
【図１０】
0003675317.tif 000016