(57)【要約】【課題】本発明は、静電気などのような短パルス波の周波数分析を可能とし、これにより、高周波成分の測定をも可能とする短パルス波の測定方法および短パルス波測定装置を得ることを目的とする。【解決手段】本発明のパルス幅が１ｎｓ〜８００ｎｓの短パルス波の測定方法であって、短パルス波を発生させる静電気放電装置１（短パルス波発生装置）とスペクトラムアナライザ３の間に固定減衰器２が接続された状態で、前記静電気放電装置１で繰り返し短パルス波を発生させ、前記スペクトラムアナライザ３を用いて短パルス波の周波数分析を行なう短パルス波の測定方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス幅が１ｎｓ〜８００ｎｓの短パルス波の測定方法であって、
短パルス波を発生させる短パルス波発生装置とスペクトラムアナライザの間に減衰器が接続された状態で、
前記短パルス波発生装置で繰り返し短パルス波を発生させ、
前記スペクトラムアナライザを用いて短パルス波の周波数分析を行なう短パルス波の測定方法。
【請求項２】
前記短パルス波発生装置で繰り返し短パルス波を発生させる回数が１０００回以上である請求項１記載の短パルス波の測定方法。
【請求項３】
請求項２記載の短パルス波の測定方法を５セット行い、それぞれのスペクトラムアナライザによる周波数分析結果を重畳して周波数分析を行なう短パルス波の測定方法。
【請求項４】
請求項１〜３記載の短パルス波の測定方法において、前記減衰器と前記スペクトラムアナライザの間にハイパスフィルタを接続した短パルス波の測定方法。
【請求項５】
請求項１〜３記載の短パルス波の測定方法において、前記短パルス波発生装置と前記減衰器の間にハイパスフィルタを接続した短パルス波の測定方法。
【請求項６】
請求項１〜４に記載の短パルス波の測定方法において、前記短パルス波発生装置と前記減衰器の間に被評価回路を接続した短パルス波の測定方法。
【請求項７】
請求項５記載の短パルス波の測定方法において、前記短パルス波発生装置と前記ハイパスフィルタの間に被評価回路を接続した短パルス波の測定方法。
【請求項８】
パルス幅が１ｎｓ〜８００ｎｓの短パルス波の測定装置であって、
短パルス波発生装置と、
前記短パルス波発生装置と接続された減衰器と、
前記減衰器と接続されたスペクトラムアナライザとを備えた短パルス波測定装置。
【請求項９】
パルス幅が１ｎｓ〜８００ｎｓの短パルス波の測定装置であって、
短パルス波発生装置と、
前記短パルス波発生装置と接続された出力端子と、
入力端子と、
前記入力端子に接続された減衰器と、
前記減衰器に接続されたスペクトラムアナライザとを備えた短パルス波測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電気などのパルス幅が１ｎｓ〜８００ｎｓという短パルス波の測定方法および短パルス波測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品の小型化により静電気放電に対する耐性が低下しており、静電気放電の対策は電子機器等にとって非常に重要なものとなっている。
【０００３】
ところで、実際の静電気が如何なる電気的特性を有するかは、当然ながら測定により特定される。
【０００４】
静電気の試験方法については、国際電気標準会議（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）のＩＥＣ  ６１０００−４−２が、「静電気放電イミュニティ試験」として知られている。そして、この規格を日本語に翻訳し、技術内容を変更せずに作成されたものとして、日本工業規格のＪＩＳ  Ｃ６１０００−４−２も知られている。このＩＥＣによる静電気の試験方法は、装置などに静電気を印加させたときの影響を確認する試験を規定したものであるが、その際に印加する静電気波形についても、特定をしている。その特定方法は、横軸に時間、縦軸に電流としたものである。
【０００５】
また、実際の被評価回路の静電気による波形が如何なるものなのかを測定することは重要であるが、スペクトラムアナライザによる測定は困難であるとされており、静電気そのもの、あるいは静電気による被評価回路の波形の周波数成分を測定することは困難であった（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１５１５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
静電気による電子機器への破壊や誤動作などの悪影響は、静電気中の最も高い電流値、所謂ピーク電流や、静電気のエネルギーが関係していると思われている。
【０００８】
しかし、近年、静電気に含まれる高周波成分も悪影響を及ぼしているのではないか、と考えられるようになっている。高周波成分は、そのエネルギーが小さくても、機器の誤動作を生じさせたり、場合によっては故障を生じさせる恐れがあるからである。そこで、静電気の周波数成分は如何なるものであるか、特に高周波成分は如何なるものであるかを知る事は非常に重要になってくる。
【０００９】
しかし、静電気の周波数分析や高周波成分の測定方法は確立されておらず、また、上記特許文献１にも記載されているように、静電気は単発的に発生するものであることから、スペクトラムアナライザでの測定は困難であるとされていた（特許文献１第５頁第７行目から第１０行目。）。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、静電気などのような短パルス波の周波数分析を可能とし、これにより、高周波成分の測定をも可能とする短パルス波の測定方法および短パルス波測定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を有している。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、パルス幅が１ｎｓ〜８００ｎｓの短パルス波の測定方法であって、短パルス波を発生させる短パルス波発生装置とスペクトラムアナライザの間に減衰器が接続された状態で、前記短パルス波発生装置で繰り返し短パルス波を発生させ、前記スペクトラムアナライザを用いて短パルス波の周波数分析を行なう短パルス波の測定方法である。
【００１３】
請求項１に記載の発明は、上記構成により、短パルス波の周波数分析を行なうことができるという作用効果を有する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記短パルス波発生装置で繰り返し短パルス波を発生させる回数が１０００回以上である請求項１記載の短パルス波の測定方法であり、請求項１記載の発明と同様な作用効果を有する。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の短パルス波の測定方法を５セット行い、それぞれのスペクトラムアナライザによる周波数分析結果を重畳して周波数分析を行なうものであり、より詳細な短パルス波の周波数分析を行なうことができるという作用効果を有する。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３記載の短パルス波の測定方法において、前記減衰器と前記スペクトラムアナライザの間にハイパスフィルタを接続したものであり、特に、短パルス波の高周波帯域の周波数分析を行なうことができるという作用効果を有する。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３記載の短パルス波の測定方法において、前記短パルス波発生装置と前記減衰器の間にハイパスフィルタを接続したもので、特に、短パルス波の高周波帯域の周波数分析を行なうことができるという作用効果を有する。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４に記載の短パルス波の測定方法において、前記短パルス波発生装置と前記減衰器の間に被評価回路を接続したもので、特に、短パルス波の高周波帯域の周波数分析を行なうことができるという作用効果を有する。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項５記載の短パルス波の測定方法において、前記短パルス波発生装置と前記ハイパスフィルタの間に被評価回路を接続したもので、特に、短パルス波の高周波帯域の周波数分析を行なうことができるという作用効果を有する。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、パルス幅が１ｎｓ〜８００ｎｓの短パルス波の測定装置であって、短パルス波発生装置と、前記短パルス波発生装置と接続された減衰器と、前記減衰器と接続されたスペクトラムアナライザとを備えたもので、短パルス波の周波数分析を行なうことができるという作用効果を有する。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、パルス幅が１ｎｓ〜８００ｎｓの短パルス波の測定装置であって、短パルス波発生装置と、前記短パルス波発生装置と接続された出力端子と、入力端子と、前記入力端子に接続された減衰器と、前記減衰器に接続されたスペクトラムアナライザとを備えたものであり、出力端子と入力端子間に接続された被評価回路内の静電気によるエネルギー成分の周波数特性を測定することが出来るという作用効果を有する。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明の短パルス波の測定方法および短パルス波測定装置は、静電気などのような短パルス波の周波数分析を可能とし、これにより、新たな基準で静電気を特定することが可能となり、静電気対策をより効果的に行なうことが出来るという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１における静電気測定装置の概略図
【図２】（ａ）〜（ｅ）本発明の実施の形態１における静電気測定方法による周波数分析図
【図３】本発明の実施の形態１における静電気測定方法による周波数分析図
【図４】本発明の実施の形態１における静電気測定方法による被測定回路における静電気測定装置の概略図
【図５】本発明の実施の形態２における静電気測定装置の概略図
【図６】（ａ）〜（ｅ）本発明の実施の形態２における静電気測定方法による周波数分析図
【図７】本発明の実施の形態２における静電気測定方法による周波数分析図
【図８】本発明の実施の形態２における静電気測定装置のハイパスフィルタの回路図
【図９】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態２における静電気測定装置のハイパスフィルタの周波数特性図
【図１０】本発明の実施の形態２における静電気測定方法による周波数分析図
【図１１】本発明の実施の形態２における被測定回路の測定のための静電気測定装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明について説明する。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態１における静電気測定装置の概略図である。
【００２６】
実施の形態１においては、短パルス波として静電気を例にして説明をする。
【００２７】
静電気放電装置１（短パルス波発生装置）は、ＩＥＣ６１０００−４−２の規格に準拠した静電気放電装置である。具体的には、株式会社ノイズ研究所の放電ガンＴＣ−８１５Ｒを用いた。静電気放電装置１が、静電気を印加する先には固定減衰器２（減衰器）が接続されている。この固定減衰器２には、具体的にはヒロセ電機株式会社のＡＴ−５２０を用いた。この固定減衰器２は帯域がＤＣ〜４ＧＨｚで減衰量２０ｄＢ、特性インピーダンスは５０Ωである。スペクトラムアナライザ３は固定減衰器２と接続されており、固定減衰器２を経て減衰された静電気を取り込むようにしている。スペクトラムアナライザ３としては、アジレントテクノロジー株式会社の８５９１Ｍを用いた。このスペクトラムアナライザ３は測定周波数範囲が９ｋＨｚ〜１．８ＧＨｚで、測定周期、即ち、この測定周波数範囲を測定する時間が３６ｍｓである。スペクトラムアナライザ３に静電気を直接印加すると、スペクトラムアナライザ３を破損させる恐れがあるので、固定減衰器２によって、スペクトラムアナライザに入力可能な程度に減衰させている。ここで、固定減衰器２によって静電気を減衰させると静電気の電力や電流の絶対値は低下してしまうが、周波数分析に対しては影響はない。
【００２８】
シールド４は、静電気放電装置１から直接スペクトラムアナライザ３に静電気が侵入することを防止するために設けられている。シールド４としては、一般的なもので構わない。
【００２９】
以上の構成により静電気の周波数分析を行なうのであるが、静電気は連続波ではなく、パルス波であるので、単純に静電気を印加しても周波数分析は困難である。そこで、以下に、本発明の実施の形態１における静電気の印加方法を含んだ静電気の測定方法について説明する。
【００３０】
静電気放電装置１はＩＥＣ６１０００−４−２に準拠して、エネルギー蓄積コンデンサを１５０ｐＦ、放電抵抗を３３０Ωとして接触放電を行なった。放電電圧は２００Ｖ、放電間隔は１ｓとし、繰り返し回数を１０００回とした。そして、固定減衰器２の減衰量は４０ｄＢとした。さらに、スペクトラムアナライザ３はＭａｘＨｏｌｄモードとし、入力されたスペクトルを取り込み、重畳して表示した。なお、今回は接触放電で試験したが、気中放電で試験を行なうことも可能である。
【００３１】
図２（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、本発明の実施の形態１における静電気測定方法による周波数分析図であり、上記の条件で測定したものである。図２（ａ）〜（ｅ）において、縦軸はエネルギーの相対量、横軸は周波数を示している。これらの図からは、エネルギー的に大きな成分は４００ＭＨｚ以下であることがわかる。この点で、静電気の全体的な周波数分析の傾向は、この測定方法により知ることができる。
【００３２】
ところで、図２（ａ）〜（ｅ）は、全体的な傾向は一致するものの、完全に一致するデータではなく、また、周波数分析の結果が不連続的な波形になっている。これは静電気の放電回数が１０００回でも少ないということと、静電気の放電の間隔とスペクトラムアナライザ３の測定周期とが同期するタイミングであった可能性があること、などが原因であると思われる。
【００３３】
そこで、この図２（ａ）で行なった測定方法を１セットとし、これを５セット繰り返して静電気の放電を行い、その結果を重畳させてみた。図３は、本発明の実施の形態１における静電気測定方法による周波数分析図でこの５セット分を重畳させたものである。さらに静電気の放電回数を増やせば、さらによくなると思われるが、この図３の結果でも十分に検討が可能であると思われる。
【００３４】
この図３の結果からも、図２の結果と同様に、エネルギー的に大きな成分は４００ＭＨｚ以下であることがわかる。また、８００ＭＨｚ〜１２００ＭＨｚ周辺にも小さいながらもエネルギーのピークがありそうなことがわかる。
【００３５】
以上のような静電気測定装置および静電気測定方法により、静電気の周波数分析をした測定が可能となる。
【００３６】
また、この装置および方法を応用して、実際の電気回路の中での静電気の周波数分析を測定することができる。図４は本発明の実施の形態１における静電気測定方法による被測定回路における静電気測定装置の概略図である。図１との相違点は、被評価回路５を静電気放電装置１と固定減衰器２との間に接続したことである。静電気放電装置１の静電気を放電する部分、言い換えると静電気を出力する部分を出力端子６とし、被評価回路５からの静電気による波形を取り出す部分を入力端子７としている。出力端子６は、被評価回路５における静電気が印加されると想定する場所に接触させればよい。また、入力端子７は、被評価回路５において静電気による波形を知りたい部分に接触させればよい。
【００３７】
この測定装置および測定方法によれば、被評価回路５の静電気に対する動作を周波数分析して測定することができる。従って、例えば、被評価回路５をバリスタなどの静電気対策部品で構成する静電気対策回路であった場合、その静電気対策回路が作動した後に残留する静電気の周波数分析が可能となり、この結果によって、新たな視点からの静電気対策回路を作ることが可能となる。
【００３８】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明について説明する。
【００３９】
図５は、本発明の実施の形態２における静電気測定装置の概略図である。実施の形態１との相違点は、固定減衰器２とスペクトラムアナライザ３との間にハイパスフィルタ８を接続した点である。ハイパスフィルタ８を接続することで、静電気の低周波数成分を除去し、静電気の高周波数成分をより詳細にスペクトラムアナライザ３で測定するためである。
【００４０】
実施の形態１と同様に、静電気放電装置１はＩＥＣ６１０００−４−２に準拠して、エネルギー蓄積コンデンサを１５０ｐＦ、放電抵抗を３３０Ωとして接触放電を行なった。放電電圧は２０００Ｖ、放電間隔は１ｓとし、繰り返し回数を１０００回とした。実施の形態２においては、固定減衰器２の減衰量は２０ｄＢとした。低周波成分はハイパスフィルタ８で減衰させておき、元々低エネルギーの高周波成分をより詳細に測定するためである。さらに、スペクトラムアナライザ３はＭａｘＨｏｌｄモードとし、入力されたスペクトルを取り込み、重畳して表示した。
【００４１】
ここで、実施の形態１から４００ＭＨｚ以下の周波数成分に関しては、実施の形態１で測定できるので、ここでは４００ＭＨｚより高い周波数成分の測定をより詳細に行なうために、ハイパスフィルタ８として２ｐＦの積層セラミックコンデンサを用いた。このハイパスフィルタ８は、一端を固定減衰器２に他端をスペクトラムアナライザ３に電気的に接続するようにしている。
【００４２】
図６（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、本発明の実施の形態２における静電気測定方法による周波数分析図であり、上記の測定装置および測定方法によるものである。図６（ａ）〜（ｅ）によっても全体傾向の概略は把握できる。
【００４３】
次に、実施の形態１と同様の理由で図６（ａ）で行なった測定方法を１セットとし、これを５セット繰り返して静電気の放電を行い、その結果を重畳させてみた。図７は、本発明の実施の形態２における静電気測定方法による周波数分析図でこの５セット分を重畳させたものである。さらに静電気の放電回数を増やせば、さらによくなると思われるが、この図７の結果でも十分に検討が可能であると思われる。図７から、高周波成分をより詳細に測定することができた。
【００４４】
ここで、ハイパスフィルタ８について言及する。ハイパスフィルタ８には幾つもの種類が存在している。コンデンサを直列に接続したものから、所謂π型フィルタと言われるものも存在する。
【００４５】
図８は、本発明の実施の形態２における静電気測定装置のハイパスフィルタの回路図であり、π型フィルタである。図８において、コンデンサ９の一方の端子にインダクタ１０を、他方の端子にインダクタ１１を接続している。フィルタ入力端子１２は、固定減衰器２と電気的に接続させ、フィルタ出力端子１３はスペクトラムアナライザ３と電気的に接続させている。
【００４６】
このπ型のハイパスフィルタ８は２種類のものを用意した。一つは、コンデンサ９を１０ｐＦ、インダクタ１０およびインダクタ１１は共に１２ｎＨのもので、もう一つは、コンデンサ９を１２ｐＦ、インダクタ１０およびインダクタ１１を共に１２ｎＨにしたものである。
【００４７】
図９（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態２における静電気測定装置のハイパスフィルタの周波数特性図であり、ハイパスフィルタ８がこれらの２つのπ型のものと、前述の２ｐＦのコンデンサを用いたものとの周波数特性を示したものである。図９（ａ）、（ｂ）は共に縦軸を減衰量、横軸を周波数としているが、図９（ａ）は横軸が対数目盛りであるのに対し、図９（ｂ）は横軸が通常の線形の目盛である。
【００４８】
これらの図より、π型の方が、コンデンサ単体よりも４００ＭＨｚ以下の低周波帯でのフィルタリング特性、即ち除去特性が急峻であることがわかる。また、２つのπ型のハイパスフィルタ８の差は殆んどなく、何れのハイパスフィルタ８であっても同様の特性を有していることが分かる。
【００４９】
図１０は、本発明の実施の形態２における静電気測定方法による周波数分析図であり、これらのハイパスフィルタ８をこれらの３種類のものを用いた場合を比較することが出来るように示している。この時の静電気の放電条件も同様に、静電気放電装置１はＩＥＣ６１０００−４−２に準拠して、エネルギー蓄積コンデンサを１５０ｐＦ、放電抵抗を３３０Ωでの接触放電を行なった。放電電圧は２０００Ｖ、放電間隔は１ｓとし、繰り返し回数を１０００回とした。また、固定減衰器２の減衰量は２０ｄＢとした。スペクトラムアナライザ３はＭａｘＨｏｌｄモードとし、入力されたスペクトルを取り込み、重畳して表示した。そして、１０００回を１セットとして５セット分を重畳させた。
【００５０】
図１０の波形を見ると、ハイパスフィルタ８の特性の影響を受けていることがわかる。従って、静電気の高周波成分の周波数特性を詳細に検討する際には、ハイパスフィルタ８の選定が重要であり、低周波帯での除去特性が急峻なものを用いることが好ましい。
【００５１】
ここで、低周波帯での除去特性が急峻なハイパスフィルタ８として、π型フィルタを用いたが、勿論、π型フィルタに限定されるものではない。π型フィルタに限られず、複数個の素子を用いたＬＣフィルタには、低周波帯での除去特性が急峻なフィルタが存在するので、それらを用いることができる。また、４００ＭＨｚ以下の低周波帯を除去するものを用いたが、これは４００ＭＨｚ以下の周波数においてエネルギーが高いからである。ハイパスフィルタ８の周波数通過帯域は、除去したい静電気の周波数に応じて選択すればよい。
【００５２】
このようなハイパスフィルタ８を用いて、実際の電気回路の中での静電気の特に高周波帯での周波数特性を測定することが可能となる。
【００５３】
図１１は、本発明の実施の形態２における被測定回路の測定のための静電気測定装置の概略図であり、実施の形態１の図４にハイパスフィルタ８を挿入したものである。このような構成にすることで、被評価回路５の静電気に対する高周波帯域の周波数特性を測定することが可能となる。
【００５４】
なお、実施の形態２において、ハイパスフィルタ８は、図５とは異なり固定減衰器２と静電気放電装置１との間に接続する方法も考えられるが、静電気によりハイパスフィルタ８が破損等する恐れがあるので、静電気が固定減衰器２を通過した後である固定減衰器２とスペクトラムアナライザ３との間に接続している。ハイパスフィルタ８の静電気に対する耐性が高く、また通過特性の電圧依存性が無視できる程度に小さければ、固定減衰器２と静電気放電装置１との間に接続しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明にかかる短パルス波の測定方法および短パルス波測定装置は、静電気などの短パルス波の周波数分析を可能とすることができる、電子機器等の分野に適用できるものである。
【符号の説明】
【００５６】
１  静電気放電装置
２  減衰器
３  スペクトラムアナライザ
４  シールド
５  被評価回路
６  出力端子
７  入力端子
８  ハイパスフィルタ
９  コンデンサ
１０  インダクタ
１１  インダクタ
１２  フィルタ入力端子
１３  フィルタ出力端子
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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