(57)【要約】【課題】測定環境の再現性を向上させて、複数の差動通信装置においてＳパラメータを高精度に測定することができる差動通信装置用の検査治具を提供する。【解決手段】差動信号を用いる差動通信装置のＳパラメータを測定するために、差動通信装置と測定機器とを接続する差動通信装置用の検査治具であって、差動通信装置のグラウンド電位の接点と電気的に接続される、導電性を有する剛体のＧＮＤ板と、差動通信装置のコネクタと嵌合する第１のコネクタと、第１のコネクタと電気的に接続され、測定機器に接続される第２のコネクタと、を備え、第１のコネクタを差動通信装置のコネクタに嵌合させると、第１のコネクタとＧＮＤ板との相対的な位置が差動通信装置のコネクタの形状に応じて一意に定まる、ことを特徴とする。【選択図】図１
2019190842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動信号を用いる差動通信装置のＳパラメータを測定するために、当該差動通信装置と測定機器とを接続する差動通信装置用検査治具であって、
前記差動通信装置のグラウンド電位の接点と電気的に接続される、導電性を有する剛体のＧＮＤ板と、
前記差動通信装置のコネクタと嵌合する第１のコネクタと、
前記第１のコネクタと電気的に接続され、前記測定機器に接続される第２のコネクタと、を備え、
前記第１のコネクタを前記差動通信装置のコネクタに嵌合させると、前記第１のコネクタと前記ＧＮＤ板との相対的な位置が前記差動通信装置のコネクタの形状に応じて一意に定まる、
ことを特徴とする、差動通信装置用検査治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動信号を用いる差動通信装置を検査するための検査治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される差動通信装置は、電磁波ノイズ対策の効果を確認するためのＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility）試験に合格することが求められる。車両の電装機器などのＥＭＣ試験としては、通常、ＢＣＩ（Bulk Current Injection）試験が採用される。このＢＣＩ試験は、例えば１〜４００ＭＨｚ程度の高周波妨害電流を被試験信号線に注入して、イミュニティ性能を評価するものである。
【０００３】
しかしながら、上記ＢＣＩ試験は、電波暗室などで実施する必要があり、車両の出荷時に行う検査には向いていない。そこで、差動通信装置のイミュニティ性能低下の主要因がコモンモード成分がディファレンシャルモード成分に変換（モード変換）されることにあるということに着目し、モード変換の変換量を表すＳパラメータを用いてイミュニティ性能を評価する手法が提案されている。例えば、特許文献１を参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１３０９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したＳパラメータは、ネットワークアナライザーなどの測定機器で測定可能であるため、被検査物である差動通信装置を測定機器に接続すればよい。しかし、一般的な測定機器のポートには同軸コネクタが採用されており、差動通信装置に使用される車載用コネクタとは形状が異なることが大半である。このため、差動通信装置と測定機器とを接続する検査治具が用いられる。また、Ｓパラメータは、グラウンド（ＧＮＤ）を帰路とするシングルエンド接続によって測定する必要があるので、検査治具のグラウンドは、差動通信装置のグラウンドに接続することが必須となる。
【０００６】
ここで、高周波帯域では、差動通信装置と検査治具とを接続するグラウンドの状態が測定誤差の要因となる。このため、１つの検査治具を付け替えて複数の差動通信装置のＳパラメータを測定するような場合には、各差動通信装置と検査治具との間における通信線とグラウンド線（ＧＮＤ線）との相対的な位置関係が安定していないと、つまり測定環境の再現性がないと、Ｓパラメータの測定精度が低下してしまう。Ｓパラメータの測定精度が低下した場合には、差動通信装置のイミュニティ性能の合否が適切に判定されないおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、測定環境の再現性を向上させて、複数の差動通信装置においてＳパラメータを高精度に測定することができる差動通信装置用の検査治具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、差動信号を用いる差動通信装置のＳパラメータを測定するために、差動通信装置と測定機器とを接続する差動通信装置用の検査治具であって、差動通信装置のグラウンド電位の接点と電気的に接続される、導電性を有する剛体のＧＮＤ板と、差動通信装置のコネクタと嵌合する第１のコネクタと、第１のコネクタと電気的に接続され、測定機器に接続される第２のコネクタと、を備え、第１のコネクタを差動通信装置のコネクタに嵌合させると、第１のコネクタとＧＮＤ板との相対的な位置が差動通信装置のコネクタの形状に応じて一意に定まる、ことを特徴とする。
【０００９】
上記一態様の差動通信装置用の検査治具は、差動通信装置の差動信号との接続を第１のコネクタを用いて行い、差動通信装置のグラウンド電位との接続を剛体のＧＮＤ板を用いて行う。この構造により、検査治具に差動通信装置を複数回抜き挿しした場合であっても、剛体のＧＮＤ板が容易に変形しないため、常に第１のコネクタとＧＮＤ板との相対的な位置が一意に定まり、毎回ほぼ同一の測定環境を再現することができる。従って、被検査対象である差動通信装置についてＳパラメータを高精度に測定できるので、差動通信装置のイミュニティ性能の合否を適切に判定することが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明の差動通信装置用の検査治具によれば、測定環境の再現性を向上させて、複数の差動通信装置においてＳパラメータを高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る検査治具を用いた差動通信装置の検査システムの概略構成を示す図
【図２】差動通信装置のコネクタと検査治具のコネクタとを嵌合させた状態の図
【図３】本実施形態に係る検査治具で測定したＳパラメータの周波数特性の一例
【図４】従来の検査治具で測定したＳパラメータの周波数特性の一例
【図５】検査治具の性能を推定するための２ポートのモデル例
【図６】Ｓパラメータの周波数特性を検査治具の影響を含む差動通信装置の測定結果と測定結果から検査治具の影響を除去した結果とで比較した図
【図７】従来の検査治具の一例を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［概要］
本発明の差動通信装置用の検査治具は、差動通信装置の差動信号との接続を所定のコネクタを用いて行い、差動通信装置のグラウンド電位との接続を剛体のＧＮＤ板を用いて行う。この構造により、差動信号が流れる信号線（コネクタ）とグラウンド電位（ＧＮＤ板）との相対的な位置が一意に定まるので、測定環境の再現性が向上する。
【００１３】
［治具構造］
図１は、本発明の一実施形態に係る差動通信装置用の検査治具を用いた差動通信装置の検査システム１の概略構成を示す図である。図１に示した検査システム１は、被検査物である差動通信装置１０と、検査治具２０と、測定機器３０と、同軸ケーブル４０と、を備えて構成されている。
【００１４】
差動通信装置１０は、差動信号を用いた通信装置であり、例えばイーサネット（登録商標）機能を搭載した車両用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）などを用いることができる。この差動通信装置１０は、通信用ＩＣ１１と、装置コネクタ１２と、ＧＮＤ接点部１３と、基板１４と、を含んでいる。
【００１５】
通信用ＩＣ１１は、基板１４の一方面に設けられ、所定の差動信号を生成及び処理する集積回路である。装置コネクタ１２は、基板１４の一方面に設けられ、通信用ＩＣ１１で生成及び処理する差動信号を入出力するためのインタフェースである。ＧＮＤ接点部１３は、基板１４の装置コネクタ１２が設けられていない他方面に露出させて設けられ、少なくとも通信用ＩＣ１１のグラウンド（ＧＮＤ）電位と電気的に接続されている。
【００１６】
検査治具２０は、差動通信装置１０のＳパラメータを測定するために、同軸ケーブル４０を介して差動通信装置１０と測定機器３０とを接続するための治具である。この検査治具２０は、第１の治具コネクタ２１と、第２の治具コネクタ２２と、ＧＮＤ板２３と、基板２４と、を含んでいる。
【００１７】
第１の治具コネクタ２１は、基板２４の一方面に設けられ、差動通信装置１０の装置コネクタ１２と嵌合する差動信号用の接続部材である。図１に示した第１の治具コネクタ２１は、形状が異なる様々なコネクタと嵌合できるようにコネクタピンを独立して設けた例を示しているが、嵌合相手の装置コネクタ１２の形状が予め決まっているのであれば、そのコネクタ形状に合わせた一体型であってもよい。また、図１に示した第１の治具コネクタ２１は、差動通信装置１０の装置コネクタ１２との抜き挿しが容易なようにケーブル２５を介して基板２４に接続された例を示しているが、基板２４がフィルム基板などであればケーブル２５を省略することができる。また、嵌合相手の装置コネクタ１２の形状が予め決まっているのであれば、ケーブル２５を介さずに基板２４の一方面に直接実装されてもよい。
【００１８】
第２の治具コネクタ２２は、基板２４の一方面に設けられ、測定機器３０に接続された同軸ケーブル４０の接続端子と嵌合する差動信号用の接続部材である。この第２の治具コネクタ２２は、基板２４に設けられたマイクロストリップ線路などを介して、第１の治具コネクタ２１と電気的に接続されている。
【００１９】
ＧＮＤ板２３は、導電性を有する剛体からなる矩形状の平板である。このＧＮＤ板２３は、後述する第１の治具コネクタ２１が差動通信装置１０の装置コネクタ１２と嵌合した状態（所定の測定台上に載置）において、差動通信装置１０のＧＮＤ接点部１３と電気的に接続されるように、基板２４における第１の治具コネクタ２１が設けられていない他方面に設けられる。
【００２０】
なお、第１の治具コネクタ２１と第２の治具コネクタ２２との間でインピーダンス整合が図られている場合などは、基板２４を省略して第１の治具コネクタ２１と第２の治具コネクタ２２とをケーブル２５で接続することができる。しかし、この場合には、少なくとも第１の治具コネクタ２１とＧＮＤ板２３とを固定する必要がある。
【００２１】
測定機器３０は、差動信号のＳパラメータを測定可能な機器であり、例えばネットワークアナライザーである。この測定機器３０は、ポートに同軸コネクタ（Ｎコネクタ、ＳＭＡコネクタなど）を使用しており、同軸ケーブル４０を介して検査治具２０の第２の治具コネクタ２２に接続される。
【００２２】
［構造による作用］
差動通信装置１０の装置コネクタ１２と検査治具２０の第１の治具コネクタ２１とを嵌合させた状態を図２に示す。図２に示すように、本実施形態に係る検査治具２０では、この嵌合状態において、ＧＮＤ板２３が差動通信装置１０の基板１４の他方面に設けられたＧＮＤ接点部１３と電気的に接触し、ＧＮＤ板２３の全体が差動通信装置１０のグラウンド（ＧＮＤ）電位と同電位となる。また、剛体のＧＮＤ板２３は、検査治具２０に差動通信装置１０を差し替えても容易に変形しない。このため、差動信号が流れる通信線（装置コネクタ１２と嵌合した第１の治具コネクタ２１）とグラウンド電位（ＧＮＤ板２３）との相対的な位置、つまり通信線からグラウンド電位までの距離ｄが、一意に定まることとなる。この距離ｄは、第１の治具コネクタ２１と嵌合する差動通信装置１０の装置コネクタ１２の形状に応じて変化するが、装置コネクタ１２が同一形状の差動通信装置１０であれば距離ｄがほぼ同じになるので第１の治具コネクタ２１とＧＮＤ板２３との相対的な位置もほぼ固定され、複数の差動通信装置１０のＳパラメータを測定する場合でも、ほぼ同一の測定環境を再現することができる。
【００２３】
検査治具２０のＧＮＤ板２４は、上述した作用を奏することができるものであれば、図示した矩形状の平板以外の形状であっても構わない。
【００２４】
図３は、剛体のＧＮＤ板２３を用いて差動通信装置１０とのグラウンド接続を行う本実施形態に係る検査治具２０で測定したミックストモードＳパラメータＳdc11の周波数特性の一例を示す図である。また、図４は、図７に示すフレキシブルな電線７５を用いて差動通信装置１０（装置コネクタ１２内のＧＮＤピン）とのグラウンド接続を行う従来の検査治具７０で測定したミックストモードＳパラメータＳdc11の周波数特性の一例を示す図である。この図３及び図４では、同一の差動通信装置１０をそれぞれ２回（実線及び破線）測定した結果を示している。
【００２５】
従来の検査治具７０では、図７（ｂ）及び（ｃ）の例のごとくフレキシブルな電線７５が容易に変形したり移動したりするため、図４に示すように１回目と２回目とで差動信号が流れる通信線とグラウンド電位との相対的な位置が安定せず、ミックストモードＳパラメータＳdc11が最も悪化する周波数が約１００ＭＨｚずれた測定結果となっている。これに対して、本実施形態に係る検査治具２０では、ＧＮＤ板２３が剛体であるため、図３に示すように１回目と２回目とで差動信号が流れる通信線とグラウンド電位との相対的な位置がほぼ同じで安定しているため、ミックストモードＳパラメータＳdc11にほとんど差がない測定結果となっている。
【００２６】
［応用例］
上述した本実施形態に係る検査治具２０を用いた測定結果には、検査治具２０の通過特性による影響が含まれているため、測定結果から検査治具２０の影響を除去する方法例を説明する。
【００２７】
図５に、検査治具２０の性能を推定するための２ポートのモデル例を示す。Ｐｏｒｔ１及びＰｏｒｔ２は、測定機器３０が接続される側の直接測定が可能な直接ポート（第２の治具コネクタ２２側）であり、添え字を“ａ”として表記する。Ｐｏｒｔ３及びＰｏｒｔ４は、差動通信装置１０が接続される側の間接測定する間接ポート（第１の治具コネクタ２１側）であり、添え字を“ｕ”として表記する。よって、ＳパラメータＳａａは、直接ポート間の反射・伝搬を表し、ＳパラメータＳａｕは、間接ポートから直接ポートへの伝搬を表し、ＳパラメータＳｕｕは、間接ポート間の反射・伝搬を表す。
【００２８】
間接ポートに既知の負荷回路ＳＬを接続して測定した推定モデルのＳ行列は、下記の式［１］で表現できる。よって、この既知の負荷回路ＳＬを変更してＳパラメータを複数回測定することで、式［１］の解を求めることが可能となる。
【数１】
2019190842.tif 000003
【００２９】
具体例として、既知の負荷回路ＳＬとして、通信用ＩＣ１１などの素子が搭載されていない評価ボード（空基板）を利用し、Ｐｏｒｔ３及びＰｏｒｔ４を下記の６通りの条件に設定してＳパラメータをそれぞれ測定することができる。
（１）Ｐｏｒｔ３：１００Ω接地、Ｐｏｒｔ４：１００Ω接地
（２）Ｐｏｒｔ３：０Ω接地、Ｐｏｒｔ４：０Ω接地
（３）Ｐｏｒｔ３：開放、Ｐｏｒｔ４：開放
（４）Ｐｏｒｔ３：開放、Ｐｏｒｔ４：０Ω接地
（５）Ｐｏｒｔ３：１００Ω接地、Ｐｏｒｔ４：０Ω接地
（６）Ｐｏｒｔ３とＰｏｒｔ４とを接続（スルー）
【００３０】
下記の式［２］を用いて、検査治具２０を用いた通常の測定結果から上述のように求めた検査治具２０の性能を差し引くことで、検査治具２０の影響を除去した差動通信装置１０の性能ＳＩを算出することができる。一例として、ミックストモードＳパラメータＳdc11の周波数特性を、検査治具２０の影響を含む差動通信装置１０の測定結果と、この測定結果から検査治具２０の影響を除去した結果とを比較した例を、図６に示す。図６で分かるように、ミックストモードＳパラメータＳdc11の周波数特性が改善されている。
【数２】
2019190842.tif 000004
【００３１】
［本実施形態における効果］
以上のように、本発明の一実施形態に係る差動通信装置用の検査治具２０によれば、差動通信装置１０の差動信号との接続を第１の治具コネクタ２１を用いて行い、差動通信装置１０のグラウンド電位（ＧＮＤ接点部１３）との接続を剛体のＧＮＤ板２３を用いて行う。この構造により、検査治具２０に差動通信装置１０を複数回抜き挿しした場合であっても、剛体のＧＮＤ板２３が容易に変形しないため、常に第１の治具コネクタ２１とＧＮＤ板２３との相対的な位置が一意に定まる。よって、同一形状の装置コネクタ１２を実装する差動通信装置１０であれば、毎回ほぼ同一の測定環境を再現することができる。
【００３２】
従って、検査治具２０では、特に高周波帯域での測定環境の再現性を確保して被検査対象である複数の差動通信装置１０についてＳパラメータを高精度に測定できるので、複数の差動通信装置１０のイミュニティ性能を評価（合否判定）するＳパラメータの測定精度を改善（向上）することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の検査治具は、差動信号を用いる差動通信装置のイミュニティ性能をＳパラメータを用いて評価する場合に利用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１    検査システム
１０  差動通信装置
１１  通信用ＩＣ
１２  装置コネクタ
１３  ＧＮＤ接点部
１４  基板
２０  検査治具
２１  第１の治具コネクタ
２２  第２の治具コネクタ
２３  ＧＮＤ板
２４  基板
２５  ケーブル
３０  測定機器
４０  同軸ケーブル
【図１】
2019190842.tif 000005
【図２】
2019190842.tif 000006
【図３】
2019190842.tif 000007
【図４】
2019190842.tif 000008
【図５】
2019190842.tif 000009
【図６】
2019190842.tif 000010
【図７】
2019190842.tif 000011