CN105277819A

CN105277819A - 抗噪性评估装置和评估抗噪性的方法

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Publication number: CN105277819A
Application number: CN201510067315.2A
Authority: CN
Inventors: 奈良茂夫
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2035-02-09
Also published as: JP6303817B2; JP2015224995A; US20150346254A1; CN105277819B

Abstract

抗噪性评估装置和评估抗噪性的方法。一种抗噪性评估装置对包括一对输入信号端口、一对输出信号端口以及用于噪声信号的输入的噪声信号端口的设备的S参数进行测量；计算噪声信号端口与一对输入信号端口之间的S参数之间的差，或者计算噪声信号端口与一对输出信号端口之间的S参数之间的差，作为评估指数；获取通过执行快速傅立叶变换而获得的第一频谱，所述快速傅立叶变换针对通过对噪声信号执行电磁场分析而获得的电压波形执行，并且计算作为第一频谱与评估指数的乘积的第二频谱；以及在第二频谱中提取具有局部最大电压值的频率作为用于评估抗噪性的频率。

Description

抗噪性评估装置和评估抗噪性的方法

技术领域

本发明涉及一种抗噪性评估装置和一种评估抗噪性的方法。

背景技术

日本特开第2011-106859号描述了一种屏蔽性能评估电路，在该屏蔽性能评估电路中：平衡电缆的屏蔽导体在平衡电缆的两端连接到屏蔽箱的外壳；平衡电缆的各个线路导体连接到设置在屏蔽箱的外壳中的各个不平衡线路的一端；一个屏蔽箱中的各个不平衡线路的另一端连接到输出端口；另一个屏蔽箱中的各个不平衡线路的另一端连接到终端电阻器，该终端电阻器连接到屏蔽箱的外壳并接地；电磁耦合到平衡电缆的耦合器设置在平衡电缆的预定位置的附近以将噪声注入到平衡电缆中；并且输入端口连接到耦合器。由此，考虑到差模和共模(是平衡电缆所特有的传输模式)，屏蔽性能评估电路能够评估平衡电缆的屏蔽性能。

日本特开第07-43409号描述了一种无线电波耐久度测试设备，该设备包括：无线电波照射部，该无线电波照射部包括辐射探针，所述辐射探针按照预定间隔与待测量装置的一个主表面接近地设置，以使用用于测试的无线电波集中照射一个主表面的预定区域；传输设备，该传输设备将与用于测试的无线电波对应的高频功率提供给无线电波照射部；确定设备，该确定设备通过对来自待测量装置的输出信号的算术处理，计算无线电波耐久度，作为使用用于测试的无线电波进行照射对输出信号的影响程度；以及显示设备，该显示设备可视化并显示计算得到的无线电波耐久度。

通过使用模拟静电放电(ESD)枪的特性的噪声信号而执行的电磁场分析，不定期地评估电子设备等的抗噪性。在该方法中，通过电磁场分析获得在电子设备等中感应的电压的电压波形，并且提取电压峰值(局部最大值)出现在通过对电压波形执行快速傅立叶分析而获得的频谱中的频率作为影响电子设备等的噪声信号的频率。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够充分提取影响抗噪性并且在采用电磁场分析的情况下可能无法被提取的频率的抗噪性评估装置和方法。

根据本发明的第一方面，提供一种抗噪性评估装置，该装置包括：S参数测量部，其测量受测试设备的S参数，所述受测试设备包括至少一对输入信号端口、一对输出信号端口以及用于噪声信号的输入的噪声信号端口；评估指数计算部，其计算所述S参数中的、所述噪声信号端口与所述一对输入信号端口之间的S参数之间的差，或所述S参数中的、所述噪声信号端口与所述一对输出信号端口之间的S参数之间的差，作为评估指数；第二频谱计算部，其获取通过对通过对输入到所述噪声信号端口的所述噪声信号执行电磁场分析而获得的电压波形执行快速傅立叶变换而获得的第一频谱，并且计算第二频谱作为所述第一频谱与所述评估指数的乘积；以及频率提取部，其在所述第二频谱中提取电压达到局部最大值的频率作为评估抗噪性的频率。

根据本发明的第二方面，提供根据第一方面的抗噪性评估装置，其中，所述评估指数计算部将所述噪声信号端口与所述一对输入信号端口之间的所述S参数之间的所述差和所述噪声信号端口与所述一对输出信号端口之间的所述S参数之间的所述差中的较大差确定为所述评估指数。

根据本发明的第三方面，提供根据第一方面的抗噪性评估装置，该抗噪性评估装置还包括瞬态分析部，该瞬态分析部在由所述频率提取部提取的频率分析从所述一对输入信号端口到所述一对输出信号端口的信号的瞬态特性。

根据本发明的第四方面，提供根据第一方面或第二方面的抗噪性评估装置，该抗噪性评估装置还包括电磁场分析部，该电磁场分析部通过对输入到所述受测试设备的所述噪声信号端口的所述噪声信号执行的所述电磁场分析而获得所述电压波形，并且对所述电压波形执行快速傅立叶变换以计算所述第一频谱。

根据本发明的第五方面，提供根据第一方面的抗噪性评估装置，该抗噪性评估装置还包括估计部，该估计部比较针对所述受测试设备获得的所述第二频谱与针对不同受测试设备获得的第二频谱，并且估计所述受测试设备和所述不同的受测试设备的抗噪性的优劣。

根据本发明的第六方面，提供一种评估受测试设备的抗噪性的方法，该受测试设备包括至少一对输入信号端口、一对输出信号端口以及用于噪声信号的输入的噪声信号端口，该方法包括以下步骤：测量所述受测试设备的S参数；计算所述S参数中的、所述噪声信号端口与所述一对输入信号端口之间的S参数之间的差，或所述噪声信号端口与所述一对输出信号端口之间的S参数之间的差，作为评估指数；获取通过对通过对输入到所述噪声信号端口的所述噪声信号执行电磁场分析而获得的电压波形执行快速傅立叶变换而获得的第一频谱，并且计算第二频谱作为所述第一频谱与所述评估指数的乘积；以及在所述第二频谱中提取电压达到局部最大值的频率作为评估抗噪性的频率。

根据第一方面，可以充分提取影响抗噪性并且在采用电磁场分析的情况下可能无法被提取的频率。

根据第二方面，与针对所有端口执行计算的情况相比，可以有效评估抗噪性。

根据第三方面，与未执行瞬态分析的情况相比，可以明确地确认影响抗噪性的频率的影响。

根据第四方面，与未设置电磁场分析部的情况相比，可以始终评估抗噪性。

根据第五方面，可以在针对多个受测试设备的频率下估计抗噪性的优劣。

根据第六方面，可以充分提取影响抗噪性并且在采用电磁场分析的情况下可能无法被提取的频率。

附图说明

将基于以下附图详细描述本发明的示例性实施方式，附图中：

图1A至图1C例示了使用静电放电(ESD)枪评估电子设备的抗噪性的方法的概览，其中，图1A例示了使用ESD枪的评估方法，图1B例示了由国际标准IEC61000-4-2规定的、以测试由于来自人体的静电放电而导致的噪声的电流波形，并且图1C例示了用于通过电磁场分析获得抗噪性的电压波形；

图2例示了根据第一示例性实施方式的抗噪性评估装置的构造；

图3是抗噪性评估装置的功能框图；

图4例示了包括差分电缆的受测试设备(DUT)；

图5A至图5C各例示了对于使用具有五个端口的网络分析器(NA)测量具有五个端口的受测试设备的S矩阵的情况的连接图和S矩阵，其中，图5A对应于在差分电缆310靠近传输部的位置处设置电流钳的情况，图5B对应于在差分电缆310的中央部设置电流钳的情况，并且图5C对应于在差分电缆310靠近接收部的位置处设置电流钳的情况；

图6A至图6C各例示了对于使用具有四个端口的NA测量目标S矩阵(L)的情况的连接图、测量S矩阵和目标S矩阵(L)，其中，图6A对应于测量1，图6B对应于测量2，并且图6C对应于测量3；

图7A和图7B各例示了对于使用具有四个端口的NA测量目标S矩阵(C)的情况的连接图、测量S矩阵和目标S矩阵(C)，其中，图7A对应于测量2并且图7B对应于测量3；

图8A和图8B各例示了对于使用具有四个端口的NA测量目标S矩阵(R)的情况的连接图、测量S矩阵和目标S矩阵(R)，其中，图8A对应于测量2并且图8B对应于测量3；

图9A例示了借助经由ESD枪的放电而在差分电缆的接收部侧上感应的电压的电压波形，并且图9B例示了通过对电压波形执行快速傅立叶变换(FFT)而获得的FFT频谱；

图10A至图10C例示了根据第一示例性实施方式的提取用于执行瞬态分析的频率的方法，该方法应用于电缆A，其中，图10A例示了借助电磁场分析而获得的FFT频谱，图10B例示了评估指数(|S53-S54|)，并且图10C例示了乘积频谱，该乘积频谱是图10A的FFT频谱与图10B的评估指数(|S53-S54|)的乘积；

图11A至图11C各例示了借助在154MHz下对电缆A的瞬态分析而获得的信号在接收部的眼图，其中，图11A对应于5V的噪声信号电压，图11B对应于10V的噪声信号电压，并且图11C对应于20V的噪声信号电压；

图12A至图12C各例示了借助在223MHz下对电缆A的瞬态分析而获得的信号在接收部的眼图，其中，图12A对应于5V的噪声信号电压，图12B对应于10V的噪声信号电压，并且图12C对应于20V的噪声信号电压；

图13A至图13C各例示了借助在633MHz下对电缆A的瞬态分析而获得的信号在接收部的眼图，其中，图13A对应于5V的噪声信号电压，图13B对应于10V的噪声信号电压，并且图13C对应于20V的噪声信号电压；

图14A至图14C各例示了借助在644MHz下对电缆A的瞬态分析而获得的信号在接收部的眼图，其中，图14A对应于5V的噪声信号电压，图14B对应于10V的噪声信号电压，并且图14C对应于20V的噪声信号电压；

图15A至图15C例示了根据第一示例性实施方式的提取用于执行瞬态分析的频率的方法，该方法应用于电缆B，其中，图15A例示了借助电磁场分析而获得的FFT频谱，图15B例示了评估指数(|S53-S54|)，并且图15C例示了乘积频谱，该乘积频谱是图15A的FFT频谱与图15B的评估指数(|S53-S54|)的乘积；

图16是根据第一示例性实施方式的评估抗噪性的方法的流程图；

图17A至图17C各例示了借助在154MHz下对电缆B的瞬态分析而获得的信号在接收部的眼图，其中，图17A对应于5V的噪声信号电压，图17B对应于10V的噪声信号电压，并且图17C对应于20V的噪声信号电压；

图18A至图18C各例示了借助在644MHz下对电缆B的瞬态分析而获得的信号在接收部的眼图，其中，图18A对应于5V的噪声信号电压，图18B对应于10V的噪声信号电压，并且图18C对应于20V的噪声信号电压；

图19A和图19B例示了基于ESD抗噪性测试的估计、基于眼图的评估、基于乘积频谱的估计以及估计与评估之间的一致，其中，图19A例示了基于ESD抗噪性测试的估计、基于眼图的评估以及估计与评估之间的一致，并且图19B例示了基于乘积频谱的估计、基于眼图的评估以及估计与评估之间的一致；以及

图20是根据第二示例性实施方式的评估抗噪性的方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式。

第一示例性实施方式

(抗噪性)

图1A至图1C例示了使用静电放电(ESD)枪2评估电子设备1的抗噪性的方法的概览。图1A例示了使用ESD枪2的评估方法。图1B例示了由国际标准IEC61000-4-2规定的用于测试由于来自人体的静电放电而导致的噪声的电流波形。图1C例示了用于借助电磁场分析获得抗噪性的电压波形。在图1B中，纵轴表示电流，并且横轴表示时间。在图1C中，纵轴表示电压，并且横轴表示时间。

抗噪性评估指的是对从电子设备1的外部侵入电子设备1的噪音的抵抗(抗噪性)的评估。抗噪性评估还称为“抗噪性测试”。

将描述使用ESD枪2评估抗噪性的方法。使用ESD枪2执行的抗噪性的评估可以偶尔称为“抗噪性测试”。

如图1A所示，在例如图像形成装置是电子设备1的情况下，设置有共用接地线3，并且ESD枪2针对电子设备1(图像形成装置)的壳体发生放电4。然后，评估通过放电4在电子设备1中的电子电路等中诱发的噪声的影响。通常，该方法用于完成的电子设备1(实际设备)。这里，将描述借助电磁场分析执行仿真的情况。由于针对电子设备1发生放电，所以使用表达“ESD壳体分析”。

ESD枪2产生的放电4具有与图1B所示的由国际标准IEC61000-4-2所规定的电流波形匹配的波形。即，根据国际标准IEC61000-4-2，电流I花费0.7nsec至1nsec从峰值的10％上升到峰值。电流I由短时段内上升的脉冲波形来表示。

为了使用ESD枪2来评估抗噪性，有必要准备电子设备1(实际设备)。因此，可以借助仿真来评估抗噪性。

图1C例示了用于通过电磁场分析获得抗噪性的电压波形(该电压波形沿着国际标准IEC61000-4-2所规定的电流波形来设置)。如果使用电压波形执行电磁场分析，则在完成电子设备1(实际设备)之前可以通过仿真来评估ESD抗噪性。然后，通过将评估ESD抗噪性的结果作为反馈提供给电子设备1的设计，可以提高电子设备1的ESD抗噪性。

(抗噪性评估装置100的构造)

图2例示了根据第一示例性实施方式的抗噪性评估装置100的构造。

经由抗噪性评估装置100和电磁场分析器(下文表示为“EMFA”)200的组合来执行抗噪性的评估。

EMFA200基于关于电子设备1的设计数据来仿真从ESD枪2的放电的效果。即，计算在类似于从ESD枪2发生放电的状态下感应的电压波形。然后，电压波形经受快速傅立叶变换(下文表示为“FFT”)，以转换成频谱(表示为“FFT频谱”，这是第一频谱的示例)。

EMFA200为电磁场分析部的示例。

如图2的虚线所围绕的而指示的，抗噪性评估装置100包括计算设备10，诸如个人计算机(PC)；网络分析器(下文表示为“NA”)20；以及瞬态分析器(下文表示为“TA”)30。

受测试设备(下文表示为“DUT”)300连接到NA20，使得NA20测量DUT300的S参数。如后面所讨论的，对应于DUT300的端口的S参数的矩阵被称为“S矩阵”。

TA30对指定频率下的信号执行瞬态分析，并且对在DUT300中传播的波形(信号波形，和将在后面讨论的眼图)(即，瞬态特性)进行仿真。

在NA20具有TA30的功能的情况下，没有必要单独设置TA30。如与后面要讨论的第二示例性实施方式有关描述的，在不执行瞬态分析地执行评估的情况下，抗噪性评估装置100可以不包括TA30。

计算设备10包括中央处理单元(下文表示为“CPU”)11、存储器(下文表示为“MEM”)12、输入/输出设备(下文表示为“I/O”)13以及接口(下文表示为“IF”)14至接口16。

CPU11、MEM12、I/O13以及IF14至IF16通过信号总线17彼此连接。

在图2中，NA20连接到IF14，TA30连接到IF15，并且EMFA200连接到IF16。

CPU11包括执行逻辑运算和算术运算的算术逻辑单元(ALU)。

MEM12由随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘驱动器(HDD)等组成，并且存储用于执行由CPU11执行的逻辑运算和算术运算的程序和数据。

I/O13包括输出设备(诸如显示器)以及输入设备(诸如键盘、触控面板和/或按钮)，该输出设备显示与抗噪性评估装置100的状态有关的信息，并且该输入设备允许用户将指示提供给抗噪性评估装置100。

IF14至IF16都是与连接到IF14至IF16的设备(NA20、TA30或EMFA200)交换数据的串联或并联接口。

计算设备10的CPU11读取存储在MEM12中的程序和数据，并且执行程序。然后，NA20、TA30或EMFA200经由IF14至IF16中的一个接收经处理的数据，执行预先确定的计算，并且将计算结果存储在MEM12中或将计算结果传输到I/O13。此外，CPU11经由IF14至IF16中的一个将计算结果传输到NA20、TA30或EMFA200，并且向NA20、TA30或EMFA200提供执行处理的指示。

EMFA200也具有与计算设备10的构造类似的构造。因此，抗噪性评估装置100可以包括EMFA200的功能。

(抗噪性评估装置100的功能框)

图3是抗噪性评估装置100的功能框图。在附图中，除抗噪性评估装置100之外，还例示了EMFA200和DUT300。

抗噪性评估装置100包括：存储部110，其存储稍后要讨论的各种数据；S参数测量部120，其测量DUT300的S参数(稍后要讨论的S矩阵；S参数是S矩阵的元素)；以及评估指数计算部130，其计算预先确定的S参数之间的差(评估指数)。S参数和评估指数存储在存储部110中。

此外，抗噪性评估装置100从EMFA200获取在噪声被输入时通过电磁场分析获得的电压波形(电磁场分析数据)和通过对电磁场分析数据执行FFT而获得的FFT频谱，并且将所获取的数据和FFT频谱存储在存储部110中。

抗噪性评估装置100还包括作为第二频谱计算部的示例的乘积频谱计算部140，第二频谱计算部140计算从存储部110读取的评估指数与从存储部110读取的FFT频谱的乘积(表示为“乘积频谱”，这是第二频谱的示例)。所述乘积频谱存储在存储部110中。

抗噪性评估装置100还包括频率提取部150，频率提取部150从乘积频谱提取影响DUT300中的信号传递的频率。抗噪性评估装置100另外包括瞬态分析部160，瞬态分析部160基于所提取的频率对信号传递进行仿真(执行瞬态分析)。通过瞬态分析部160获得的信号波形存储在存储部110中。

另外，如与后面要讨论的第二示例性实施方式有关描述的，抗噪性评估装置100还可以包括估计部170，估计部170比较DUT300的乘积频谱与另一个DUT300的乘积频谱，并且针对多个DUT300估计抗噪性的优劣。

图3中的存储部110、S参数测量部120以及瞬态分析部160对应于图2中的计算设备10的MEM12、NA20和TA30。

评估指数计算部130、乘积频谱计算部140、频率提取部150和估计部170对应于图2中的CPU11的程序的处理。

在图3中，经由存储部110交换数据。然而，可以不经由存储部110交换数据。

(差分电缆310)

下面将使用在作为DUT300的示例的电子设备1中设置的差分电缆310来描述根据第一示例性实施方式的抗噪性评估装置100和评估抗噪性的方法。

图4例示了包括差分电缆310的DUT300。DUT300包括差分电缆310和允许将噪声信号(噪声)等输入到差分电缆310以评估噪声的影响(相互作用)的电流钳320L、320C和320R。在图4中，电流钳320L设置在差分电缆310的靠近传输部400的位置(侧)，电流钳320R设置在差分电缆310的靠近接收部500的位置(侧)，并且电流钳320C设置在差分电缆310的中心部。然而，可以设置一个电流钳320并且使该电流钳320移动到各个位置。因此，在彼此不区分电流钳320L、320C和320R的情况下，电流钳被表示为电流钳320。

差分电缆310包括一对信号线311和312以及围绕所述一对信号线311和312的鞘部313。鞘部313可以是由被设置以保护信号线311和312并使其绝缘的塑料组成的膜层，并且还可以包括由金属编织线组成的电磁屏蔽层。

滤波器314设置在一对信号线311和312的第一端部侧。例如，滤波器314电耦合到信号线311和312，抵消通过信号线311和312传递的信号的同相分量，并且传输这种信号的差分分量。可以不设置滤波器314。

在差分电缆310包括滤波器314的情况下，差分电缆310在传输部400与接收部500之间不对称。因此，为了评估噪声对差分电缆310的影响，需要至少在差分电缆310靠近传输部400侧(传输部侧)、中心部和靠近接收部500侧(接收部侧)上分别设置电流钳320L、320C和320R，并且评估噪声对差分电缆310的影响。

端口1和端口2设置在差分电缆310的一对信号线311和312的第一端部处，并且连接到传输部400。端口3和端口4设置在一对信号线311和312的第二端部处，并且连接到接收部500。即，差分电缆310设置在传输部400与接收部500之间。从传输部400传输到端口1和端口2(它们是输入信号端口的示例)的差分信号通过一对信号线311和312传播，并且由接收部500从端口3和端口4(它们是输出信号端口的示例)接收。即，信号从端口1和端口2传递到端口3和端口4(信号传递)。

另外，电流钳320L、320C和320R分别连接到端口5_L、5_C和5_R，这些端口5_L、5_C和5_R连接到噪声产生源(未例示)。在设置一个电流钳320并使该一个电流钳320移动以用作电流钳320L、320C和320R的情况下，用一个端口5来代替端口5_L、5_C和5_R。因此，在彼此不区分端口5_L、5_C和5_R的情况下，端口被表示为端口5。端口5是噪声信号端口的示例。

图4所示的DUT300是针对电流钳320L、320C和320R中的每一个具有五个端口的电路。

针对端口1至端口5中的每一个设置连接器以有助于连接。连接器允许与提供给设备的连接器、用于连接的电缆(连接电缆)、测量仪器等连接。

术语“端口”广泛用在DUT300的用于信号的输入和输出的端子，并且还广泛用在NA20的用于信号的输入和输出的端子。

因此，为了区分DUT300的端口与NA20的端口，如图4所示，DUT300的端口1至端口5被表示为端口D1至端口D5。如后面要讨论的图5A至图5C中所示，在NA20包括五个端口(端口1至端口5)的情况下，NA20的端口被表示为端口N1至端口N5，并且如后面要讨论的图6A至图6C、图7A和图7B、以及图8A和图8B中所示，在NA20包括四个端口(端口1至端口4)的情况下，NA20的端口被表示为端口N1至端口N4。

(S矩阵的测量)

图5A至图5C都例示了使用具有五个端口的NA20测量具有五个端口的DUT300的S矩阵的情况的连接图和S矩阵。图5A对应于在差分电缆310的靠近传输部400的位置处设置电流钳320L的情况。图5B对应于在差分电缆310的中心部设置电流钳320C的情况。图5C对应于在差分电缆310的靠近接收部500的位置处设置电流钳320R的情况。

图5A至图5C中测量得的S矩阵是期望获得(作为目标)的S矩阵，由此表示为“目标S矩阵”，并且针对电流钳320的位置表示为“目标S矩阵(L)”、“目标S矩阵(C)”和“目标S矩阵(R)”。

在测量图5A所示的电流钳320L的目标S矩阵(L)的情况下，针对DUT300的端口D5_L测量目标S矩阵(L)。因为字母“L”已被添加到端口，所以S参数的指标被表示为“5_L”。

在测量图5B所示的电流钳320C的目标S矩阵(C)的情况下，针对DUT300的端口D5_C测量目标S矩阵(C)。因为字母“C”已被添加到端口，所以S参数的指标被表示为“5_C”。

在测量图5C所示的电流钳320R的目标S矩阵(R)的情况下，针对DUT300的端口D5_R测量目标S矩阵(R)。因为字母“R”已被添加到端口，所以S参数的指标被表示为“5_R”。

在如上所述使用具有五个端口的NA20测量具有五个端口的DUT300的情况下，端口的数量彼此一致。由此，DUT300的端口D1至端口D5可以连接到NA20的端口N1至端口N5。因此，只需要测量目标S矩阵(L)、目标S矩阵(C)和目标S矩阵(R)各一次，这导致三次测量。

然而，在图4中未设置电流钳320的情况下，差分电缆310具有四个端口，并且可以使用具有四个端口的网络分析器来评估。因此，具有四个端口或更少端口的网络分析器广泛可用。同时，具有五个端口或更多端口的网络分析器是昂贵的。

网络分析器、S矩阵以及作为S矩阵的元素的S参数广泛用于评估高频电路，由此将不进行详细描述。

接着，将描述使用具有四个端口的NA20来评估图4所示的具有五个端口的DUT300的方法。

在使用具有四个端口的NA20测量具有五个端口的DUT300的目标S矩阵(L)、目标S矩阵(C)和目标S矩阵(R)的情况下，有必要针对目标S矩阵(L)、目标S矩阵(C)和目标S矩阵(R)中的每一个重复测量多次。这里，要使用具有四个端口的NA20测量的S矩阵被表示为“测量S矩阵”。测量S矩阵的S参数的指数(诸如1，S11中的1)对应于NA20的端口N1至端口N4的编号。

图6A至图6C都例示了使用具有四个端口的NA20测量目标S矩阵(L)的情况的连接图、测量S矩阵和目标S矩阵(L)。图6A对应于测量1。图6B对应于测量2。图6C对应于测量3。在测量1至测量3的三个步骤中测量目标S矩阵(L)。在图6A、图6B和图6C中，左侧例示了连接图，并且右侧例示了相应的测量S矩阵和目标S矩阵(L)。

在测量1中，如图6A的连接图所示，DUT300的端口D1、D2、D3和D4连接到NA20的端口N1至端口N4。DUT300的端口D5_L(同样适用于端口D5_C和D5_R)不连接到NA20的端口N1至端口N4中的任一个。

在这种情况下，获得具有四列和四行的测量S矩阵。

在测量1中，DUT300的端口D1至端口D4的编号1至编号4与NA20的端口N1至端口N4的编号1至编号4一致。因此，如由虚线围绕所指示的，因测量1而产生的测量S矩阵的S11至S44分别对应于目标S矩阵的四列和四行中的S11至S44。

因为未测量与端口5有关的S参数，所以测量S矩阵对于目标S矩阵(L)、目标S矩阵(C)和目标S矩阵(R)是公共的。因此，在目标S矩阵中，S参数的指标被表示为“5_X”。

作为测量1的结果，获得目标S矩阵(L)(同样适用于目标S矩阵(C)和目标S矩阵(R))中的一些S参数。

在测量2中，如图6B的连接图所示，终端元件TR附接到DUT300的端口D3和D4中的每一个，并且端口D5连接到NA20的端口N3。如在测量1中，DUT300的端口D1和D2分别连接到NA20的端口N1和N2。

在这种情况下，获得具有三列和三行的测量S矩阵。

在测量2中，DUT300的端口D1和D2的编号1和2与NA20的端口N1和N2的编号1和2一致。因此，测量S矩阵的S11、S12、S21和S22分别对应于如由虚线围绕所指示的目标S矩阵的S11、S12、S21和S22。由于DUT300的端口D5_L连接到NA20的端口N3，所以同时，测量S矩阵的编号3对应于目标S矩阵的编号5_L。因此，测量S矩阵的S13和S23分别对应于如由点划线围绕所指示的目标S矩阵的S15_L和S25_L，并且测量S矩阵的S31和S32分别对应于如由双虚线围绕所指示的目标S矩阵的S5_L1和S5_L2。此外，测量S矩阵的S33对应于如以点线围绕所指示的目标S矩阵的S5_L5_L。

以这种方式，在测量1中未获得的目标S矩阵(L)的一些S参数在测量2中获得。

终端元件TR还称为终端电阻器，并且对于一般的网络分析器具有50Ω的电阻。

在测量3中，如图6C的连接图所示，终端元件TR附接到DUT300的端口D1和D2中的每一个，并且端口D5连接到NA20的端口N1。DUT300的端口D3和D4分别连接到NA20的端口N3和N4。

在这种情况下，获得具有三列和三行的测量S矩阵。

在测量3中，DUT300的端口D3和D4的编号3和4与NA20的端口N3和N4的编号3和4一致。因此，测量S矩阵的S33、S34、S43和S44分别对应于如由虚线围绕所指示的目标S矩阵(L)的S33、S34、S43和S44。由于DUT300的端口D5_L连接到NA20的端口N1，所以同时，测量S矩阵的编号1对应于目标S矩阵(L)的编号5_L。因此，测量S矩阵的S31和S41分别对应于如由点划线围绕所指示的目标S矩阵(L)的S35_L和S45_L，并且测量S矩阵的S13和S14分别对应于如由双虚线围绕所指示的目标S矩阵(L)的S5_L3和S5_L4。此外，测量S矩阵的S11对应于如由点线围绕所指示的目标S矩阵(L)的S5_L5_L。

在测量1和2中未获得的目标S矩阵(L)的剩余S参数在测量3中获得。

图7A和图7B都例示了使用具有四个端口的NA20测量目标S矩阵(C)的情况的连接图、测量S矩阵和目标S矩阵(C)。图7A对应于测量2。图7B对应于测量3。即，在测量2和3的两个步骤中测量目标S矩阵(C)。如与图6A有关所描述的，这是因为目标S矩阵(L)中的测量1对于目标S矩阵(C)是公共的。连接图、测量S矩阵与目标S矩阵(C)之间的关系与图6B和图6C中的相同。

图7A所示的测量2与图6B所示的目标S矩阵(L)相同，由此将不进行描述。

另外，图7B所示的测量3与图6C所示的目标S矩阵(L)相同，由此将不进行描述。

在图7A和图7B中，目标S矩阵(C)中的S参数的指标被表示为“5_C”。

图8A和图8B都例示了使用具有四个端口的NA20测量目标S矩阵(R)的情况的连接图、测量S矩阵和目标S矩阵(R)。图8A对应于测量2。图8B对应于测量3。即，在测量2和3的两个步骤中测量目标S矩阵(R)。如与图6A有关描述的，这是因为目标S矩阵(L)中的测量1对于目标S矩阵(R)是公共的。连接图、测量S矩阵与目标S矩阵(R)之间的关系与图6B和图6C中的相同。

图8A所示的测量2与图6B所示的目标S矩阵(L)相同，由此将不进行描述。

另外，图8B所示的测量3与图6C所示的目标S矩阵(L)相同，由此将不进行描述。

在图8A和图8B中，目标S矩阵(R)中的S参数的指标被表示为“5_R”。

如上面已经描述的，可以执行七次测量以使用具有四个端口的NA20获得具有五个端口的DUT300的目标S矩阵(L)、目标S矩阵(C)和目标S矩阵(R)。

如图6A至图6C、图7A和图7B、以及图8A和图8B所示，针对电流钳320L、320C和320R中的每一个执行测量。然而，可以在相对于差分电缆310移动一个电流钳320的位置的同时执行测量。

因此，通过将电流钳320设置于差分电缆310的传输部分400侧(#L)、接收部500侧(#R)和中心部(#C)处(在传输部400侧与接收部500侧之间不对称)并且测量S矩阵，如后面所讨论的，指定差分电缆310最容易受噪声影响的位置。

(根据第一示例性实施方式的评估差分电缆310的抗噪性的方法)

接着将描述根据第一示例性实施方式的评估差分电缆310的抗噪性的方法。

图9A例示了借助经由ESD枪2的放电在差分电缆310的接收部侧上感应的电压的电压波形。图9B例示了通过对电压波形执行FFT而获得的FFT频谱。

如图9A所示，当图1B所示的电流波形的放电通过ESD枪2施加于差分电缆310的外部时，在差分电缆310的接收部500侧上观察到在信号线311与312之间振动的电压波形。然后，如图9B所示，通过对所述电压波形执行FFT而获得的FFT频谱在154MHz和644MHz下具有电压峰值(局部最大值)。

因此，在ESD评估测试中，可以确定差分电缆310最容易受154MHz和644MHz的频率的影响。

可以认为，通过在与电压峰值(局部最大值)相对应的频率下，对通过使用图1C所示的电压波形执行的电磁场分析而获得的FFT频谱执行瞬态分析，获得差分电缆310的评估。

然而，如下所述，差分电缆310可能易受除了对应于从电磁场分析获得的FFT频谱的电压峰值(局部最大值)的频率之外的频率的噪声信号的影响。

下面将描述获得差分电缆310易受影响的噪声频率的方法。这里，从电磁场分析和S参数获得差分电缆310易受影响的频率。

图10A至图10C例示了根据第一示例性实施方式的提取执行瞬态分析的频率的方法，该方法应用于电缆A。图10A例示了通过电磁场分析获得的FFT频谱，图10B例示了评估指数(|S53-S54|)，并且图10C例示了乘积频谱，该乘积频谱是图10A的FFT频谱和图10B的评估指数(|S53-S54|)的乘积。

如从图4可看到的，S参数中的S53对应于从接收部500侧上的端口D3传递到电流钳320的端口D5的传递系数，并且S54对应于从接收部500侧上的端口D4传递到电流钳320的端口D5的传递系数。即，S53和S54是指示信号从差分电缆310向差分电缆310的外部(电流钳320)传递的S参数。同时，S35和S45被认为是指示信号从差分电缆310的外部(电流钳320)向差分电缆310传递的S参数。通常，S53经常相当于S35，并且S54经常相当于S45。因此，为了方便描述，S53和S54用作指示来自外部的噪声的影响的大小的参数。

然后，通过获得评估指数(|S53-S54|)，看出在一对信号线311和312之间出现的噪声的影响的大小。即，随着评估指数(|S53-S54|)越大，在接收部500侧出现的噪声的影响越大。

在传输部400侧上的端口D1和D2的评估指数(|S51-S52|)大于评估指数(|S53-S54|)的情况下，评估指数(|S51-S52|)可以用于取代评估指数(|S53-S54|)。

即，可以针对传输部400侧和接收部500侧中更可能出现噪声的影响的一方提取评估指数。

此外，在具有颠倒指标顺序(诸如(|S53-S54|)和(|S35-S45|))的不同S参数的情况下，考虑到本来的目的，可以使用(|S35-S45|)。

图10A所示的FFT频谱在154MHz和644MHz具有电压峰值。

同时，图10B所示的评估指数(|S53-S54|)在223MHz、680MHz和880MHz具有峰值。

然后，如图10C所示，乘积频谱(该乘积频谱是图10A的FFT频谱和图10B的评估指数(|S53-S54|)的乘积)在154MHz、223MHz、644MHz和880MHz具有电压峰值(局部最大值)。

图11A至图11C都例示了通过在154MHz对电缆A的瞬态分析而获得的信号在接收部500的眼图(eyepattern)。横轴表示时间(nsec)，并且纵轴表示接收部500的监测电压。图11A对应于5V的噪声信号电压。图11B对应于10V的噪声信号电压。图11C对应于20V的噪声信号电压。噪声信号电压是输入到电流钳320的端口D5的正弦波的峰间(p-to-p)电压。

154MHz是图10A例示的电磁场分析中出现电压峰值(局部最大值)的频率。

眼开口(eyeopening)随着电压变大而变小，但即使在20V的噪声信号电压下也不会瓦解(collapse)。

图12A至图12C都例示了通过在223MHz对电缆A的瞬态分析而获得的信号在接收部500的眼图。图12A对应于5V的噪声信号电压。图12B对应于10V的噪声信号电压。图12C对应于20V的噪声信号电压。横轴、纵轴和噪声信号电压与图11A至图11C中的横轴、纵轴和噪声信号电压相同。

223MHz是图10B指示的评估指数(|S53-S54|)大的频率。

眼开口在5V的噪声信号电压下小，并且在10V和20V的噪声信号电压下会瓦解。

即，233MHz是电压峰值(局部最大值)不出现在通过图10A的电磁场分析获得的FFT频谱中的频率。然而，在该频率，看到电缆A受到的影响比在电压峰值(局部最大值)出现在电磁场分析中的154MHz更大。

图13A至图13C都例示了通过在633MHz对电缆A的瞬态分析而获得的信号在接收部500的眼图。图13A对应于5V的噪声信号电压。图13B对应于10V的噪声信号电压。图13C对应于20V的噪声信号电压。横轴、纵轴和噪声信号电压与图11A至图11C中的横轴、纵轴和噪声信号电压相同。

633MHz是图10B中指示的S参数之间出现大的差分的频率。

眼开口在5V的噪声信号电压下已经变小，并且在10V和20V的噪声信号电压下变得更小。

即，633MHz也是电压峰值(局部最大值)不出现在通过图10A的电磁场分析获得的FFT频谱中的频率。然而，在该频率，看到电缆A受到的影响比在电压峰值出现在电磁场分析中的154MHz更大。

图14A至图14C都例示了通过在644MHz对电缆A的瞬态分析而获得的信号在接收部500的眼图。图14A对应于5V的噪声信号电压。图14B对应于10V的噪声信号电压。图14C对应于20V的噪声信号电压。横轴、纵轴和噪声信号电压与图11A至图11C中的横轴、纵轴和噪声信号电压相同。

644MHz是图10A例示的电磁场分析中出现电压峰值的频率。

即，644MHz是电压峰值出现在通过图10A的电磁场分析获得的FFT频谱中的频率。然而，在该频率，看到电缆A受到的影响比在电压峰值(局部最大值)出现在图10B例示的评估指数(|S53-S54|)中的223MHz小。

如上面已经描述的，作为瞬态分析的结果，眼图在223MHz的频率(在223MHz的频率，电压峰值(局部最大值)出现在图10B的评估指数(|S53-S54|)中)瓦解最大。

即，如果仅通过电磁场分析提取频率并且在所提取的频率执行瞬态分析以评估差分电缆310，则可以不提取出现不利影响的223MHz。因此，为了评估差分电缆310，使用通过电磁场分析获得的FFT频谱中的电压峰值(局部最大值)提取频率的方法不足以提取执行瞬态分析的频率。

因此，在第一示例性实施方式中，使用乘积频谱来提取评估差分电缆310的频率，所述乘积频谱是通过电磁场分析获得的FFT频谱和评估指数(|S53-S54|)的乘积。

例如，评估差分电缆310的频率可以是出现等于或大于针对图10C指示的乘积频谱设置的阈值(例如，-40dB)的电压峰值(局部最大值)的频率。以这种方式，由抗噪性评估装置100中的程序提取执行瞬态分析以便评估差分电缆310的频率。

图15A至图15C例示了根据第一示例性实施方式的提取执行瞬态分析的频率的方法，该方法应用于电缆B。图15A例示了通过电磁场分析获得的FFT频谱，图15B例示了评估指数(|S53-S54|)，并且图15C例示了乘积频谱，所述乘积频谱是图15A的FFT频谱和图15B的评估指数(|S53-S54|)的乘积。附图类似于图10A至图10C，由此将不进行详细描述。

如图15A中所示，FFT频谱在154MHz和644MHz具有电压峰值。

如图15B中所示，评估指数(|S53-S54|)在234MHz和686MHz具有峰值。

如图15C中所示，乘积频谱(该乘积频谱是FFT频谱和评估指数(|S53-S54|)的乘积)除在154MHz和644MHz之外还在234MHz和686MHz具有电压峰值。

以这种方式，使用通过将FFT频谱乘以评估指数(|S53-S54|)而获得的乘积频谱提取影响差分电缆310的频率。

图16是根据第一示例性实施方式的评估抗噪性的方法的流程图。

这里，将使用图3所示的抗噪性评估装置100的功能框进行描述。

S参数测量部120针对DUT300测量S矩阵(步骤1，该步骤1在图16中表示为“S1”；同样适用于下文)(S参数测量步骤)。

接着，评估指数计算部130计算S参数之间的差(评估指数)，所述差指示S矩阵中噪声信号端口(例如，端口5)与输出信号端口之间的传递特性(步骤2)(评估指数计算步骤)。

然后，从EMFA200获取FFT频谱(步骤3)。

随后，乘积频谱计算部140计算乘积频谱，该乘积频谱是评估指数和FFT频谱的乘积(步骤4)(乘积频谱计算步骤，该步骤是第二频谱计算步骤的示例)。

接着，频率提取部150提取出现高于预先确定的阈值的电压峰值(局部最大值)的频率作为执行瞬态分析的频率(步骤5)(频率提取步骤)。

然后，瞬态分析部160使用所提取的频率的噪声信号执行瞬态分析(步骤6)。

由此，对差分电缆310的抗噪性的评估结束。

第二示例性实施方式

在第一示例性实施方式中，提取出现高于预先确定的阈值的电压峰值(局部最大值)的频率，并且在所提取的频率执行瞬态分析以评估抗噪性。

这里，将描述使用从乘积频谱获得的值来评估差分电缆310的抗噪性的方法。

这里也使用电缆A和电缆B进行描述。

作为使用ESD枪2执行ESD抗噪性测试的结果，电缆A显示出的结果比电缆B显示出的结果差。即，在ESD抗噪性测试中确定电缆B优于电缆A。

(根据第二示例性实施方式的评估差分电缆310的抗噪性的方法)

首先，将描述通过在154MHz和644MHz对电缆B的瞬态分析而获得的信号波形。154MHz和644MHz是电压峰值(局部最大值)出现在电磁场分析中的频率。分别在图11A至图11C和图14A至图14C中例示了通过在154MHz和644MHz对电缆A的瞬态分析而获得的信号波形。

图17A至图17C都例示了通过在154MHz对电缆B的瞬态分析而获得的信号在接收部500的眼图。图17A对应于5V的噪声信号电压。图17B对应于10V的噪声信号电压。图17C对应于20V的噪声信号电压。噪声信号电压等与图11A至图11C中的噪声信号电压等相同。

眼开口随着噪声信号电压变大而变小，但即使在20V的噪声信号电压下也不会瓦解。

图18A至图18C都例示了通过在644MHz对电缆B的瞬态分析而获得的信号在接收部500的眼图。图18A对应于5V的噪声信号电压。图18B对应于10V的噪声信号电压。图18C对应于20V的噪声信号电压。噪声信号电压等与图11A至图11C中的噪声信号电压等相同。

这里，将比较电缆A与电缆B的眼图。

当对电缆A(图11A至图11C)与电缆B(图17A至图17C)在154MHz的眼图进行比较时，电缆A的噪声信号电压20V的眼开口较大。即，确定电缆A在154MHz具有比电缆B好的特性。

同时，当对电缆A(图14A至图14C)与电缆B(图18A至图18C)在644MHz的眼图进行比较时，电缆B的眼开口较大。即，确定电缆B在644MHz具有比电缆A好的特性。

图19A和图19B例示了基于ESD抗噪性测试的估计、基于眼图的评估、基于乘积频谱的估计以及估计与评估之间的一致。图19A例示了基于ESD抗噪性测试的估计、基于眼图的评估以及估计与评估之间的一致。图19B例示了基于乘积频谱的估计、基于眼图的评估以及估计与评估之间的一致。对于估计与评估之间的一致，用圆形标记指示一致，并且用交叉标记指示不一致。

如图19A所示，估计在ESD抗噪性测试中“电缆B较好”，但基于154MHz的眼图确定“电缆A较好”，这与所述估计不一致。另一方面，基于644MHz的眼图确定“电缆B较好”，这与所述估计一致。即，基于ESD抗噪性测试的估计和基于眼图的评估可以彼此不一致。

此外，在图19B中，使用乘积频谱来评估差分电缆310，没有执行瞬态分析。

首先，在乘积频谱中获得154MHz和644MHz下的电压(负dB值)。然后，通过从电缆A的值减去电缆B的值来计算差。在差为负的情况下，估计电缆A比电缆B好。在差为正的情况下，估计电缆B比电缆A好。这是因为电压值以负dB值表示，因此较小的电压值(在负侧上值较大)意味着差分电缆310受到来自外部的噪声的影响小，即，不易受来自端口5的噪声的影响。

如图19B所示，在154MHz，电缆A提供-55.6dB的电压值，并且电缆B提供-38.4dB的电压值，这产生-17.2dB的差。因此，估计电缆A较好。同时，在644MHz，电缆A提供-7.1dB的电压值，并且电缆B提供-31.6dB的电压值，这产生-24.5dB的差。因此，估计电缆B较好。基于乘积频谱的估计与基于眼图的评估一致。

如上所述，可以通过基于乘积频谱的电压(值)的估计来评估差分电缆310的优劣，没有通过瞬态分析获得眼图。该方法在比较多个差分电缆310的情况下同样有效。

在以上描述中，以154MHz和644MHz下的评估为例。然而，通过比较图10C和图15C中指示的乘积频谱，也可以获得其它频率的评估。

图20是根据第二示例性实施方式的评估抗噪性的方法的流程图。步骤1至步骤4与图16所示的流程图中的步骤1至步骤4相同。因此，添加相同的附图标记以省略描述。

接着，获取另一个差分电缆310的乘积频谱(步骤7)。

然后，图3所示的估计部170比较在步骤4中计算得到的乘积频谱与另一个差分电缆310的乘积频谱，并且通过确定具有较小乘积频谱的差分电缆310提供较好的抗噪性来估计差分电缆310的优劣(步骤8)。

在第一示例性实施方式和第二示例性实施方式中，针对包括差分电缆310的DUT300评估抗噪性。第一示例性实施方式和第二示例性实施方式还可以应用于形成在基板上的布线。

在第一示例性实施方式和第二示例性实施方式中，提取了最影响DUT300的频率。由此，可以通过在针对频率执行瞬态分析的同时提高抗噪性来提高信号完整性(SI)。

对本发明的示例性实施方式的以上描述是为了例示和说明的目的而提供的。并非旨在对本发明进行穷尽或者将本发明限于所公开的精确形式。显而易见的是，许多修改例和变型例对于本领域的普通技术人员将是明显的。选择了实施方式进行说明以最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域技术人员能够理解本发明的各种实施方式，以及适合于所设想的具体用途的各种变型。本发明的范围由以下权利要求及其等同物来限定。

Claims

1.一种抗噪性评估装置，该装置包括：

S参数测量部，该S参数测量部测量受测试设备的S参数，所述受测试设备包括至少一对输入信号端口、一对输出信号端口以及用于噪声信号的输入的噪声信号端口；

评估指数计算部，该评估指数计算部计算所述S参数中的、所述噪声信号端口与所述一对输入信号端口之间的S参数之间的差，或者计算所述S参数中的、所述噪声信号端口与所述一对输出信号端口之间的S参数之间的差，作为评估指数；

第二频谱计算部，该第二频谱计算部获取通过执行快速傅立叶变换而获得的第一频谱，所述快速傅里叶变换是针对通过对输入到所述噪声信号端口的所述噪声信号执行电磁场分析而获得的电压波形执行的，并且所述第二频谱计算部计算作为所述第一频谱与所述评估指数的乘积的第二频谱；以及

频率提取部，该频率提取部在所述第二频谱中提取电压达到局部最大值的频率作为评估抗噪性的频率。

2.根据权利要求1所述的抗噪性评估装置，

其中，所述评估指数计算部将所述噪声信号端口与所述一对输入信号端口之间的所述S参数之间的所述差和所述噪声信号端口与所述一对输出信号端口之间的所述S参数之间的所述差中的较大的差确定为所述评估指数。

3.根据权利要求1所述的抗噪性评估装置，该抗噪性评估装置还包括：

瞬态分析部，该瞬态分析部对在所述频率提取部提取出的频率从所述一对输入信号端口到所述一对输出信号端口的信号的瞬态特性进行分析。

4.根据权利要求1或2所述的抗噪性评估装置，还包括：

电磁场分析部，该电磁场分析部通过对输入到所述受测试设备的所述噪声信号端口的所述噪声信号执行的所述电磁场分析来获得所述电压波形，并且对所述电压波形执行快速傅立叶变换以计算所述第一频谱。

5.根据权利要求1所述的抗噪性评估装置，该抗噪性评估装置还包括：

估计部，该估计部比较针对所述受测试设备获得的所述第二频谱与针对不同受测试设备获得的第二频谱，并且估计所述受测试设备和所述不同受测试设备的抗噪性的优劣。

6.一种评估受测试设备的抗噪性的方法，所述受测试设备包括至少一对输入信号端口、一对输出信号端口以及用于噪声信号的输入的噪声信号端口，该方法包括以下步骤：

测量所述受测试设备的S参数；

计算所述S参数中的、所述噪声信号端口与所述一对输入信号端口之间的S参数之间的差，或者计算所述噪声信号端口与所述一对输出信号端口之间的S参数之间的差，作为评估指数；

获取通过执行快速傅立叶变换而获得的第一频谱，所述快速傅立叶变换是针对通过对输入到所述噪声信号端口的所述噪声信号执行电磁场分析而获得的电压波形执行的，并且计算作为所述第一频谱与所述评估指数的乘积的第二频谱；以及

在所述第二频谱中提取电压达到局部最大值的频率，作为评估抗噪性的频率。