(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ処理装置における、プリント基板からの電磁放射簡易計算方法であって、データ処理装置が、
ネット（配線）につながっているＩＣとそのピン番号、ネットの配線幅、配線厚、プレーンまでの距離、誘電率、配線経路および配線長を含むプリント基板レイアウトデータと、
前記ＩＣの出力ピンと入力ピンの電圧および動作周波数を含むＩＣ・配線情報と、
計算対象のネット名、計算する周波数の範囲、配線を分割した各々（セグメント）の長さおよび電界の観測点までの距離を含む計算パラメータと、
をそれぞれ格納する読み取り可能なファイルを予め具備し、
以下のＳｔｅｐの処理を行う、ことを特徴とするプリント基板からの電磁放射簡易計算方法。
Ｓｔｅｐ１：前記計算パラメータを前記ファイルから読み出して、セグメントの長さ、電界の観測点までの距離、計算する周波数の範囲、計算対象のネット名を得る。
Ｓｔｅｐ２：前記計算対象のネットごとに、以下のＳｔｅｐ３〜Ｓｔｅｐ５の処理をおこなう。
Ｓｔｅｐ３：
１）前記プリント基板レイアウトデータを前記ファイルから読み出して、前記ネットにつながっているＩＣの出力ピンと、入力ピンを抽出する。
２）前記ＩＣ・配線情報を前記ファイルから読み出して、前記ＩＣの出力ピンと入力ピンの電圧情報と、前記ネットの動作周波数ｆ０を取り出す。
３）高調波ごとの電圧振幅Ｖ（ｎ＊ｆ０）を計算する。このとき、前記計算する周波数の範囲の高調波を選択する。
Ｓｔｅｐ４：
１）前記プリント基板レイアウトデータを前記ファイルから読み出して、前記ネットの配線幅、配線厚、プレーンまでの距離、誘電率、配線経路、配線長を得る。
２）前記１）の情報に基づき前記セグメントにおけるインダクタンス，キャパシタンスを求める。
３）前記ネットの配線長と前記セグメントの長さに基づいて、前記ネットを前記セグメントからなる等価回路に置き換える。
Ｓｔｅｐ５：前記選択された高調波ごとに、以下の処理をおこなう。
１）前記ネットのセグメントごとに前記等価化回路に基づいて前記インダクタンスに流れる電流を求める。
２）求められた前記電流から前記ネットのセグメントごとに電界の大きさを求める。そして前記各セグメントの始点、終点の前記プリント基板上の座標に基づいて前記電界をベクトル化する。
３）前記セグメントごとの電界ベクトルを加算し前記ネット全体からの電界を求める。
Ｓｔｅｐ６：Ｓｔｅｐ２で求められた前記計算対象の各ネットについて求められた前記電界ベクトルを前記選択された高調波ごとに加算して、前記高調波ごとのプリント基板全体の電界を得る。
【請求項２】
前記Ｓｔｅｐ３の３）における前記高調波ごとの電圧振幅Ｖ（ｎ＊ｆ０）の計算において、前記ＩＣの出力ピンにおける電圧の台形波のフーリエ変換により求めることを特徴とする請求項１記載のプリント基板からの電磁放射簡易計算方法。
【請求項３】
前記Ｓｔｅｐ３の３）において、前記計算する周波数の範囲の高調波を選択するが、前記選択された高調波ごとの電圧振幅Ｖ（ｎ＊ｆ０）の計算を行わずに、前記Ｓｔｅｐ５の１）において前記インダクタンスに流れる電流をシミュレーションにより求めることを特徴とする請求項１記載のプリント基板からの電磁放射簡易計算方法。
【請求項４】
プリント基板からの電磁放射簡易計算装置が、
ネット（配線）につながっているＩＣとそのピン番号、ネットの配線幅、配線厚、プレーンまでの距離、誘電率、配線経路および配線長を含むプリント基板レイアウトデータと、
前記ＩＣの出力ピンと入力ピンの電圧および動作周波数を含むＩＣ・配線情報と、
計算対象のネット名、計算する周波数の範囲、配線を分割した各々（セグメント）の長さおよび電界の観測点までの距離を含む計算パラメータと、
をそれぞれ格納する読み取り可能なファイルを予め具備し、
以下のＳｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ５の処理を行う電界強度計算手段１と、
前記電界強度計算手段１によって得られた計算対象の前記ネットごとの電界ベクトルを、高調波ごとに加算して周波数−電界強度グラフを出力する結果表示手段２と、
を含んで構成されることを特徴とするプリント基板からの電磁放射簡易計算装置。
Ｓｔｅｐ１：前記計算パラメータを前記ファイルから読み出して、セグメントの長さ、電界の観測点までの距離、計算する周波数の範囲、計算対象のネット名を得る。
Ｓｔｅｐ２：前記計算対象のネットごとに、以下のＳｔｅｐ３〜Ｓｔｅｐ５の処理をおこなう。
Ｓｔｅｐ３：
１）前記プリント基板レイアウトデータを前記ファイルから読み出して、前記ネットにつながっているＩＣの出力ピンと、入力ピンを抽出する。
２）前記ＩＣ・配線情報を前記ファイルから読み出して、前記ＩＣの出力ピンと入力ピンの電圧情報と、前記ネットの動作周波数ｆ０を取り出す。
３）高調波ごとの電圧振幅Ｖ（ｎ＊ｆ０）を計算する。このとき、前記計算する周波数の範囲の高調波を選択する。
Ｓｔｅｐ４：
１）前記プリント基板レイアウトデータを前記ファイルから読み出して、前記ネットの配線幅、配線厚、プレーンまでの距離、誘電率、配線経路、配線長を得る。
２）前記１）の情報に基づき前記セグメントにおけるインダクタンス，キャパシタンスを求める。
３）前記ネットの配線長と前記セグメントの長さに基づいて、前記ネットを前記セグメントからなる等価回路に置き換える。
Ｓｔｅｐ５：前記選択された高調波ごとに、以下の処理をおこなう。
１）前記ネットのセグメントごとに前記等価回路に基づいて前記インダクタンスに流れる電流を求める。
２）求められた前記電流から前記ネットのセグメントごとに電界の大きさを求める。そして前記各セグメントの始点、終点の前記プリント基板上の座標に基づいて前記電界をベクトル化する。
３）前記セグメントごとの電界ベクトルを加算し前記ネット全体からの電界を求める。
【請求項５】
前記Ｓｔｅｐ３の３）における前記高調波ごとの電圧振幅Ｖ（ｎ＊ｆ０）の計算において、前記ＩＣの出力ピンにおける電圧の台形波のフーリエ変換により求めることを特徴とする請求項４記載のプリント基板からの電磁放射簡易計算装置。
【請求項６】
前記Ｓｔｅｐ３の３）において、前記計算する周波数の範囲の高調波を選択するが、前記選択された高調波ごとの電圧振幅Ｖ（ｎ＊ｆ０）の計算を行わずに、前記Ｓｔｅｐ５の１）において前記インダクタンスに流れる電流をシミュレーションにより求めることを特徴とする請求項４記載のプリント基板からの電磁放射簡易計算装置。
【請求項７】
データ処理装置に請求項１におけるＳｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ６を実行させる電磁放射簡易計算プログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプリント基板からの電磁放射簡易計算方法、プリント基板からの電磁放射簡易計算装置及び、電磁放射簡易計算プログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板からの電磁放射を押さえることが課題となっている。そのアプローチとして、たとえば、特開平１０−９１６６３や特開平１１−９４８８９に詳述されているように、シミュレーション、数値解析によって電界強度を求める手法が提案されている。
【０００３】
特開平１０−９１６６３では、プリント基板を升目に切り、各升目が作る電界を計算する方法を採っている。
【０００４】
また、特開平１１−９４８８９では、配線を伝送線路として扱い、また、電源・グランドプレーンもメッシュに切り、モーメント法で解くことにより精度を上げている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開平１０−９１６６３では、プリント基板を升目に切り、各升目が作る電界を計算するが、近接している升目からの電界が逆向きの場合があり、基板全体としては、観測点において打ち消しに働くことがあることを考慮していない。また、配線を流れる電流が、配線のどこでも一定として微小ループアンテナの作る電界の式で計算しているが、最近の高速な回路においては波長が短くなり電流は一定でなく、配線全体を微小ループとみなすのは無理である。よって、精度の面で問題がある。
【０００６】
また、特開平１１−９４８８９では、配線を伝送線路として扱い、また、電源・グランドプレーンもメッシュに切り、モーメント法で解くことにより精度を上げているが、基板をメッシュに切り、モーメント法で解くことは処理時間がかかりすぎ、特開平１０−９１６６３のように、基板ＣＡＤにおいて対話的に設計していく中では、利用しづらいという問題がある。
【０００７】
基板設計をおこなうという意味では、基板設計ＣＡＤの中で設計中に良否判定ができる方がよく、また、その方が修正も容易である。完全に設計してしまった後で、悪いことがわかっても、それを修正するのは難しく、基板の再設計になってしまうなど、コスト・時間の面で不利である。基板開発では、配線作業の中で、高速に良否判定できるものが望まれている。
【０００８】
そこで、本発明では、計算処理がモーメント法ほどは重くならない微小ループアンテナからの電界強度の式を用いることで高速性を確保し、かつ、波長を考慮して、微小ループのサイズを制限して精度を上げ、電界をベクトルとして考えて打ち消しの場合も考慮した、基板設計ＣＡＤの中で会話的に利用できる電磁放射簡易計算方法、電磁放射簡易計算装置及び、電磁放射簡易計算プログラムを記録した記録媒体を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明は、プリント基板からの電磁放射簡易計算方法において、前記プリント基板におけるネット（配線）及びＩＣの物理的レイアウトを規定するプリント基板レイアウトデータと前記ＩＣ間の出力電圧や動作周波数などの情報伝達条件を規定するＩＣ・配線情報と電界観測対象のネット名や観測対象の周波数などの電界観測条件を規定する計算パラメータをそれぞれ格納するファイルを予め具備し以下のＳｔｅｐを行うことを特徴とする。
Ｓｔｅｐ１：
前記計算パラメータを読んで、セグメントの長さｌ、電界の観測点までの距離ｒ、計算する周波数の範囲ｆｍｉｎ、ｆｍａｘ、計算対象の前記ネット名を得る。
Ｓｔｅｐ２：
前記計算対象のネットごとに、以下のＳｔｅｐ３〜Ｓｔｅｐ５処理をおこなう。
Ｓｔｅｐ３：
１）前記プリント基板レイアウトデータを読んで、前記ネットにつながっているＩＣの出力ピンと、入力ピンを取り出す。
２）前記ＩＣ・配線情報を読んで、前記ＩＣの出力ピンと入力ピンの情報と、前記ネットの動作周波数ｆ０を取り出す。
３）高調波ごとの電圧振幅Ｖ（ｎ＊ｆ０）を計算する。このとき、計算する周波数の前記範囲ｆｍｉｎ、ｆｍａｘを考慮して、その範囲の高調波だけを選び出す。
Ｓｔｅｐ４：
１）前記プリント基板レイアウトデータを読んで、前記ネットの配線幅ｗ、配線厚ｈ、プレーンまでの距離ｓ、誘電率ε、配線経路、配線長を得る。
２）前記１）の情報に基づき前記セグメントにおけるインダクタンスＬｔ，キャパシタンスＣｔを求める。
３）前記ネットの配線長と前記セグメントの長さを考えて、前記ネットを前記セグメントからなる等価回路に置き換える。
Ｓｔｅｐ５：
前記選ばれた高調波ごとに、以下の処理をおこなう。
１）前記ネットの各セグメントごとに前記インダクタンスＬｔに流れる電流を求める。
２）求められた前記電流から前記ネットの各セグメントごとに電界の大きさを求める。そして前記各セグメントの始点、終点の前記プリント基板上の座標を使って前記電界をベクトル化する。
３）前記各セグメントごとの電界ベクトルを加算し前記ネット全体からの電界を求める。
Ｓｔｅｐ６：
Ｓｔｅｐ２で求められた前記計算対象のネットごと前記電界ベクトルを、前記高周波ごとに加算して、基板プリント全体の電界を得る。
【００１０】
本願の第２の発明は、第１の発明における前記Ｓｔｅｐ３の前記高調波ごとの電圧振幅Ｖ（ｎ＊ｆ０）は、前記ＩＣの出力ピンにおける電圧波形を台形波と定義し、前記台形波のフーリエ変換により求めることを特徴とする。
【００１１】
本願の第３の発明は、第１の発明における前記Ｓｔｅｐ３の前記高調波ごとの電圧振幅Ｖ（ｎ＊ｆ０）の計算を行わずに、前期Ｓｔｅｐ５の１）にて前記インダクタンスＬｔに流れる電流をシミュレーションにより求めることを特徴とする。
【００１２】
本願の第４の発明は、プリント基板からの電磁放射簡易計算装置において、前記プリント基板におけるネット（配線）及びＩＣの物理的レイアウトを規定するプリント基板レイアウトデータと前記ＩＣ間の出力電圧や動作周波数などの情報伝達条件を規定するＩＣ・配線情報と電界観測対象のネット名や観測対象の周波数などの電界観測条件を規定する計算パラメータをそれぞれ格納するファイルを予め具備し、以下のＳｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ５を行う電界強度計算手段１と、前記電界強度計算手段１によって得られた前記計算対象のネットごと前記電界ベクトルを、前記高周波ごとに加算して周波数−電界強度グラフｆを出力する結果表示手段２とを含んで構成されることを特徴とする。
Ｓｔｅｐ１：
前記計算パラメータを読んで、セグメントの長さｌ、電界の観測点までの距離ｒ、計算する周波数の範囲ｆｍｉｎ、ｆｍａｘ、計算対象の前記ネット名を得る。
Ｓｔｅｐ２：
前記計算対象のネットごとに、以下のＳｔｅｐ３〜Ｓｔｅｐ５処理をおこなう。
Ｓｔｅｐ３：
１）前記プリント基板レイアウトデータを読んで、前記ネットにつながっているＩＣの出力ピンと、入力ピンを取り出す。
２）前記ＩＣ・配線情報を読んで、前記ＩＣの出力ピンと入力ピンの情報と、前記ネットの動作周波数ｆ０を取り出す。
３）高調波ごとの電圧振幅Ｖ（ｎ＊ｆ０）を計算する。このとき、計算する周波数の前記範囲ｆｍｉｎ、ｆｍａｘを考慮して、その範囲の高調波だけを選び出す。
Ｓｔｅｐ４：
１）前記プリント基板レイアウトデータを読んで、前記ネットの配線幅ｗ、配線厚ｈ、プレーンまでの距離ｓ、誘電率ε、配線経路、配線長を得る。
２）前記１）の情報に基づき前記セグメントにおけるインダクタンスＬｔ，キャパシタンスＣｔを求める。
３）前記ネットの配線長と前記セグメントの長さを考えて、前記ネットを前記セグメントからなる等価回路に置き換える。
Ｓｔｅｐ５：
前記選ばれた高調波ごとに、以下の処理をおこなう。
１）前記ネットの各セグメントごとに前記インダクタンスＬｔに流れる電流を求める。
２）求められた前記電流から前記ネットの各セグメントごとに電界の大きさを求める。そして前記各セグメントの始点、終点の前記プリント基板上の座標を使って前記電界をベクトル化する。
３）前記各セグメントごとの電界ベクトルを加算し前記ネット全体からの電界を求める。
【００１３】
本願の第５の発明は、第４の発明における前記Ｓｔｅｐ３の前記高調波ごとの電圧振幅Ｖ（ｎ＊ｆ０）は、前記ＩＣの出力ピンにおける電圧波形を台形波と定義し、前記台形波のフーリエ変換により求めることを特徴とする。
【００１４】
本願の第６の発明は、第４の発明における前記Ｓｔｅｐ３の前記高調波ごとの電圧振幅Ｖ（ｎ＊ｆ０）の計算を行わずに、前期Ｓｔｅｐ５の１）にて前記インダクタンスＬｔに流れる電流をシミュレーションにより求めることを特徴とする。
【００１５】
本願の第７の発明は、データ処理装置に第１の発明におけるＳｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ６を実行させる電磁放射簡易計算プログラムを記録した記録媒体であることを特徴とする。
【００１６】
［作用］
本発明は、プリント基板の配線から放射される電磁波の電界強度を計算し、あらかじめ設定しておいた許容値をこえる配線について報告をするとともに、各配線がつくる電界をベクトル加算することにより、基板全体から放射される電磁波の電界強度のグラフを出力するものである。
【００１７】
図１において、電界強度計算手段１は、プリント基板レイアウトＣＡＤのデータａを読んで、配線ごとにその配線をドライブするＩＣのピン、レシーバとなっているＩＣのピンを抽出し、ＩＣ・配線情報ｂから得られるそれぞれのＩＣと配線の情報と、電界観測点までの距離などのパラメータが定義された計算パラメータｃの情報を使って、微小ループアンテナが作る電界の式に基づき、その配線が作る電界強度を計算し、結果データｄを生成する。
結果表示手段２は、結果データｄから、計算パラメータｃに定義してある許容値をこえている配線を抽出し、その周波数とネット名の一覧ｅを出力する。
【００１８】
また、結果表示手段２は、結果データｄを読んで、電界ベクトルを周波数ごとにベクトル加算し、基板全体の電界を得、周波数−電界強度グラフｆを出力する。
以上により、電磁波の放射が大きい配線を特定でき、その配線を修正することにより、電磁放射の少ないプリント基板設計が可能になる。
【００１９】
また、基板全体から放射される電磁波の電界強度の計算では、ベクトルとして計算しているので、同じ大きさの電流が逆向きに流れるような配線ペアがある場合でも、正しく電界が打ち消すように処理することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施の形態を示す構成図である。
【００２２】
図１を参照すると、本プリント基板から放射される電磁波の電界強度計算装置は、プリント基板レイアウトＣＡＤのデータａを読んで、配線ごとにその配線をドライブするＩＣのピン、レシーバとなっているＩＣのピンを抽出し、ＩＣ・配線情報ｂから得られるそれぞれのＩＣと配線の情報と、電界観測点までの距離などのパラメータが定義された計算パラメータｃの情報を使って、微小ループアンテナが作る電界の式に基づき、その配線が作る電界強度を計算して、結果データｄを生成する電界強度計算手段１と、結果データｄを読んで、計算パラメータｃに定義してある許容値をこえている配線を抽出し、その周波数とネット名の一覧ｅと、電界ベクトルを周波数ごとにベクトル加算して、基板全体の電界を得て、周波数−電界強度グラフｆを出力する結果表示手段２からなる。
【００２３】
次に、本発明の実施の形態の動作について図面を参照して説明する。
【００２４】
図２は、典型的な４層のプリント基板を示したものである。１層目はｘ方向の配線であり、２層目はグランドプレーン、２層目は電源プレーン、４層目はｙ方向の配線である。ＩＣ１からのＩＣ２への配線ＮＥＴ１は、ＩＣ１の２番ピンからｖｉａ１までを  １層目をｘ方向に走り、次に４層目をｙ方向にｖｉａ２まで走り、そして、１層目をｘ方向にＩＣ２の１番ピンまで走っている。このような、接続するＩＣのピンとピン、配線名、配線経路の座標、配線幅、層間の距離、導体の厚さなどの情報が、プリント基板レイアウトデータａである。
【００２５】
図３は、ＩＣ・配線情報ｂの例である。ＩＣ１の２番ピンは出力ピンであり、その出力の論理値０と論理値１の電圧スウィング幅が３．１Ｖであり、また、その電圧変動が立ち上がり時間３．２ｎｓで起こることが記述されている。また、ＩＣ２の  １番ピンの入力容量は、１０ｐＦである。これらの情報は、半導体メーカーが提供しているＩＣ、ＬＳＩのデータシートから得ることができる。配線ＮＥＴ１ついては、３３ＭＨｚの信号が伝わることが記述してある。この情報は、回路の仕様で定義されているものである。
【００２６】
以上のように、このＩＣ・配線情報ｂは、回路設計者であれば当然知っており、定義可能な情報である。
【００２７】
電界強度計算手段１は、周波数ごとに、各配線からの電界を計算し、それをベクトル加算することで、プリント基板全体の電界を求めていく。
【００２８】
まず、その電界の計算の理論について、説明する。
【００２９】
図４は、２本の平行導体線に、同じ大きさで、流れる向きが異なる電流が流れている場合に、この２つの導体が作る最も強い電界を空間的なベクトルとして表したものである。最も強い電界は、２平行導体線を含む平面上に、導体線に平行になっている。また、向きは、近い導体線に流れる電流の向きに等しい。
【００３０】
この電界の大きさを求める式は、微小ループ電流が作る電界として知られているもので、次式で計算できる。
【００３１】
E [V/m] = 131.6e-14 * I * f^2 * l * d / r              （式１）
Ｉ  ＝  導体線に流れる電流  ［Ａ］
ｆ  ＝  周波数  ［Ｈｚ］
ｌ  ＝  導体線の長さ  ［ｍ］
ｄ  ＝  導体線間の距離  ［ｍ］
ｒ  ＝  ２つの導体線が作る長方形の中心から電界の観測点までの距離  ［ｍ］
なお、この式の導出にあたっては、
１）  電界の観測点までの距離ｒが、導体線長ｌ、導体線間ｄに比べて十分に大きいこと。
【００３２】
２）  電流が、導体線のどこでも同じ大きさ、同じ位相であること。
【００３３】
いいかえると、考えている周波数の波長よりも、十分に短いことという仮定を元にした近似がおこなわれている。
【００３４】
図２のような電源プレーンやＧＮＤプレーンを有する多層基板においては、配線を流れる電流に対して、配線と隣接する電源プレーンまたはＧＮＤプレーンが鏡面となり、同じ大きさで逆向きの鏡像（イメージ）の電流が流れていると考えることが出来る。この状況は、まさに、上述の２本の平行導体線と同じである。
【００３５】
ただし、式の導出時の仮定から、次の条件を満たさなければならない。
【００３６】
１）  観測点が基板から十分に遠いこと。
【００３７】
通常、基板のサイズは大きくても５０ｃｍ程度である。観測点は、ＥＭＣ規制での電界測定方法で考えると、３ｍもしくは１０ｍなので、十分に満足できる。
【００３８】
２）  基板上の配線に一様な電流が流れていること。
【００３９】
高速な回路では、周波数が高いので、配線が長い場合には、一様に電流が流れていると見なすことはできない。一様と見なせる長さに分割する必要がある。
【００４０】
また、基板上には多数の配線があり、基板全体からの電界を計算するためには、それぞれの配線からの電界を、ベクトル的に加算する必要がある。図５は、その様子を示したものである。電流Ｉ１が作る電界E1=(E1x, 0)、電流Ｉ２が作る電界E2=(E2x, E2y)，電流Ｉ３が作る電界E3=(-E3x, 0)があり、基板全体の電界Etotalは、次式に当てはめることで求めることができる。
Etotal = (Etx, Ety)                               （式２−１）
Etx = E1x + E2x + E3x + ..... + Emx               （式２−２）
Ety = E1y + E2y + E3y + ..... + Emy               （式２−３）
| Etotal | = sqrt(Etx^2 + Ety^2)                  （式３）
各電流が作る電界を求めている観測点の座標は、それぞれの配線の真上であり、基板全体からの電界を求めている観測点とは異なっているので、上述の方法は正確ではないが、電界の観測点までの距離が、基板のサイズよりも十分に大きいならば、このような近似計算で問題はない。
【００４１】
次に、（式１）の各パラメータの求めかたについて、説明する。
【００４２】
上述のように、長い配線は、電流が一様と見なせる長さに分割する必要がある。以降、配線を分割したそれぞれをセグメントと呼び、その長さをセグメントの長さと呼ぶ。
【００４３】
セグメントの長さｌは、電磁放射として興味を持っている最大の周波数に合わせて、決定する。例えば、ＥＭＣ規制で問題とされる１ＧＨｚまで対象とするならば、プリント基板の材質中での１ＧＨｚの波長を求め、その１０分の１程度に設定する。典型的なプリント基板だと１ｃｍになる。この長さは、配線を流れる電流の分布を考えたときに、その電流がほぼ一定に流れているとみなせる長さである。
【００４４】
電界の観測点までの距離ｒは、ＥＭＣ規制で定義している距離に設定すれば、算出される電界強度と規制値を比較することが可能になる。３ｍまたは１０ｍを設定する。
【００４５】
処理速度を考えると、放射の大きくなりそうな特定のネットのみを計算対象した方がよいこともある。そこで、計算対象のネット名を指定することが考えられる。
【００４６】
同様に、計算する周波数の範囲も指定できた方がよい。ＥＭＣ規制では３０ＭＨｚから１ＧＨｚの範囲で規制がおこなわれているが、規制自体今後変更される可能性もあるし、処理速度を上げるために、高周波だけに絞りたいこともあるだろう。
【００４７】
以上のセグメントの長さｌ、電界の観測点までの距離ｒ、計算対象のネット名、計  算する周波数の範囲を、電界強度計算手段１は、利用者があらかじめ作成した計算パラメータｃから得る。なお、計算パラメータｃには、結果表示手段２が使用する電界の許容値も設定されている。
【００４８】
図６は、計算パラメータｃの例である。
【００４９】
２つの導体線間の距離ｄは、鏡像の電流を考えることから、プリント基板における信号層と電源・ＧＮＤプレーン間の距離ｓの２倍であり、プリント基板レイアウトデータａを参照することで得られる。
【００５０】
周波数ｆに対する電流Ｉは、ＩＣの出力ピンの電圧波形からフーリエ変換により、各  周波数での電圧振幅を求め、そのようなｓｉｎ波電圧源がＩＣ出力ピンにあり、プリント基板上の配線を伝送線路とした回路を考え、解くことで求めることができる。
【００５１】
電界強度計算手段１は、まず、プリント基板レイアウトデータａを読んで、配線名とその配線が接続しているＩＣとそのピン番号を取り出す。そして、ＩＣ・配線情報  ｂを参照して、配線に流れる信号の出力ピンにおける電圧波形を図７のように定義する。立上り時間で電圧スウィングの電圧値まで直線で変化し、それから動作周波数の周期の半分から立上り時間を引いた時間だけ、その電圧値を保持し、その後、立下り時間で電圧値ゼロまで直線で変化し、同じく動作周波数の周期の半分から立下り時間を引いた時間だけ、電圧ゼロを保持する。
【００５２】
このような台形波の第ｎ次高調波（基本周波数をｆ０とするとｆ＝ｎ＊ｆ０と書ける）の電圧振幅  Ｖ（ｎ＊ｆ０）は、フーリエ変換により、次式で求めることができる。ただし、立上り時間と立下り時間は、等しいとしている。
【００５３】
0003741916.tif 000002
次に、配線をモデル化する。計算パラメータｃで指定されたセグメントの長さｌを単位長さとし、この単位長さ当たりの配線のインダクタンスＬｔとキャパシタンス  Ｃｔを求める。この計算式は、マクロストリップ、ストリップラインなど、配線がどの層にあるかで変わるが、多数の文献（例えば、Ｄａｌｌｙ  Ｐｏｕｌｔｏｎ著ＤｉｇｉｔａｌＳｙｓｔｅｍ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）で計算式が紹介されている。ここでは、マイクロストリップの場合について示す。
【００５４】
Ct = w ε / s + 2πε / (log(s/h))                    （式５）
Lt = με / Ct                                        （式６）
ｗ  ＝  線幅
ｓ  ＝  配線とプレーン間の距離
ｈ  ＝  配線の厚さ
ε  ＝  誘電率
μ  ＝  透磁率
そして、プリント基板上の配線をこの単位長さで分割し、図８のような回路モデルを生成する。このモデルは、各セグメントを、集中定数  Ｌｔ，Ｃｔで表現したものである。Ｌｔ，ＣｔのＬ型の接続が基本なり、配線長をセグメントの長さｌで割った分だけのはしご回路になっている。最終段には、配線の終端からＩＣ側を見た負荷として、ＩＣの入力ピンの容量Ｃｉが接続される。
【００５５】
なお、この例では各セグメントをＬｔ，Ｃｔの接続で定義しているが、線路の損失として抵抗Ｒ、コンダクタンスＧを加えたものにしてもよい。抵抗Ｒは表皮効果も考えた導体の抵抗であり、コンダクタンスＧは基板の導体と導体を絶縁している誘電体の誘電損失を表すものである。
【００５６】
電界計算のための電流Ｉを得るには、各セグメントのインダクタンスＬｔに流れる電流を求めればよい。図９のように、Ｃｔに並列につながる右側のインピーダンスを  Ｚ（ｋ−１）、Ｌｔ，Ｃｔが接続したときのインピーダンスをＺ（ｋ）、Ｌｔに流れる電流をＩ（ｋ），Ｚ（ｋ−１）に流れる電流をＩ（ｋ−１）とすると、次の漸化式で求めることができる。
【００５７】
k = m, m-1, m-2, … 1  （ｍはセグメントの数）
ω = 2 π n f0 （ｆ０は動作周波数。  ｎ倍することにより第ｎ次高調          波となる）
Z(0) = 1 / (jω Ci)                            （式７−１）
Z(k) = jωLt + Z(k-1) / (1 + jωCt Z(k-1))     （式７−２）
I(m) = V(n*f0) / Z(m)                          （式８−１）
I(k-1) = I(k) / (1 + jω Ct Z(k-1))            （式８−２）
以上の処理により、各セグメントが作る電界が、（式１）によって求めることができる。１つの配線がつくる電界は、各セグメントが作る電界をベクトルとして加算すればよい。また、基板全体がつくる電界は、各配線が作る電界をベクトルとして加算すればよい。そして、さらに第ｎ次高調波ごとにおこなえば、周波数ごとの電界強度を求めることができる。
【００５８】
以上をまとめると、次のような処理フローになる。
【００５９】
Ｓｔｅｐ１
計算パラメータｃを読んで、セグメントの長さｌ、電界の観測点までの距離ｒ、計算する周波数の範囲ｆｍｉｎ、ｆｍａｘ、計算対象のネット名を得る。
【００６０】
Ｓｔｅｐ２
計算対象ネットごとに、以下の処理をおこなう。
【００６１】
Ｓｔｅｐ３
１）プリント基板レイアウトデータａを読んで、ネットにつながっているＩＣの出力ピンと、入力ピンを取り出す。
【００６２】
２）ＩＣ・配線情報ｂを読んで、ＩＣの出力ピンと入力ピンの情報と、ネットの動作周波数ｆ０を取り出す。
【００６３】
３）（式４）を用いて、高調波ごとの電圧振幅Ｖ（ｎ＊ｆ０）を計算する。このとき、計算する周波数の範囲ｆｍｉｎ、ｆｍａｘを考慮して、その範囲の高調波だけを選び出す。
【００６４】
Ｓｔｅｐ４
１）プリント基板レイアウトデータａを読んで、ネットの配線幅ｗ、配線厚ｈ、プレーンまでの距離ｓ、誘電率ε、配線経路、配線長を得る。
【００６５】
２）（式５），（式６）を用いて、セグメントにおけるインダクタンスＬｔ，  キャパシタンスＣｔを求める。
【００６６】
３）配線長とセグメントの長さを考えて、図８に示されるような等価回路を生成する。このとき、各セグメントの始点と終点に対応するプリント基板上での座標も定義しておく。
【００６７】
Ｓｔｅｐ５
高調波ごとに、以下の処理をおこなう。
【００６８】
Ｓｔｅｐ６
１）（式７−１），（式７−２）,（式８−１）,（式８−２）を用いて、各セグメントごとにインダクタンスＬｔに流れる電流を求める。
【００６９】
２）（式１）を用いて、各セグメントごとに電界の大きさを求める。そして各セグメントの始点、終点のプリント基板上の座標を使って、電界をベクトル化する。つまり、電界の向きを、始点から終点に向かう向きとする。
【００７０】
３）各セグメントごとの電界のベクトルを、（式２−１）,（式２−              ２）,（式２−３）を用いて加算し、ネット全体からの電界を求め              る。
【００７１】
以上により、ネットごとに、各高調波ごとの電界ベクトルが求められる。これが計算結果データｄである。図１０は、この例である。
【００７２】
結果表示手段２は、計算パラメータｃを読んで、電界の許容値を得、結果データｄを読んで、その許容値と照らし合わせて、超えている周波数とそのネット名一覧ｅを出力する。図１１は、この例である。
【００７３】
また、電界ベクトルを、周波数ごとに加算して、基板全体の電界を得、電界の許容値とともに、横軸を周波数、縦軸を電界としたグラフｆを出力する。図１２は、この例である。
【００７４】
上述の実施の形態では、各セグメントに流れる電流の計算において、ＩＣの出力ピンの電圧波形を定義して、それを元に解いている。
【００７５】
ＩＣの出力回路のシミュレーションモデルがあれば、そのモデルを多段にセグメントで表現した上述の配線モデルに接続し、シミュレーションによって、直接、各セグメントに流れる電流時間波形を求めることができる。
【００７６】
このようなシミュレーションをおこなうコンピュータプログラムとして、ＳＰＩＣＥが有名である。
【００７７】
図１３は、このシミュレーションにかける回路モデルの一例である。ＩＣの出力回路は、ＣＭＯＳ回路として、プルアップ側のＭＯＳ  ＦＥＴとプルダウン側のＭＯＳ  ＦＥＴからなっている。各、ＭＯＳ  ＦＥＴの電気的な動作特性は、あらかじめライブラリとして定義されている。また、ＩＣ、ＬＳＩのパッケージの部分も抵抗、インダクタンス、キャパシタンスで等価回路が構成されている。
【００７８】
シミュレーションは、動作周波数に合わせて、ＭＯＳ  ＦＥＴのゲートに論理０と論理１に相当する電圧時間波形（矩形波）を与え、それによってＭＯＳ  ＦＥＴのＯＮ、ＯＦＦが起こり、出力の論理値に応じた電圧が出力ピンに発生する。そして、この電圧と電流が、接続されている配線を伝わっていく。シミュレーションにより、この過渡的な過程を、時間領域での波形として得ることができる。
【００７９】
電流波形が求められれば、それをフーリエ変換することによって、周波数と電流の大きさに分解でき、以降は、上述の実施例と同様の処理をおこなうことで、電界を計算することができる。
【００８０】
上述の実施の形態では、この時間領域での波形を、立上り時間と周期で定義しているが、それは近似であり、より精度を上げるためには、このようなシミュレーションによって波形を得る方がよい。
【００８１】
次に、図１４は、本発明の第二の実施の形態を示す構成図である。
【００８２】
図１４を参照すると、本発明の第二の実施の形態は、電磁放射簡易計算プログラムを記録した記録媒体３を備える。この記録媒体３は、磁気ディスク、半導体メモリその他の記録媒体であって良い。
【００８３】
電磁放射簡易計算プログラムは、記録媒体３からデータ処理装置４に読み込まれ、プリント基板レイアウトデータａとＩＣ・配線情報ｂと計算パラメータｃに基づきデータ処理装置４の動作を制御する。データ処理装置４は、電磁放射簡易計算プログラムの制御により本発明の第一の実施の形態におけるＳｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ６の処理を実行した後、計算パラメータｃを読んで、電界の許容値を得、結果データｄを読んで、その許容値と照らし合わせて、許容値を超えているネット名一覧ｅを出力し、かつ、電界ベクトルを、周波数ごとに加算して、基板全体の電界を得、電界の許容値とともに、横軸を周波数、縦軸を電界とした周波数−電界強度グラフｆを出力する。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、以下のような効果を有する。
【００８５】
１．微小ループアンテナが作る電界の遠方界の計算式を用いているために、モーメント法などの他の方法に比べて、高速に電界強度が計算できる。
【００８６】
２．微小ループとみなせるように、配線を波長に合わせて分割して、それぞれに流れる電流をもとめている。これにより、微小ループアンテナが作る電界の計算式の導出条件に合った計算ができるため、精度よく電界強度を求められる。
【００８７】
３．電界はベクトルで考えているために、同じ大きさ、流れる向きが逆の２つの電流が作る電界の打ち消しを考慮した、基板全体がつくる電界も正しく計算できる。
【００８８】
４．各配線に対して、周波数ごとに電界が計算されるので、電磁放射が多い配線を特定することができ、配線経路の修正、ＩＣ・ＬＳＩのドライブ能力を下げるなどの対策が可能になる。
【００８９】
５．基板全体の放射量が分かるので、ＥＭＣ規制にパスするかしないかが判定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】４層のプリント基板を示す図である。
【図３】ＩＣ・配線情報ｂの一例を示す図である。
【図４】２本の平行導体線に、同じ大きさで、流れる向きが異なる電流が流れている場合の最も強い電界を空間的なベクトルとして表した図である。
【図５】基板全体からの電界を計算するための説明図である。
【図６】本発明における計算パラメータｃの一例を示す図である。
【図７】配線に流れる信号の出力ピンにおける電圧波形を示す図である。
【図８】プリント基板上の配線を単位長さで分割した回路モデルを示す図である。
【図９】各セグメントのインダクタンスＬｔに流れる電流を求める説明図である。
【図１０】ネットごとに、各高調波ごとの電界ベクトルを求めた一例を示す図である。
【図１１】許容値を超えている周波数とそのネット名の一例を示す図である。
【図１２】横軸を周波数、縦軸を電界としたときの基板全体の電界をグラフとして示す図である。
【図１３】ＩＣの出力回路のシミュレーションモデルの一例を示す図である。
【図１４】本発明の第二の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１    電界強度計算手段
２    結果表示手段
３    記録媒体
４    データ処理装置
ａ    プリント基板レイアウトデータ
ｂ    ＩＣ・配線情報
ｃ    計算パラメータ
ｄ    結果データ
ｅ    許容値を超えているネット名一覧
ｆ    周波数−電界強度グラフ
【図１】
0003741916.tif 000003
【図２】
0003741916.tif 000004
【図３】
0003741916.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003741916.tif 000008
【図７】
0003741916.tif 000009
【図８】
0003741916.tif 000010
【図９】
0003741916.tif 000011
【図１０】
0003741916.tif 000012
【図１１】
0003741916.tif 000013
【図１２】
0003741916.tif 000014
【図１３】
0003741916.tif 000015
【図１４】
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