(57)【要約】【課題】  電磁波輻射低減の遮蔽構造を備える電子機器の電磁波輻射量を管理する設計分野と製造品質管理分野において、遮蔽品質を安定にする要求が高まっている。【解決手段】  遮蔽構造を備える電子機器内部に小型高周波信号発生器を設置し、遮蔽率測定の送受信システムとすることにより遮蔽率の数値化およびその変動幅管理ができる。【選択図】  図１
2005345399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発信部とALC回路と出力端子部とからなる小型広帯域高周波信号源の出力を遮蔽構造を備えた電子機器の遮蔽空間内部の導体表面に直接接続することからなる送信部と、一方前記遮蔽空間外側で漏洩源に目される箇所の導体表面において、一つ以上の低電位アースを基準にして漏洩する高周波電圧電流を検出プローブで検出する接続と、外部導体表面からのノイズ混入をなくすノイズフィルタ付きの測定用接続ケーブルと、前記検出部からの漏洩高周波信号を周波数特性表示するスペクトラムアナライザとからなる接続とすることにより、アースである導体表面に生じる伝導性および共振性の高周波信号伝播特性を広帯域広ダイナミックレンジで測定可能とすることが特徴の遮蔽率測定システム。
【請求項２】
前記請求項１の測定方法で得られる複数の高周波信号検出データを位相合成なしで積算するデータ処理方法により電子機器全体の遮蔽率および電磁波輻射の解析に役立つことを特徴とするデータ処理システム。
【請求項３】
前記請求項１の測定方法において、小型広帯域高周波信号源の出力回路の終端インピーダンス側に検波器を付加し、その検波出力を遮蔽空間外側に出力することにより遮蔽空間の共振状態を直流電圧の変化でモニタすることが特徴の遮蔽率測定システム。
【請求項４】
前記請求項１の小型広帯域高周波信号源の出力回路において、設置環境および接続モード（例えば電界、磁界、電圧流し込みなど）にあわせることができるように出力端子部とそのアダプタ部を配置したことが特徴の小型広帯域高周波信号源。
【請求項５】
前記請求項１の測定方法の小型広帯域高周波信号源の出力回路において、出力インピーダンス値と同じインピーダンス値で出力を終端した形式で出力することと、また前記出力および終端のインピーダンス値そのものを小さくすることにより、出力レベル周波数特性を安定にするこ とが特徴の小型広帯域高周波信号源。
【請求項６】
前記請求項１の測定方法の検出部において、検出環境および接続モード（例えば電界、磁界、電圧電流受信など）にあわせることができるように検出入力回路部とそのプローブアダプタ部を配置したことが特徴の検出部。
【請求項７】
前記請求項１の高周波信号検出部の低電位アースアダプタにおいて、金属構造物の導体内部が空洞で繋がり遮蔽構造を持つその両端にネ ジ勘合接続の端子を備えることにより、電子機器導体深部の低電位アースとすることが特徴の低電位アースアダプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁波輻射低減の構造技術を備えた電子機器の遮蔽率の測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
アナログ無線電話機の時代から電話機の受信感度の低下原因となる電磁波輻射（高周波信号漏洩）の低減要求がある。最近、デジタル方式の携帯電話機の普及に伴い無線通信品質の確保若しくは生活環境の清浄化とともに送信パワーの低レベル化若しくはＶＣＣＩ適合の要求が重なり、遮蔽構造を備えることで電子機器からの電磁波輻射（EMIノイズ）を低減しようとする動きがさらに高まっている。一般的に普及している前記電子機器からの電磁波輻射（EMIノイズ）の特性データは、周波数特性表示器（スペクトラムアナライザなど）で測定する方法をとっている。本発明は、電磁波輻射低減の遮蔽構造を備える電子機器の設計分野と製造品質管理分野において、高遮蔽とその安定な遮蔽品質を得る技術手段として考案した電子機器の遮蔽率測定に関する。
【０００３】
従来から普及している遮蔽率の測定方法はKEC法と放射妨害波測定法とがある。それら両方法とも遮蔽対策実施前後の周波数特性表示測定データを比較することにより対象物の遮蔽率を知ることができる比較測定方法である。
【０００４】
例えば  前記KEC法は、材料および素材の電界シールド効果と磁界シールド効果（性能）を表す場合の一般的な測定方法である。KEC法による周波数特性表示データは電子機器の材料および素材段階での電子機器設計資料として役立っているが構成物に組み込んだ場合の効果については未知な部分がある。このため技術的なノウハウの形でメーカが利用している。
【０００５】
例えば  前記放射妨害測定法は、もともとEMI試験サイトで電子機器の電磁波輻射を測定する最終的な測定方法で、IEC(またはCISPR)国際規格によりきめられた測定方法である。その測定方法を遮蔽率測定として応用することになるが様々な問題もあり限られた人にしか使えないのが現状である。
【０００６】
前記放射妨害波の測定データのバラツキに関わる品質管理について、CISPR16のロット管理規則が一般的である。
【０００７】
用語の補足説明、  
KEC法について、  KECとは関西電子工業振興センターの略でそのKECが開発した電界シールド効果および磁界のシールド効果測定方法である。TEMセル方式により電界シールド効果と磁界シールド効果を測定することが可能で測定周波数範囲  100khz-1000Mhzと広帯域である。一般的に遮蔽とシールドとは似たような効果を持つものとして知られており特許分類では同じ扱いである。前記参考例文表記は変更なしのそのままである。
【０００８】
電子機器について、  本発明はほとんどの電気製品に関わることである。例えば、家電製品、電気機器、電気装置、情報通信、医療機器etcと広範囲である。そのために電子機器に統一することとした。
【０００９】
ALC回路について、  オートマチック  レベル  コントロール回路の略。高周波信号源の出力レベルを自動的に一定に保つ機能で、変調器と出力増幅器と検波器と基準電圧比較器とからなる一連の負帰還ループ。ALC回路は定電圧回路なので理論上はゼロインピーダンスとなるがその出力端に接続するインピーダンスが出力インピーダンスを決める。
【００１０】
関連文書、
特開2000-9775(P2000-9775A)  電流測定装置および電流発生源特定方法
特開平１１-14680  輻射ノイズ測定装置、輻射ノイズ測定方法、輻射ノイズ表示方法および輻射ノイズ検出装置
特公平６-64106  ノイズ計測プローブとノイズ計測方法
特願2003-375221  低インピーダンス負荷による接続配線または接続ケーブルの高周波電流低減と電磁波輻射低減
初等物理シリーズ  ４  静電気    永田一清著
KEC法によるシールド効果の測定  社団法人関西電子工業振興センター
2004 EMCノイズ対策技術展  特別企画「世界のEMC規格・規制」    社団法人  日本能率協会
CNE6500B型  広帯域ノイズジェネレータ、試験サイトの共振評価用、（株）東陽テクニカ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記背景技術において一般的な遮蔽率測定に関係する測定システムを紹介した。そのことからもわかるようにKEC法から放射妨害波測定法へと一気に最終評価段階移行である。それを電子機器設計でたとえるならば部品から一気に総合評価の最終段階へ向かうことと同じ関係である。つまり電子機器の構造設計とその遮蔽率設計の段階がないことがわかる。
【００１２】
前記電子機器の電磁波輻射量にバラツキが生じる要因について、例えば物理構造面での品質悪化要因は、寸法誤差、板厚、接触面の凹凸処理、組立時の接触圧（電子機器筐体構造物の接触、遮蔽ケースのアース導体どうしの接触）、組立時の締め付けトルク（同軸ケーブルの締め付けトルク、構造物ネジ締め付けトルク）、組立応力および環境温度変化による接触の変化、量産による接触状態の変化etcと様々である。単なる製造図面の問題ではなく、製作組立の製造分野でありその指導と管理も含まれるという小さいけど結果的大規模になってしまうという品質管理業務であることがわかる。
【００１３】
前記電子機器の電磁波輻射について第一、  電子機器の電磁波輻射は電気的性質に由る現象である。電気的性質に基づいて電荷発生源から外側へ外側へと電荷が移動し、それに伴い高周波電流が流れる。また電界および磁界も生まれ、その伝播ルートは複数で立体的である。その最外側では電磁波も生成され遠くまで輻射するようになる。その電磁波は反射によりお互いに干渉しあい様々な形でベクトル合成される。同相合成や逆相合成が発生するため変動しやすくなりデータの再現性も低くなる。従って前記電磁波輻射が電気的性質に基づく漏洩現象なので完全に止めることは至難の業であることがわかる。
【００１４】
前記電磁波輻射のおおもとにある電荷発生源とは、EMIノイズソース源のことである。前記  EMIノイズソース源は、電気回路を搭載したプリント板とその遮蔽空間である。そこでは、基本波と高調波とデュティ繰り返し信号と反射によるAM-PM変換波と電源とアースとの信号MIXとクロストークによる信号MIXと電磁界による空間共振と物理的な長さ共振状態と様々な周波数が発生している。つまりほとんど全ての周波数成分が発生していることがわかる。
【００１５】
従って、電磁波輻射が電気的性質そのものであり漏洩を完全遮蔽できないことがわかった。また、前記物理構造面での品質悪化要因の箇所数が多いと電磁波輻射の品質安定化が遅れることもわかった。従って、電磁波輻射低減の重要ポイントとは、EMIノイズソース源からノイズ信号を作らない出さないことと、遮蔽構造物が一体物で、シンプルで、小型であることである。
【００１６】
また、EMIノイズソース源に狙いを定めて遮蔽すること、遮蔽を施す部分を発見することなども重要である。またどのように遮蔽すればよいのかという遮蔽技術の学習に必要なのが本発明の遮蔽率測定方法である。遮蔽率測定方法の確立の課題について以下に記す。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は前記遮蔽率測定方法は電子機器内部の遮蔽空間に小型広帯域高安定高周波信号源を実装する送信部と、その遮蔽空間外側に漏洩する伝導性および共振性の高周波信号を受信する受信部とからなる遮蔽率測定システムである。  しかし、解決手段を記す前に先に以下のことがらを記す。
【００１８】
本発明の測定に欠かせないアースの解釈について、無線通信の送受信システムでは、受信機側にノイズが発生し高電位アースと成ることがよくある。このような場合は無線受信機の受信感度が悪くなり、受信のダイナミックレンジが狭くなることが知られている。その改善策の低電位アース化により、受信機側のノイズが減少し受信感度が改善されることがある。その考えに基づき、本発明の前記遮蔽率測定システムの重要な測定条件は低電位アースを基準にすることである。
【００１９】
前記低電位アースの所在について、私たちのいる環境は、電磁波が空間に充満しているために低電位アースが見当たらないのが実情である。そこで本発明の測定システムでは、例えば  前記電子機器側では表皮効果により低電位アースが導体深部に生じる。その現象は導体表面の高周波信号が金属導体に浸透すると減衰するという性質に因るもので、その結果導体深部は低電位アースが生まれる。また前記受信側の場合はローノイズ測定器（受信機）であることが条件でその出力コネクタ部分の同軸構造の内壁アースが低電位アースである。さらにまた接続ケーブルの場合は空間に充満する電波により接続ケーブルの外部導体表面が高電位アースと化すことがあり、その状況では高遮蔽構造の接続ケーブルの外部導体の内壁アースが低電位アースである。但し特願2003-375221の改善対策をすることにより低電位アースの維持が可能となる。以上の低電位アースを基準にすることである。
【００２０】
例えば  本発明の測定システムにおける低電位アース接続の場合、前記電子機器の低電位アース接続は最短のリターンアース経路である。また同時に受信側（測定系）の低電位アースと接続することにより広帯域性とパワー受信性に優れた低雑音周波数特性の受信方式となる。前記受信側（測定系）の低電位アースだけの接続の場合は利便性に優れた受信方式となる。いずれの方式でも低電位アース測定可能である。
【００２１】
前記電子機器の電磁波輻射について第２、  前記電気的性質により電荷の流れが外側へ外側へと生じ、その流れの中には表面電荷密度の粗密差が生まれている。例えば角部と凸部と平坦部また遮蔽ケースと筐体構造物と接続配線部と粗密差が全体に生じている。その中を流れる高周波電流は物理的長さと周波数（波長）に起因に関係し共振状態が生じ、導体表面に電位差を生じさせている。例えば磁界成分が多いところはインピーダンスが低く手で触っても影響が少なくループ結合で受信できる。一方電界成分の多いところはインピーダンスが高く先端開放による結合で受信できる。従って前記電子機器全体はお互いに関係する複雑な構造物共振器と化している。
【００２２】
前記電子機器の電磁波輻射について第３、  前記電子機器の内部現象の理解として、例えば高周波伝送回路の視点から伝送路とリターンアース経路で構造設計しようとする場合、伝送線路がない、アースがないという現実に直面し、高周波伝送回路理論が成立しにくいという事実がある。従って、前記電子機器全体をお互いに関係する複雑な構造物共振器、例えばフィルター、アンテナの類とみなすことの方が妥当である。
【００２３】
以上により、電子機器の全体像を定めたのでこれよりそれらを基本にした遮蔽率測定システムを構築する。
【００２４】
基本技術１、本発明の前記電子機器内部の遮蔽空間に小型広帯域高安定高周波信号源を実装する送信部において、高安定な出力レベルの信号源とするために、出力インピーダンス値と同じインピーダンス値で終端する形式の自己完結型とする。これにより負荷がハイインピーダンスでも出力レベルを安定にすることができる。
【００２５】
基本技術２、前記基本技術１の遮蔽空間の導体表面に小型広帯域高安定高周波信号源の出力端子を接続する方法として、終端インピーダンスのハイ側だけを負荷接続する電圧供給方法若しくは遮蔽空間をつくる構造物の上下両端に負荷接続する電力供給方法若しくは磁界結合ループと終端抵抗器を接続し遮蔽空間に磁界接続をはかる方法などがある。それらの方法にあわせて接続形態を変えるために様々な出力端子部を設けている。
【００２６】
基本技術３、多くの一般的な送信器の出力端子は、出力インピーダンス値が高いために周辺空間（前記遮蔽空間）と結合し、不安定な出力レベル状況にある。その出力レベルを安定にするには、出力インピーダンス値を下げることで解決できる。それにより周辺空間および構造物の影響も少なくなり出力レベル特性を安定にすることができる。
【００２７】
基本技術４、前記基本技術１の終端インピーダンスの両端に検波回路を接続し、その直流電圧出力を前記遮蔽空間外側に引き出すことにより出力レベルの変動をモニタすることができる。本発明の遮蔽率測定システムのような比較測定に適している。
【００２８】
基本技術５、前記受信部の受信方法は、前記遮蔽空間外側に漏洩する高周波信号を接触測定する方法である。また、漏洩箇所が漏洩電流密度の高いポイントなのでそこを選ぶことや接触の受信面積を広げる静電結合的な接触測定方法とすることなどの方法がある。その方法は共振状態に左右されない測定が可能となる。また、見えない遮蔽空間内部の共振状態を見ることができる。さらに前記基本技術４のモニタデータと照合することにより共振状態および遮蔽率の総合像が見える。
【００２９】
基本技術６、前記漏洩源の出力形態は様々である。電界成分および磁界成分で満たされた遮蔽空間から漏洩するもの、高周波電流として漏洩するもの、電磁波として漏洩するものそれらの区別がし難い状況が現実である。従って、それら様々な形態について、それらの成分にあわせて遮蔽率の成分測定を行うことができるアダプタ検出部を受信部に設けている。
【００３０】
基本技術７、前記基本技術６の変形として、電子機器の筐体構成物や入出力コネクタ部をそのまま利用した高感度アンテナとする方法もある。例えば最終検査段階に前記の高感度アンテナ受信方法を採用し、品質管理とすることも考えられる。
【００３１】
基本技術８、遮蔽率の算出は、遮蔽ケース単体だけで評価する場合と電子機器総合で評価する場合とがある。いずれにしても複数のデータを積算して求める必要がある。合成時、前記位相ベクトル合成問題もあるので、遮蔽率の場合は位相を考慮しないで積算する方式とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の遮蔽率測定方法は電磁波輻射の量産変動幅を推定したり数値化することができる。また、新遮蔽技術の開発ツールまたは様々な構造物の共振状態の評価ツールとして、構造設計分野および製造品質管理分野に役立つ
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は、本発明の実施の形態の一例を表す構成図であり、請求項１に関する一例である。但し、図面の全てが実寸法と異なるので注意。図１は、小型広帯域高周波信号源１の出力を遮蔽構造を備えた電子機器２の遮蔽空間内部３の導体表面に直接接続するアダプタ４とからなる送信部と、一方前記遮蔽空間外側５で漏洩源に目される箇所の導体表面において、一つ以上の低電位アース（図１では６、９、１０の低電位アース）を基準にして漏洩する高周波電圧電流を検出プローブ７で検出する接続と、外部導体表面からのノイズの混入をなくすノイズフィルタ８付きの測定用接続ケーブル９と、前記検出部からの漏洩高周波信号を周波数特性表示するスペクトラムアナライザ１０とからなる接続を示している図である。その接続により、量産製造時の遮蔽率の変動幅を数値表示できる。また、実機を使い、漏洩する高周波電圧電流をプローブ検出した測定データとEMIサイトの電磁波輻射データとを照合比較することにより様々なことがわかる。
【００３４】
図２は、本発明の実施の形態の一例を表す回路図であり、請求項１に関する一例である。図１の回路図でもある。低電位アース６は回路図上ではIECの機能アース記号を採用している。アダプタ４の出力端が導体表面４１に直接接続することによりアース接続となる。
【００３５】
図３は、本発明の請求項３との請求項５の実施の形態を表す回路図でその一例である。小型広帯域高周波信号源のALC回路部の出力アンプ１３と小型広帯域高周波信号源のALC回路部の検出回路１６とは、ALC回路の一部分である。ALC回路の出力インピーダンスは０オームなのでZ0が出力インピーダンス１４となる。ZLは終端インピーダンス１５となる。終端インピーダンス１５の両端の電圧変動を検出する検出器１７、そのモニタ出力１８。遮蔽空間内部導体表面上下を接続するアダプタ４で出力をアース接続する交点４１。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の請求項１の実施の形態を表す構成図でその一例
【図２】本発明の請求項１の実施の形態を表す回路図でその一例
【図３】本発明の請求項３との請求項５の実施の形態を表す回路図でその一例
【符号の説明】
【００３７】
１小型広帯域高周波信号源
２遮蔽構造を備えた電子機器
３遮蔽空間内部
４遮蔽空間内部導体表面上下を接続するアダプタ
５遮蔽空間外側
６低電位アースアダプタ
７検出部
８外部導体表面ノイズフィルタ
９測定用接続ケーブル
１０周波数特性表示器
１１小型広帯域高周波信号源の発信部
１２小型広帯域高周波信号源のALC回路部
１３小型広帯域高周波信号源のALC回路部の出力アンプ
１４小型広帯域高周波信号源のALC回路部の出力インピーダンス
１５小型広帯域高周波信号源のALC回路部の終端インピーダンス
１６小型広帯域高周波信号源のALC回路部の検出回路
１７小型広帯域高周波信号源出力部の終端インピーダンス両端の電圧検出器
１８小型広帯域高周波信号源出力部の出力電圧モニタ出力端子
４１遮蔽空間内部導体表面上下を接続するアダプタの接続交点
【図１】
2005345399.tif 000003
【図２】
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【図３】
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