JP2010282516A - 電磁界シミュレーション装置、電磁界シミュレーションプログラムおよび近傍界測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁界シミュレーションの解析規模の拡大を抑止し、電磁界シミュレーションの計算コストを削減することを課題とする。
【解決手段】本願が開示する電磁界シミュレーション装置は、電磁界シミュレーション対象であるプリント配線板ＣＡＤデータの所定領域を、近傍界測定器によって測定された測定データで置き換えて、新たなプリント配線板ＣＡＤデータを生成する。続いて、電磁界シミュレーション装置は、生成された新たなプリント配線板ＣＡＤデータにおける測定データ部分について、近傍界測定器によって測定された電界または磁界を波源として設定した解析用モデルデータを生成する。その後、電磁界シミュレーション装置は、波源が設定された解析用モデルデータに対して、電磁界シミュレーションを実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁界シミュレーション装置、電磁界シミュレーションプログラムおよび近傍界測定装置に関する。

従来、電子機器やアンテナの性能などを解析するために、通信電波などを対象とした電磁界を計算する有限差分時間領域法（ＦＤＴＤ法：Finite Difference Time Domain法）などの電磁界シミュレータが利用されている。

ＦＤＴＤ法は、有限差分ビーム伝搬法（FD-BPM）の時間変化を含む場合まで適用できるように拡張された電磁界数値解析法である。また、ＦＤＴＤ法は、マクスウェルの基本方程式（ファラデーの電磁誘導法則とアンペールの法則）を差分化して、Ｙｅｅ格子といわれるメッシュ上に配置し、空間と時間において磁界と電界を交互に計算し、電場や磁場を決定する解析法である。

近年、電子機器類のＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility）対策やアンテナ放射パターンを目的とした近傍界測定器が活発に利用されるようになってきた。近傍界測定器とは、図１３に示すように、システムソフトウェア（ＰＣ）とスペクトルアナライザー（スペアナ）と測定器とを有する測定装置である。図１３は、近傍界測定器の構成を示す図である。

測定器は、基板（ＥＵＴ）に電流を供給することで発生する磁界（電圧）の振幅を磁界プローブで取得し、スペアナに出力する。スペアナでは、測定器から入力されたデータを、横軸を周波数、縦軸を電力または電圧とする二次元グラフで画面に表示する。ＰＣでは、計測用ソフトウエアを使用して磁界プローブの位置を制御したり、スペアナが表示する情報や測定器により取得された情報に基づいて磁界強度分布を取得したり、周波数範囲において詳細解析を実施してノイズ源などを特定することができる。

最近では、図１４に示すように、光磁界プローブやネットワークアナライザを使用して、振幅と位相とを測定できる近傍界測定器も開示されている。図１４は、振幅と位相とを測定できる近傍界測定器の構成を示す図である。

特開２００１−３１８９６１号公報 特開２００２−１９５４７号公報

しかしながら、近年の計算機の発達に伴い、電子機器を丸ごと解析したいというニーズがあり、そのためには、数１０μｍのオーダーの電子部品を正確にモデル化する必要がある。ところが、上述した従来の技術を用いた場合、離散化要素数の増大などが原因で解析規模が膨大になり、多大な計算コストを要するという課題があった。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、電磁界シミュレーションの解析規模の拡大を抑止し、電磁界シミュレーションの計算コストを削減することが可能である電磁界シミュレーション装置、電磁界シミュレーションプログラムおよび近傍界測定装置を提供することを目的とする。

本願の開示する電磁界シミュレーション装置は、一つの態様において、電磁界シミュレーション対象であるプリント配線板ＣＡＤデータの所定領域を、近傍界測定器によって測定された測定データで置き換えて、新たなプリント配線板ＣＡＤデータを生成するデータ生成手段と、前記データ生成手段により生成された新たなプリント配線板ＣＡＤデータにおける測定データ部分について、前記近傍界測定器によって測定された電界または磁界を波源として設定した解析用モデルデータを生成する波源設定手段と、前記波源設定手段により波源が設定された解析用モデルデータに対して、前記電磁界シミュレーションを実行するシミュレーション実行手段と、を有する。

本願の開示する電磁界シミュレーション装置の一つの態様によれば、電磁界シミュレーションの解析規模の拡大を抑止し、電磁界シミュレーションの計算コストを削減することが可能であるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係る電磁界シミュレーション装置の構成を示すブロック図である。 図２は、プリプロセッサの構成を示す図である。 図３は、表面等価定理を利用した等価電磁流の設定手法を示した図である。 図４は、時間領域に電界または磁界を波源として設定する例を示す図である。 図５は、電界設定の拡大図を示す図である。 図６は、波源設定の別例を示す図である。 図７は、測定された電界の例を示す図である。 図８は、測定された磁界の例を示す図である。 図９は、実施例１に係る電磁界シミュレーション装置による処理の流れを示すフローチャートである。 図１０は、測定位置とＹｅｅセルとの位置関係を示す図である。 図１１は、本願が開示する電磁界シミュレーション装置の活用例を示す図である。 図１２は、電磁界シミュレーションプログラムを実行するコンピュータシステムの例を示す図である。 図１３は、近傍界測定器の構成を示す図である。 図１４は、振幅と位相とを測定できる近傍界測定器の構成を示す図である。

以下に、本願の開示する電磁界シミュレーション装置、電磁界シミュレーションプログラムおよび近傍界測定装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

本願が開示する電磁界シミュレーション装置は、プリント配線板ＣＡＤデータに対して、例えば、ＦＤＴＤ法を活用した三次元電磁界シミュレーション（三次元電磁界解析）を実行することで、電磁界の逐次変化がわかる時間領域のシミュレーションを行うことができる。特に、本願が開示する電磁界シミュレーション装置は、電磁界シミュレーションの解析規模の拡大を抑止し、電磁界シミュレーションの計算コストを削減することが可能である。

具体的には、電磁界シミュレーション装置は、電磁界シミュレーション対象であるプリント配線板ＣＡＤデータの所定領域を、近傍界測定器によって測定された測定データで置き換えて、新たなプリント配線板ＣＡＤデータを生成する。例えば、電磁界シミュレーション装置は、利用者によって入力されたプリント配線板ＣＡＤデータをデータベースに記憶しておき、利用者が指定するデータをデータベースから読み込む。そして、電磁界シミュレーション装置は、読み込んだプリント配線板ＣＡＤデータのどの領域で、近傍界測定器によって測定された測定データを使用するのかを示す領域指定を利用者から受け付ける。その後、電磁界シミュレーション装置は、指定された領域に対応する測定データを取得し、プリント配線板ＣＡＤデータ上の指定された領域を測定データで置き換えた新たなプリント配線板ＣＡＤデータを生成する。なお、利用者からの領域指定方法としては、例えば、電磁界シミュレーション装置のディスプレイなどに画面表示されるＧＵＩを用いるようにすればよい。

そして、電磁界シミュレーション装置は、生成された新たなプリント配線板ＣＡＤデータにおける測定データ部分について、近傍界測定器によって測定された電界または磁界を波源として設定した解析用モデルデータを生成する。例えば、電磁界シミュレーション装置は、新たなプリント配線板ＣＡＤデータ上の指定領域における近傍電磁界測定データに対して逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行って、測定データを周波数領域から時間領域（時間波形）に変換する。続いて、電磁界シミュレーション装置は、新たなプリント配線板ＣＡＤデータにおける測定データ部分について、近傍界測定器によって測定された電界または磁界を波源として設定する。なお、波源とは、回路に電流を流すための電圧源や電流源のことであり、電磁波を伝搬させるものである。一方、電磁界シミュレーション装置は、新たなプリント配線板ＣＡＤデータにおける測定データでない部分については、従来のように、材質・回路部品・波源などの設定を利用者から受け付けて設定する。このようにして、電磁界シミュレーション装置は、解析用モデルデータを生成する。

その後、電磁界シミュレーション装置は、波源が設定された解析用モデルデータに対して、電磁界シミュレーションを実行する。例えば、電磁界シミュレーション装置は、測定された電界または磁界を波源として設定された測定データと、従来と同様に利用者の入力情報を用いて設定されたＣＡＤデータとを含む解析用モデルデータに対して、ＦＤＴＤ法を用いた電磁界シミュレーションを実行する。

このように、本願が開示する電磁界シミュレーション装置は、電磁界シミュレーション対象であるモデルデータを作成するのに際して、近傍界測定器によって測定されたデータを一部使用することができる。そのため、膨大なモデルデータ全てに対して、材質・回路部品・波源を設定する必要がない。また、モデルデータの一部に測定データを用いてモデルを簡略化したので、効率の良い解析が可能である。したがって、本願が開示する電磁界シミュレーション装置は、電磁界シミュレーションの解析規模の拡大を抑止し、電磁界シミュレーションの計算コストを削減することが可能である。

［電磁界シミュレーション装置の構成］
次に、電磁界シミュレーション装置の構成について説明する。図１は、実施例１に係る電磁界シミュレーション装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、実施例１に係る電磁界シミュレーション装置２０は、ＣＡＤデータＤＢ２１と、プリプロセッサ２２と、ソルバ２３と、ポストプロセッサ２４と、結果ファイルＤＢ２５とを有し、近傍界測定器１０や測定データＤＢ１５に接続される。なお、近傍界測定器１０や測定データＤＢ１５は、係る電磁界シミュレーション装置２０内に組み込まれているもよく、図１のように別の装置であってもよい。

まず、電磁界シミュレーション装置２０に接続される近傍界測定器１０について説明する。近傍界測定器１０は、図１に示すように、測定器１１と、スペアナ１２と、制御用ＰＣ１３と、測定データＤＢ１５とを有する。

測定器１１は、基板（ＥＵＴ）に電流を供給することで発生する磁界（電圧）の振幅と位相を磁界プローブで取得し、スペアナ１２に出力する。スペアナ１２は、測定器１１から入力されたデータを、横軸を周波数、縦軸を電力または電圧とする二次元グラフで画面に表示する。

制御用ＰＣ１３は、計測用ソフトウエアを使用して磁界プローブの位置を制御したり、スペアナ１２が表示する情報や測定器１１により取得された情報に基づいて磁界強度分布を取得したり、周波数範囲において詳細解析を実施してノイズ源や磁界強度分布などを特定することができる。また、制御用ＰＣ１３は、測定器１１により測定されたデータや上述した情報を測定データＤＢ１５に格納する。

測定データＤＢ１５は、測定器１１によって測定された磁界および電界の振幅や位相を含む格子状に配置された測定データや制御用ＰＣ１３により解析されたノイズ源や磁界強度分布などを記憶する。つまり、測定データＤＢ１５は、様々なＥＵＴを用いて測定された測定データをＥＵＴに対応付けて記憶する。

次に、電磁界シミュレーション装置２０の構成について説明する。電磁界シミュレーション装置２０は、図１に示すように、ＣＡＤデータＤＢ２１と、プリプロセッサ２２と、ソルバ２３と、ポストプロセッサ２４と、結果ファイルＤＢ２５とを有する。

ＣＡＤデータＤＢ２１は、ＣＡＤなどのツールを用いて、利用者によって作成されたプリント配線板ＣＡＤデータを記憶する。なお、ＣＡＤデータＤＢ２１が記憶するデータは、例えば、平面図に高さの情報を加えるだけや複数の層を表現するなど、ＣＡＤで画面上の物体を簡易的に立体表示されたデータであり、いわゆる、完全な３次元ではない２．５次元ＣＡＤデータである。

プリプロセッサ２２は、ＣＡＤデータＤＢ２１に記憶されるデータと測定データＤＢ１５に記憶される測定データとに基づいて、電磁界シミュレーション対象となる解析用モデルを作成する。具体的には、プリプロセッサ２２は、図２に示すように、使用領域指定部２２ａと、測定データ読み込み部２２ｂと、逆変換部２２ｃと、波源等設定部２２ｄと、解析用モデルデータ作成部２２ｅとを有し、これらによって解析用モデルを作成する。図２は、プリプロセッサの構成を示す図である。

使用領域指定部２２ａは、利用者が指定するＥＵＴに対応するプリント配線板ＣＡＤデータをＣＡＤデータＤＢ２１から読み込む。そして、使用領域指定部２２ａは、読み込んだプリント配線板ＣＡＤデータのどの領域で、近傍界測定器１０によって測定された測定データを使用するのかを示す領域指定を利用者から受け付ける。また、使用領域指定部２２ａは、読み込んだプリント配線板ＣＡＤデータ、利用者が指定したＥＵＴの情報や領域を測定データ読み込み部２２ｂに出力する。

また、使用領域指定部２２ａは、読み込んだプリント配線板ＣＡＤデータに対して、所定の変換ツールを実行することで、信号層、電源／ＧＮＤ層などのデータを抽出し、抽出したデータをモデルデータとして測定データ読み込み部２２ｂに出力してもよい。なお、使用領域指定部２２ａは、解析対象となるＥＵＴや領域の指定を受け付けるＧＵＩをディスプレイなどに表示し、ＧＵＩ上で利用者からの指定を受け付ける。

測定データ読み込み部２２ｂは、電磁界シミュレーション対象であるプリント配線板ＣＡＤデータの所定領域を、近傍界測定器１０によって測定された測定データで置き換えて、新たなプリント配線板ＣＡＤデータを生成する。具体的には、測定データ読み込み部２２ｂは、使用領域指定部２２ａから受け付けたＥＵＴの測定データであって、使用領域指定部２２ａから受け付けた領域の測定データを測定データＤＢ１５から取得する。そして、測定データ読み込み部２２ｂは、使用領域指定部２２ａから受け付けたプリント配線板ＣＡＤデータ（モデルデータ）上の指定された領域を、測定データＤＢ１５から取得した測定データで置き換えた新たなプリント配線板ＣＡＤデータを生成する。

例えば、測定データ読み込み部２２ｂは、使用領域指定部２２ａからＥＵＴ（Ａ）に対応するプリント配線板ＣＡＤデータを受け付け、指定された領域Ａ「（ｘ１、ｙ１、ｚ１）〜（ｘ２、ｙ２、ｚ２）」であったとする。この場合、測定データ読み込み部２２ｂは、ＥＵＴ（Ａ）の測定データを測定データＤＢ１５から読み込み、領域Ｂ「（ｘ１、ｙ１、ｚ１）〜（ｘ２、ｙ２、ｚ２）」の領域を抽出する。そして、測定データ読み込み部２２ｂは、使用領域指定部２２ａから受け付けたＥＵＴ（Ａ）に対応するプリント配線板ＣＡＤデータの領域Ａを、測定データから抽出した領域Ｂで置き換えて、新たなプリント配線板ＣＡＤデータを生成する。なお、ここでは、座標によって領域を特定して置き換える例について説明したが、これに限定されるものではなく、複数層を有するＣＡＤデータの場合には、第２層などのように領域として層を指定することもできる。

逆変換部２２ｃは、測定データ読み込み部２２ｂから受け付けた新たなプリント配線板ＣＡＤデータに対して、逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行い、置き換えられた測定データを周波数領域から時間領域（時間波形）に変換する。そして、逆変換部２２ｃは、変換した測定データを含む新たなプリント配線板ＣＡＤデータを波源等設定部２２ｄに出力する。

波源等設定部２２ｄは、逆変換部２２ｃにより生成された新たなプリント配線板ＣＡＤデータにおける測定データ部分について、近傍界測定器１０によって測定された電界または磁界を波源として設定する。具体的には、波源等設定部２２ｄは、逆変換部２２ｃから受け付けた新たなプリント配線板ＣＡＤデータに対して、波源等などを設定する処理部であり、例えば、材質の設定、回路部品や波源の設定、出力項目の設定などを行う。

かかる波源等設定部２２ｄは、新たなプリント配線板ＣＡＤデータにおける測定データ部分に対して、様々な手法で波源を設定することができる。例えば、近傍界測定器１０は、図３に示すように、ＥＵＴ（被測定物）上ではなくＥＵＴを囲む閉じた面上の電磁界の振幅と位相とを測定し、ＥＵＴに流れる電流の代わりに面上に等価電磁流を設定する。そして、波源等設定部２２ｄは、上記等価電磁流をＦＤＴＤモデル上、すなわち、新たなプリント配線板ＣＡＤデータにおける測定データ部分の波源として設定する。なお、図３は、表面等価定理を利用した等価電磁流の設定手法を示した図である。

また、例えば、波源等設定部２２ｄは、近傍界測定器１０により測定された測定結果（磁界や電界、振幅や位相など）を逆フーリエ変換し、グリッド各領域の電界・磁界を測定データ部分の波源として設定することもできる。具体的に説明すると、近傍界測定器１０が図４の（１）に示した領域の表面の電界及び磁界を測定したとする。この場合、波源等設定部２２ｄは、図４の（２）に示すように、時間領域の電界Ｅｚまたは磁界Ｈｘ、Ｈｙを測定データ部分の波源として設定するようにすればよい。なお、近傍界測定器１０は、電界と磁界との両方を測定する必要はなく、磁界Ｈｘ、Ｈｙのみを測定するようにしてもよい（図５参照）。また、別の設定例としては、図６に示すように、格子の真ん中に磁界Ｈｚを設定し、ｘ軸、ｙ軸上に電界ＥｘとＥｙとを設定することもできる。なお、図４は、時間領域に電界または磁界を波源として設定する例を示す図であり、図５は、電界設定の拡大図を示す図であり、図６は、波源設定の別例を示す図である。

また、例えば、波源等設定部２２ｄは、近傍界測定器１０により測定された測定結果の磁界Ｈを電流源Ｊに変換したり、測定結果の電界Ｅを磁流源Ｍに変換したりして、変換した電流源Ｊや磁流源Ｍを測定データ部分の波源として設定することもできる。具体的には、波源等設定部２２ｄは、測定結果である磁界Ｈや電界Ｅを式（１）や式（２）に代入することで、電流源Ｊや磁流源Ｍを算出する。なお、式（１）と式（２）における「ｎ」は、磁界測定面に対する法線ベクトルを示している。

例えば、近傍界測定器１０が図７に示したように、ｙ軸を法線ベクトルとして、測定面におけるｘ軸とｚ軸での電界（Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２）を測定したとする。この場合、波源等設定部２２ｄは、式（２）の「ｎ」に「ｙ」を代入し、電界Ｅを測定された電界（Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２）で置き換えることで、式（３）に示した変換式を得ることができる。なお、式（３）のｘ、ｙ、ｚは、単位ベクトルを表している。

また、近傍界測定器１０が図８に示したように、ｙ軸を法線ベクトルとして、測定面におけるｘ軸とｙ軸での磁界（Ｈｘ１〜Ｈｘ４、Ｈｚ１〜Ｈｚ４）を測定したとする。この場合、波源等設定部２２ｄは、式（１）の「ｎ」に「ｙ」を代入し、磁界Ｈを測定された磁界（Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２）で置き換えることで、式（４）に示した変換式を得ることができる。なお、式（４）のｘ、ｙ、ｚは、単位ベクトルを表している。

そして、波源等設定部２２ｄは、近傍界測定器１０により測定された測定結果の磁界Ｈを式（４）を用いて電流源Ｊに変換し、測定結果の電界Ｅを式（３）を用いて磁流源Ｍに変換して、変換した電流源Ｊや磁流源Ｍを測定データ部分の波源として設定する。なお、図７は、測定された電界の例を示す図であり、図８は、測定された磁界の例を示す図である。

さらに、波源等設定部２２ｄは、新たなプリント配線板ＣＡＤデータにおける測定データでない部分について、材質・回路部品・波源などの設定を利用者から受け付けて設定する。具体的には、波源等設定部２２ｄは、誘電率、導電率、透磁率などの材質の設定、抵抗、キャパシタ、インダクタ、抵抗など回路部品の設定を利用者から受け付けて新たなプリント配線板ＣＡＤデータに設定する。さらに、波源等設定部２２ｄは、どこの位置でどのくらいの電圧を掛けるかの設定や回路に電流を流すための電圧源や電流源の波源の設定、電磁界シミュレーション（電磁界解析）の結果として、どのような値を出力するかやどこに出力するか（例えば、ネットワークで接続される管理装置など）など出力設定を利用者から受け付けて設定する。

そして、波源等設定部２２ｄは、近傍界測定器１０によって測定された電界または磁界を波源として設定する測定データ部分と、材質・回路部品・波源などの設定がされた領域とを含む新たなプリント配線板ＣＡＤデータを解析用モデルデータ作成部２２ｅに出力する。

図２に戻り、解析用モデルデータ作成部２２ｅは、波源等設定部２２ｄから受け付けた新たなプリント配線板ＣＡＤデータを、電磁界シミュレーション用の解析用モデルデータに変換する。具体的には、解析用モデルデータ作成部２２ｅは、新たなプリント配線板ＣＡＤデータに対して、シミュレータの観測時間を設定したり、空間又は時間軸で離散化したりして解析用モデルデータを作成する。

例えば、電磁界シミュレーションは、モデルデータ全体のインパルス応答を観測し、モデルデータに電流を供給したのに対して、発生する電磁界の時間変化を出力する。そのため、解析用モデルデータ作成部２２ｅは、モデルデータに電流を供給してからどのくらい先まで観測するのかを示す観測時間を設定する。なお、離散化手法は、ＦＤＴＤ法による離散化手法を用いるので、ここでは詳細な説明は省略する。

図１に戻り、ソルバ２３は、電磁界シミュレーションを実行し、シミュレーションで得られた情報に対して数値解析を実行するプログラム実行部である。具体的には、ソルバ２３は、プリプロセッサ２２により作成された解析用モデルデータに対して電磁界シミュレーションを実行する。そして、ソルバ２３は、シミュレーションで得られた結果に対して、有限差分時間領域法（FDTD）等の数値解析を実行し、解析結果をポストプロセッサ２４に出力する。

ポストプロセッサ２４は、解析用モデルデータ作成部２２ｅによって設定された出力結果に従って、アンテナ遠方界放射パターンや電流密度分布などのシミュレーション結果を算出する。具体的には、ポストプロセッサ２４は、解析用モデルデータ作成部２２ｅによって設定された出力結果に従って、ソルバ２３から受け付けた数値解析結果からアンテナ遠方界放射パターンや電流密度分布などを算出する。そして、ポストプロセッサ２４は、算出したシミュレーション結果をディスプレイなどに表示出力したり、結果ファイルＤＢ２５に格納したりする。

結果ファイルＤＢ２５は、電磁界シミュレーション結果を記憶するデータベースであり、例えば、ＥＵＴに対応付けて、アンテナ遠方界放射パターンや電流密度分布などのシミュレーション結果を記憶する。

［電磁界シミュレーション装置による処理の流れ］
次に、図９を用いて、電磁界シミュレーション装置による処理の流れを説明する。図９は、実施例１に係る電磁界シミュレーション装置による処理の流れを示すフローチャートである。

図９に示すように、電磁界シミュレーション装置２０の使用領域指定部２２ａは、変換ツールによって、利用者に指定されたＥＵＴに対応するプリント配線板ＣＡＤデータから信号層、電源／ＧＮＤ層などのデータが抽出されたモデルデータを読み込む（ステップＳ１０１）。

そして、使用領域指定部２２ａは、利用者によって測定データを使用すると指定されている場合（ステップＳ１０２肯定）、測定データを使用する領域の指定を利用者から受け付ける（ステップＳ１０３）。続いて、電磁界シミュレーション装置２０の測定データ読み込み部２２ｂは、モデルデータのＥＵＴに対応する測定データを読み込み、モデルデータ上の指定された領域を測定データで置き換えて、新たなプリント配線板ＣＡＤデータを生成する（ステップＳ１０４）。

そして、電磁界シミュレーション装置２０の逆変換部２２ｃは、生成された新たなプリント配線板ＣＡＤデータに対して、逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行い、置き換えられた測定データを周波数領域から時間領域（時間波形）に変換する（ステップＳ１０５）。

その後、電磁界シミュレーション装置２０の波源等設定部２２ｄは、新たなプリント配線板ＣＡＤデータにおける測定データでない部分（ＣＡＤデータの領域）について、材質・回路部品・波源などの設定を利用者から受け付けて設定する（ステップＳ１０６〜ステップＳ１０８）。ここでは、波源等設定部２２ｄは、生成された新たなプリント配線板ＣＡＤデータにおける測定データ部分について、上述した手法を用いて、近傍界測定器１０によって測定された電界または磁界を波源として設定する。

続いて、電磁界シミュレーション装置２０の解析用モデルデータ作成部２２ｅは、波源等が設定された新たなプリント配線板ＣＡＤデータ（モデルデータ）に対して、シミュレータの観測時間を設定する（ステップＳ１０９）。さらに、解析用モデルデータ作成部２２ｅは、波源等が設定された新たなプリント配線板ＣＡＤデータ（モデルデータ）に対して、空間又は時間軸で離散化したりして解析用モデルデータを作成する（ステップＳ１１０）。

その後、作成された解析用モデルデータに対して実施される電磁界シミュレーション処理は、一般的な電磁化シミュレーション処理と同様であるので、ここでは省略する。

［実施例１による効果］
このように、実施例１によれば、電磁界シミュレーション対象であるモデルデータを作成するのに際して、近傍界測定器によって測定されたデータを一部使用することができる。そのため、膨大なモデルデータ全てに対して、材質・回路部品・波源を設定する必要がない。また、モデルデータの一部に測定データを用いてモデルを簡略化したので、効率の良い解析が可能である。したがって、本願が開示する電磁界シミュレーション装置は、電磁界シミュレーションの解析規模の拡大を抑止し、電磁界シミュレーションの計算コストを削減することが可能である。

また、実施例１によれば、モデルデータの一部に測定データを用いることができるので、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等ブラックボックスとみなせる部品が存在する電子機器であっても、ブラックボックスとみなせる部品をモデルデータに置き換えることができる。その結果、ブラックボックスとみなせる部品が存在する電子機器であっても、精度の高い電磁界シミュレーションを実施することができる。

さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下に示すように、（１）効率の良い測定、（２）活用例、（３）補間、（４）システム構成等、（５）プログラムにそれぞれ区分けして異なる実施例を説明する。

（１）効率の良い測定
例えば、電磁界シミュレーション装置２０は、近傍界測定器１０による電界または磁界の測定位置がＦＤＴＤ法におけるＹｅｅセルの位置と対応するように測定された測定データを用いることで、測定データを容易にシミュレーションとして利用できる。具体的には、近傍界測定器１０は、図１０に示すように、ＦＤＴＤにおけるセル構造（Ｙｅｅセル）上におけるｘ軸上でＨｘ、ｙ軸でＨｙを測定するように測定位置を決定した状態で、電界や磁界を測定する。そして、電磁界シミュレーション装置２０は、このようにして測定データを用いることで、測定データを容易にシミュレーションとして利用できる。図１０は、測定位置とＹｅｅセルとの位置関係を示す図である。

（２）活用例
また、本願が開示する電磁界シミュレーション装置２０は、携帯電話などに対する電磁界シミュレーションにも有効である。具体的には、図１１の（１）に示すように、携帯電話に対して電磁界シミュレーションを行う場合、可動部について精密にモデル化しようとすると規模が大きくなり、電磁界シミュレーションの計算コストも大きくなる。ここで、図１１の（２）に示すように、携帯電話の可動部を上述した格子状に整列した測定データに置き換えることで、モデル規模が少なくてすみ、電磁界シミュレーションの計算コストを削減することが可能である。図１１は、本願が開示する電磁界シミュレーション装置の活用例を示す図である。

（３）補間
例えば、電磁界シミュレーション装置２０は、離散化して解析モデルデータを作成するのに際して、格子状に配置された測定データを補間することで、Ｙｅｅセル上の電磁界に自動的に置き換えることが可能である。

（４）システム構成等
また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

（５）プログラム
ところで、上記の実施例で説明した各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータシステムで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、上記の実施例と同様の機能を有するプログラムを実行するコンピュータシステムを他の実施例として説明する。

図１２は、電磁界シミュレーションプログラムを実行するコンピュータシステムの例を示す図である。図１２に示すように、コンピュータシステム１００は、ＲＡＭ１０１と、ＨＤＤ１０２と、ＲＯＭ１０３と、ＣＰＵ１０４とから構成される。ここで、ＲＯＭ１０３には、上記の実施例と同様の機能を発揮するプログラム、つまり、図１２に示すように使用領域指定プログラム１０３ａと、測定データ読み込みプログラム１０３ｂとが記憶されている。また、逆変換プログラム１０３ｃと、波源等設定プログラム１０３ｄと、解析用モデルデータ作成プログラム１０３ｅと、シミュレーション実行プログラム１０３ｆとがあらかじめ記憶されている。

そして、ＣＰＵ１０４には、これらのプログラム１０３ａ〜１０３ｆを読み出して実行することで、図１２に示すように、使用領域指定プロセス１０４ａと、測定データ読み込みプロセス１０４ｂとなる。また、逆変換プロセス１０４ｃと、波源等設定プロセス１０４ｄと、解析用モデルデータ作成プロセス１０４ｅと、シミュレーション実行プロセス１０４ｆとなる。なお、使用領域指定プロセス１０４ａは、図２に示した、使用領域指定部２２ａに対応し、同様に、測定データ読み込みプロセス１０４ｂは、測定データ読み込み部２２ｂに対応し、逆変換プロセス１０４ｃは、逆変換部２２ｃに対応する。同様に、波源等設定プロセス１０４ｄは、波源等設定部２２ｄに対応し、解析用モデルデータ作成プロセス１０４ｅは、解析用モデルデータ作成部２２ｅに対応し、シミュレーション実行プロセス１０４ｆは、図１のソルバ２３とポストプロセッサ２４とに対応する。

また、ＨＤＤ１０２には、ＣＡＤなどのツールを用いて、利用者によって作成されたプリント配線板ＣＡＤデータを記憶するＣＡＤデータテーブル１０２ａが設けられる。また、ＨＤＤ１０２には、近傍界測定器によって測定された磁界および電界の振幅や位相を含む格子状に配置された測定データなどを記憶する測定データテーブル１０２ｂが設けられる。

なお、ＣＡＤデータテーブル１０２ａは、図２に示したＣＡＤデータＤＢ２１に対応し、同様に、測定データテーブル１０２ｂは、測定データＤＢ１５に対応する。

ところで、上記したプログラム１０３ａ〜１０３ｆは、必ずしもＲＯＭ１０３に記憶させておく必要はなく、例えば、コンピュータシステム１００に挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」の他に、コンピュータシステム１００の内外に備えられるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの「固定用の物理媒体」、さらに、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータシステム１００に接続される「他のコンピュータシステム」に記憶させておき、コンピュータシステム１００がこれらからプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。

１０ 近傍界測定器
１１ 測定器
１２ スペアナ
１３ 制御用ＰＣ
１５ 測定データＤＢ
２０ 電磁界シミュレーション装置
２１ ＣＡＤデータＤＢ
２２ プリプロセッサ
２２ａ 使用領域指定部
２２ｂ 測定データ読み込み部
２２ｃ 逆変換部
２２ｄ 波源等設定部
２２ｅ 解析用モデルデータ作成部
２３ ソルバ
２４ ポストプロセッサ
２５ 結果ファイルＤＢ
１００ コンピュータシステム
１０１ ＲＡＭ
１０２ ＨＤＤ
１０２ａ ＣＡＤデータテーブル
１０２ｂ 測定データテーブル
１０３ ＲＯＭ
１０３ａ 使用領域指定プログラム
１０３ｂ 測定データ読み込みプログラム
１０３ｃ 逆変換プログラム
１０３ｄ 波源等設定プログラム
１０３ｅ 解析用モデルデータ作成プログラム
１０３ｆ シミュレーション実行プログラム
１０４ ＣＰＵ
１０４ａ 使用領域指定プロセス
１０４ｂ 測定データ読み込みプロセス
１０４ｃ 逆変換プロセス
１０４ｄ 波源等設定プロセス
１０４ｅ 解析用モデルデータ作成プロセス
１０４ｆ シミュレーション実行プロセス

Claims (7)

1. 電磁界シミュレーション対象であるプリント配線板ＣＡＤデータの所定領域を、近傍界測定器によって測定された測定データで置き換えて、新たなプリント配線板ＣＡＤデータを生成するデータ生成手段と、
   前記データ生成手段により生成された新たなプリント配線板ＣＡＤデータにおける測定データ部分について、前記近傍界測定器によって測定された電界または磁界を波源として設定した解析用モデルデータを生成する波源設定手段と、
   前記波源設定手段により波源が設定された解析用モデルデータに対して、前記電磁界シミュレーションを実行するシミュレーション実行手段と、
   を有することを特徴とする電磁界シミュレーション装置。
2. 前記波源設定手段は、前記近傍界測定器によって測定された電界または磁界を磁流源または電流源に変換し、変換した磁流源または電流源を波源として設定して、前記解析用モデルデータを生成することを特徴とする請求項１に記載の電磁界シミュレーション装置。
3. 前記波源設定手段は、前記近傍界測定器によって測定された磁界を表面電流に換算し、換算した表面電流を波源として設定して、前記解析用モデルデータを生成することを特徴とする請求項１に記載の電磁界シミュレーション装置。
4. 前記データ生成手段は、前記近傍界測定器による電界または磁界の測定位置がＦＤＴＤ法におけるＹｅｅセルの位置と対応するように測定された測定データで置き換えて、前記新たなプリント配線板ＣＡＤデータを生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電磁界シミュレーション装置。
5. 前記シミュレーション実行手段は、前記波源設定手段により波源が設定された解析用モデルデータに対して、前記電磁界シミュレーションを実行するのに際して、格子状に配置された測定データを補間した上で、前記電磁界シミュレーションを実行することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の電磁界シミュレーション装置。
6. 電磁界シミュレーション対象であるプリント配線板ＣＡＤデータの所定領域を、近傍界測定器によって測定された測定データで置き換えて、新たなプリント配線板ＣＡＤデータを生成するデータ生成手順と、
   前記データ生成手順により生成された新たなプリント配線板ＣＡＤデータにおける測定データ部分について、前記近傍界測定器によって測定された電界または磁界を波源として設定した解析用モデルデータを生成する波源設定手順と、
   前記波源設定手順により波源が設定された解析用モデルデータに対して、前記電磁界シミュレーションを実行するシミュレーション実行手順と、
   を電磁界シミュレーション装置としてのコンピュータに実行することを特徴とする電磁界シミュレーションプログラム。
7. 被測定物に電流を供給して、前記被測定物に発生する電界または磁界を測定するのに際して、前記発生する電界または磁界を取得するプローブの位置と、ＦＤＴＤ法におけるＹｅｅセルの位置とが対応するように制御して、前記被測定物に発生する電界または磁界を測定する測定手段を有することを特徴とする近傍界測定装置。

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