JP2008052458A - ノイズ解析方法、ノイズ解析装置及びノイズ解析制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器に発生するノイズ、特に非線形回路で２種の成分により生成されるミキシングノイズ成分の干渉量を解析するノイズ解析方法及びノイズ解析装置を提供する。
【解決手段】第１ノイズ源２１から第１干渉部２２までの第１のノイズの結合度を示す第１結合係数Ｃ₁が解析され（ステップＡ４）、第１干渉部２２を第２ノイズ源として、同第２ノイズ源２２から第２干渉部２３までの第２のノイズの結合度を示す第２結合係数Ｃ₂が解析され（ステップＡ６）、第２ノイズ源２２に干渉する第１のノイズの量に対する第２のノイズの量の比を表す変換係数ηが算出され（ステップＡ７）、第１のノイズの量Ｐ、第１結合係数Ｃ₁、第２結合係数Ｃ₂及び変換係数ηに基づいて、第２干渉部２３に入力する第２のノイズの量が解析されるので（ステップＡ９）、ノイズ干渉の少ない電子機器の効率的な開発設計が容易に行われる。
【選択図】図３

Description

この発明は、ノイズ解析方法、ノイズ解析装置及びノイズ解析制御プログラムに係り、特に、携帯電話機などの電子機器の内部の電磁ノイズを解析する場合に用いて好適なノイズ解析方法、ノイズ解析装置及びノイズ解析制御プログラムに関する。

電子機器の開発設計などにおいて、たとえば、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference 、電磁妨害）、配線間クロストーク、複数の信号成分が干渉することで引き起こされる不要なミキシング干渉などの電磁干渉問題が生じた場合、これらのメカニズムを解明できないままに設計者の勘やノウハウ、又はカットアンドトライによって対策が行われることが多い。この場合、メカニズムを明らかにした上で対策を行うことが望ましいが、限られた開発時間の中での完全なメカニズムの解明は困難なことが多い。このため、電磁界解析ツールを用いて電子機器の内部及び周囲での電磁界をコンピュータシミュレーションすることにより、ノイズ源から出力された電磁ノイズが干渉する干渉部に対して、電磁干渉の度合いを推定することがある。

不要なミキシング干渉をコンピュータシミュレーションにより解析する場合、ノイズ源から不要ミキシングを起こすＬＳＩ（大規模集積回路）などに対するノイズ結合量、及び同ＬＳＩから干渉部に対するノイズ結合量を解析することはできるが、同ＬＳＩに入力するノイズ量と、出力されるミキシングノイズ量との比を電磁界解析で求めることができないため、従来では、ノイズ源から干渉部に対するノイズ結合量を見積もることはできなかった。この比を知ることができれば、ミキシングノイズによる干渉量を見積もることができ、電子機器の開発設計における対策工数の削減や、ノイズ干渉の少ない電子機器の効率的な開発設計に寄与する。

また、ＬＳＩのような非線形回路では、入力する外来ノイズ及び同ＬＳＩ自体の動作信号のように、異なる周波数成分が存在する場合、それぞれの成分以外の新たな成分であるミキシング成分が出力されることがある。たとえば、周波数ｆ₁の外来ノイズと、周波数ｆ₂のＬＳＩの動作信号とがミキシングされた結果、周波数［ｆ₁±ｆ₂］のミキシング成分が同ＬＳＩの内部や入出力端子などに現れる。このミキシング成分は、電子機器の動作信号の周波数と一致したり、動作信号の周波数帯域内（たとえば、通信機能を有する電子機器であれば通信チャネル内）に存在すると、同電子機器の動作に悪影響を与えることがある。したがって、電子機器の開発設計の段階で、このミキシング成分を見積もることが重要である。

現状では、ミキシングノイズを解析する方法や装置に関する適切な先行技術文献情報はないが、電子機器設計のための解析方法、シミュレーション方法、及び、これらを実行する装置に関する技術としては、たとえば、特許文献１に記載されたものがある。
特許文献１に記載されたフィルタの設計方法では、所望のフィルタ特性を実現するための各共振器間の結合係数の算出が行われ、電磁界解析シミュレーションにより求めた結合係数の関数ｆｓ（ｘ）を初期関数ｆｌ（ｘ）として、各共振器間の距離が個々に算出される。次に、各共振器間の距離を用いてフィルタの試作が行われ、フィルタのの特性が所望の特性に一致しない場合、実験的に求めた値に基づく関数ｆｅｘ（ｘ）が求められ、結合係数調整用の関数である単位関数ｆｅ（ｘ）が算出される。そして、この単位関数ｆｅ（ｘ）を用いて結合関数の調整が行われ、所望のフィルタ特性との差が一定値以内になるまでフィルタの試作が行われる。

また、特許文献２に記載された干渉解析装置では、設計データ入力部から回路基板の設計データが入力され、ノイズ特性設定部により、回路基板に形成された配線のノイズの電気的特性を表すデータが設定される。限界値設定部により、配線が受けるノイズの許容限界値が設定される。選択部により、ノイズ特性データ及び許容限界値に基づいて、解析対象となる配線の組が選択される。選択された配線の組において、干渉解析部により、干渉を与える配線から干渉を受ける配線への干渉量が計算される。受信ノイズレベル計算部により、干渉量とノイズ特性データとに基づいて、干渉を受ける配線が受信するノイズレベルが算出される。

また、特許文献３に記載されたクロストークシミュレーション方法では、配線パターンの解析対象となる部分が標準基板モデルで近似され、その基板構成に起因する誤差が結合係数の変化率テーブルを参照して補正されることにより、比較的高い精度の実効結合係数が短時間で演算処理される。この実効結合係数からクロストーク電圧が計算される共に、配線パターンの各部がそれぞれ２平行線標準基板モデルで近似され、それらの結果の総和がクロストーク雑音とされ、複雑な構成の配線パターンについて精密なクロストーク雑音電圧が演算される。
特開２００２−３４４２０２号公報（要約書、図２） 特開２００５−２９３５５６号公報（要約書、図２） 特開平０８−２２１４５４号公報（第６−７頁、図１）

しかしながら、上記従来の技術では、次のような問題点があった。
すなわち、上記各特許文献に記載された技術は、いずれもミキシングノイズを解析するものではないため、これらの技術を用いてミキシングノイズを見積もることはできない。このため、電子機器の開発設計における対策工数の削減や、ノイズ干渉の少ない電子機器の効率的な開発設計が困難になるという問題点がある。

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、ＬＳＩのような非線形回路で２種の周波数成分により出力されるミキシングノイズによる干渉量を見積もり、電子機器の開発設計における対策工数の削減や、ノイズ干渉の少ない電子機器の効率的な開発設計に寄与するノイズ解析方法及びノイズ解析装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、第１の電磁ノイズを出力する第１のノイズ源と、該第１のノイズ源から出力された前記第１の電磁ノイズが第１の信号と干渉する第１干渉部と、該第１干渉部から出力された第２の電磁ノイズが第２の信号と干渉する第２干渉部とを有する電子機器に対するノイズ解析方法に係り、前記第１のノイズ源から前記第１干渉部までの前記第１の電磁ノイズの結合度を示す第１結合係数を解析する第１結合係数解析処理と、前記第１干渉部を第２のノイズ源として、該第２のノイズ源から前記第２干渉部までの前記第２の電磁ノイズの結合度を示す第２結合係数を解析する第２結合係数解析処理と、前記第２のノイズ源に干渉する前記第１の電磁ノイズの量に対する前記第２の電磁ノイズの量の比を表す変換係数を算出する変換係数算出処理と、前記第１の電磁ノイズの量、第１結合係数、第２結合係数及び変換係数に基づいて、前記第２干渉部に伝播する前記第２の電磁ノイズの量を解析するノイズ量解析処理とを行うことを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のノイズ解析方法に係り、前記変換係数算出処理は、前記第１の電磁ノイズの情報と前記第２の電磁ノイズの情報と前記変換係数との関連情報を参照する関連情報参照処理を含むことを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のノイズ解析方法に係り、前記第１のノイズ源は、アンテナ又は非線形回路を含む半導体回路で構成されていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載のノイズ解析方法に係り、前記第１干渉部は、非線形回路を含む半導体回路で構成されていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１、２、３又は４記載のノイズ解析方法に係り、前記第２干渉部は、アンテナ又は半導体回路で構成されていることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項４又は５のノイズ解析方法に係り、前記第１干渉部が前記非線形回路を含む半導体回路で構成され、前記第２の電磁ノイズは、当該半導体回路の動作信号成分と前記第１の電磁ノイズとの合成成分であり、前記関連情報は、前記第１の電磁ノイズの量及び周波数と前記動作信号成分の周波数と前記第２の電磁ノイズの量及び周波数との関連を示す情報で構成されていることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、請求項４、５又は６記載のノイズ解析方法に係り、前記変換係数は、前記第１干渉部を構成する半導体回路の動作信号成分と前記第１の電磁ノイズとの合成成分の時間波形を高速フーリエ解析することで得られる該合成成分の周波数及び振幅を表す情報であることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、請求項４、５又は６記載のノイズ解析方法に係り、前記関連情報は、前記第１干渉部を構成する半導体回路の動作信号成分と前記第１の電磁ノイズとの合成成分の時間波形を高速フーリエ解析することで得られる該合成成分の周波数及び振幅を表す情報であることを特徴としている。

請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか一に記載のノイズ解析方法に係り、前記第１の電磁ノイズが所定の周波数帯域内でスペクトラム拡散されているとき、該第１の電磁ノイズの周波数を該周波数帯域の中心周波数とすることを特徴としている。

請求項１０記載の発明は、請求項１乃至９のいずれか一に記載のノイズ解析方法に係り、前記第２の電磁ノイズが所定の周波数帯域内でスペクトラム拡散されているとき、該第２の電磁ノイズの周波数を該周波数帯域の中心周波数とすることを特徴としている。

請求項１１記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれか一に記載のノイズ解析方法に係り、あらかじめ設定された許容ノイズ量と前記第２干渉部に伝播される前記第２の電磁ノイズの量とを比較し、この比較結果を所定の表示手段に表示することを特徴としている。

請求項１２記載の発明は、第１の電磁ノイズを出力する第１のノイズ源と、非線形回路を含む半導体回路で構成され、該第１のノイズ源から出力された前記第１の電磁ノイズが第１の信号と干渉する第１干渉部と、該第１干渉部から出力された第２の電磁ノイズが第２の信号と干渉する第２干渉部とを有する電子機器に対するノイズ解析装置に係り、前記第１のノイズ源から出力される前記第１の電磁ノイズの量及び周波数と振幅、及び前記第１干渉部の動作信号の周波数を入力するための第１の入力手段と、前記第１のノイズ源から前記第１干渉部までの前記第１の電磁ノイズの結合度を示す第１結合係数を解析する第１結合係数解析手段と、前記第１干渉部を第２のノイズ源として、該第２のノイズ源から前記第２干渉部までの前記第２の電磁ノイズの結合度を示す第２結合係数を解析する第２結合係数解析手段と、前記第２のノイズ源に干渉する前記第１の電磁ノイズの量に対する前記第２の電磁ノイズの量の比を表す変換係数を算出する変換係数算出手段と、前記第１の電磁ノイズの量、第１結合係数、第２結合係数及び前記変換係数に基づいて前記第２干渉部に伝播する前記第２の電磁ノイズの量を解析するノイズ量解析手段と、該ノイズ量解析手段で解析された前記第２の電磁ノイズの量及び周波数を表示する第１の表示手段と、前記第２干渉部の許容ノイズ量を入力するための第２の入力手段と、前記第２干渉部に入力される前記第２の電磁ノイズの量と前記許容ノイズ量とを比較する比較手段と、該比較手段から出力される比較結果に関連した情報を表示する第２の表示手段とを備えてなることを特徴としている。

請求項１３記載の発明は、請求項１２記載のノイズ解析装置に係り、前記変換係数算出手段は、前記第１の電磁ノイズの情報と前記第２の電磁ノイズの情報と前記変換係数との関連情報を参照する関連情報参照手段を含むことを特徴としている。

請求項１４記載の発明は、ノイズ解析制御プログラムに係り、コンピュータに請求項１２又は１３のいずれか一に記載のノイズ解析装置を制御させることを特徴としている。

この発明の構成によれば、第１結合係数解析処理で、第１のノイズ源から第１干渉部までの第１の電磁ノイズの結合度を示す第１結合係数が解析され、第２結合係数解析処理で、第１干渉部を第２のノイズ源として、同第２のノイズ源から第２干渉部までの第２の電磁ノイズの結合度を示す第２結合係数が解析され、変換係数算出処理で、第２のノイズ源に干渉する第１の電磁ノイズの量に対する第２の電磁ノイズの量の比を表す変換係数が算出され、ノイズ量解析処理で、第１の電磁ノイズの量、第１結合係数、第２結合係数及び変換係数に基づいて、第２干渉部に伝播する第２の電磁ノイズの量が解析されるので、電子機器の開発設計における対策工数の削減や、ノイズ干渉の少ない電子機器の効率的な開発設計を容易に行うことができる。

アンテナなどの第１のノイズ源から非線形回路などの第１干渉部までの第１の電磁ノイズの結合度を示す第１結合係数と、同第１干渉部を第２のノイズ源として、同第２のノイズ源からアンテナなどの第２干渉部までの第２の電磁ノイズの結合度を示す第２結合係数と、同第２のノイズ源に干渉する同第１の電磁ノイズの量に対する同第２の電磁ノイズの量の比を表す変換係数とを算出し、同第１の電磁ノイズの量、同第１結合係数、同第２結合係数及び変換係数に基づいて、同第２干渉部に伝播する第２の電磁ノイズの量を解析するノイズ解析方法及びノイズ解析装置を提供する。

図１は、この発明の第１の実施例であるノイズ解析方法を実施するためのノイズ解析装置の要部の電気的構成を示すブロック図、及び、図２は、ノイズ解析の対象となる電子機器のノイズ伝播経路を示すブロック図である。
この例のノイズ解析装置は、ノイズ解析制御プログラムが組み込まれたパソコンやワークステーションなどで構成され、同図１に示すように、入力部１と、情報処理部２と、記憶部３と、出力部４とを有し、たとえば図２に示すような電子機器２０に対するノイズを解析する。

電子機器２０は、たとえば携帯電話機などであり、第１ノイズ源２１と、第１干渉部２２と、第２干渉部２３とを有している。第１ノイズ源２１は、たとえば第１アンテナであり、第１の電磁ノイズ（以下、「第１のノイズ」という）を出力する。第１干渉部２２は、たとえば非線形回路を含むＬＳＩで構成され、第１ノイズ源２１から出力された第１のノイズが動作信号と干渉することによって第２の電磁ノイズ（以下、「第２のノイズ」という）を出力する。第２干渉部２３は、たとえば第２アンテナであり、第１干渉部２２から出力された第２のノイズが動作信号と干渉する。そして、第１ノイズ源２１のノイズ量Ｐ、第１結合係数Ｃ₁、第２結合係数Ｃ₂、及び第１のノイズの量に対する第２のノイズの量の比を表す変換係数ηを設定すると、第２干渉部２３に伝播されるノイズ量Ｎは、
Ｎ＝Ｐ×Ｃ₁×η×Ｃ₂（［ｄＢ］表示では、Ｐ＋Ｃ₁＋η＋Ｃ₂）
として算出される。

入力部１は、たとえばキーボードなどで構成され、第１ノイズ源２１から出力される第１のノイズの量（ノイズ量Ｐ）及び周波数ｆ₁と振幅、及び第１干渉部２２の動作信号（ディジタル信号成分）の周波数ｆ_Dを入力する他、第２干渉部２３の許容ノイズ量を入力する。また、入力部１は、あらかじめ行われる解析や測定などによって変換係数ηが得られている場合、この変換係数ηを入力する。

情報処理部２は、結合係数解析部１１と、変換係数解析部１２と、ブロック図解析部１３とを備えている。結合係数解析部１１は、第１ノイズ源２１から第１干渉部２２までの第１のノイズの結合度を示す第１結合係数Ｃ₁を解析する他、第１干渉部２２を第２ノイズ源として、同第２ノイズ源から第２干渉部２３までの第２のノイズの結合度を示す第２結合係数を解析する。変換係数解析部１２は、第２ノイズ源（第１干渉部２２）に干渉する第１のノイズの量に対する第２のノイズの量の比を表す変換係数を算出する。ブロック図解析部１３は、第１のノイズの量（ノイズ量Ｐ）、第１結合係数Ｃ₁、第２結合係数Ｃ₂及び変換係数ηに基づいて第２干渉部２３に入力する第２のノイズの量を解析する他、第２干渉部２３に入力される第２のノイズの量と同第２干渉部２３の許容ノイズ量とを比較する。記憶部３は、たとえばＲＡＭ（Randam Access Memory）などで構成され、ノイズ解析に用いるデータを記憶する。出力部４は、たとえば液晶表示装置などで構成され、解析された第２のノイズの量及び周波数を表示する他、第２のノイズの量と第２干渉部２３の許容ノイズ量との比較結果に関連した情報を表示する。

図３は、図１のノイズ解析装置の動作を説明するフローチャート、図４は、ＬＳＩ２２の入力側及び出力側の時間波形を示す図であり、縦軸に電圧レベル（Ｖ）、及び横軸に時間（ｎｓｅｃ）がとられている。また、図５は、図４の時間波形の周波数スペクトラムを示す図であり、縦軸に電圧レベル（ｄＢμＶ）、及び横軸に周波数（ＭＨｚ）がとられている。また、図６は、図１のノイズ解析装置による表示画面を示す図である。
これらの図を参照して、この例のノイズ解析方法の処理内容について説明する。
電磁干渉の要因となる電磁ノイズの発生は、クロック信号、バス信号、ＲＦ信号などに起因することが多く、スペクトラムアナライザによってミキシングノイズのスペクトラムを観測することで、要因となる周波数成分、及びその周波数成分を用いている回路を特定することは比較的容易である。

この場合、第１ノイズ源は、たとえば、無線通信用回路のように、出力の比較的大きい回路や、プロセッサ回路のように、規模の比較的大きい回路であることが多い。また、第１干渉部は、たとえば非線形性の半導体回路であることが多い。また、第２干渉部は、受信回路やセンサ回路のような微小な信号を扱う回路であることが多い。このため、上記図２に示すように、第１ノイズ源は送信回路に接続される第１アンテナ２１、第１干渉部はＬＳＩ２２、及び、第２干渉部は受信回路に接続される第２アンテナ２３とする。これにより、ノイズ伝播経路が仮定され（ステップＡ１）、同ノイズ伝播経路によれば、第１アンテナ２１から放射される第１のノイズがＬＳＩ２２に伝播し、同第１のノイズとＬＳＩ２２の動作信号とがミキシングを起こし、ミキシング成分である第２のノイズが同ＬＳＩ２２から放射されて第２アンテナ２３に伝播する。また、入力部１により、第１ノイズ源２１のノイズ量Ｐ、第１のノイズの周波数ｆ₁、第２のノイズの周波数ｆ₂、及び第１干渉部２２の回路動作周波数ｆ_Dが入力される（ステップＡ２）。

この後、電磁界解析ツールにより、第１アンテナ２１からＬＳＩ２２までの第１のノイズの第１結合係数Ｃ₁、及びＬＳＩ２２から第２アンテナ２３までの第２のノイズの第２結合係数Ｃ₂が解析される。この場合、電磁界解析ツールとして、たとえば、ＦＤＴＤ（Finite Difference Time Domain 、有限差分時間領域）法やＦＥＭ（Finite Element Method 、有限要素法）などの電磁界解析ソフトウェアが用いられる。第１結合係数Ｃ₁を求める場合、たとえば第１のアンテナ２１を第１のノイズ成分で励振する電磁界解析モデルを作成し（ステップＡ３）、同第１アンテナ２１の給電点での第１のノイズの量、及びＬＳＩ２２の所定の端子での第１のノイズの量をそれぞれ解析する。そして、第１アンテナ２１での第１のノイズの量に対するＬＳＩ２２での第１のノイズの量の比が第１結合係数Ｃ₁となる（ステップＡ４、第１結合係数解析処理）。なお、ＬＳＩ２２の端子は、解析すべきノイズ経路に応じて、入力端子、出力端子、グラウンド端子、又は電源端子のいずれでも良い。

また、第２結合係数Ｃ₂を求める場合、たとえばＬＳＩ２２の所定の端子に接続されている配線を第２のノイズ成分で励振する電磁界解析モデルを作成し（ステップＡ５）、同ＬＳＩ２２の端子での第２のノイズの量、及び第２アンテナ２３の給電点での第２のノイズの量をそれぞれ解析する。そして、ＬＳＩ２２の端子での第２のノイズの量に対する第２アンテナ２３での第２のノイズの量の比が同第２結合係数Ｃ₂となる（ステップＡ６、第２結合係数解析処理）。この場合も、上記と同様に、ＬＳＩ２２の端子は、解析すべきノイズ経路に応じて、入力端子、出力端子、グラウンド端子、又は電源端子のいずれでも良い。

次に、ＬＳＩ２２において、入力される第１のノイズに対して出力するミキシングノイズ（つまり、第２のノイズ）の比を示す変換係数ηの算出方法を説明する。
変換係数ηは、未知の場合には、次のように算出される。
ＬＳＩ２２は、ＣＭＯＳ回路などで構成されている場合、出力信号が高レベル時と低レベル時とで、回路の状態が異なる。すなわち、出力信号が高レベルのとき、ｐＭＯＳトランジスタがオン状態かつｎＭＯＳトランジスタがオフ状態、また、出力信号が低レベルのとき、ｎＭＯＳトランジスタがオン状態かつｐＭＯＳトランジスタがオフ状態となるため、それぞれの状態での入力ノイズに対する入力インピーダンスが異なる。このため、出力信号の高レベル時と低レベル時とで、動作信号に重畳されるノイズの振幅がそれぞれ異なる。

ＬＳＩ２２に入力する第１のノイズは、たとえば図４（ａ）に示すように、ｆ₁＝８００ＭＨｚ、振幅が±５Ｖの正弦波である。ＬＳＩ２２から出力される第２のノイズの一例は、図４（ｂ）に示すように、ｆ₁＝８００ＭＨｚ、ｆ_D＝３．２ＭＨｚ、振幅比２Ｖ／５Ｖのバースト状の正弦波であり、また、第２のノイズの別の一例は、図４（ｃ）に示すように、ｆ₁＝８００ＭＨｚ、ｆ_D＝３．２ＭＨｚ、振幅比０Ｖ／５Ｖのバースト状の正弦波である。

図４（ａ）の時間波形をＦＦＴ解析した周波数スペクトラムは、図５（ａ）に示すように、レベルＡ１＝１２８．０（ｄＢμＶ）となっている。図４（ｂ），（ｃ）の時間波形をＦＦＴ解析した周波数スペクトラムは、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、第１のノイズ成分以外にも、多くのノイズ成分が現れている。これは、第１のノイズ成分とＬＳＩ２２の動作信号とがミキシングしたことを示し、第１のノイズ成分（ｆ₁）の両側波帯に、ＬＳＩ２２の動作信号に起因した成分が現れているものである。この場合、第２のノイズが、たとえば図５（ｂ）中の周波数ｆ₂（＝ｆ₁＋７×ｆ_D）成分とすると、変換係数ηは、
η＝Ａ２−Ａ１＝９６．８−１２８．０＝−３１．２（ｄＢμＶ）
と算出される（ステップＡ７、変換係数算出処理）。解析したい周波数ｆ₂が図５（ａ），（ｂ）中のスペクトラムのピークに対応した周波数に一致していれば、異なる周波数ｆ₂についても、同様に変換係数ηが算出される。これにより、変換係数ηの最大値が解析的に求められる。

すなわち、変換係数ηが最大となるＬＳＩ２２の出力の時間波形は、図４（ｃ）で表され、ＦＦＴ解析結果を示す図５（ｃ）より、最大変換係数ηｍａｘは、
ηｍａｘ＝Ａ２−Ａ１＝１０１．２−１２８．０＝−２６．８（ｄＢμＶ）
と算出される。そして、第１のノイズの量Ｐ、第１結合係数Ｃ₁、第２結合係数Ｃ₂及び変換係数ηに基づいて、ノイズ伝播経路のブロック図が作成され（ステップＡ８）、第２アンテナ２３に達する第２のノイズの量Ｎの最大量Ｎｍａｘは、第１アンテナ２１の第１のノイズの量をＰとすると、
Ｎｍａｘ＝Ｐ×Ｃ₁×Ｃ₂×ηｍａｘ
として見積もられる（ステップＡ９、ノイズ量解析処理）。第１のノイズの量Ｐは一般に既知であり、また、第１結合係数Ｃ₁、変換係数η、第２結合係数Ｃ₂も、それぞれ数値化されているため、第２のノイズの量Ｎの最大量Ｎｍａｘ、つまり、最大のミキシング干渉が定量的に見積もられる。

また、第２干渉部２３の許容ノイズ量Ｎ₀が入力され（ステップＡ１０）、第２のノイズの最大量Ｎｍａｘと同許容ノイズ量Ｎ₀とが比較され（ステップＡ１１）、同最大量Ｎｍａｘが同許容ノイズ量Ｎ₀以下であれば、ノイズ干渉問題を生じる可能性が低く、また、同最大量Ｎｍａｘが同許容ノイズ量Ｎ₀以上であれば、ノイズ干渉問題を生じる可能性が比較的高いと見積もられ、設計指針情報として出力される（ステップＡ１２）。

図１のノイズ解析装置では、たとえば図６に示す画面が出力部４に表示された状態で、上記のノイズ解析が行われる。すなわち、マウスにより［Ｃ₁］部をクリックすることで、電磁界解析ソフトウェアが立ち上がり、第１結合係数Ｃ₁を解析する準備段階に進む。そして、解析された第１結合係数Ｃ₁が、［Ｃ₁］部の数値表示欄に表示される。同様に、［Ｃ₂］部をクリックすることで、電磁界解析ソフトウェアが立ち上がり、第２結合係数Ｃ₂を解析する準備段階に進む。そして、解析された第２結合係数Ｃ₂が、［Ｃ₂］部の数値表示欄に表示される。

また、マウスにより、［η］部をクリックすることで、入力した第１のノイズ成分ｆ₁（８００．０ＭＨｚ）、第２のノイズｆ₂（８２２．４ＭＨｚ）及び動作信号ｆ_Dに基づいて、変換係数ηの最大値ηｍａｘが算出され、数値表示欄に表示される。そして、第１結合係数Ｃ₁、第２結合係数Ｃ₂、及び変換係数ηが全て表示された段階で、第２アンテナ２３に達する第２のノイズの量Ｎが次式により算出され、数値表示欄に表示される。
Ｎ＝Ｐ×Ｃ₁×η×Ｃ₂
［ｄＢ］表示では、
Ｎ＝Ｐ＋Ｃ₁＋η＋Ｃ₂＝１０．０−３０．０−２６．８−２５．０
＝−７１．８［ｄＢｍ］

以上のように、この第１の実施例では、第１結合係数解析処理（ステップＡ４）で、第１ノイズ源２１から第１干渉部２２までの第１のノイズの結合度を示す第１結合係数Ｃ₁が解析され、第２結合係数解析処理（ステップＡ６）で、第１干渉部２２を第２ノイズ源として、同第２ノイズ源２２から第２干渉部２３までの第２のノイズの結合度を示す第２結合係数Ｃ₂が解析され、変換係数算出処理（ステップＡ７）で、第２ノイズ源２２に干渉する第１のノイズの量に対する第２のノイズの量の比を表す変換係数ηが算出され、ノイズ量解析処理（ステップＡ９）で、第１のノイズの量Ｐ、第１結合係数Ｃ₁、第２結合係数Ｃ₂及び変換係数ηに基づいて、第２干渉部２３に入力する第２のノイズの量が解析されるので、電子機器の開発設計における対策工数の削減や、ノイズ干渉の少ない電子機器の効率的な開発設計が容易に行われる。

図７は、この発明の第２の実施例であるノイズ解析方法を示すフローチャートであり、第１の実施例を示す図３中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。また、図８は、ノイズ周波数ｆ₂と変換係数ηｍａｘとの関係特性を表す図である。
この例のノイズ解析方法では、第１の実施例の図４（ｃ）に示した時間波形がＦＦＴ解析されて図８に示す関係特性（関連情報）が得られ、図１中の記憶部３にあらかじめ記憶される。そして、図７に示すように、図３中のステップＡ７に代えて、ステップＡ７ａの処理が行われる。すなわち、ステップＡ７ａでは、記憶部３に記憶されている図８の関係特性が参照される（関連情報参照処理）。この後、ステップＡ８へ進み、第１の実施例と同様の処理が行われ、同様の利点がある。

図９は、この発明の第３の実施例であるノイズ解析方法を示すフローチャートである。
この例のノイズ解析方法では、同図９に示すように、図３中のステップＡ７に代えて、ステップＡ７ｂの処理が行われる。すなわち、ステップＡ７ｂでは、あらかじめ行われる解析や測定などによって変換係数ηが得られている場合、この変換係数ηを図１中の入力部１へ入力する。この後、ステップＡ８へ進み、第１の実施例と同様の処理が行われ、同様の利点がある。

図１０は、この発明の第４の実施例であるノイズ解析方法を示すスペクトラム図である。
この例のノイズ解析方法では、同図１０に示すように、第１のノイズが正弦波ではなく、所定の周波数帯域内でスペクトラム拡散されているとき、図３中のステップＡ４において、同第１のノイズの代表周波数、たとえば中心周波数を第１のノイズ成分ｆ₁として第１結合係数Ｃ₁を解析する。また、ＬＳＩ２２の動作信号が所定の周波数帯域内でスペクトラム拡散されているとき、第２のノイズもスペクトラム拡散されているため、図３中のステップＡ６において、同第２のノイズの代表周波数、たとえば中心周波数を第２のノイズ成分ｆ₂として第２の結合係数Ｃ₂を解析する。この後、ステップＡ８へ進み、第１の実施例と同様の処理が行われ、同様の利点がある。

図１１は、この発明の第５の実施例であるノイズ解析方法を示すスペクトラム図である。
この例のノイズ解析方法では、図３中のステップＡ５において、第２干渉部（第２アンテナ）２３における信号帯域など、ノイズの混入が好ましくない周波数帯域に混入する第２のノイズの割合が求められる。すなわち、同図１１に示すように、信号帯域ｍに対して第２のノイズの周波数帯域ｎが重複している帯域（重複帯域ｑ）の全パワーが第２干渉部２３に影響を与えていると評価される。この後、ステップＡ６へ進み、第１の実施例と同様の処理が行われ、同様の利点がある。

図１２は、この発明の第６の実施例であるノイズ解析方法によるノイズ解析の対象となる電子機器の電気的構成を示すブロック図であり、第１の実施例を示す図２中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この電子機器２０Ａでは、同図１２に示すように、図２中の第１干渉部２２及び第２干渉部２３と同様の複数の第１干渉部２２₁，２２₂，…，２２_n（ｎ；整数）及び複数の第２干渉部２３₁，２３₂，…，２３_nが設けられている。

この例のノイズ解析方法では、第１干渉部２２₁，２２₂，…，２２_nの数（ｎ個）だけの電磁界解析モデルが図３中のステップＡ３と同様に作成され、第１ノイズ源２１と同第１干渉部２２₁，２２₂，…，２２_nとの第１結合係数Ｃ₁₁，Ｃ₁₂，…，Ｃ_1nが図３中のステップＡ４と同様に解析される。この場合、複数の第１干渉部２２₁，２２₂，…，２２_nを１つの電磁界解析モデルの中に表現できる場合、一度の電磁界解析で第１結合係数Ｃ₁₁，Ｃ₁₂，…，Ｃ_1nがそれぞれ解析される。また、第１干渉部２２₁，２２₂，…，２２_nの数（ｎ個）だけの電磁界解析モデルが図３中のステップＡ５と同様に作成され、同第１干渉部２２₁，２２₂，…，２２_nと第２干渉部２３₁，２３₂，…，２３_nとの第２結合係数Ｃ₂₁，Ｃ₂₂，…，Ｃ_2nが図３中のステップＡ６と同様に解析される。この後、ステップＡ８へ進み、第１の実施例と同様の処理が行われ、同様の利点がある。

以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、第１干渉部と第２干渉部とが同一の場合には、第２の結合係数を求める必要がなく、Ｎｍａｘ＝Ｐ×Ｃ₁×ηｍａｘと見積もられる。また、ノイズ伝播経路は、図２又は図１２の構成に限定されない。たとえば、図２及び図１２中の第１ノイズ源２１は、ＬＳＩでも良い。また、図２中の第２干渉部２３、及び図１２中の第２干渉部２３₁，２３₂，…，２３_nはＬＳＩでも良い。

この発明は、非線形回路で２種の周波数成分により出力されるミキシングノイズによる干渉量を解析する場合全般に適用できる。

この発明の第１の実施例であるノイズ解析方法を実施するためのノイズ解析装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。 ノイズ解析の対象となる電子機器の電気的構成を示すブロック図である。 図１のノイズ解析装置の動作を説明するフローチャートである。 ＬＳＩ２２の入力側及び出力側の時間波形を示す図である。 図４の時間波形の周波数スペクトラムを示す図である。 図１のノイズ解析装置による表示画面を示す図である。 この発明の第２の実施例であるノイズ解析方法を示すフローチャートである。 ノイズ周波数ｆ₂と変換係数ηｍａｘとの関係特性を表す図である。 この発明の第３の実施例であるノイズ解析方法を示すフローチャートである。 この発明の第４の実施例であるノイズ解析方法を示すスペクトラム図である。 この発明の第５の実施例であるノイズ解析方法を示すスペクトラム図である。 この発明の第６の実施例であるノイズ解析方法によるノイズ解析の対象となる電子機器の電気的構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 入力部（第１の入力手段、第２の入力手段）
２ 情報処理部
３ 記憶部（関連情報参照手段）
４ 出力部（第１の表示手段、第２の表示手段）
１１ 結合係数解析部（第１結合係数解析手段、第２結合係数解析手段）
１２ 変換係数解析部（変換係数算出手段、関連情報参照手段）
１３ ブロック図解析部（ノイズ量解析手段、比較手段）
２１ 第１ノイズ源（第１のノイズ源）
２２ 第１干渉部（第２のノイズ源）
２３ 第２干渉部
２２₁，２２₂，…，２２_n 第１干渉部
２３₁，２３₂，…，２３_n 第２干渉部

Claims (14)

1. 第１の電磁ノイズを出力する第１のノイズ源と、該第１のノイズ源から出力された前記第１の電磁ノイズが第１の信号と干渉する第１干渉部と、該第１干渉部から出力された第２の電磁ノイズが第２の信号と干渉する第２干渉部とを有する電子機器に対するノイズ解析方法であって、
   前記第１のノイズ源から前記第１干渉部までの前記第１の電磁ノイズの結合度を示す第１結合係数を解析する第１結合係数解析処理と、
   前記第１干渉部を第２のノイズ源として、該第２のノイズ源から前記第２干渉部までの前記第２の電磁ノイズの結合度を示す第２結合係数を解析する第２結合係数解析処理と、
   前記第２のノイズ源に干渉する前記第１の電磁ノイズの量に対する前記第２の電磁ノイズの量の比を表す変換係数を算出する変換係数算出処理と、
   前記第１の電磁ノイズの量、第１結合係数、第２結合係数及び変換係数に基づいて、前記第２干渉部に伝播する前記第２の電磁ノイズの量を解析するノイズ量解析処理とを行うことを特徴とするノイズ解析方法。
2. 前記変換係数算出処理は、
   前記第１の電磁ノイズの情報と前記第２の電磁ノイズの情報と前記変換係数との関連情報を参照する関連情報参照処理を含むことを特徴とする請求項１記載のノイズ解析方法。
3. 前記第１のノイズ源は、
   アンテナ又は非線形回路を含む半導体回路で構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のノイズ解析方法。
4. 前記第１干渉部は、
   非線形回路を含む半導体回路で構成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のノイズ解析方法。
5. 前記第２干渉部は、
   アンテナ又は半導体回路で構成されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のノイズ解析方法。
6. 前記第１干渉部が前記非線形回路を含む半導体回路で構成され、
   前記第２の電磁ノイズは、
   当該半導体回路の動作信号成分と前記第１の電磁ノイズとの合成成分であり、
   前記関連情報は、
   前記第１の電磁ノイズの量及び周波数と前記動作信号成分の周波数と前記第２の電磁ノイズの量及び周波数との関連を示す情報で構成されていることを特徴とする請求項４又は５のノイズ解析方法。
7. 前記変換係数は、
   前記第１干渉部を構成する半導体回路の動作信号成分と前記第１の電磁ノイズとの合成成分の時間波形を高速フーリエ解析することで得られる該合成成分の周波数及び振幅を表す情報であることを特徴とする請求項４、５又は６記載のノイズ解析方法。
8. 前記関連情報は、
   前記第１干渉部を構成する半導体回路の動作信号成分と前記第１の電磁ノイズとの合成成分の時間波形を高速フーリエ解析することで得られる該合成成分の周波数及び振幅を表す情報であることを特徴とする請求項４、５又は６記載のノイズ解析方法。
9. 前記第１の電磁ノイズが所定の周波数帯域内でスペクトラム拡散されているとき、該第１の電磁ノイズの周波数を該周波数帯域の中心周波数とすることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載のノイズ解析方法。
10. 前記第２の電磁ノイズが所定の周波数帯域内でスペクトラム拡散されているとき、該第２の電磁ノイズの周波数を該周波数帯域の中心周波数とすることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載のノイズ解析方法。
11. あらかじめ設定された許容ノイズ量と前記第２干渉部に伝播される前記第２の電磁ノイズの量とを比較し、この比較結果を所定の表示手段に表示することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一に記載のノイズ解析方法。
12. 第１の電磁ノイズを出力する第１のノイズ源と、非線形回路を含む半導体回路で構成され、該第１のノイズ源から出力された前記第１の電磁ノイズが第１の信号と干渉する第１干渉部と、該第１干渉部から出力された第２の電磁ノイズが第２の信号と干渉する第２干渉部とを有する電子機器に対するノイズ解析装置であって、
    前記第１のノイズ源から出力される前記第１の電磁ノイズの量及び周波数と振幅、及び前記第１干渉部の動作信号の周波数を入力するための第１の入力手段と、
    前記第１のノイズ源から前記第１干渉部までの前記第１の電磁ノイズの結合度を示す第１結合係数を解析する第１結合係数解析手段と、
    前記第１干渉部を第２のノイズ源として、該第２のノイズ源から前記第２干渉部までの前記第２の電磁ノイズの結合度を示す第２結合係数を解析する第２結合係数解析手段と、
    前記第２のノイズ源に干渉する前記第１の電磁ノイズの量に対する前記第２の電磁ノイズの量の比を表す変換係数を算出する変換係数算出手段と、
    前記第１の電磁ノイズの量、第１結合係数、第２結合係数及び前記変換係数に基づいて前記第２干渉部に伝播する前記第２の電磁ノイズの量を解析するノイズ量解析手段と、
    該ノイズ量解析手段で解析された前記第２の電磁ノイズの量及び周波数を表示する第１の表示手段と、
    前記第２干渉部の許容ノイズ量を入力するための第２の入力手段と、
    前記第２干渉部に入力される前記第２の電磁ノイズの量と前記許容ノイズ量とを比較する比較手段と、
    該比較手段から出力される比較結果に関連した情報を表示する第２の表示手段とを備えてなることを特徴とするノイズ解析装置。
13. 前記変換係数算出手段は、
    前記第１の電磁ノイズの情報と前記第２の電磁ノイズの情報と前記変換係数との関連情報を参照する関連情報参照手段を含むことを特徴とする請求項１２記載のノイズ解析装置。
14. コンピュータに請求項１２又は１３のいずれか一に記載のノイズ解析装置を制御させるためのノイズ解析制御プログラム。

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