JP2011002281A

JP2011002281A - 検査装置、ならびに、検査方法

Info

Publication number: JP2011002281A
Application number: JP2009144072A
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: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2011-01-06

Abstract

【課題】ＩＴＥ等の電子機器のＥＭＩ検査を効率良く行うのに好適な検査装置等を提供する。
【解決手段】検査装置１００において、第１の検知部１０１は、測定対象の電子機器１２１に離間して配置され、電子機器１２１に起因する電磁場の変化を検知し、抽出部１０３は、所定の検知周波数ごとに、第１の検知部１０１により検知された電磁場の変化が所定の限界値を超えるか否かを判定し、当該所定の限界値を超える検知周波数を抽出し、第２の検知部１０２は、測定対象の電子機器１２１に近接もしくは接触して配置され、電子機器１２１に起因する電磁場の変化を検知し、取得部１０４は、抽出された検知周波数ごとに、第１の検知部１０１により検知された電磁場の変化と、第２の検知部１０２により検知された電磁場の変化と、の類似度を取得する。提示部１０５は、取得された類似度が所定の閾値を超えるか否かを提示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＴＥ（Information Technology Equipment；情報技術装置）等の電子機器のＥＭＩ（Electromagnetic Interference；不要輻射）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。

ＩＴＥの内部の電子回路を動作させて各種の情報処理を行うと、電子回路のオン・オフ動作の際に高周波雑音が生じ、この雑音が、アンテナとして作用しうるような部位を介して空中に放射されたり、電源線等を介して伝導的に放出されたりして、ＥＭＩが生じる。

ＥＭＩの放出は、通常はＨＦ帯からＵＨＦ帯の広い周波数帯に及ぶため、ラジオやテレビジョン装置の受信のほか、電波を利用する各種の通信機器に妨害を与えるおそれがある。

このため、ＩＴＥのＥＭＩ性能に関する国際的な規格が定められており、種々のＥＭＩ性能を検査、測定する技術が提案されている。

たとえば、国際無線障害特別委員会（ＣＩＳＰＲ）による規格である。規格「Comite International Special des Perturbations Radioelectriques，CISPR Publication 22 (Information technology equipment - Radio disturbance characteristics - Limits and methods of measurement)」では、被測定ＩＴＥの寸法・形状や、測定サイトによる事情を勘案し、各種の距離においてＥＭＩ性能を測定する「３メートル法」「１０メートル法」「３０メートル法」の測定方法が定められており、特許文献１等には、ＥＭＩの測定方法が提案されている。

ＥＭＩは、ＩＴＥの中に存在する複数の原因部位から、多岐の経路を経由して放出される。このため、従来は、抑制対策に当たっては、経験、勘、試行錯誤に依存する複雑な作業過程を経て、放出部位を特定するしかなかった。

製品開発においてＥＭＩ対策に着手できる段階は、他の性能試験が終了した最後のフェーズとなる場合も多く、経験や勘に頼る手法では、開発工期が長くなってしまう、という問題があった。

特開２００８−０８９５４７号公報

したがって、ＥＭＩ放出部位を特定するにあたって、人間の経験や勘に依存しないような、工学的な技術の確立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、ＩＴＥ等の電子機器のＥＭＩ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の検知部、抽出部、第２の検知部、取得部、提示部を備え、以下のように構成する。

すなわち、第１の検知部は、測定対象の電子機器に離間して配置され、電子機器に起因する電磁場の変化を検知する。

一方、抽出部は、所定の検知周波数ごとに、第１の検知部により検知された電磁場の変化が所定の限界値を超えるか否かを判定し、当該所定の限界値を超える検知周波数を抽出する。

さらに、第２の検知部は、測定対象の電子機器に近接もしくは接触して配置され、電子機器に起因する電磁場の変化を検知する。

そして、取得部は、抽出された検知周波数ごとに、第１の検知部により検知された電磁場の変化と、第２の検知部により検知された電磁場の変化と、の類似度を取得する。

一方、提示部は、取得された類似度が所定の閾値を超えるか否かを提示する。

また、本発明の検査装置において、第１の検知部は、空中線により、電子機器に起因する電磁場の変化を検知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、第１の検知部は、電子機器の電源線もしくは信号線に伝導的に接続されて、電磁場の変化を検知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、第１の検知部は、ＬＩＳＮ（Line Impedance Stabilization Network）もしくは電流プローブにより、電子機器に伝導的に接続さ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、第２の検知部は、空中線により、電子機器に起因する電磁場の変化を検知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、第２の検知部は、静電容量結合、電磁誘導結合もしくは伝導結合によるプローブにより、電子機器に起因する電磁場の変化を検知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、取得部は、抽出された検知周波数ごとに、第１の検知部により検知された電磁場の変位の時間変化を正規化して得られる第１の数値列と、第２の検知部により検知された電磁場の変位の時間変化を表す第２の数値列と、の内積により、類似度を取得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、取得部は、抽出された検知周波数ごとに、第１の検知部により検知された電磁場の変位の時間変化を正規化して得られる値を第１の軸の座標値とし、第２の検知部により検知された電磁場の変位の時間変化を正規化して得られる値を第２の軸の座標値として、描かれる軌跡の真円度により、類似度を取得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、測定対象の電子機器に離間して配置され、電子機器に起因する電磁場の変化を検知する第１の検知部と、測定対象の電子機器に近接もしくは接触して配置され、電子機器に起因する電磁場の変化を検知する第２の検知部と、を用い、抽出工程、取得工程、提示工程を備え、以下のように構成する。

ここで、抽出工程では、所定の検知周波数ごとに、第１の検知部により検知された電磁場の変化が、所定の限界値を超えるか否かを判定し、当該所定の限界値を超える検知周波数を抽出する。

一方、取得工程では、抽出された検知周波数ごとに、第１の検知部により検知された電磁場の変化と、第２の検知部により検知された電磁場の変化と、の類似度を取得する。

さらに、提示工程では、取得された類似度が所定の閾値を超えるか否かを提示する。

本発明によれば、ＩＴＥ等の電子機器のＥＭＩ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。

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。本実施形態に係る検査の手順を示すフローチャートである。

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１００は、第１の検知部１０１、抽出部１０３、第２の検知部１０２、取得部１０４、提示部１０５を備え、測定対象の電子機器１２１のＥＭＩ性能を検査する。

すなわち、第１の検知部１０１は、測定対象の電子機器１２１に離間して配置され、電子機器１２１に起因する電磁場の変化を検知する。

第１の検知部１０１、および、第２の検知部１０２は、典型的には、以下のような各種の手法により、電子機器１２１に起因する電磁場の変化を検知する。
（ａ）各種の空中線による。ダイポール空中線、対数周期空中線、ダブルブリッジド空中線が利用できるほか、高インピーダンス回路を検査する場合等には簡易なループ空中線等を利用することもできる。
（ｂ）電子機器１２１の電源線もしくは信号線に伝導的に接続することによる。
（ｃ）ＬＩＳＮ（Line Impedance Stabilization Network）もしくは電流プローブにより、電子機器１２１に伝導的に接続することによる。
（ｄ）静電容量結合、電磁誘導結合もしくは伝導結合によるプローブによる。

特に、第１の検知部１０１としては（ａ）（ｂ）（ｃ）が、第２の検知部１０２としては（ａ）（ｄ）が、それぞれ好適である。また、測定の間は、第１の検知部１０１の位置は、電子機器１２１に対して固定されているが、第２の検知部１０２の位置は、電子機器１２１のいずれの場所が電磁波を放出しているかを検知するため、電子機器１２１に対する相対的な場所が変化する。また、場所を特定するためには、第２の検知部１０２は、できるだけ小型に構成することが望ましい。

市販されている測定用受信機にアンテナや導線、ＬＩＳＮ、各種プローブを接続することによって、第１の検知部１０１や第２の検知部１０２を構成するのが典型的であり、このような測定用受信機では、受信周波数を適宜設定できるのが一般的である。本実施形態では、両者の受信周波数を連動させ、同じ周波数での検知ができるようにする。

第１の検知部１０１、ならびに、第２の検知部１０２により検知される電磁場の変化としては、当該受信周波数における電磁場の変位（波形）そのものを利用しても良いし、受信強度の時間変化を利用しても良い。

図２は、本発明の検査装置を用いて検査を行う処理の手順を示すフローチャートである。以下、本図を参照して説明する。

まず、測定対象の電子機器１２１に起因する電磁場の変化を検知できるように、第１の検知部１０１を設置する（ステップＳ２０１）。上記のように、第１の検知部１０１の設置手法としては、種々の態様を採用することができる。

次に、抽出部１０３は、第１の検知部１０１で検知する周波数を、掃引対象となる所定の周波数範囲から、順に周波数を選択して（ステップＳ２０２）、第１の検知部１０１の受信周波数に設定する（ステップＳ２０３）。掃引する周波数範囲としては、１５０ｋＨｚ〜１ＧＨｚの範囲とするのが典型的であるが、用途に応じて、適宜変更が可能である。

そして、現在検知中の周波数について、第１の検知部１０１により検知された電磁場の変化が所定の限界値を超えるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。超えていれば（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、当該所定の限界値を超える検知周波数を、抽出の結果として記録する（ステップＳ２０５）ことを繰り返す（ステップＳ２０６）。超えていなければ（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、そのままステップＳ２０６に進み、次の繰り返しに移行する。

ここで、第１の検知部１０１による検知周波数の掃引や、限界値を超えるか否かの判断は、抽出結果の記録は、コンピュータ制御に基づいて行うのが好適であり、抽出結果は、一時的にコンピュータが備えるＲＡＭなどに記憶される。また、所定の限界値は、ＣＩＳＰＲの規格などに基づいて、適宜定めることができる。

このようにして、電子機器１２１から放出される電磁場のうち、ＥＭＩであると判断される周波数が、何種類か抽出されることになる。

その後、取得部１０４は、抽出された周波数を順に選択して取得し（ステップＳ２０７）、第１の検知部１０１で検知する周波数と、第２の検知部１０２で検知する周波数と、に対して、当該周波数を受信周波数とするように設定して（ステップＳ２０８）、以下の処理を繰り返す。

まず、測定者が、第２の検知部１０２を、電子機器１２１の所望の検査位置に設置する（ステップＳ２０９）。

ついで、取得部１０４は、第１の検知部１０１により検知された電磁場の変化と、第２の検知部１０２により検知された電磁場の変化と、の類似度を計算して取得する（ステップＳ２１０）。類似度の計算手法については、後述する。

さらに、提示部１０５は、取得された類似度、ならびに、取得された類似度が所定の閾値を超えるか否かを提示する（ステップＳ２１１）。

ここで、類似度が高い部位が、電子機器１２１における当該周波数のＥＭＩの放射原因部位と考えることができる。

そして、測定者に次の抽出周波数に検査を移行するか否かを問い合わせ（ステップＳ２１２）、移行しない場合（ステップＳ２１２；Ｎｏ）、ステップＳ２０７に戻る。

一方、移行する場合（ステップＳ２１２；Ｙｅｓ）、ステップＳ２１３に進み、未処理の抽出周波数の順に取得して、ステップＳ２０７〜Ｓ２１３の処理を繰り返す。

抽出された周波数すべてについて、ＥＭＩ部位の同定が終了したら、本処理を終了する。

なお、これらの繰り返し処理も、コンピュータの制御に基づくのが一般的であるが、抽出された周波数を順に測定者に提示し、スイッチやレバーを測定者が操作することでいずれかの周波数を受信周波数に設定するようなハードウェア等を利用することによって、測定者自身が上記の検査のフローを実行することも可能である。

以下では、ある周波数について第１の検知部１０１で検知された電磁場の変化と、第２の検知部１０２で検知された電磁場の変化と、の、類似度の取得手法ならびに提示手法について説明する。

ディジタル測定機器を用いた場合には、第１の検知部１０１と、第２の検知部１０２と、は、一定の時間間隔で、検知した値を数値として出力する。そこで、

第１の検知部１０１からは、時間順に、現在から過去に向かって、
a[1]，a[2]，…
のような数値列が得られ、第２の検知部１０２からは、時間順に、現在から過去に向かって、
b[1]，b[2]，…
のような数値列が得られたとする。

すなわち、a[1]，b[1]は、最新の測定結果であり、a[2]，b[2]は、それよりも測定時間間隔だけ以前の測定結果であると考える。

そして、これらの数値列のうち、最近のN個を選び出す。現在の受信周波数をfとすると、(1/f)が受信電磁場の周期となるから、検知の時間間隔がsであれば、
N×s > 1/f
となるようにするのが典型的である。もっとも、上記のように、掃引の周波数範囲は固定されているので、上記の関係が常に成立するように、適当にN，sを定めることとすれば良い。

そして、N次元ベクトル
a = (a[1]，a[2]，…，a[N])
と、N次元ベクトル
b = (b[1]，b[2]，…，b[N])
の内積
(a・b) = Σ_i=1 ^N (a[i]×b[i])
と、N次元ベクトルaの長さ
|a| = (a・a)^1/2
により、類似度を、
(a・b)/|a|
あるいは
(a・b)/(|a|×|b|)
と計算する。

このほか、a[1]，a[2]，…，a[N]の最大値max_i=1 ^N a[i]でベクトルaを正規化したり、b[1]，b[2]，…，b[N]の最大値max_i=1 ^N b[i]でベクトルbを正規化してから、両者の重なり具合を求めても良い。正規化には、ＡＧＣ（Automatic Gain Control；自動利得制御器）を採用することもできる。

２つのベクトルが類似している、とは、内積の値が大きいことを意味し、その場合には、波形の重なり具合も大きくなる。

この場合、提示部１０５は、得られた内積の数値を適宜画面に表示するほか、|ａ|や|ｂ|の値を画面に表示することで、類似度や、その部位から生じているＥＭＩの強度などを調べたり、閾値を超えているか否かを提示すれば良い。

このほか、a[1]，a[2]，…を正規化した数値列をオシロスコープの一方の入力に、b[1]，b[2]，…を正規化した数値列をオシロスコープの他方の入力に、与えて、画面に軌跡を描かせる手法もありうる。正規化されている場合に、両者の波形が似ているのであれば、描かれる軌跡は真円に近くなるからである。この場合、当該オシロスコープにより提示部１０５が実現されていることになる。

また、オシロスコープを使うのではなく、コンピュータにより軌跡の計算を行い、中心から軌跡までの距離の分布を調べ、その分散がどの程度小さいか、によって、類似度を定めることも可能である。

上記実施形態では、ＥＭＩが生じていると判定された周波数ごとに、放出部位を同定していたが、ＥＭＩの根本原因が一つであると考えられる場合には、周波数をまとめて検知することも可能である。

この場合、第１の検知部１０１および第２の検知部１０２では、受信周波数を特に限定せずに、電磁場の変化の受信波形を、
a[1]，a[2]，…；
b[1]，b[2]，…
のように得る。

そして、それぞれを、高速フーリエ変換して、周波数fに対する周波数成分の強度が、それぞれ、A(f)，B(f)のように得られる。

次に、ＥＭＩが生じていると判定されて抽出された周波数が、
f[1]，f[2]，…，f[M]
のM個であったとする。

この場合、２つのM次元ベクトル
(A[f[1]]，A[f[2]]，…，A[f[M]])；
(B[f[1]]，B[f[2]]，…，B[f[M]])
を考えて、これらのベクトルの類似度を、上記と同様に計算することによって、ＥＭＩの放出部位を同定することとしても良い。

１００検査装置
１０１第１の検知部
１０２第２の検知部
１０３抽出部
１０４取得部
１０５提示部
１２１電子機器

Claims

測定対象の電子機器に離間して配置され、前記電子機器に起因する電磁場の変化を検知する第１の検知部、
所定の検知周波数ごとに、前記第１の検知部により検知された電磁場の変化が所定の限界値を超えるか否かを判定し、当該所定の限界値を超える検知周波数を抽出する抽出部、
前記測定対象の電子機器に近接もしくは接触して配置され、前記電子機器に起因する電磁場の変化を検知する第２の検知部、
前記抽出された検知周波数ごとに、前記第１の検知部により検知された電磁場の変化と、前記第２の検知部により検知された電磁場の変化と、の類似度を取得する取得部、
前記取得された類似度が所定の閾値を超えるか否かを提示する提示部
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、
前記第１の検知部は、空中線により、前記電子機器に起因する電磁場の変化を検知する
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、
前記第１の検知部は、前記電子機器の電源線もしくは信号線に伝導的に接続されて、電磁場の変化を検知する
ことを特徴とする検査装置。
請求項３に記載の検査装置であって、
前記第１の検知部は、ＬＩＳＮ（Line Impedance Stabilization Network）もしくは電流プローブにより、前記電子機器に伝導的に接続される
ことを特徴とする検査装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の検査装置であって、
前記第２の検知部は、空中線により、前記電子機器に起因する電磁場の変化を検知する
ことを特徴とする検査装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の検査装置であって、
前記第２の検知部は、静電容量結合、電磁誘導結合もしくは伝導結合によるプローブにより、前記電子機器に起因する電磁場の変化を検知する
ことを特徴とする検査装置。
請求項１から６のいずれか１項に記載の検査装置であって、
前記取得部は、前記抽出された検知周波数ごとに、前記第１の検知部により検知された電磁場の変位の時間変化を正規化して得られる第１の数値列と、前記第２の検知部により検知された電磁場の変位の時間変化を表す第２の数値列と、の内積により、類似度を取得する
ことを特徴とする検査装置。
請求項１から６のいずれか１項に記載の検査装置であって、
前記取得部は、前記抽出された検知周波数ごとに、前記第１の検知部により検知された電磁場の変位の時間変化を正規化して得られる値を第１の軸の座標値とし、前記第２の検知部により検知された電磁場の変位の時間変化を正規化して得られる値を第２の軸の座標値として、描かれる軌跡の真円度により、類似度を取得する
ことを特徴とする検査装置。
測定対象の電子機器に離間して配置され、前記電子機器に起因する電磁場の変化を検知する第１の検知部と、前記測定対象の電子機器に近接もしくは接触して配置され、前記電子機器に起因する電磁場の変化を検知する第２の検知部と、を用いる検査方法であって、
所定の検知周波数ごとに、前記第１の検知部により検知された電磁場の変化が、所定の限界値を超えるか否かを判定し、当該所定の限界値を超える検知周波数を抽出する抽出工程、
前記抽出された検知周波数ごとに、前記第１の検知部により検知された電磁場の変化と、前記第２の検知部により検知された電磁場の変化と、の類似度を取得する取得工程、
前記取得された類似度が所定の閾値を超えるか否かを提示する提示工程
を備えることを特徴とする検査方法。