(57)【要約】【課題】回路中の所定の位置で所望の電流／電圧特性を実現するのに好適なインピーダンスの実数値および虚数値をより容易に取得する。【解決手段】インピーダンスチャート表示システム１０は、回路の構成要素の回路定数に基づいて、インピーダンス素子のインピーダンスに応じた回路中の所定地点での電流特性または電圧特性をインピーダンスチャート上で示す電流／電圧表示情報を生成する表示情報生成部２４を有する。インピーダンスチャート上に示されたインピーダンスに応じた電流／電圧特性から、所望の電流／電圧特性を実現するのに好適なインピーダンスの実数値および虚数値を知ることができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回路中に設けられるインピーダンス素子のインピーダンスの実数値および虚数値を二次元座標とするインピーダンスチャートを表示出力するためのインピーダンスチャート表示システムであって、
前記回路の構成要素の回路定数に基づいて、前記インピーダンス素子のインピーダンスに応じた前記回路中の所定地点での電流特性または電圧特性を前記インピーダンスチャート上で示す電流／電圧表示情報を生成する電流／電圧表示情報生成部を有することを特徴とするインピーダンスチャート表示システム。
【請求項２】
前記電流／電圧表示情報は、インピーダンス素子を挿入する前と挿入した後の電流または電圧の差が零となる情報を含むことを特徴とする請求項１に記載のインピーダンスチャート表示システム。
【請求項３】
さらに、前記インピーダンス素子のインピーダンスに応じた前記回路中の所定地点での電流または電圧の位相特性を前記インピーダンスチャート上で示す位相表示情報を生成する位相表示情報生成部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のインピーダンスチャート表示システム。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一つに記載のインピーダンスチャート表示システム用のプログラムであって、
コンピュータを、前記電流／電圧表示情報生成部として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の回路中のインピーダンス素子のインピーダンスの実数値および虚数値を二次元座標とするインピーダンスチャートを表示するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
回路中の所定地点において電圧または電流を所望の値に調整したい場合、回路中に電流／電圧調整用のインピーダンス素子を挿入することがある。この場合、従来は、実回路にインピーダンスの異なる複数のインピーダンス素子を実装して実験的に該回路の電流／電圧を計測したり、インピーダンス素子を挿入した回路についてシミュレーションにより電流／電圧を算出することで、最も適した特性のインピーダンス素子を選択していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実験的にインピーダンス素子を選択する場合には、回路定数の異なる複数のインピーダンス素子を交換したりその都度計測を行ったりしなければならず、少なからず手間を要することとなっていた。また、この場合、準備した複数のインピーダンス素子の中で最適なものを選択することはできても、それにより所望の特性が得られるとは限らないという問題があった。
【０００４】
他方、シミュレーションによってインピーダンス素子を選択する場合には、実験の場合のような手間は少なくなる。しかしながらこの場合にも、準備した複数のインピーダンス素子の中で最適なものを選択することはできても、それにより所望の特性が得られるとは限らないという問題は、依然として残っていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるインピーダンスチャート表示システムは、所定の回路中に設けられるインピーダンス素子のインピーダンスの実数値および虚数値を二次元座標とするインピーダンスチャートを表示出力するためのインピーダンスチャート表示システムであって、上記回路の構成要素の回路定数に基づいて、上記インピーダンス素子のインピーダンスに応じた上記回路中の所定地点での電流特性または電圧特性を上記インピーダンスチャート上で示す電流／電圧表示情報を生成する電流／電圧表示情報生成部を有する。こうすれば、インピーダンスチャート上に示されたインピーダンスに応じた電流／電圧特性から、所望の電流／電圧特性を実現するのに好適なインピーダンスの実数値および虚数値を知ることができる。
【０００６】
また、本発明では、上記電流／電圧表示情報は、インピーダンス素子を挿入する前と挿入した後の電流または電圧の差が零となる情報を含むのが好適である。こうすれば、インピーダンス素子の挿入前後における電流または電圧の差が零となるインピーダンスを知ることができる。
【０００７】
また、本発明では、さらに、上記インピーダンス素子のインピーダンスに応じた上記回路中の所定地点での電流または電圧の位相特性を上記インピーダンスチャート上で示す位相表示情報を生成する位相表示情報生成部を有するのが好適である。こうすれば、インピーダンスチャート上に示されたインピーダンスに応じた位相から、さらに所望の位相特性を実現するのに好適なインピーダンスの実数値および虚数値を知ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態にかかるインピーダンスチャート表示システムについて図面を参照して説明する。図１は、インピーダンスチャート表示システム１０のブロック図、図２は、システム１０による処理対象となる回路３０の一例を示す図であり、また図３および図４は、それぞれシステム１０の出力部１６に表示出力されるインピーダンスチャートの一例を示す図である。
【０００９】
インピーダンスチャート表示システム１０は、インピーダンスチャートの生成に関する諸条件等を入力する入力部（例えばキーボード、マウス等）１２、入力された条件に基づいて諸特性を算出しかつインピーダンスチャートに表示する情報（以下、表示情報と記す。）を生成する制御部（例えばＣＰＵ等）１４、表示情報にしたがってインピーダンスチャートを表示出力する出力部（例えばディスプレイ等）１６、および表示情報の生成に関わる諸情報を記憶する記憶部（例えばＲＡＭ、ＲＯＭまたはハードディスク等）１８を備え、例えばコンピュータシステムとして構成される。制御部１４は、電流／電圧特性算出部２０、位相特性算出部２２、および表示情報生成部２４を含む。
【００１０】
電流／電圧特性算出部２０は、入力部１２より入力された算出条件に基づいて、処理対象となる回路３０中の所定地点での電流特性または電圧特性（以下、電流／電圧特性と記す）を算出し、表示情報生成部２４は、その電流／電圧特性を示す電流／電圧表示情報を生成する。ここで、図２および図３を参照して、電流／電圧特性の算出および電流／電圧表示情報の生成の一例について説明する。
【００１１】
ここでは、図２に示すように、信号発生部３２、送信ＩＣ３４、伝送線路３６、および受信ＩＣ３８の各素子を直列に備え、さらに、伝送線路３６の電流を調整するために、送信ＩＣ３４と伝送線路３６との間にインピーダンス素子（例えばフェライトビーズ）４０を備える回路３０について考察する。ここで、信号発生部３２が生成する入力信号を、
【数１】
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とし、また送信ＩＣ３４のインピーダンスＺｏｕｔ＊、インピーダンス素子４０のインピーダンスＺ＊、受信ＩＣ３８のインピーダンスＺｉｎ＊、およびインピーダンス素子４０と伝送線路３６の間から受信ＩＣ３８側を見たときのインピーダンスＺ１＊を、それぞれ、
【数２】
2004061331.tif 000004
【数３】
2004061331.tif 000005
【数４】
2004061331.tif 000006
【数５】
2004061331.tif 000007
とする。なお、本明細書において、上付きの＊印の付された変数は複素数であることを意味する。伝送線路３６については、特性インピーダンスをＺ０＊、伝搬定数をγ＊、長さをｌとする。
【００１２】
このとき、インピーダンス素子４０の挿入により、伝送線路３６を流れる電流値｜Ｉ＊｜が変化しない条件は、
【数６】
2004061331.tif 000008
であり、電流値｜Ｉ＊｜が増大する条件は、
【数７】
2004061331.tif 000009
、逆に電流値｜Ｉ＊｜が減少する条件は、
【数８】
2004061331.tif 000010
である。
【００１３】
電流値｜Ｉ＊｜が変化しない条件を示す式（６）は、インピーダンス素子４０のインピーダンスの実数値Ｒおよび虚数値Ｘを軸とする直交座標とするインピーダンスチャート（ＲＸ平面）上では、その中心が、
【数９】
2004061331.tif 000011
であり、また半径が、
【数１０】
2004061331.tif 000012
の円となる。
【００１４】
電流／電圧特性算出部２０は、算出条件としての各構成要素の回路定数および式（６）等に基づき、電流／電圧特性（ここでは電流特性）として、該式（６）の係数、すなわち式（９）や式（１０）の値を算出する。そして、表示情報生成部２４は、その電流／電圧特性を示す情報（電流／電圧特性情報）に基づき、出力部１６においてインピーダンスチャート上に当該電流／電圧特性を表示する電流／電圧表示情報を生成する。
【００１５】
図３は、入力信号の３次高調波成分（１５０［ＭＨｚ］）に対する上記式（６）の電流特性、すなわちインピーダンス素子４０の追加により電流値｜Ｉ＊｜が変化しないという電流特性を満たす該インピーダンス素子４０のインピーダンスの実数値および虚数値を示すインピーダンスチャートである。ただし、ここでは、送信ＩＣ３４をインピーダンスＺｏｕｔ＊（＝Ｒｏｕｔ）＝１５［Ω］の抵抗、受信ＩＣ３８を５［ｐＦ］（すなわち、Ｚｉｎ＊＝−ｊ／５×１０−１２ω、ここにｊ：虚数、ω：角速度）のコンデンサとし、また、伝送線路３６は無損失であり、特性インピーダンスＺ０＊＝１００［Ω］、伝搬定数γ＊＝ｊ５．８６９×１０−９ω、長さｌ＝１０［ｃｍ］とし、入力信号を５０［ＭＨｚ］の台形波（デューティ比：５０％）としている。上述したように、式（６）を満たす電流特性は、インピーダンスチャート上では、中心の座標が式（９）、また半径が式（１０）で規定される円として表示される。このような表示により、円上の座標点をその実数値および虚数値とするインピーダンス素子４０であれば、それを送信ＩＣ３４と伝送線路３６との間に挿入しても電流値｜Ｉ＊｜が変化しないことがわかる。また、その円より内側の領域は電流値｜Ｉ＊｜が増大する領域、すなわち上記式（７）を満たす領域を示し、また円より外側の領域は電流値｜Ｉ＊｜が減少する領域、すなわち上記式（８）を満たす領域を示すこととなるから、どのような実数値および虚数値のインピーダンス素子４０を用いれば所望の電流／電圧特性（ここでは電流特性）が得られるかをインピーダンスチャートから容易に把握することができるようになる。なお、図３のインピーダンスチャートでは、電流値｜Ｉ＊｜が増大する領域および減少する領域に、それを識別するための表記（例えば「＋」および「−」等）を表示している。この表記の表示に際しては、まず、電流／電圧特性算出部２０において、上記円の外側または内側の各領域について電流値｜Ｉ＊｜の増減を識別する情報が生成される。そして、その情報に基づいて、表示情報生成部２４において、当該表記がインピーダンスチャート上の適した位置に表示されるよう、表示情報が生成される。この表示情報も電流／電圧表示情報に相当する。
【００１６】
次に、図４を参照し、電流／電圧特性を表示したインピーダンスチャートの別の例について説明する。図４は、図２の回路３０において、入力信号の３次高調波成分（１５０［ＭＨｚ］）に関して電流値｜Ｉ＊｜が元の１／５〜１／２となるインピーダンスの領域を示すインピーダンスチャートである。回路３０の構成要素の回路定数は上記図３の場合と同じである。
【００１７】
図２の回路３０において、インピーダンスチャート上で電流値｜Ｉ＊｜の変化しない円（図３に示した円）と中心が同じで半径が５倍となる円（図４において直径の大きい円）上の座標点をその実数値および虚数値とするインピーダンス素子４０を用いれば、電流値｜Ｉ＊｜は１／５となる。また同様に、インピーダンスチャート上で電流値｜Ｉ＊｜の変化しない円（図３に示した円）と中心が同じで半径が２倍となる（図４において直径の小さい円）上の座標点をその実数値および虚数値とするインピーダンス素子４０を用いれば、電流値｜Ｉ＊｜は１／２となる。したがって、図２の回路３０において、電流値｜Ｉ＊｜を１／５〜１／２としたい場合、図４において小さい円と大きい円とで挟まれる領域（図４においてハッチングで示した領域）の座標点をその実数値および虚数値とするインピーダンス素子４０を用いればよい。
【００１８】
なお、図４に示したインピーダンスチャートについても、そのインピーダンスに応じた電流特性の算出、および各領域毎の電流特性を識別する情報の生成は、電流／電圧特性算出部２０にて行われ、その電流特性および電流特性を識別するための表記（例えばハッチング等）をインピーダンスチャート上で表示するための電流／電圧表示情報の生成は、表示情報生成部２４にて行われる。また図４では、電流値｜Ｉ＊｜が元の１／５〜１／２となる領域を示すハッチングは、Ｒ≧０の領域についてのみ施されている。これは、実数値Ｒが０より小さくなることが実際にはあり得ないことを考慮し、実数値Ｒが０以上の（または０より大きい）領域についてのみ電流／電圧表示情報が生成されるよう設定されているからである。
【００１９】
ところで、位相特性算出部２２（図１）は、入力部１２より入力された算出条件に基づいて、処理対象となる回路中の所定地点での電流または電圧の位相特性を算出し、表示情報生成部２４は、その位相特性を示す位相表示情報を生成する。ここで、図２および図５を参照して、位相特性の算出および位相表示情報の生成の一例について説明する。
【００２０】
図２の回路３０において、インピーダンス素子４０を挿入したときの受信ＩＣ３８の入力側における電圧Ｖ２＊は、
【数１１】
2004061331.tif 000013
で表すことができる。この式（１１）は、台形波のある高調波成分の位相をθとすると、
【数１２】
2004061331.tif 000014
と変形することができる。ただし、ここで、
【数１３】
2004061331.tif 000015
とした。
【００２１】
図５は、入力信号の３次高調波成分（１５０［ＭＨｚ］）に対する上記式（１２）を、図３のインピーダンスチャート上に示したものである。すなわち、ここでも、回路３０の構成要素の回路定数は上記図３の場合と同じである。上記式（１２）は、インピーダンスチャート（ＲＸ平面）上では、位相θに応じた傾きを有する直線で表示される。すなわち、インピーダンスチャート上に式（１２）に基づく直線を表示することにより、インピーダンス素子４０のインピーダンスに応じた当該位相θの特性を知ることができる。図５の例では、θ＝−８０°、−７５°、−７０°の場合の各直線、および、−８０°≦θ≦−７０°を満たす領域（ハッチングで示す）が表示されている。このような表示により、その直線上あるいは領域内の座標点をその実数値および虚数値とするインピーダンス素子４０であれば、それを送信ＩＣ３４と伝送線路３６との間に挿入したときに、回路３０において、それら直線あるいは領域に対応する位相特性が得られることがわかる。すなわち、どのような実数値および虚数値のインピーダンス素子４０を用いれば所望の位相特性が得られるかを、インピーダンスチャートからより容易に把握することができるようになる。さらに、図５のインピーダンスチャート上には、インピーダンス素子４０のインピーダンスに応じた電流／電圧特性も表示されている（破線）。このような表示によれば、所望の電流／電圧特性および位相特性を満たすインピーダンスをより容易に知ることができる。なお、図５では、図４の場合と同様にして、Ｒ≧０の領域についてのみハッチングが施されている。
【００２２】
次に、図６を参照し、位相特性を表示したインピーダンスチャートの別の例について説明する。図６は、回路３０において、入力信号の３次高調波成分（１５０［ＭＨｚ］）に関して位相特性が−８０°≦θ≦−７０°となり（図５にハッチングで示した領域）、かつ電流／電圧特性が電流値｜Ｉ＊｜が元の１／５〜１／２となる（図４にハッチングで示した領域）領域を示すインピーダンスチャートである。すなわち、ここでも、回路３０の構成要素の回路定数は上記図３の場合と同じである。図６のように電流／電圧特性および位相特性の双方を満たす領域をインピーダンスチャート上に表示することにより、所望の位相特性および電流／電圧特性を満たすインピーダンス素子４０を容易に知ることができる。なお、この場合も、インピーダンスに応じた位相特性および電流／電圧の算出、各領域毎の電流／電圧特性を識別する情報の生成は、電流／電圧特性算出部２０にて行われ、その位相特性、電流／電圧特性、およびそれら特性を識別するための表記（例えばハッチング等）をインピーダンスチャート上で表示するための表示情報の生成は、表示情報生成部２４にて行われる。また、図６では、図４の場合と同様にして、Ｒ≧０の領域についてのみハッチングが施されている。
【００２３】
ところで、同じ入力信号であっても、その高調波成分によって上記電流／電圧特性は変化する。図７は、図２に示した回路３０においてその構成要素の回路定数が上記図３と同じである場合の入力信号について、その各高調波成分についての電流値｜Ｉ＊｜が変化しない条件を示すインピーダンスチャートである。また、インピーダンス素子のインピーダンスは、信号の周波数によって変化する。図８は、インピーダンス素子としてのフェライトビーズの信号周波数に応じたインピーダンス特性の一例を示す図である。そのうち図８（ａ）は、周波数特性であり、また図８（ｂ）は、図８（ａ）の周波数特性をインピーダンスチャート上に示した図である。図８（ｂ）に示される複数の点の各座標が、各周波数におけるインピーダンスの値である。そして、図８（ｂ）に示したようなインピーダンス素子のインピーダンス（実数値および虚数値）を、電流／電圧特性あるいは位相特性を表示したインピーダンスチャート（例えば、図３〜図６）上に表示すれば、そのインピーダンス素子によって所望の電流／電圧特性あるいは位相特性を実現可能であるか否かを、より容易に判別することができるようになる。さらに、図８（ｂ）に示したようなインピーダンス素子のインピーダンス（実数値および虚数値）を、電流／電圧特性あるいは位相特性を入力信号の高調波成分毎に表示したインピーダンスチャート（例えば図６）上に表示することによって、そのインピーダンス素子によって各高調波成分について所望の電流／電圧特性を実現可能であるか否かを、より容易に判別することができるようになる。なお、インピーダンス素子のインピーダンスの値をインピーダンスチャート上に表示するための表示情報は、入力部１２から入力された該インピーダンスの値を示す情報に基づき、表示情報生成部２４において生成される。
【００２４】
制御部１４（図１；電流／電圧特性算出部２０、位相特性算出部２２および表示情報生成部２４を含む）は、プログラム保持部（例えば記憶部１８等）に保持されたプログラムに従って上述したような処理（具体的には、電流／電圧特性の算出、位相特性の算出、表示情報の生成等）を行う。かかる処理を実行するためのプログラムは、例えば、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体（例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＭＯ等）に格納されており、リムーバブルデバイス（例えば、ＣＤ−ＲＯＭデバイス、ＤＶＤデバイス、ＭＯデバイス等；図示せず）によって読み出され、上記プログラム保持部にインストールされる。また、電気通信回線（例えばインターネット、電話回線網等）を通じてダウンロードされたプログラムを、上記プログラム保持部にインストールしてもよい。
【００２５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態の説明では、電流／電圧特性として電流特性を表示する場合について説明したが、ほぼ同様の手順により、回路中の所定位置における電圧特性（例えばインピーダンス素子のインピーダンスに応じた電圧の増減等）を算出しこれを表示することも可能である。また、インピーダンスチャートによって、電流または電圧の変化量を数値あるいは数値に対応させた表示要素によって表示してもよいし、電流または電圧の変化（増減、不変等）を示すのではなく、電流／電圧特性として電流または電圧の値（例えば直流成分値等）を、その数値あるいは数値に対応させた表示要素によって表示するようにしてもよい。また、例えば、入力された表示条件に基づいてインピーダンスチャートの所定位置が所定の表示倍率で表示されるように表示情報を生成するなど、入力部からインピーダンスチャートの表示形式を指定あるいは変更できるようにしてもよい。
【００２６】
また、電流／電圧特性算出部２０または位相特性算出部２２による電流、電圧または位相特性の算出結果を記憶部１８に格納しておき、表示情報生成部２４が、格納された算出結果に基づいて表示情報を生成するようにしてもよいし、また入力部１２から入力された算出条件や表示条件を一旦記憶部１８に格納しておき、電流／電圧特性算出部２０または位相特性算出部２２が、記憶部１８に格納された情報に基づいて処理を行うようにしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、回路の所定位置におけるインピーダンス素子のインピーダンスに応じた電流／電圧特性、あるいは位相特性をインピーダンスチャートとして表示することができるので、所望の電流／電圧特性および位相特性を満たすインピーダンス素子をより容易に知ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるインピーダンスチャート表示システムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるインピーダンスチャート表示システムの処理対象としての回路の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態にかかるインピーダンスチャート表示システムによって生成した電流／電圧特性を示すインピーダンスチャートの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態にかかるインピーダンスチャート表示システムによって生成した電流／電圧特性を示すインピーダンスチャートの別の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態にかかるインピーダンスチャート表示システムによって生成した位相特性を示すインピーダンスチャートの一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態にかかるインピーダンスチャート表示システムによって生成した電流／電圧特性および位相特性を示すインピーダンスチャートの一例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態にかかるインピーダンスチャート表示システムによって生成した入力信号の高調波成分毎の電流／電圧特性を示すインピーダンスチャートの一例を示す図である。
【図８】フェライトビーズ（インピーダンス素子）の特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０　インピーダンスチャート表示システム、１２　入力部、１４　制御部、１６　出力部、１８　記憶部、２０　電流／電圧特性算出部、２２　位相特性算出部、２４　表示情報生成部、３０　回路、３２　信号発生部、３４　送信ＩＣ、３６　伝送線路、３８　受信ＩＣ、４０　インピーダンス素子。
【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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