JP2006242672A - 電磁波測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 製品から発生する電磁波ノイズの解析に近傍界測定が使われるが、近傍界測定データでは、対策効果の定量化が難しい。
【解決手段】 電子機器近傍の電界および磁界の強度分布を測定する装置において、強度測定の測定限界の下限データを取り込み、更に測定座標とその測定座標における電界および磁界の測定強度データを取り込み、測定限界の下限データと電界および磁界の測定強度データの大きさを比較し、電界および磁界の測定強度データが測定限界の下限データより大きなデータについてのみ加算を行い、強度分布データと加算データを表示し、対策前後で比較できる手段を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子機器や、その内部の金属筐体、回路基板、基板間において信号伝送を行うケーブル、あるいは電子機器間において信号伝送を行うケーブルなどから発生する不要電磁波ノイズの解析・対策を効率化するための電磁波測定装置に関するものである。

近年、電子機器の高速化、高性能化などにより、電子機器からの電磁波ノイズ放射による他の電子機器への影響が問題になっている。この電磁波ノイズ放射による他の電子機器への影響はＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）と呼ばれ、主に無線機器、通信機器の受信障害を引き起したり、電子機器の誤動作を引き起こす。その為、各国では３０ＭＨｚ〜１ＧＨｚ、あるいは３０ＭＨｚ〜２ＧＨｚの周波数帯域において、電子機器からの電磁波ノイズ放射の規制を行っており、電子機器製造メーカはこの規制に適合するように製品を設計製造する必要がある。

電子機器からの電磁波ノイズを測定する方法としては、一般的には規制適合で用いられる測定方法と同じ遠方界測定が行なわれる。しかしながら、この測定では不要電磁波の周波数特性や規格適合の有無を知ることができるが、どのようなメカニズムで電磁波ノイズが発生しているのか知ることはできず、ノイズ対策の効率化を妨げている。

そのため、その近傍界強度分布を測定し、電磁波ノイズの発生メカニズムを明らかにしてその対策を効率的に行う、近傍界強度分布測定装置が存在する（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。

しかしながら、近傍界強度分布測定結果はノイズ発生メカニズムを直感的に把握しやすいが、対策により近傍界強度分布が変化しても、ノイズ対策による近傍電磁界強度分布の変化は様々であり、強度分布の強い領域が大きく変化する場合もあれば、強い領域の面積はあまり変化せず、強い領域部分の形のみが変化する場合もある。あるノイズ対策において効果があるかどうかについての判定は、近傍電磁界強度分布図が色によって強度を示す分布図や、等高線によって強度を示す分布図であり、スペクトラムのような絶対値ではないので、測定者個人の判断によることが多く、特にノイズ対策効果の大きさについての判定は非常に難しい。また、遠方界測定に対して有効なノイズ対策を行っている場合でも、対策前後で近傍電磁界測定による最大値周波数スペクトラム比較では、周波数スペクトラムはほとんど変化していない場合があり、近傍電磁界測定ではノイズ対策効果の判定が難しい。

そこで、近傍界強度分布測定結果から分布の平均値を算出し、周波数スペクトラムなどを作成し、対策前後で比較することにより近傍界強度分布から対策効果を定量化する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
特開２０００−１９２０４号公報 特開２００１−９１５５５号公報 特開２００２−３７２５５８号公報

しかしながら、上記特許文献３の方法では遠方界測定による対策効果の差と比較して非常に小さく、対策効果の定量化において、この方法では対策効果がどれくらいあったのかを近傍電磁界計測結果から判断することは難しいといった課題があった。

本発明は、上述の問題点に着目してなされたものであって、近傍界測定による強度分布データの直感的にノイズ発生メカニズムを把握しやすいという従来の利点に加えて、強度分布データのうち、測定限界の下限データを除いた和をとり、その値の対策前後の差を表示することにより、遠方界と相関のある対策効果の定量化を行うことができる電磁波測定装置の提供を目的とする。

本発明は上記の目的を達成するため、請求項１記載の電磁波測定装置は、被測定物の近傍電磁界を計測する電界および磁界センサと、前記センサを被測定物近傍の任意の領域において走査させるセンサ走査部と、前記センサからの信号を測定する測定信号受信部と、前記測定信号受信部における測定限界である測定下限データを記憶する測定下限データ記憶部と、ある測定周波数範囲における複数周波数測定時にそれぞれの周波数において測定領域における測定ポイント座標位置データとその位置データに対応した電界および磁界強度測定データを関連付けて記憶する測定データ・位置データ記憶部と、前記測定下限データより前記電界および磁界強度測定データが大きいことを判定する条件判定部と、その判定結果を満たす測定データのみを記憶する条件付測定データ記憶部と、前記測定データ、前記位置データ、前記条件付測定データに対し、前記電界および磁界センサの周波数補正や前記電界および磁界センサと前記被測定物の距離補正などの計算を行う補正演算処理部と、位置データと関連を持ち補正された測定データを電磁界強度分布用データとして記憶する電磁界強度分布用データ記憶手段と、それぞれの周波数ごとの全測定ポイントにおける前記電界および磁界強度測定データのうち、前記条件付測定データのみを加算する条件付測定データ加算処理部と、前記条件付測定データ加算値を記憶する加算データ記憶部と、前記電磁界強度分布用データと前記条件付測定データ加算値を表示する表示部と、前記走査部・測定信号受信部・データ記憶部・条件判定部・演算処理部・加算処理部・表示部などを制御する制御部と、を備えていることを特徴とする電磁波測定装置である。

また、請求項１記載の電磁波測定装置は、請求項２記載のように表示手段としてその加算結果を周波数特性のグラフとして表示する表示し、強度分布データも同時に表示する手段を有する。

また、請求項１または２記載の電磁波測定装置は、請求項３記載のように、対策前後のデータを記憶する記憶手段と、その対策前後のデータを同時に表示する表示手段を有する。

本発明の提供する電磁波測定装置は、近傍界測定による強度分布データの直感的にノイズ発生メカニズムを把握しやすいという従来の利点に加えて、強度分布データのうち、測定限界の下限データを除いた和をとり、その値の対策前後の差を表示することにより、遠方界と相関のある対策効果の定量化を行うことができる利点が得られる。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。

図１は、この発明の電磁波測定装置の構成を示すブロック図である。本実施例は被測定物１０１の近傍電磁界を計測する電界および磁界センサ１０２と、前記センサ１０２を被測定物１０１近傍の任意の領域において走査させるセンサ走査部１０３と、前記センサ１０２からの信号を測定する測定信号受信部１０４と、前記測定信号受信部１０４における測定限界である測定下限データを記憶する測定下限データ記憶部１０５と、ある測定周波数範囲における複数周波数測定時にそれぞれの周波数において測定領域における測定ポイント座標位置データとその位置データに対応した電界および磁界強度測定データを関連付けて記憶する測定データ・位置データ記憶部１０６と、前記測定下限データより前記電界および磁界強度測定データが大きいことを判定する条件判定部１０７と、その判定結果を満たす測定データのみを記憶する条件付測定データ記憶部１０８と、前記測定データ、前記位置データ、前記条件付測定データに対し、前記電界および磁界センサの周波数補正や前記電界および磁界センサと前記被測定物の距離補正などの計算を行う補正演算処理部１０９と、位置データと関連を持ち補正された測定データを電磁界強度分布用データとして記憶する電磁界強度分布用データ記憶手段１１０と、それぞれの周波数ごとの全測定ポイントにおける前記電界および磁界強度測定データのうち、前記条件付測定データのみを加算する条件付測定データ加算処理部１１１と、前記条件付測定データ加算値を記憶する加算データ記憶部１１２と、前記電磁界強度分布用データと前記条件付測定データ加算値を表示するための表示用演算処理部１１３と、前記センサ走査部１０３、測定信号受信部１０４、各データ記憶部１０５、１０６、１０８、１１０、１１２、条件判定部１０７、補正演算処理部１０９、条件付測定データ加算処理部１１１、表示部１１４などを制御する制御部１１５とから構成されている。

図２、図３は、この発明の電磁波測定装置による測定フローを示すフローチャートである。以下に本実施例の動作について、実際の測定に則して、図２、図３のフローチャートを用いて説明する。

図２のステップ１において、電界および磁界センサ１０２を被測定物１０１から十分に離れた空間にセンサ走査部１０３によって配置し、測定信号受信部１０４の測定下限の周波数掃引により測定する。ここで測定信号受信部１０４はある任意の測定周波数範囲における複数周波数の電圧信号を受信することができる測定器であればよく、代表的なものとしてスペクトラムアナライザがあげられる。ここで測定下限とはスペクトラムアナライザのノイズフロアになる。このノイズフロアのレベルを測定する際、スペクトラムアナライザのピークホールド機能を用いて任意の一定時間か、一定回数において周波数掃引を行い、その値を測定する。

ステップ２において、その測定値を測定下限データとして取り込み、測定下限データ記憶部１０５に記憶する。

次のステップ３〜ステップ８のフローは、被測定物１０１の近傍を電界及び磁界センサ１０２をセンサ走査部１０３によって走査し、電磁界を測定するフローである。

ステップ３において、測定ポイントカウント用の変数ｎを１に初期設定する。

ステップ４において、電界及び磁界センサ１０２をセンサ走査部１０３により、被測定物１０１近傍の任意の測定ポイントに移動させる。

ステップ５において、被測定物近傍の電界及び磁界を測定信号受信部１０４において、周波数掃引により測定する。

ステップ６において、その測定値をセンサ走査部１０３の位置データに関連させて近傍測定データとして取り込み、測定データ・センサ位置データ記憶部１０６に記憶する。

ステップ７において、測定ポイントカウント用の変数ｎを１つインクリメントする。

ステップ８において、全測定ポイント数Ｎと測定ポイントカウント用の変数ｎの大きさを比較判定し、測定ポイントカウント用の変数ｎが全測定ポイント数Ｎを超えた場合はステップ９またはステップ１５へ進み、測定ポイントカウント用の変数ｎが全測定ポイント数Ｎを超えない場合には、ステップ４に進む。

図３において、次のステップであるステップ９〜ステップ１４のフローと、ステップ１５〜ステップ２３のフローの２つのフローに分割できる。この２つのフローはどちらを先に行ってもよく、また２つのフローを並行して同時に行ってもよい。

まず、ステップ９〜ステップ１４のフローについて説明する。ステップ９〜ステップ１４のフローは被測定物１０１の電磁界強度分布のデータ処理に関するフローである。

ステップ９において、測定ポイントカウント用の変数ｎを１に初期設定する。

ステップ１０において、ステップ８で得られた測定データに対して、周波数ごとに電界および磁界センサ１０２の周波数補正や電界および磁界センサ１０２と被測定物１０１の距離補正などの計算を行う補正演算処理を補正演算処理部１０９により行う。

ステップ１１において、その補正演算処理データをセンサ走査部１０３の位置データに関連させて電磁界強度分布用データ記憶部１１０に記憶する。

ステップ１２において、測定ポイントカウント用の変数ｎを１つインクリメントする。

ステップ１３において、全測定ポイント数Ｎと測定ポイントカウント用の変数ｎの大きさを比較判定し、測定ポイントカウント用の変数ｎが全測定ポイント数Ｎを超えた場合はステップ１４へ進み、測定ポイントカウント用の変数ｎが全測定ポイント数Ｎを超えない場合には、ステップ１０に進む。

ステップ１４において、表示部１１４にステップ９〜ステップ１３で作成された強度分布データを表示する。このとき、強度分布データは測定した任意の周波数の強度分布データを選択することも可能である。

次にステップ１５〜ステップ２３のフローについて説明する。ステップ１５〜ステップ２３のフローは被測定物１０１の電磁界の周波数スペクトラムデータ作成に関するフローである。

ステップ１５において、測定ポイントカウント用の変数ｎを１に初期設定する。

ステップ１６において、ステップ１、ステップ２で測定・記憶した測定下限データと、ステップ３〜８で測定・記憶した被測定物１０６の近傍電磁界測定データの大きさを（測定データ＞測定下限データ）条件判定部１０７で比較判定する。（測定データ＞測定下限データ）の場合はステップ１７に進み、（測定データ＜＝測定下限データ）の場合はステップ２１に進む。

ステップ１７において、ステップ１６の判定条件を満たした測定データのみを条件付測定データとして、条件付測定データ記憶部１０８に記憶する。

ステップ１８において、ステップ１７で得られた条件付測定データに対して、周波数ごとに電界および磁界センサ１０２の周波数補正や電界および磁界センサ１０２と被測定物１０１の距離補正などの計算を行う補正演算処理を補正演算処理部１０９により行う。

ステップ１９において、補正演算処理を行った条件付測定データを条件付測定データ加算処理部１１１において、周波数ごとに加算する。

ステップ２０において、周波数ごとに加算されたデータを加算データ記憶部１１２に記憶する。

ここでステップ１６〜２０の処理についてもう少し詳細に説明する。測定データ値が測定下限データ値と同じ場合、測定データが測定下限データと同じ値か、もしくは測定下限より小さい値かの判定がつかない。ここで、図４でスペクトラムアナライザを例にとって説明する。図４のようにスペクトラムアナライザの測定限界の下限であるノイズフロアが表示されており、そのマーカーがノイズフロアにある場合、このマーカーの値はノイズフロアの値が表示されている。このとき、実際の測定値は、点線のピークのようにノイズフロアより更に小さい値であっても、ノイズフロアの値が測定値となってしまう。つまりノイズフロアの値は不正確なデータであり、この値を加算してデータ処理を行うことは望ましくない。そこでこのステップ１６〜２０において、不正確なデータである測定下限データを除いて加算し、周波数特性を作成することにより、不正確なデータである測定下限データによる誤差を含んだ周波数特性を作成してしまうことを避けることができ、対策前後の比較においても、その対策前後の差を正確に定量化することが可能となる。

ステップ２１において、測定ポイントカウント用の変数ｎを１つインクリメントする。

ステップ２２において、全測定ポイント数Ｎと測定ポイントカウント用の変数ｎの大きさを比較判定し、測定ポイントカウント用の変数ｎが全測定ポイント数Ｎを超えた場合はステップ２３へ進み、測定ポイントカウント用の変数ｎが全測定ポイント数Ｎを超えない場合には、ステップ１６に進む。

ステップ２３において、表示部１１４にステップ１５〜ステップ２２で作成された周波数特性データを表示する。

ここでステップ１４において強度分布データの表示を、ステップ２３で周波数特性データのデータ表示を行うが、これは同時に表示され、図５のように表示部１１４において、周波数選択スライダで周波数特性データの任意の周波数における条件付加算データと強度分布データの表示が同時にされると更によい。

また、表示部において、図６のように前記条件付加算データと前記強度分布データは対策前後のデータを同時に表示し、比較できると更によい
また、上記測定フローは、電磁界測定時に測定信号受信部で周波数掃引を行い、ある帯域を持った周波数に対して測定・データ処理を行っているが、任意の数点の周波数に対してのみ測定を行い、各周波数の測定データに対してデータ処理を行ってもよい。

次に、ある被測定物の図７にある測定対象における電磁波ノイズ対策前後の６面３ｍ電暗室における比較結果を示し、図８にその測定対象物の対策前における周波数５００ＭＨｚの磁界強度分布を、図９にその測定対象物の対策後における周波数５００ＭＨｚの磁界強度分布を示す。このような強度分布データから従来の方法、条件付加算ではなく、単に加算を行う方法、本発明の方法で対策前後の値を比較した値を、６面３ｍ電波暗室における対策前後の値と共に図１０に示す。図１０の結果のように、条件付加算を用いて、不正確な値を加算しないことにより、従来手法や単に加算だけを行った場合と比較して、対策効果の定量化を正確に行うことができる。

本発明の一実施例の構成を示すブロック図である。 図１に示した電磁波測定装置における処理を示すフローチャートである。 図２に示した処理の続きを示すフローチャートである。 本発明の原理を説明する図である。 本発明の実施例における表示の１例を示す図である。 本発明の実施例における表示の１例を示す図である。 本発明の実施例を説明するためのある被測定物の対策前後の遠方界計測結果を示す図である。 本発明の実施例を説明するためのある被測定物の対策前の磁界強度分布図である。 本発明の実施例を説明するためのある被測定物の対策後の磁界強度分布図である。 従来例と本発明による方法の比較結果例を表で示す図である。 従来例の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０１ 被測定物
１０２ 電界および磁界センサ
１０３ センサ走査部
１０４ 測定信号受信部
１０５ 測定下限データ記憶部
１０６ 測定データ・位置データ記憶部
１０７ （測定データ＞測定下限データ）条件判定部
１０８ 条件付測定データ記憶部
１０９ 補正演算処理部
１１０ 電磁界強度分布用データ記憶部
１１１ 条件付測定データ加算処理部
１１２ 加算データ記憶部
１１３ 表示用演算処理部
１１４ 表示部
１１５ 制御部

Claims (3)

1. 被測定物の近傍電磁界を計測する電界および磁界センサと、前記センサを被測定物近傍の任意の領域において走査させるセンサ走査部と、前記センサからの信号を測定する測定信号受信部と、前記測定信号受信部における測定限界である測定下限データを記憶する測定下限データ記憶部と、ある測定周波数範囲における複数周波数測定時にそれぞれの周波数において測定領域における測定ポイント座標位置データとその位置データに対応した電界および磁界強度測定データを関連付けて記憶する測定データ・位置データ記憶部と、前記測定下限データより前記電界および磁界強度測定データが大きいことを判定する条件判定部と、その判定結果を満たす測定データのみを記憶する条件付測定データ記憶部と、前記測定データ、前記位置データ、前記条件付測定データに対し、前記電界および磁界センサの周波数補正や、前記電界および磁界センサと前記被測定物の距離補正などの計算を行う補正演算処理部と、位置データと関連を持ち補正された測定データを電磁界強度分布用データとして記憶する電磁界強度分布用データ記憶手段と、それぞれの周波数ごとの全測定ポイントにおける前記電界および磁界強度測定データのうち、前記条件付測定データのみを加算する条件付測定データ加算処理部と、前記条件付測定データ加算値を記憶する加算データ記憶部と、前記電磁界強度分布用データと前記条件付測定データ加算値を表示する表示部と、前記走査部・測定信号受信部・データ記憶部・条件判定部・演算処理部・加算処理部・表示部などを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする電磁波測定装置。
2. 請求項１記載の電磁波測定装置において、前記表示部として、前記条件付測定データ加算値を表示し、前記電磁界強度分布データも同時に表示する手段を有することを特徴とする電磁波測定装置。
3. 請求項１または２記載の電磁波測定装置において、対策前後の前記条件付測定データ加算値と、前記電磁界強度分布データ記憶手段と、その対策前後のデータを同時に表示する表示手段を有することを特徴とする電磁波測定装置。