JP2010096571A

JP2010096571A - 検査装置、ならびに、検査方法

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Publication number: JP2010096571A
Application number: JP2008266208A
Authority: JP
Inventors: Shinji Seto; 信二瀬戸; Hidenori Sekiguchi; 秀紀関口
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2010-04-30

Abstract

【課題】電子機器のイミュニティ検査を効率良く行う検査装置等を提供する。
【解決手段】検査周波数帯における電子機器１５１のイミュニティ特性を検査する検査装置１０１において、第１の信号発生器１１１と第２の信号発生器１１２とは、所定の信号周波数帯に含まれる周波数の信号を発生させ、調整部１１３は、第１の信号発生器１１１が発生させる信号の周波数と、第２の信号発生器１１２が発生させる信号の周波数と、の差が、所望の検査周波数帯を走査するように調整し、印加部１１４は、第１の信号発生器１１１により発生された信号と、第２の信号発生器１１２により発生された信号と、を、測定対象の電子機器１５１に印加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器のイミュニティ検査を効率良く行うのに好適な検査装置ならびに検査方法に関する。

外部から侵入する電磁波に対して電子機器が誤動作や故障等をせずに耐える性能は、電磁波イミュニティ性能と呼ばれ国際的な規格が定められており、種々のイミュニティ特性を検査する技術が提案されている。たとえば、後に掲げる特許文献１には、角錐ホーンを用いてイミュニティ試験を行う技術が開示されている。

ここで、従来のイミュニティ試験は、単一周波数の電磁波が侵入してくることを想定している。これは、通常の電子機器が近接して設置された状況を想定しているからである。

特開２００６−３４３１９１号公報

しかしながら、悪意のある第三者が電子機器を誤動作させたり故障させたりすることを意図して行うことを想定して、電磁波イミュニティ性能を検査したい、との要望は大きい。

また、イミュニティ性能を検査する際に用いる検査装置は、できるだけ小型にしたい、との要望もある。特に、コンピュータなどのクロック周波数を発生させるために用いられる発振子は、数メガヘルツから数十メガヘルツのものが広く用いられているが、この周波数帯の電磁波を単一周波数で放射するためには、数メートルから数十メートルの大きさのアンテナが必要となってしまうため、小型化が強く望まれている。

本発明は、以上のような課題を解決するもので、電子機器のイミュニティ検査を効率良く行うのに好適な検査装置ならびに検査方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の原理にしたがい、以下の発明を開示する。

本発明の第１の観点に係る検査装置は、第１の検査周波数から第２の検査周波数までの間の電磁波に対する電子機器のイミュニティ特性を検査し、第１の信号発生器、第２の信号発生器、調整部、印加部を備え、以下のように構成する。

ここで、第１の信号発生器は、所定の信号周波数帯に含まれる周波数の信号を発生させる。

一方、第２の信号発生器は、所定の信号周波数帯に含まれる周波数の信号を発生させる。

さらに、調整部は、第１の信号発生器により発生される信号の周波数（以下「第１の発生周波数」という。）と、第２の信号発生器により発生される信号の周波数（以下「第２の発生周波数」という。）と、の、差が、第１の検査周波数から第２の検査周波数までの間を走査するように、第１の発生周波数と、第２の発生周波数と、を、調整する。

そして、印加部は、第１の信号発生器により発生された信号と、第２の信号発生器により発生された信号と、を、電子機器に印加する。

また、本発明の検査装置において、所定の信号周波数帯は、数百メガヘルツから数ギガヘルツの周波数帯であり、第１の検査周波数から第２の検査周波数までの間は、数メガヘルツから数百メガヘルツまでの周波数帯に含まれるように構成することができる。

また、本発明の検査装置において、印加部は、第１の信号発生器により発生された信号と、第２の信号発生器により発生された信号と、を、重畳して、所定の信号周波数帯用の１つのアンテナにより放射することにより、電子機器に印加するように構成することができる。

また、本発明の検査装置において、印加部は、第１の信号発生器により発生された信号を電子機器に印加する第１のアンテナと、第２の信号発生器により発生された信号を電子機器に印加する第２のアンテナと、を有するように構成することができる。

また、本発明の検査装置において、印加部は、第１の信号発生器により発生された信号と、第２の信号発生器により発生された信号と、を、重畳して、通信用線もしくは電力供給線を介して、電子機器に印加するように構成することができる。

本発明のその他の観点に係る検査方法は、第１の信号発生器、第２の信号発生器、調整部、印加部を備える検査装置が、第１の検査周波数から第２の検査周波数までの間の電磁波に対する電子機器のイミュニティ特性を検査し、第１の信号発生工程、第２の信号発生工程、調整工程、印加工程を備え、以下のように構成する。

ここで、第１の信号発生工程では、第１の信号発生器が、所定の信号周波数帯に含まれる周波数の信号を発生する。

一方、第２の信号発生工程では、第２の信号発生器が、所定の信号周波数帯に含まれる周波数の信号を発生する。

さらに、調整工程では、調整部が、第１の信号発生工程にて発生される信号の周波数（以下「第１の発生周波数」という。）と、第２の信号発生工程にて発生される信号の周波数（以下「第２の発生周波数」という。）と、の、差が、第１の検査周波数から第２の検査周波数までの間を走査するように、第１の発生周波数と、第２の発生周波数と、を、調整する。

そして、印加工程では、印加部が、第１の信号発生工程にて発生された信号と、第２の信号発生工程にて発生された信号と、を、電子機器に印加する。

また、本発明の検査方法において、所定の信号周波数帯は、数百メガヘルツから数ギガヘルツの周波数帯であり、第１の検査周波数から第２の検査周波数までの間は、数メガヘルツから数百メガヘルツまでの周波数帯に含まれるように構成することができる。

また、本発明の検査方法において、印加工程では、第１の信号発生工程にて発生された信号と、第２の信号発生工程にて発生された信号と、を、重畳して、所定の信号周波数帯用の１つのアンテナにより放射することにより、電子機器に印加するように構成することができる。

また、本発明の検査方法において、印加工程では、第１の信号発生工程にて発生された信号を第１のアンテナにより電子機器に印加し、第２の信号発生工程にて発生された信号を第２のアンテナにより電子機器に印加するように構成することができる。

また、本発明の検査方法において、印加工程では、第１の信号発生工程にて発生された信号と、第２の信号発生工程にて発生された信号と、を、重畳して、通信用線もしくは電力供給線を介して、電子機器に印加するように構成することができる。

本発明によれば、電子機器のイミュニティ検査を効率良く行うのに好適な検査装置ならびに検査方法を提供することができる。

以下に本発明の実施形態を説明する。なお、以下にあげる実施形態は、説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素または全要素を、これと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も、本発明の範囲に含まれる。

図１は、本発明の実施形態に係る検査装置の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。

検査装置１０１は、第１の検査周波数から第２の検査周波数までの間の電磁波に対する電子機器１５１のイミュニティ特性を検査するもので、第１の信号発生器１１１、第２の信号発生器１１２、調整部１１３、印加部１１４を備える。

ここで、第１の信号発生器１１１と、第２の信号発生器１１２と、は、いずれも、所定の信号周波数帯に含まれる周波数の信号を発生させる。

ここで、第１の信号発生器１１１が発生可能な周波数帯がa1〜b1であり、発生している発生周波数をf1とし、第２の信号発生器１１２が発生可能な周波数帯がa2〜b2であり、発生している発生周波数をf2とする。

第１の信号発生器１１１と、第２の信号発生器１１２と、に同じ設計構成の信号発生器を利用した場合は、a1 = a2かつb1 = b2となる。また、この場合、同程度のパワーの信号が発生されることになる。

これらの信号発生器１１１、１１２は、典型的には、数百メガヘルツから数ギガヘルツのオーダーの周波数の信号を発生させる高周波発生器であり、この場合、発生される信号の波長は、数ｍ未満である。

上記のように、発生周波数f1と、発生周波数f2と、は、ある程度調整が可能である。すなわち、a1≦f1≦b1かつa2≦f2≦b2である。

そして、調整部１１３は、発生周波数f1と、発生周波数f2と、の、差|f1 - f2|が、第１の検査周波数から第２の検査周波数までの間を走査するように、第１の発生周波数と、第２の発生周波数と、を、調整する。

この場合発生周波数f1と、発生周波数f2と、の差|f1 - f2|は、両者の周波数帯に重なりがあれば、
0≦|f1 - f2|≦max(|b1-b2|,|b1-a2|,|a1-b2|,|a1-a2|)
の範囲をとることができる。

両者の周波数帯に重なりがなければ、
min(|b1-b2|,|b1-a2|,|a1-b2|,|a1-a2|)≦|f1 - f2|≦max(|b1-b2|,|b1-a2|,|a1-b2|,|a1-a2|)
の範囲をとることができる。

発明者の研究によれば、このように、異なる周波数f1，f2の高周波信号を電子機器１５１に注入すると、差の周波数|f1 - f2|に相当するストレスを与えることができることが判明している。

この現象は、電磁波を被爆させることによって電子機器１５１の内部に侵入した高周波信号が、内部に存在する非線型回路素子（たとえば、トランジスタ、ダイオード、バリスタ、避雷素子などの半導体素子が典型的である。）に影響を与えることで発生する相互変調積に起因するものである。

たとえば、f1 = 1000MHz，f2 = 1030MHzのように、ギガヘルツ・オーダーの周波数の信号を発生させると、その差|f1 - f2| = 30MHzの信号が、相互変調積として電子機器１５１の内部で発生する。

一般には、相互変調積の周波数は、n，mを正整数として、n f1±m f2のように表現できるが、本発明では、そのうち、パワーの大きい周波数|f1 - f2|を利用するのである。

さらに、印加部１１４は、第１の信号発生器１１１により発生された信号と、第２の信号発生器１１２により発生された信号と、を、測定対象の電子機器１５１に印加する。具体的には、上記のような信号を印加した上で、電子機器１５１に故障や誤動作が生じるか否かをチェックする。

ここで、３０ＭＨｚの周波数に対する波長は１０メートル程度であり、半波長アンテナを使用して電子機器１５１を検査しようとしても、その大きさから困難なことが多いが、１ＧＨｚの周波数に対する波長は３０センチメートル程度であり、半波長アンテナは、かなり小型化が可能である。発生周波数f1，f2をより高い周波数帯とすれば、アンテナの小型化をさらに図ることができ、検査装置１０１も小さくすることができる。

したがって、上記のような相互変調積を用いることで、発生周波数f1，f2の信号よりも低い周波数帯のイミュニティ性能の検査が容易となるのである。たとえば、コンピュータのイミュニティ性能を検査する場合、高速な動作クロックのコンピュータであっても、そのクロックを最初に発生させる水晶発振子の周波数は、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ程度であり、これを逓倍、分周して、所望の動作クロックを得ている。したがって、イミュニティ性能の検査の上では、水晶発振子が誤動作したり故障したりするか否か、が重要な鍵となる。この場合は、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの範囲を検査周波数帯とする。

ここで、調整部１１３は、発生周波数f1と発生周波数f2のいずれか一方もしくは双方を調整して、|f1 - f2|が、この検査周波数帯を走査するようにする。

たとえば、第１の信号発生器１１１と第２の信号発生器１１２とで同じ機器構成を採用する場合には、第１の信号発生器１１１の発生周波数はa1で固定とし、第２の信号発生器１１２の発生周波数はa1からb1まで、（もしくは、a1に１ＭＨｚを加算した値から、a1に数十ＭＨｚを加算した値まで。）一定の速度で次第に大きくなるように調整すれば、検査周波数帯をスキャンすることが可能である。

印加部１１４が発生周波数f1の信号と、発生周波数f2の信号と、を電子機器１５１に印加する手法としては、図２に示すように、それぞれ独立したアンテナ２０１、２０２を用意するのが最も容易である。アンテナ２０１、２０２としては、半波長アンテナ、八木アンテナ、ホーンアンテナ等、各種のものを採用することができる。

このほか、図３に示すように、印加部１１４に信号重畳回路３０１を設けて、発生周波数f1の信号と、発生周波数f2の信号と、を重畳した上で、１つのアンテナ３１１により、電磁波を放射する手法もある。

さらに、図４に示すように、印加部１１４に信号重畳回路４０１を設けて、発生周波数f1の信号と、発生周波数f2の信号と、を重畳した上で、同軸ケーブルなどの電線４１１により出力し、これを、電子機器１５１の通信ポートや電力供給線に接続したり、電子回路の基板に直接接続する等、有線接続の手法を採用することも可能である。

本実施形態に係る検査装置の概要構成を示す説明図である。印加部の具体的な構成の一例を示す説明図である。印加部の具体的な構成の一例を示す説明図である。印加部の具体的な構成の一例を示す説明図である。

符号の説明

１０１検査装置
１１１第１の信号発生器
１１２第２の信号発生器
１１３調整部
１１４印加部
１５１電子機器
２０１アンテナ
２０２アンテナ
３０１信号重畳回路
３１１アンテナ
４０１信号重畳回路
４１１電線

Claims

第１の検査周波数から第２の検査周波数までの間の電磁波に対する電子機器のイミュニティ特性を検査する検査装置であって、
所定の信号周波数帯に含まれる周波数の信号を発生させる第１の信号発生器、
前記所定の信号周波数帯に含まれる周波数の信号を発生させる第２の信号発生器、
前記第１の信号発生器により発生される信号の周波数（以下「第１の発生周波数」という。）と、前記第２の信号発生器により発生される信号の周波数（以下「第２の発生周波数」という。）と、の、差が、前記第１の検査周波数から前記第２の検査周波数までの間を走査するように、前記第１の発生周波数と、前記第２の発生周波数と、を、調整する調整部、
前記第１の信号発生器により発生された信号と、前記第２の信号発生器により発生された信号と、を、前記電子機器に印加する印加部
を備えることを特徴とする検査装置。
請求項１に記載の検査装置であって、
前記所定の信号周波数帯は、数百メガヘルツから数ギガヘルツの周波数帯であり、
前記第１の検査周波数から前記第２の検査周波数までの間は、数メガヘルツから数百メガヘルツまでの周波数帯に含まれる
ことを特徴とする検査装置。
請求項２に記載の検査装置であって、
前記印加部は、前記第１の信号発生器により発生された信号と、前記第２の信号発生器により発生された信号と、を、重畳して、前記所定の信号周波数帯用の１つのアンテナにより放射することにより、前記電子機器に印加する
ことを特徴とする検査装置。
請求項２に記載の検査装置であって、
前記印加部は、前記第１の信号発生器により発生された信号を前記電子機器に印加する第１のアンテナと、前記第２の信号発生器により発生された信号を前記電子機器に印加する第２のアンテナと、
を有することを特徴とする検査装置。
請求項２に記載の検査装置であって、
前記印加部は、前記第１の信号発生器により発生された信号と、前記第２の信号発生器により発生された信号と、を、重畳して、通信用線もしくは電力供給線を介して、前記電子機器に印加する
ことを特徴とする検査装置。
第１の信号発生器、第２の信号発生器、調整部、印加部を備える検査装置が、第１の検査周波数から第２の検査周波数までの間の電磁波に対する電子機器のイミュニティ特性を検査する検査方法であって、
前記第１の信号発生器が、所定の信号周波数帯に含まれる周波数の信号を発生する第１の信号発生工程、
前記第２の信号発生器が、前記所定の信号周波数帯に含まれる周波数の信号を発生する第２の信号発生工程、
前記調整部が、前記第１の信号発生工程にて発生される信号の周波数（以下「第１の発生周波数」という。）と、前記第２の信号発生工程にて発生される信号の周波数（以下「第２の発生周波数」という。）と、の、差が、前記第１の検査周波数から前記第２の検査周波数までの間を走査するように、前記第１の発生周波数と、前記第２の発生周波数と、を、調整する調整工程、
前記印加部が、前記第１の信号発生工程にて発生された信号と、前記第２の信号発生工程にて発生された信号と、を、前記電子機器に印加する印加工程
を備えることを特徴とする検査方法。
請求項６に記載の検査方法であって、
前記所定の信号周波数帯は、数百メガヘルツから数ギガヘルツの周波数帯であり、
前記第１の検査周波数から前記第２の検査周波数までの間は、数メガヘルツから数百メガヘルツまでの周波数帯に含まれる
ことを特徴とする検査方法。
請求項７に記載の検査方法であって、
前記印加工程では、前記第１の信号発生工程にて発生された信号と、前記第２の信号発生工程にて発生された信号と、を、重畳して、前記所定の信号周波数帯用の１つのアンテナにより放射することにより、前記電子機器に印加する
ことを特徴とする検査方法。
請求項７に記載の検査方法であって、
前記印加工程では、前記第１の信号発生工程にて発生された信号を第１のアンテナにより前記電子機器に印加し、前記第２の信号発生工程にて発生された信号を第２のアンテナにより前記電子機器に印加する
を有することを特徴とする検査方法。
請求項７に記載の検査方法であって、
前記印加工程では、前記第１の信号発生工程にて発生された信号と、前記第２の信号発生工程にて発生された信号と、を、重畳して、通信用線もしくは電力供給線を介して、前記電子機器に印加する
ことを特徴とする検査方法。