(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１周波数の信号、および当該第１周波数とは異なる第２周波数の信号を合成して、試験信号を生成する信号発生部と、
前記信号発生部が生成した前記試験信号を供試機器に注入する信号注入部と、
前記信号注入部による信号注入中に前記供試機器から発生する、前記第２周波数の電磁界強度を検出するノイズ検出部とを備え、
前記第２周波数は、前記信号注入部による信号注入が行われていない状態の前記供試機器から発生する電磁界の周波数とは異なる周波数であることを特徴とする電磁ノイズ検出装置。
【請求項２】
第１周波数の信号、および当該第１周波数とは異なる第２周波数の信号を合成して、試験信号を生成する信号発生部と、
前記信号発生部が生成した前記試験信号を供試機器に注入する信号注入部と、
前記信号注入部による信号注入中に前記供試機器から発生する、前記第２周波数の電磁界強度を検出するノイズ検出部と、
前記信号注入部による信号注入中に前記供試機器から発生する前記第２周波数の電磁界強度から、前記信号注入部による信号注入が行われていない状態の前記供試機器から発生する前記第２周波数の電磁界強度を減じて、前記試験信号に対応する前記第２周波数の電磁界強度の真の値を推定するデータ処理部とを備える電磁ノイズ検出装置。
【請求項３】
前記信号発生部は、前記第１周波数の搬送波を振幅変調して、前記第２周波数の側帯波を含む試験信号を生成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁ノイズ検出装置。
【請求項４】
前記第１周波数は、前記供試機器が誤動作する周波数であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電磁ノイズ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、イミュニティ試験等において電子機器の電磁ノイズ分布を検出する電磁ノイズ検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なイミュニティ試験では、供試する電子機器に対して、電磁ノイズとなる試験信号を注入し、誤動作および性能劣化を評価している。例えば、ＩＳＯ１１４５２−４規格のバルク電流注入（ＢＣＩ）法に準拠したイミュニティ試験の場合、電磁ノイズとなる試験信号を電流プローブから供試機器の接続ケーブル（電源線、信号線等）に注入し、供試機器の誤動作および性能劣化を評価する。
【０００３】
従来は、このようなイミュニティ試験で不適合と評価された場合、供試機器の不具合箇所を探し、ノイズ対策を講じることになる。しかしながら、イミュニティ試験では、供試機器に注入した試験信号の伝搬経路が特定できないため、不具合箇所を容易に特定できないことが問題であった。そのために、適切なノイズ対策を講じることができず、対策に要する時間が長期化することも問題であった。
【０００４】
上記の問題に対して、従来では、供試機器の接続ケーブルに試験信号を注入し、供試機器から発生するノイズをアンテナ手段によって検知し、検知したノイズを可視化する方法があった（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２４８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、どんな電子機器でも、機器内部で何らかの信号がスイッチングしており、信号伝送路のインピーダンス不整合または空間結合により、この信号が機器外部へ漏洩または伝導してノイズ（以下、供試機器ノイズと称す）となる。上記特許文献１の方法では、外来ノイズが影響しない状況において供試機器が通常動作中に発生する供試機器ノイズの周波数が、この供試機器に注入した試験信号の周波数と同じ場合、試験信号と供試機器ノイズの区別が付かなかった。そのため、アンテナ手段によって検知したノイズが試験信号なのか、供試機器ノイズなのか区別ができず、注入した試験信号の伝搬経路を特定することができないという課題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、供試機器に注入した試験信号の電磁界強度を正しく検出して、正確な電磁ノイズ分布を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る電磁ノイズ検出装置は、第１周波数の信号、および当該第１周波数とは異なる第２周波数の信号を合成して、試験信号を生成する信号発生部と、信号発生部が生成した試験信号を供試機器に注入する信号注入部と、信号注入部による信号注入中に供試機器から発生する、第２周波数の電磁界強度を検出するノイズ検出部とを備え、第２周波数を、信号注入部による信号注入が行われていない状態の供試機器から発生する電磁界の周波数とは異なる周波数にするものである。
あるいは、電磁ノイズ検出装置は、信号発生部、信号注入部およびノイズ検出部に加え、信号注入部による信号注入中に供試機器から発生する第２周波数の電磁界強度から、信号注入部による信号注入が行われていない状態の供試機器から発生する第２周波数の電磁界強度を減じて、試験信号に対応する第２周波数の電磁界強度の真の値を推定するデータ処理部を備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、第１周波数と第２周波数を含む試験信号を供試機器に注入し、供試機器に発生する第２周波数の電磁界強度を検出するようにしたので、第１周波数における電磁ノイズ分布の代替として、第２周波数における電磁ノイズ分布を近似的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電磁ノイズ検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る電磁ノイズ検出装置が注入する試験信号の周波数を説明するグラフである。
【図３】供試機器が発する第１周波数の電磁ノイズ分布を示し、図３（ａ）は電磁界強度が安定していないとき、図３（ｂ）は安定しているときの例である。
【図４】試験信号の第２周波数に供試機器ノイズが存在する場合の分離方法を説明する図である。
【図５】試験信号の第２周波数に供試機器ノイズが存在する場合の分離方法を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る電磁ノイズ検出装置の構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態２に係る電磁ノイズ検出装置が注入する試験信号（振幅変調信号）を説明するグラフである。
【図８】振幅変調信号と試験信号との関連を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１に示す電磁ノイズ検出装置は、第１信号発生器１、第２信号発生器２、結合器３、アンプ４、注入プローブ５、検出プローブ６、アンプ７、電界強度計８、可動部９、走査部１０、データ処理部１１、表示部１２、および制御部１３を備える。信号発生部は、第１信号発生器１、第２信号発生器２、結合器３およびアンプ４から構成される。信号注入部は注入プローブ５から構成される。ノイズ検出部は、検出プローブ６、アンプ７および電界強度計８から構成される。
【００１３】
第１信号発生器１および第２信号発生器２は、第１周波数ｆ０の信号および第２周波数ｆ１の信号を発生する回路である。結合器３は、第１信号発生器１および第２信号発生器２で発生した第１周波数ｆ０の信号および第２周波数ｆ１の信号を合波して、試験信号として出力する回路である。アンプ４は、結合器３が出力する試験信号を増幅する回路である。この試験信号は、妨害ノイズ（または注入ノイズと称す）として供試機器１００に注入される信号である。試験信号の詳細は後述する。
【００１４】
注入プローブ５は、アンプ４で増幅された試験信号を、ノイズ印加部である接続ケーブル１０１（電源ケーブル等）を介して供試機器１００に注入するプローブである。なお、供試機器１００とは、例えば電子部品が実装されたプリント基板といった電子機器である。接続ケーブル１０１に注入された試験信号は、配線パターン、電子部品等を介して供試機器１００に侵入し、外部へ放射される。
【００１５】
図示例では、注入プローブ５として非接触型の電流注入プローブを用いている。このタイプのプローブは、接続ケーブル１０１にクランプして、電磁誘導により試験信号を発生させる。注入プローブ５は接続ケーブル１０１に試験信号を注入できればよく、電流注入プローブ以外の非接触型プローブを用いてもよいし、接続ケーブル１０１に電気的に接触して試験信号を印加する接触型プローブ（コンデンサプローブ、ＣＤＮ；Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｎｅｔｗｏｒｋ等）を用いてもよいし、照射アンテナ等を用いてもよい。
【００１６】
検出プローブ６は、注入プローブ５から供試機器１００に試験信号が注入されているときに、この供試機器１００に発生する電磁界を検出し、検出信号として出力するプローブである。この検出プローブ６には、例えば微小なループコイルを内蔵した電流プローブを用いる。アンプ７は、検出プローブ６で検出された検出信号を増幅するための回路である。電界強度計８は、アンプ７で増幅された検出信号の任意の周波数成分のレベル、即ち、任意の周波数の電磁界強度を測定する電磁界測定器である。
【００１７】
なお、注入プローブ５の注入する試験信号のレベルが、検出プローブ６で検出できる程度に高ければ、アンプ４は無くてもよい。また、検出プローブ６の検出する検出信号のレベルが、電界強度計８で測定できる程度に十分高いレベルであれば、アンプ７は無くてもよい。
【００１８】
可動部９は、検出プローブ６を供試機器１００上においてＸ軸方向（横方向）、Ｙ軸方向（縦方向）、Ｚ軸方向（高さ方向）、およびθ方向（回転方向）に移動させるための装置である。走査部１０は、可動部９のＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向の移動を制御して、供試機器１００に対して検出プローブ６を走査する回路である。これら可動部９と走査部１０が協働して、制御部１３が指示する供試機器１００上のノイズ検出位置へ、検出プローブ６を移動する。
【００１９】
一般に検出信号のレベルは、供試機器１００の基板との距離が近づくと上昇し、離れると下降するため、供試機器１００の形状に合わせてＺ軸方向の移動ができるように可動部９と走査部１０を構成している。また、検出プローブ６にループコイルを使用しているため、コイルの角度に応じてループを通過する磁束が変化し、検出信号のレベルも変化するので、θ方向の移動ができるように構成している。
また、図示例では、可動部９が検出プローブ６をＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向に移動させて、不動の供試機器１００を走査する構成にしたが、反対に、検出プローブ６を不動にして、可動部９が供試機器１００を移動させる構成にしてもよい。即ち、検出プローブ６と供試機器１００が相対的に位置関係を変更して、供試機器１００の電磁ノイズ分布を測定できれば、走査方法は任意でよい。
【００２０】
データ処理部１１は、電界強度計８で測定されるノイズ検出位置毎の検出信号レベル（電磁界強度）をＸ，Ｙ軸の２次元平面上にマッピングして、電磁ノイズ分布データを生成する。表示部１２は、データ処理部１１が生成した電磁ノイズ分布データ等の情報を画面表示する表示装置である。制御部１３は、電磁ノイズ検出装置を構成する各部の制御を司るものであり、第１信号発生器１の第１周波数ｆ０および第２信号発生器２の第２周波数ｆ１を設定したり、走査部１０に指示して検出プローブ６のノイズ検出位置を制御したり、データ処理部１１を制御して電界強度計８の測定結果を数値処理したり、表示部１２の表示データを制御したりする。
【００２１】
なお、制御部１３およびデータ処理部１１は、例えばコンピュータを用いて実現され、制御部１３およびデータ処理部１１の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、コンピュータのＣＰＵがメモリに格納されている当該プログラムを実行する。
【００２２】
次に、試験信号について説明する。
図２は、第１信号発生器１および第２信号発生器２が出力する信号の周波数を説明するグラフであり、横軸が周波数、縦軸が信号レベルの周波数スペクトラムを示す。例えば、第１周波数ｆ０は、予め、耐電磁ノイズ試験（例：ＩＥＣ６１０００−４−３，−４，−６等）を行って供試機器１００が誤動作した周波数とし、第１周波数ｆ０の信号（図２の注入ノイズｆ０）を第１信号発生器１が生成する。
【００２３】
第１周波数ｆ０の試験信号が注入されて供試機器１００が誤動作した場合、供試機器１００に発生する第１周波数ｆ０の電磁界強度は、誤動作の度合いによっては擾乱が生じ、安定しない可能性がある。図３は、注入プローブ５が第１周波数ｆ０の試験信号を注入し、検出プローブ６が供試機器１００との位置関係を変えながら検出した第１周波数ｆ０の電磁ノイズ分布を示す図であり、図３（ａ）は擾乱が生じて電磁界強度が安定していないとき、図３（ｂ）は擾乱が無く電磁界強度が安定しているときの例である。これらの電磁ノイズ分布では、色が濃いほど電磁界強度が大きいことを表している。図３（ａ）と図３（ｂ）の比較から明らかなように、電磁界強度が安定していないと、正確な電磁ノイズ分布が測定できない。
【００２４】
そこで、本実施の形態１では、第２信号発生器２が、第１周波数ｆ０とは異なる、かつ、第１周波数ｆ０から僅かにずれた第２周波数ｆ１（ｆ１＝ｆ０＋Δｆ）の信号（図２の注入ノイズｆ１）を生成する。注入プローブ５は、第１周波数ｆ０の信号成分と第２周波数ｆ１の信号成分を含む試験信号を、接続ケーブル１０１から供試機器１００に注入する。検出プローブ６は、供試機器１００との位置関係を変えながら電磁界を受信する。そして、電界強度計８が第２周波数ｆ１の電磁界強度を測定する。第１周波数ｆ０の電磁界強度は測定しない。第１周波数ｆ０と第２周波数ｆ１は僅かにずれているだけなので、第２周波数ｆ１の電磁ノイズ分布を、供試機器１００が第１周波数ｆ０の信号成分で誤動作した場合における第１周波数ｆ０の電磁ノイズ分布と見なすことができる。また、第２周波数ｆ１の電磁界強度は擾乱が生じていないので、図３（ｂ）のような本来の電磁ノイズ分布を得ることができる。よって、第２周波数ｆ１の信号成分の伝搬経路で、供試機器１００が第１周波数ｆ０の信号成分で誤動作した場合における第１周波数ｆ０の信号成分の正確な伝搬経路を近似することができる。
【００２５】
供試機器ノイズと誤動作との相関は、供試機器１００の構成に左右され、供試機器ノイズと同じ周波数を注入した場合に誤動作する供試機器１００もあれば、まったく異なる周波数で誤動作する供試機器１００もある。
上記の例は、第２周波数ｆ１に供試機器ノイズが存在しない場合には有効であるが、図４（ａ）に示すように、第２周波数ｆ１に供試機器ノイズが存在し、検出プローブ６による第２周波数ｆ１の試験信号の検出レベルが供試機器ノイズの検出レベルより低い場合には、試験信号と供試機器ノイズを分離できない。
【００２６】
その場合は、図４（ｂ）に示すように、周波数ｆ１の供試機器ノイズから僅かにずれた周波数ｆ２（ｆ２＝ｆ１＋Δｆ’）を、第２周波数ｆ２とする。制御部１３の指示に応じて第２信号発生器２が第２周波数ｆ２の信号（注入ノイズｆ２）を生成し、結合器３が第１周波数ｆ０の信号と第２周波数ｆ２の信号を合波した試験信号を出力する。検出プローブ６は、供試機器１００との位置関係を変えながら電磁界を受信し、電界強度計８が第２周波数ｆ２の電磁界強度を測定する。これにより、周波数ｆ２の注入ノイズを、周波数ｆ１の供試機器ノイズから分離して検出可能となる。また、第２周波数ｆ１，ｆ２は僅かにずれているだけなので、第２周波数ｆ２の電磁ノイズ分布を第２周波数ｆ１の電磁ノイズ分布、ひいては第１周波数ｆ０の電磁ノイズ分布と見なすことができる。よって、第２周波数ｆ２の信号成分の伝搬経路で、供試機器１００が第１周波数ｆ０の信号成分で誤動作した場合における第１周波数ｆ０の信号成分の正確な伝搬経路を近似することができる。
【００２７】
ただし、電界強度計８が、僅かにずれた２つの周波数ｆ０，ｆ１を分離して測定できるように、および、僅かにずれた２つの周波数ｆ１，ｆ２を分離して測定できるように、電界強度計８の周波数分解能帯域幅の設定をこれら２つの周波数の間隔（Δｆ，Δｆ’）よりも狭く設定する必要がある。これにより、周波数ｆ０，ｆ１，ｆ２の電磁ノイズが同じ傾向を示すようになる。
【００２８】
図４では、検出プローブ６による試験信号の検出レベルが供試機器ノイズの検出レベルより低い場合の分離方法を示したが、反対に、高い場合の分離方法を図５に示す。図５（ａ）に示すように、まず、検出プローブ６と供試機器１００との位置関係を変えながら、試験信号を注入しない場合の周波数ｆ１の供試機器ノイズのレベルＶ１を測定する。次に、図５（ｂ）に示すように、注入プローブ５から第１周波数ｆ０と第２周波数ｆ１の試験信号を注入し、検出プローブ６と供試機器１００との位置関係を変えながら、供試機器ノイズを含む第２周波数ｆ１の信号成分のレベルＶ２を測定する。次に、データ処理部１１でＶ２−Ｖ１を計算することにより、試験信号に対応する第２周波数ｆ１の電磁界強度の真の値を推定することが可能となる。
【００２９】
以上より、実施の形態１によれば、電磁ノイズ検出装置は、第１周波数ｆ０の信号を生成する第１信号発生器１と、第１周波数ｆ０とは異なる第２周波数ｆ１（またはｆ２）の信号を生成する第２信号発生器２と、第１周波数ｆ０の信号と第２周波数ｆ１の信号を合成して試験信号を生成する結合器３と、試験信号を供試機器１００に注入する注入プローブ５と、信号注入中に供試機器１００から発生する電磁界を受信する検出プローブ６と、第２周波数ｆ１の電磁界強度を測定する電界強度計８と、第２周波数ｆ１の電磁界強度に基づいて供試機器１００の電磁ノイズ分布データを生成するデータ処理部１１と、電磁ノイズ分布データを表示する表示部１２と、各部を制御する制御部１３とを備える構成にした。このため、注入した第１周波数ｆ０の信号成分により供試機器１００が誤動作して第１周波数ｆ０の電磁界強度が擾乱した場合においても、周波数の異なる第２周波数ｆ１の電磁界強度を正確に測定することができる。よって、誤動作が生じた第１周波数ｆ０における電磁ノイズ分布の代替として、第２周波数における電磁ノイズ分布を近似的に得ることができる。
【００３０】
また、実施の形態１によれば、第２周波数ｆ２は、信号注入が行われていない状態で供試機器１００から発生する供試機器ノイズとは異なる周波数にした。このため、第２周波数ｆ１に供試機器ノイズが存在し、かつ、第２周波数ｆ１の試験信号の検出レベルが供試機器ノイズレベルより低い場合においても、図４に示す分離方法により、試験信号に対応する第２周波数ｆ２の電磁界強度の真の値を測定でき、第２周波数ｆ１の電磁界分布を近似的に得ることができる。
【００３１】
また、実施の形態１によれば、データ処理部１１は、信号注入中に供試機器１００から発生する第２周波数ｆ１の電磁界強度（Ｖ２）から、信号注入が行われていない状態で供試機器１００から発生する第２周波数ｆ１の電磁界強度（Ｖ１）を減じて、試験信号に対応する第２周波数ｆ１の電磁界強度の真の値を推定するように構成した。このため、第２周波数ｆ１に供試機器ノイズが存在し、かつ、第２周波数ｆ１の試験信号の検出レベルが供試機器ノイズの検出レベルより高い場合に、図５に示す分離方法により、試験信号の第２周波数ｆ１の電磁界強度だけを推定することができる。
【００３２】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る電磁ノイズ検出装置の構成を示すブロック図である。図６において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。本実施の形態２に係る電磁ノイズ検出装置では１つの信号発生器２０が振幅変調信号を出力する構成であり、この振幅変調信号を試験信号として使用する。
【００３３】
図７に、信号発生器２０の出力する振幅変調信号を示す。また、図８に、振幅変調信号と試験信号との関連を説明する周波数スペクトラムを示す。信号発生器２０は、図７（ａ）に示す周波数ｆｃの搬送波と、図７（ｂ）に示す周波数ｆｓの変調信号波とを重畳して、図７（ｃ）に示す振幅変調波を生成する。第１周波数ｆ０は搬送波の周波数ｆｃに相当し、第２周波数ｆ１は上側側帯波の周波数ｆｃ＋ｆｓに相当する。また、第２周波数ｆ１と供試機器ノイズの周波数とが同一になる場合に、第２周波数ｆ２として下側側帯波の周波数ｆｃ−ｆｓを使用可能である。もちろん、第２周波数ｆ１として下側側帯波の周波数ｆｃ−ｆｓを使用し、第２周波数ｆ２として上側側帯波の周波数ｆｃ＋ｆｓを使用してもよい。
【００３４】
制御部１３は、所望の第１周波数ｆ０と第２周波数ｆ１を含む試験信号を生成可能な、周波数ｆｃ，ｆｓを、信号発生器２０に対して設定する。なお、変調信号の周波数ｆｓは、第１周波数ｆ０と第２周波数ｆ１の差が僅かになるように、極力低い周波数に設定する。このように設定することで、第１周波数ｆ０の信号成分と第２周波数ｆ１の信号成分とを含む試験信号を生成して供試機器１００に注入できる。検出プローブ６は可動部９により供試機器１００との位置関係を変えながら電磁界を受信し、電界強度計８が第２周波数ｆ１（＝ｆｃ＋ｆｓ）の電磁界強度を測定する。
【００３５】
以上より、実施の形態２によれば、信号発生器２０は、第１周波数ｆ０の搬送波を振幅変調して、第２周波数ｆ１（またはｆ２）の側帯波を含む試験信号を生成するように構成した。このため、信号発生部を、振幅変調信号を発生する信号発生器２０のみで構成することができる。この構成の場合にも、上記実施の形態１と同様に、供試機器１００が第１周波数ｆ０の信号成分で誤作動した場合における第１周波数ｆ０の信号成分の伝搬経路の可視化が、近似的に可能になる。
【００３６】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  第１信号発生器、２  第２信号発生器、３  結合器、４，７  アンプ、５  注入プローブ、６  検出プローブ、８  電界強度計、９  可動部、１０  走査部、１１  データ処理部、１２  表示部、１３  制御部、２０  信号発生器、１００  供試機器、１０１  接続ケーブル。
【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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【図７】
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【図８】
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