JP2018077144A

JP2018077144A - ノイズ源探査システムおよびノイズ源探査方法

Info

Publication number: JP2018077144A
Application number: JP2016219377A
Authority: JP
Inventors: 宏靖佐野; Hiroyasu Sano; 秀勝佐々木; Hidekatsu Sasaki; 泰昌金田; Yasumasa Kaneda
Original assignee: Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Instititute (TIRI)
Current assignee: Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Instititute (TIRI)
Priority date: 2016-11-10
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2018-05-17
Anticipated expiration: 2036-11-10
Also published as: JP6858395B2

Abstract

【課題】同じ周波数の信号出力源が近接位置に複数設けられていても、ノイズ源となっている信号の出力源を明確に識別できるノイズ源探査システムを提供する。【解決手段】ノイズ探査システム１は、放射ノイズ検知手段１０にて検知する放射ノイズの発生源である被測定基板１００に高調波リターン経路短縮化モジュール５０を設け、着目した放射ノイズの周波数に対応する高調波を信号線１１１と送信側ＩＣ１３１との接続部位近傍からＧＮＤ面１２０へショートカットさせたとき、放射ノイズの振幅レベルが狭くなれば、その信号線１１１に信号を出力している送信側ＩＣ１３１の出力信号がノイズ源であると判定でき、放射ノイズの振幅レベルが変わらなければ、送信側ＩＣ１３１の出力信号はノイズ源ではないと判定できる。【選択図】図１

Description

本発明は、ＥＭＣ試験の放射エミッション試験において問題となる放射ノイズのノイズ源を探査するためのノイズ源探査システムおよびノイズ源探査方法に関する。

高密度・高速通信基板では、通信信号の高速化による高調波ノイズ（信号周波数の整数倍の周波数となるノイズ）が放射エミッション試験において大きな問題となる。基板からの放射ノイズが規制値をオーバーしていると、当該製品を出荷できないため、この問題を迅速にクリアすることは非常に重要である。

ノイズ対策で問題が起きた時にノイズ源を探査する場合、一般的には、以下の手順を踏んでゆく。(1)ノイズ源となる信号出力源（ＩＣなど）を特定し、(2)ノイズの伝搬経路およびアンテナを特定し、(3)ノイズ発生源を特定し、(4)ノイズ発生源に適切な対策を施し、(5)放射ノイズの再測定を行う。手順(5)にて規制値を十分にクリアできてない場合は、手順(1)、(2)もしくは(3)へ戻り、改めて手順(4)、(5)を行わなければならない。

ノイズ源を探査する既存技術としては、２チャンネル測定を用いた位相比較により、各測定座標における電磁界分布を算出してマッピングし、ノイズ源を探査する装置（例えば、特許文献１を参照）、振幅特徴量算出（統計解析）により電磁環境の特徴を識別し、識別された電磁干渉の発生状況からノイズ源を探査する装置（例えば、特許文献２を参照）、回路ブロック毎にリセット可能な機器を個別にリセットさせて、ノイズ発生の有無からノイズ源となっている回路ブロックを特定し、ノイズ源を探査する方法（例えば、特許文献３を参照）などがある。

特開２０１１−１７７１８号公報特開２０１２−４７７２４号公報特開２０１４−１６１９５号公報

しかしながら、近年の電子基板では、同じ周波数の信号出力源（通信クロックＩＣなど）が近接位置に複数設けられる場合が多く、特許文献１や特許文献２に記載されたノイズ源探査装置では、同じ周波数の信号出力源が近接位置に複数設けられていると、ノイズ源となっている信号の出力源を明確に識別できない。

一方、特許文献３に記載のノイズ源探査方法では、リセット可能な回路ブロックが分かれていれば、同じ周波数の信号出力源が近接位置に複数設けられていても、ノイズ源となっている信号の出力源か否かを識別できる可能性がある。しかしながら、特許文献３に記載のノイズ探査方法では、リセット可能な回路ブロックに分けて設計されている機器でなければ有効に機能しない。加えて、強制的なリセットにより機器が誤動作すると、機器本来の放射ノイズを取得できない可能性もあるため、必ずしもノイズ発生源を特定できるとはいえない。

そこで、本発明は、同じ周波数の信号出力源が近接位置に複数設けられていても、ノイズ源となっている信号の出力源を明確に識別できると共に、ノイズ発生要因となっている部位を簡便かつ効率良く特定できるノイズ源探査システムおよびノイズ源探査方法を提供する。

前記課題を解決するために、請求項１に係るノイズ源探査システムは、ノイズ源の探査対象である被測定基板を動作させたときに、空間へ放射される放射ノイズを検知する放射ノイズ検知手段と、前記放射ノイズ検知手段により検知されたノイズ成分のうち、任意のノイズ周波数における振幅変化を時系列に抽出可能なノイズ波形取得手段と、前記被測定基板に設けられる信号出力源の周波数に基づき、前記ノイズ波形取得手段が取得対象としたノイズ周波数に対応する高調波が流れる可能性のある信号線を選定し、該信号線の任意箇所である検査対象部位に設けることで、ノイズ周波数に対応する高調波のリターン経路を短縮化する高調波リターン経路短縮化手段と、前記高調波リターン経路短縮化手段によって高調波のリターン経路を短縮化したときの短縮時ノイズ波形と、前記高調波リターン経路短縮化手段によって高調波のリターン経路を短縮化せずに通常のリターン経路としたときの通常時ノイズ波形とに、予め定めた判定レベル以上の振幅変化が生じているか否かを判定するレベル変化判定手段と、を備え、前記レベル変化判定手段により得られた判定結果からノイズ発生要因を探査してゆくようにしたことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載のノイズ源探査システムにおいて、前記高調波リターン経路短縮化手段は、前記信号出力源から信号線へ出力される信号のうちノイズ周波数の成分を信号線から導入するフィルタ回路と、前記フィルタ回路の出力側から接地へ至る線路を開閉するスイッチ素子と、前記スイッチ素子をＯＮにして高調波のリターン経路を短縮化するリターン経路短縮化期間と、前記スイッチ素子をＯＦＦにして高調波を通常のリターン経路とするリターン経路通常期間とを交互に計時し、前記スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦを制御するタイマ回路と、を備えることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、前記請求項１又は請求項２に記載のノイズ源探査システムにおいて、前記レベル変化判定手段は、放射ノイズの振幅が狭くなるリターン経路短縮化期間と、放射ノイズの振幅が狭くなっていないリターン経路通常期間とを、任意の時間領域の範囲で、各期間の振幅レベルをそれぞれ平均し、平均した各期間で高速フーリエ変換を行い、リターン経路短縮化期間におけるノイズ周波数成分のレベルと、リターン経路通常期間におけるノイズ周波数成分のレベルとの差が、予め定めた判定基準値以上であるときに、判定レベル以上の振幅変化が生じていると判定するようにしたことを特徴とする。

前記課題を解決するために、請求項４に係るノイズ源探査方法は、ノイズ源の探査対象である被測定基板を動作させる被測定基板動作ステップと、前記被測定基板の動作時に空間へ放射される放射ノイズを検知する放射ノイズ検知ステップと、前記放射ノイズ検知ステップにより検知されたノイズ成分のうち、任意のノイズ周波数における振幅変化を時系列に抽出するノイズ波形取得ステップと、前記被測定基板に設けられる信号出力源の周波数に基づき、前記ノイズ波形取得手段が取得対象としたノイズ周波数に対応する高調波が流れる可能性のある信号線を選定し、該信号線の任意箇所を検査対象部位に設定する検査対象部位設定ステップと、前記検査対象部位において、ノイズ周波数に対応する高調波のリターン経路を短縮化するリターン経路短縮化期間と、ノイズ周波数に対応する高調波が通常のリターン経路を通るリターン経路通常期間とを、交互に繰り返す高調波リターン経路切り替えステップと、前記ノイズ周波数に対応する高調波のリターン経路を短縮化したときの短縮時ノイズ波形と、前記ノイズ周波数に対応する高調波のリターン経路が通常であるときの通常時ノイズ波形とに、予め定めた判定レベル以上の振幅変化が生じているか否かを判定するレベル変化判定ステップと、前記レベル変化判定ステップで得られた判定結果からノイズ発生要因を探査するノイズ発生要因探査ステップと、を行うことを特徴とする。

また、請求項５に係る発明は、前記請求項４に記載のノイズ源探査方法において、前記高調波リターン経路切り替えステップは、信号出力源と信号線とが接続される部位近傍を検査対象部位に設定して、リターン経路短縮化期間とリターン経路通常期間とを交互に繰り返し、前記ノイズ発生要因探査ステップは、前記レベル変化判定ステップで判定レベル以上の振幅変化が生じていると判定された場合には、当該信号出力源が発生ノイズの信号源であると特定し、逆に判定レベル以上の振幅変化が生じていないと判定された場合には、当該信号出力源は発生ノイズの信号源ではないと特定する、ことを特徴とする。

また、請求項６に係る発明は、前記請求項５に記載のノイズ源探査方法において、前記高調波リターン経路切り替えステップは、発生ノイズの信号源と特定した信号出力源が接続される信号線に対して、信号出力源から遠ざかるように検査対象部位を順次設定して行い、前記ノイズ発生要因探査ステップは、判定レベル以上の振幅変化が生じていないと判定されたときの検査対象部位と、判定レベル以上の振幅変化が生じていると判定されたときの検査対象部位との間に、ノイズ発生要因があると特定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、同じ周波数の信号出力源が近接位置に複数設けられていても、ノイズ源となっている信号の出力源を明確に識別できると共に、ノイズ発生要因となっている部位を簡便かつ効率良く特定できる。

本発明の実施形態に係るノイズ源探査システムを示す概略構成図である。高調波リターン経路短縮化モジュールの概略構成図である。高調波リターン経路短縮化モジュールの動作機能を示し、（ａ）は高調波リターン経路短縮化モジュールがＯＦＦであるときの除去対象高調波信号の電流経路およびリターン電流経路の概略図、（ｂ）は高調波リターン経路短縮化モジュールがＯＮであるときの除去対象高調波信号の電流経路およびリターン電流経路の概略図である。ノイズ源探査システムの原理説明図である。同じ周波数の信号出力源が複数ある中から、ノイズ源となっている信号の出力源を特定するための探査手法の説明図である。図５の探査手法により第１〜第３被測定基板より得られた周波数特性を示し、（ａ）は第１被測定基板の高調波リターン経路短縮化モジュールのみを動作させた時の周波数特性図、（ｂ）は第２被測定基板の高調波リターン経路短縮化モジュールのみを動作させた時の周波数特性図、（ｃ）は第３被測定基板の高調波リターン経路短縮化モジュールのみを動作させた時の周波数特性図である。ノイズ源となっている信号の出力源があると特定された第１被測定基板の信号線からノイズ発生要因となっている部位を特定するための探査手法の説明図である。図７の探査手法により第１被測定基板の各検査対象部位に高調波リターン経路短縮化モジュールを設けて得られた周波数特性を示し、（１）は高調波リターン経路短縮化モジュールを検査対象部位Ａ１に設けたときの周波数特性図、（２）は高調波リターン経路短縮化モジュールを検査対象部位Ａ２に設けたときの周波数特性図、（３）は高調波リターン経路短縮化モジュールを検査対象部位Ａ３に設けたときの周波数特性図である。

次に、添付図面に基づいて、本発明に係るノイズ探査システムおよびノイズ探査方法の実施形態につき説明する。

図１は、本発明に係るノイズ探査システム１の実施形態を示す。このノイズ探査システム１は、被測定基板１００から空間へ放射される放射ノイズのノイズ源を探査するもので、例えば、放射ノイズ検知手段１０、増幅手段２０、受信波形観測手段３０、演算処理手段４０、高調波リターン経路短縮化モジュール５０より成る。なお、被測定基板１００および放射ノイズ検知手段１０は、シールドケース２００（図１中、二点鎖線で示す）内に置くなどして、外来ノイズの影響を受けないようにすることが望ましい。

放射ノイズ検知手段１０は、小型ループアンテナや電流プローブ等で構成され、動作中の被測定基板１００から空間へ放射される放射ノイズをアナログ電気信号として取得するものである。増幅手段２０は、Ｓ／Ｎ比の良い増幅装置等で構成され、放射ノイズ検知手段１０からの電気信号を増幅するものである。受信波形観測手段３０は、受信信号をＡ／Ｄ変換してデジタルデータとして処理できるデジタルオシロスコープ等で構成され、放射ノイズ検知手段１０により検知されたノイズ波形（任意のノイズ周波数における振幅変化を時系列に表示した波形）をリアルタイムで確認でき、ノイズ波形取得手段としての機能を備えるものである。演算処理手段４０は、パーソナルコンピュータ等で構成され、受信波形観測手段３０よりデジタルデータとしてノイズ信号を受け取り、データ加工・表示・判定等の処理を行う。具体的な処理内容については後述する。

ノイズ源を探査する対象である被測定基板１００は、基板本体１１０の一方の面に信号線１１１を、他方の面に導電性のＧＮＤ面１２０を設け、信号出力源である送信側ＩＣ１３１から所定周波数の信号が出力され、信号線１１１を通って受信側ＩＣ１３２へ入力される。信号線１１１に信号が流れると、ＧＮＤ面１２０をリターン電流が逆向き（受信側ＩＣ１３２から送信側ＩＣ１３１へ戻る向き）に流れる。なお、ＧＮＤ面１２０には、信号線１１１を跨ぐようにＧＮＤスリット１２１が設けられているため、基本周波数の信号およびその高調波のリターン経路（リターン電流が流れてゆく経路）は、信号線１１１を通る信号経路とは大きく異なってしまう。

高調波リターン経路短縮化モジュール５０は、信号線１１１に導通される第１導線部５１と、その近傍にてＧＮＤ面１２０に導通される第２導線部５２とを備え、送信側ＩＣ１３１から信号線１１１を通って受信側ＩＣ１３２へ流れる信号に含まれる任意の高調波を、第１導線部５１から第２導線部５２へ経てＧＮＤ面１２０へショートカットさせることができる。すなわち、高調波リターン経路短縮化モジュール５０を適宜な部位に設けると、対象周波数の高調波の一部は、受信側ＩＣ１３２を経ずに、高調波リターン経路短縮化モジュール５０の第２導線部５２よりＧＮＤ面１２０へ至るので、リターン経路を短縮化できるのである。

上記高調波リターン経路短縮化モジュール５０の回路構成例を図２に示す。信号線１１１に接続される第１導線部５１には、フィルタ回路５３に接続され、信号出力源である送信側ＩＣ１３１から信号線１１１へ出力される信号のうちノイズ周波数の成分を信号線１１１から導入する。通常、放射ノイズのノイズ源となるのは、基本周波数の整数倍の高調波であり、例えば、放射ノイズ検知手段１０により検知された放射ノイズの波形を受信波形観測手段３０で表示させるときに、問題となっているノイズ周波数がわかるので、このノイズ周波数を含む帯域を透過させる特性のフィルタ回路５３を構成すれば良い。なお、フィルタ回路５３を理想的なコイルＬとコンデンサＣのみで構成すれば、電力消費がないので、リターン電流の減衰を抑制できるという利点がある。

また、本構成例の高調波リターン経路短縮化モジュール５０では、フィルタ回路５３の出力側から接地へ至る線路（ＧＮＤ面１２０に接続される第２導線部５２への線路）を開閉するスイッチ素子５４と、このスイッチ素子５４のＯＮ／ＯＦＦを制御するタイマ回路５５とを設け、高調波リターン経路短縮化モジュール５０を取り付けたり取り外したりしなくても、高調波リターン経路短縮化モジュール５０を取り付けた状態と、高調波リターン経路短縮化モジュール５０を取り外した状態を自在に切り替えることができる。

すなわち、高調波リターン経路短縮化モジュール５０のタイマ回路５５は、ＯＮ時間（スイッチ素子５４をＯＮにして高調波のリターン経路を短縮化するリターン経路短縮化期間）と、ＯＦＦ時間（スイッチ素子５４をＯＦＦにして高調波を通常のリターン経路とするリターン経路通常期間）とを交互に計時し、時間経過に応じてスイッチ素子５４のＯＮ／ＯＦＦを制御する。なお、ＯＮ時間とＯＦＦ時間は、少なくとも、除去対象として着目する高調波の周期よりも長く設定する必要があり、スイッチ素子５４のＯＮ／ＯＦＦ直後の振幅変動の影響が無視できる程度に十分な時間長に設定しておくことが望ましい。例えば、送信側ＩＣ１３１から出力される信号の基本周波数が１００ＭＨｚで、問題となっている高調波（除去対象高調波）が６次高調波（６００ＭＨｚ）である場合、ＯＮ時間は３．３μｓに、ＯＦＦ時間は２．６μｓに設定する。また、タイマ回路５５によるスイッチ素子５４の制御タイミングは、任意に行っても構わないが、例えば、タイマ回路５５で除外対象高調波をモニタリングしておき、除外対象高調波の振幅が０になるタイミングで、スイッチ素子５４のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うようにしても良い。

上述した高調波リターン経路短縮化モジュール５０を設けた被測定基板１００において、高調波リターン経路短縮化モジュール５０を動作させない場合（ＯＦＦ）の除去対象高調波信号の電流経路およびリターン電流経路の概略を図３（ａ）に、高調波リターン経路短縮化モジュール５０を動作させた場合（ＯＮ）の除去対象高調波信号の電流経路およびリターン電流経路の概略を図３（ｂ）に示す。

高調波リターン経路短縮化モジュール５０がＯＦＦであれば、除去対象高調波信号の電流経路ＨＮは、送信側ＩＣ１３１から信号線１１１を通って受信側ＩＣ１３２へ向かう状態となり、ＧＮＤ面１２０を流れる除去対象高調波信号のリターン電流経路Ｒｈｎは、基本的に信号線１１１に近接して流れるものの、ＧＮＤスリット１２１を迂回せざるを得ないため、除去対象高調波信号の電流経路ＨＮと除去対象高調波信号のリターン電流経路Ｒｈｎは非対象となり、これが放射ノイズの発生要因となることがある。

被測定基板１００において、信号線１１１を流れる信号電流とＧＮＤ面１２０を流れるリターン電流とで擬似的なループアンテナが形成され、信号電流の経路とループ電流の経路がほぼ同一形状であれば、信号電流により生じる磁界の向きとループ電流により生じる磁界の向きが逆になって概ね相殺されるので、空間への電磁放射は生じない。しかしながら、信号電流の経路とループ電流の経路が異なっていると、電磁放射が生じる可能性があり、その放射強度が規制値以上であれば、対処すべき放射ノイズとなるのである。

したがって、高調波リターン経路短縮化モジュール５０がＯＦＦのとき、送信側ＩＣ１３１からの基本周波数信号により生じた除去対象高調波信号は、全て受信側ＩＣ１３２へ到達し、それに応じた強さのリターン電流がＧＮＤスリット１２１を避けてＧＮＤ面１２０を流れることとなる。かくして、除去対象高調波と同じ周波数の放射ノイズが空間へ放射されてしまうのである。

一方、高調波リターン経路短縮化モジュール５０がＯＮであれば、除去対象高調波信号の一部は、第１導線部５１から第２導線部５２を経てＧＮＤ面１２０へ至り、送信側ＩＣ１３１へ戻るようにショートカットされる。すなわち、除去対象高調波信号の一部は、ほぼ対称である電流経路ＨＮ′とリターン電流経路Ｒｈｎ′を流れるので、空間への電磁放射に寄与しなくなる。無論、高調波リターン経路短縮化モジュール５０によってリターン経路を短縮化されなかった除去対象高調波信号は、前述したと同様の電流経路ＨＮとリターン電流経路Ｒｈｎを通るため、経路の不均衡から空間への電磁放射に寄与することとなるが、その放射強度は弱まり、放射ノイズの振幅は小さくなる。

上述した高調波リターン経路短縮化モジュール５０のリターン経路短縮化機能を用いたノイズ源探査システム１の原理を、図４に基づき説明する。

動作中の被測定基板１００から放射ノイズが発生しているとき、高調波リターン経路短縮化モジュール５０をタイマ動作によるモジュールＯＮ（リターン経路短縮化）と、モジュールＯＦＦ（通常のリターン経路）とを交互に生じさせると、放射ノイズ検知手段１０を介して取得された６次高調波の波形は、振幅レベルが弱まった短縮時ノイズ波形と、振幅レベルが通常の通常時ノイズ波形とが交互に繰り返される状態となる。なお、高調波リターン経路短縮化モジュール５０によるリターン電流経路の短縮化が放射ノイズ低減に寄与していない場合は、高調波リターン経路短縮化モジュール５０のＯＮ／ＯＦＦに関係なく、通常時ノイズ波形が継続した状態となる。

そして、高調波リターン経路短縮化手段５０によって高調波のリターン経路を短縮化したときの短縮時ノイズ波形と、高調波リターン経路短縮化手段５０によって高調波のリターン経路を短縮化せずに通常のリターン経路としたときの通常時ノイズ波形とに、予め定めた判定レベル（例えば、３ｄＢ）以上の振幅変化が生じていれば、高調波リターン経路短縮化モジュール５０によるリターン経路短縮化が放射ノイズ低減効果を発揮していると判定する。これは、高調波リターン経路短縮化モジュール５０のＯＮ時に、除去対象高調波が高調波リターン経路短縮化モジュール５０内を通過する過程で減衰し、放射ノイズの振幅が狭くなった場合など、誤差程度のレベル変化を排除する上で有効となる。

なお、高調波リターン経路短縮化モジュール５０によるリターン経路短縮化が放射ノイズ低減に十分寄与していれば、受信波形観測手段３０にてノイズ波形を表示することで、短縮時ノイズ波形と通常時ノイズ波形の振幅レベル変化を目視確認できるが、より正確に判断するためには、演算処理手段４０をレベル変化判定手段として用いることが望ましい。

演算処理手段４０により行うレベル変化判定手法は特に限定されるものではないが、一例を示す。取得した放射ノイズの波形データから、放射ノイズの振幅が狭くなるリターン経路短縮化期間と、放射ノイズの振幅が狭くなっていないリターン経路通常期間とを、任意の時間領域の範囲（例えば、高調波リターン経路短縮化モジュール５０がＯＮ／ＯＦＦする周期の数倍程度）で、各期間の振幅レベルをそれぞれ平均し、平均した各期間で高速フーリエ変換を行い、リターン経路短縮化期間におけるノイズ周波数成分のレベルと、リターン経路通常期間におけるノイズ周波数成分のレベルとの差が、予め定めた判定基準値以上であるときに、判定レベル以上の振幅変化が生じていると判定する。

このように、演算処理手段４０によって判定レベル以上の振幅変化が生じていると判定された場合には、送信側ＩＣ１３１と高調波リターン経路短縮化モジュール５０を設けた検査対象部位との間には、放射ノイズの発生要因（例えば、リターン経路を歪ませているＧＮＤスリット１２１）は無いものと判断できる。このことは、高調波リターン経路短縮化モジュール５０を設けた検査対象部位よりも受信側ＩＣ１３２の側に放射ノイズの発生要因があると意味するので、検査対象部位を受信側ＩＣ１３２へ近づけてゆき、演算処理手段４０によって判定レベル以上の振幅変化が生じていないと判定された場合、すなわち、高調波リターン経路短縮化モジュール５０により短縮化されたリターン経路でも放射ノイズの発生に寄与してしまったと考えられる場合には、その検査対象部位よりも送信側ＩＣ１３１に近いところに放射ノイズの発生要因があると判断できる。したがって、本実施形態に係るノイズ探査システム１を用いれば、高調波リターン経路短縮化モジュール５０を設ける検査対象部位を適切に設定してゆくことで、放射ノイズの発生要因となっている箇所を明確に特定できる。

加えて、本実施形態に係るノイズ探査システム１で用いる高調波リターン経路短縮化モジュール５０は、放射ノイズの信号源となっている高調波のリターン経路のみを短縮化できるので、基本周波数の信号に著しい減衰を生じさせることはなく、１００ＭＨｚの高速信号でも、クロック波形の立ち上がりエッジや立ち下がりエッジが鈍り過ぎることはなく（図４中、受信側ＩＣ１３２への入力波形を参照）、“１”と“０”を正しく判断でき、被測定基板１００を誤動作させることはない。

また、本実施形態に係るノイズ探査システム１で用いる高調波リターン経路短縮化モジュール５０は、スイッチ素子５４とタイマ回路５５によって、リターン経路短縮化機能のＯＮ／ＯＦＦを自動で切り替えることができるので、高調波リターン経路短縮化モジュール５０を設けない状態で被測定基板１００のノイズ計測を行った後、被測定基板１００を取り出して高調波リターン経路短縮化モジュール５０を取り付け、改めて被測定基板１００のノイズ計測を行うような手間がなく、効率的に計測作業を行うことができる。

しかも、高調波リターン経路短縮化モジュール５０を取り付けたり、取り外したりするために、被測定基板１００をシールドケース２００から出し入れする必要が無いので、被測定基板１００の配設位置やケーブル類の引き回し位置を変えることなく、高調波リターン経路短縮化モジュール５０の無い状態と高調波リターン経路短縮化モジュール５０を設けた状態の計測を行う事が可能になる。被測定基板１００の配設位置やケーブル類の引き回し位置が変わると、振幅レベルが３ｄＢ以上ずれてしまうこともあるので、高調波リターン経路短縮化モジュール５０の無い状態と高調波リターン経路短縮化モジュール５０を設けた状態の計測を同じ条件で行えることは、非常に重要である。

また、複数の回路基板をワイヤハーネス等の基板対基板接続コネクタで接続している場合、コネクタによりノイズが発生する事があり、このようにして発生したノイズが基板上の回路や筐体を経由して電源ラインや基板接続ケーブル等に伝搬すると、ケーブル自体がアンテナとなって空間へ放射され、放射ノイズとして検知されることもある。このように、放射ノイズが被測定基板１００に接続されたケーブル等から空間へ放射されている場合でも、高調波リターン経路短縮化モジュール５０を用いて、ノイズ源となる信号の高調波を短縮化したリターン経路で戻す部位を変えてゆけば、放射ノイズ検知手段１０により検知される放射ノイズのレベル変化から、ノイズの発生源を特定することが可能である。したがって、本発明に係るノイズ源探査システムおよびノイズ源探査方法によれば、被測定基板１００の動作時に被測定基板１００から直接放射される放射ノイズだけでなく、被測定基板１００に接続されたケーブル等から放射される放射ノイズであっても、ノイズ源の探査が可能であり、適用範囲が広く有用性の高いものとなる。

次に、図５〜図８に基づき、ノイズ源探査方法によるノイズ源探査の一例を説明する。

図５は、第１信号出力源１３１ａから信号線１１１ａに基本周波数１００ＭＨｚの信号が出力されている第１基板１００ａと、第２信号出力源１３１ｂから信号線１１１ｂに基本周波数１００ＭＨｚの信号が出力されている第２基板１００ｂと、第３信号出力源１３１ｃから信号線１１１ｃに基本周波数１００ＭＨｚの信号が出力されている第３基板１００ｃを示し、これら第１〜第３基板１００ａ〜１００ｃの何れか１つ若しくは複数の基板から６００ＭＨｚの放射ノイズが放射ノイズ検知手段１０を介して検出されている場合を示す。これは、第１〜第３信号出力源１３１ａ〜１３１ｃの何れも基本周波数１００ＭＨｚの信号を出力しているので、検出された放射ノイズの周波数６００ＭＨｚは、第１〜第３信号出力源１３１ａ〜１３１ｃの出力信号の６次高調波と考えられることから、ノイズ源となっている信号の出力源を第１〜第３信号出力源１３１ａ〜１３１ｃの中から特定する必要がある。

まずは、ノイズ源の探査対象である第１〜第３被測定基板１００ａ〜１００ｃを動作させる。第１〜第３被測定基板１００ａ〜１００ｃから空間へ放射される放射ノイズを放射ノイズ検知手段１０により検知する。放射ノイズ検知手段１０により検知されたノイズ成分のうち、任意のノイズ周波数における振幅変化を時系列に抽出した波形（例えば、６００ＭＨｚにおけるノイズ波形）を受信波形観測手段３０に表示する。

第１〜第３被測定基板１００ａ〜１００ｃに設けられる第１〜第３信号出力源１３１ａ〜１３１ｃの周波数（１００ＭＨｚ）に基づき、受信波形観測手段３０に表示したノイズ波形の周波数（６００ＭＨｚ）に対応する高調波が流れる可能性のある信号線１１１ａ〜１１１ｃを検査部位に選定する。第１被測定基板１００ａにおいては、第１信号出力源１３１ａと信号線１１１ａとが接続される部位近傍のＡ点を検査対象部位に選定し、第２被測定基板１００ｂにおいては、第２信号出力源１３１ｂと信号線１１１ｂとが接続される部位近傍のＢ点を検査対象部位に選定し、第３被測定基板１００ｃにおいては、第３信号出力源１３１ｃと信号線１１１ｃとが接続される部位近傍のＣ点を検査対象部位に選定する。各検査対象部位Ａ〜Ｃには、各々高調波リターン経路短縮化モジュール５０を設ける。

次に、第１〜第３被測定基板１００ａ〜１００ｃを同時に動作させつつ、第１被測定基板１００ａのＡ点に設けた高調波リターン経路短縮化モジュール５０のみを動作させ、ノイズ周波数に対応する高調波のリターン経路を短縮化するリターン経路短縮化期間と、ノイズ周波数に対応する高調波が通常のリターン経路を通るリターン経路通常期間とを、交互に繰り返す。かくして得られた波形データを処理して、図６（ａ）に示す周波数特性図を得た。６００ＭＨｚに着目すると、高調波リターン経路短縮化モジュール５０がＯＮであるリターン経路短縮化期間（３．３μｓ）の放射ノイズレベルは、概ね−１１８ｄＢであり、高調波リターン経路短縮化モジュール５０がＯＦＦであるリターン経路通常期間（２．６μｓ）の放射ノイズレベルは、概ね−１１４ｄＢである。したがって、短縮時ノイズ波形と通常時ノイズ波形との差は約４ｄＢであり、予め定めた判定レベル（例えば、３ｄＢ）以上の振幅変化が生じていると判定できる。

同様に、第１〜第３被測定基板１００ａ〜１００ｃを同時に動作させつつ、第２被測定基板１００ｂのＢ点に設けた高調波リターン経路短縮化モジュール５０のみを動作させ、ノイズ周波数に対応する高調波のリターン経路を短縮化するリターン経路短縮化期間と、ノイズ周波数に対応する高調波が通常のリターン経路を通るリターン経路通常期間とを、交互に繰り返す。かくして得られた波形データを処理して、図６（ｂ）に示す周波数特性図を得た。６００ＭＨｚに着目すると、高調波リターン経路短縮化モジュール５０がＯＮであるリターン経路短縮化期間（３．３μｓ）の放射ノイズレベルは、概ね−１１４ｄＢであり、高調波リターン経路短縮化モジュール５０がＯＦＦであるリターン経路通常期間（２．６μｓ）の放射ノイズレベルは、概ね−１１４ｄＢである。したがって、短縮時ノイズ波形と通常時ノイズ波形との差は無く、予め定めた判定レベル（例えば、３ｄＢ）以上の振幅変化は生じていないと判定できる。

同様に、第１〜第３被測定基板１００ａ〜１００ｃを同時に動作させつつ、第３被測定基板１００ｃのＣ点に設けた高調波リターン経路短縮化モジュール５０のみを動作させ、ノイズ周波数に対応する高調波のリターン経路を短縮化するリターン経路短縮化期間と、ノイズ周波数に対応する高調波が通常のリターン経路を通るリターン経路通常期間とを、交互に繰り返す。かくして得られた波形データを処理して、図６（ｃ）に示す周波数特性図を得た。６００ＭＨｚに着目すると、高調波リターン経路短縮化モジュール５０がＯＮであるリターン経路短縮化期間（３．３μｓ）の放射ノイズレベルは、概ね−１１４ｄＢであり、高調波リターン経路短縮化モジュール５０がＯＦＦであるリターン経路通常期間（２．６μｓ）の放射ノイズレベルは、概ね−１１４ｄＢである。したがって、短縮時ノイズ波形と通常時ノイズ波形との差は無く、予め定めた判定レベル（例えば、３ｄＢ）以上の振幅変化は生じていないと判定できる。

以上の結果から、判定レベル以上の振幅変化が生じていると判定された第１被測定基板１００ａの第１信号出力源１３１ａが発生ノイズの信号源であると特定できる。また、判定レベル以上の振幅変化が生じていないと判定された第２被測定基板１００ｂの第２信号出力源１３１ｂおよび第２被測定基板１００ｃの第３信号出力源１３１ｃは発生ノイズの信号源ではないと特定できる。

上記のようにして発生ノイズの信号源であると特定された第１信号出力源１３１ａが接続されている信号線１１１ａに対して、第１信号出力源１３１ａから遠ざかるように検査対象部位を順次設定して検査を行う場合を図７に示す。例えば、第１信号出力源１３１ａと信号線１１１ａとの接続部近傍のＡ１点（例えば、図５のＡ点と同位置）、ＧＮＤスリット１２１の手前であるＡ２点、ＧＮＤスリット１２１を越えた先であるＡ３点をそれぞれ検査対象部位に選定し、各々高調波リターン経路短縮化モジュール５０を設ける。

次に、第１被測定基板１００ａを動作させつつ、Ａ１点に設けた高調波リターン経路短縮化モジュール５０のみを動作させ、ノイズ周波数に対応する高調波のリターン経路を短縮化するリターン経路短縮化期間と、ノイズ周波数に対応する高調波が通常のリターン経路を通るリターン経路通常期間とを、交互に繰り返す。かくして得られた波形データを処理して、図８（１）に示す周波数特性図を得た。６００ＭＨｚに着目すると、高調波リターン経路短縮化モジュール５０がＯＮであるリターン経路短縮化期間（３．３μｓ）の放射ノイズレベルは、概ね−１２０ｄＢであり、高調波リターン経路短縮化モジュール５０がＯＦＦであるリターン経路通常期間（２．６μｓ）の放射ノイズレベルは、概ね−１１６ｄＢである。したがって、短縮時ノイズ波形と通常時ノイズ波形との差は約４ｄＢであり、予め定めた判定レベル（例えば、３ｄＢ）以上の振幅変化が生じていると判定できる。

同様に、第１被測定基板１００ａを動作させつつ、Ａ２点に設けた高調波リターン経路短縮化モジュール５０のみを動作させ、ノイズ周波数に対応する高調波のリターン経路を短縮化するリターン経路短縮化期間と、ノイズ周波数に対応する高調波が通常のリターン経路を通るリターン経路通常期間とを、交互に繰り返す。かくして得られた波形データを処理して、図８（２）に示す周波数特性図を得た。６００ＭＨｚに着目すると、高調波リターン経路短縮化モジュール５０がＯＮであるリターン経路短縮化期間（３．３μｓ）の放射ノイズレベルは、概ね−１２５ｄＢであり、高調波リターン経路短縮化モジュール５０がＯＦＦであるリターン経路通常期間（２．６μｓ）の放射ノイズレベルは、概ね−１１９ｄＢである。したがって、短縮時ノイズ波形と通常時ノイズ波形との差は約４ｄＢであり、予め定めた判定レベル（例えば、３ｄＢ）以上の振幅変化が生じていると判定できる。

同様に、第１被測定基板１００ａを動作させつつ、Ａ３点に設けた高調波リターン経路短縮化モジュール５０のみを動作させ、ノイズ周波数に対応する高調波のリターン経路を短縮化するリターン経路短縮化期間と、ノイズ周波数に対応する高調波が通常のリターン経路を通るリターン経路通常期間とを、交互に繰り返す。かくして得られた波形データを処理して、図８（３）に示す周波数特性図を得た。６００ＭＨｚに着目すると、高調波リターン経路短縮化モジュール５０がＯＮであるリターン経路短縮化期間（３．３μｓ）の放射ノイズレベルは、概ね−１１６ｄＢであり、高調波リターン経路短縮化モジュール５０がＯＦＦであるリターン経路通常期間（２．６μｓ）の放射ノイズレベルも、概ね−１１６ｄＢである。したがって、短縮時ノイズ波形と通常時ノイズ波形との差は無く、予め定めた判定レベル（例えば、３ｄＢ）以上の振幅変化は生じていないと判定できる。

以上の結果から、判定レベル以上の振幅変化が生じていないと判定されたときの検査対象部位Ａ３と、判定レベル以上の振幅変化が生じていると判定されたときの検査対象部位Ａ２との間に、ノイズ発生要因（例えば、ＧＮＤスリット１２１）があると特定できる。そして、ＧＮＤスリット１２１を避ける経路のリターン電流が電磁界の空間放射を生じさせているので、この６次高調波のリターン電流がノイズ発生源と推測でき、その対策としては、６次高調波のリターン電流を減衰させて電磁界の空間放射を抑制したり、ＧＮＤスリット１２１が信号線１１１ａを跨がないように基板設計を変更したりする対処法が考えられる。

以上、本発明に係るノイズ探査システムおよびノイズ探査方法を実施形態に基づき説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない限りにおいて実現可能な全てのノイズ探査システムおよびノイズ探査方法を権利範囲として包摂するものである。

１ノイズ探査システム
１０放射ノイズ検知手段
２０増幅手段
３０受信波形観測手段
４０演算処理手段
５０高調波リターン経路短縮化モジュール
１００被測定基板
１１１信号線
１２０ＧＮＤ面
１２１ＧＮＤスリット
１３１送信側ＩＣ

Claims

ノイズ源の探査対象である被測定基板を動作させたときに、空間へ放射される放射ノイズを検知する放射ノイズ検知手段と、
前記放射ノイズ検知手段により検知されたノイズ成分のうち、任意のノイズ周波数における振幅変化を時系列に抽出可能なノイズ波形取得手段と、
前記被測定基板に設けられる信号出力源の周波数に基づき、前記ノイズ波形取得手段が取得対象としたノイズ周波数に対応する高調波が流れる可能性のある信号線を選定し、該信号線の任意箇所である検査対象部位に設けることで、ノイズ周波数に対応する高調波のリターン経路を短縮化する高調波リターン経路短縮化手段と、
前記高調波リターン経路短縮化手段によって高調波のリターン経路を短縮化したときの短縮時ノイズ波形と、前記高調波リターン経路短縮化手段によって高調波のリターン経路を短縮化せずに通常のリターン経路としたときの通常時ノイズ波形とに、予め定めた判定レベル以上の振幅変化が生じているか否かを判定するレベル変化判定手段と、
を備え、
前記レベル変化判定手段により得られた判定結果からノイズ発生要因を探査してゆくようにしたことを特徴とするノイズ源探査システム。
前記高調波リターン経路短縮化手段は、
前記信号出力源から信号線へ出力される信号のうちノイズ周波数の成分を信号線から導入するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路の出力側から接地へ至る線路を開閉するスイッチ素子と、
前記スイッチ素子をＯＮにして高調波のリターン経路を短縮化するリターン経路短縮化期間と、前記スイッチ素子をＯＦＦにして高調波を通常のリターン経路とするリターン経路通常期間とを交互に計時し、前記スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦを制御するタイマ回路と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のノイズ源探査システム。
前記レベル変化判定手段は、放射ノイズの振幅が狭くなるリターン経路短縮化期間と、放射ノイズの振幅が狭くなっていないリターン経路通常期間とを、任意の時間領域の範囲で、各期間の振幅レベルをそれぞれ平均し、平均した各期間で高速フーリエ変換を行い、リターン経路短縮化期間におけるノイズ周波数成分のレベルと、リターン経路通常期間におけるノイズ周波数成分のレベルとの差が、予め定めた判定基準値以上であるときに、判定レベル以上の振幅変化が生じていると判定するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のノイズ源探査システム。
ノイズ源の探査対象である被測定基板を動作させる被測定基板動作ステップと、
前記被測定基板の動作時に空間へ放射される放射ノイズを検知する放射ノイズ検知ステップと、
前記放射ノイズ検知ステップにより検知されたノイズ成分のうち、任意のノイズ周波数における振幅変化を時系列に抽出するノイズ波形取得ステップと、
前記被測定基板に設けられる信号出力源の周波数に基づき、前記ノイズ波形取得手段が取得対象としたノイズ周波数に対応する高調波が流れる可能性のある信号線を選定し、該信号線の任意箇所を検査対象部位に設定する検査対象部位設定ステップと、
前記検査対象部位において、ノイズ周波数に対応する高調波のリターン経路を短縮化するリターン経路短縮化期間と、ノイズ周波数に対応する高調波が通常のリターン経路を通るリターン経路通常期間とを、交互に繰り返す高調波リターン経路切り替えステップと、
前記ノイズ周波数に対応する高調波のリターン経路を短縮化したときの短縮時ノイズ波形と、前記ノイズ周波数に対応する高調波のリターン経路が通常であるときの通常時ノイズ波形とに、予め定めた判定レベル以上の振幅変化が生じているか否かを判定するレベル変化判定ステップと、
前記レベル変化判定ステップで得られた判定結果からノイズ発生要因を探査するノイズ発生要因探査ステップと、
を行うことを特徴とするノイズ源探査方法。
前記高調波リターン経路切り替えステップは、信号出力源と信号線とが接続される部位近傍を検査対象部位に設定して、リターン経路短縮化期間とリターン経路通常期間とを交互に繰り返し、
前記ノイズ発生要因探査ステップは、前記レベル変化判定ステップで判定レベル以上の振幅変化が生じていると判定された場合には、当該信号出力源が発生ノイズの信号源であると特定し、逆に判定レベル以上の振幅変化が生じていないと判定された場合には、当該信号出力源は発生ノイズの信号源ではないと特定する、
ことを特徴とする請求項４に記載のノイズ源探査方法。
前記高調波リターン経路切り替えステップは、発生ノイズの信号源と特定した信号出力源が接続される信号線に対して、信号出力源から遠ざかるように検査対象部位を順次設定して行い、
前記ノイズ発生要因探査ステップは、判定レベル以上の振幅変化が生じていないと判定されたときの検査対象部位と、判定レベル以上の振幅変化が生じていると判定されたときの検査対象部位との間に、ノイズ発生要因があると特定する、
ことを特徴とする請求項５に記載のノイズ源探査方法。