JP2019148495A - 電磁界シミュレーション装置、電磁界シミュレーション方法、電磁界シミュレーションプログラムおよび近傍界測定器 - Google Patents

Abstract

【課題】測定された位相情報を必要とせずに精度の良い解析を行うことができる電磁界シミュレーション装置を提供する。【解決手段】電磁界シミュレーション装置は、解析対象物から距離の異なる少なくとも２つの測定面領域において測定された少なくとも２つの近傍界測定データ群を取得する近傍界測定データ取得手段Ｓ１と、少なくとも２つの近傍界測定データ群に基づいて解析対象物の解析モデルデータを作成する解析モデル作成手段Ｓ２と、解析対象物の解析条件の設定を行う解析条件設定手段Ｓ３と、少なくとも２つの近傍界測定データ群に基づいて電磁界位相情報を推定する位相情報推定手段Ｓ４と、推定された電磁界位相情報と解析モデルデータとに基づいて更新解析モデルデータを生成するデータ更新手段Ｓ５と、更新解析モデルデータに基づいて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Ｓ６と、を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、電磁界解析における、電磁界シミュレーション装置、電磁界シミュレーション方法、電磁界シミュレーションプログラムおよび近傍界測定器に関する。

特許文献１において、基板や電子部品表面の電界又は磁界を、近傍界測定器による実測データを用いることで解析モデルを簡略化でき、電磁界シミュレーションの計算コストが削減できることが記載されている。

電磁界シミュレーションの実行においては、従来、基板や電子部品の正確なモデル化が必要である。特許文献１によれば、プリント基板ＣＡＤデータの一部を近傍界測定器によって測定されたデータで置き換えたものを解析モデルとすることによって、解析モデルを簡略化でき、電磁界シミュレーションの計算コストが削減できるとされている（例えば、［実施例２］（２）活用例、参照）。

特開２０１０−２８２５１６号公報

しかしながら、プリント基板ＣＡＤデータの一部を比較的大きな範囲を測定データで代用する場合、格子状に整列した各測定データにおいて、位相の情報がない場合と位相を考慮した場合とでは解析の結果が異なるため、精度の良い解析を実施することは困難である。

例えば、プリント基板上の測定データにおいて、プリント基板上の離れた２点が作るそれぞれの電界（又は磁界）の合成を考える。或る周波数における２点の位相が互いに異なっている場合（例えば１８０°）、測定データ上で離れた２点から互いに等しい距離にある等距離点における合成電界（又は磁界）は、互いに弱めあう結果となる。しかし、位相を考慮しないと、２つの電界（又は磁界）は互いに同位相とみなされ、強めあう結果となる。

通常、近傍電界（又は磁界）を測定する場合は、スペクトルアナライザで周波数と強度のみを取得するため、位相情報は持たない。

位相情報を得るためにはネットワークアナライザを使用する方法が考えられるが、携帯電話のように自ら動作する対象を測定する場合は、この方法は適用できない。位相情報を得るためには、ネットワークアナライザから出力される基準信号を測定する当該対象に入力して、位相を測定する必要がある。

上記の従来技術の特許文献１によれば、振幅と位相とを測定できるネットワークアナライザを使用した近傍界測定器が示されている。しかしながら、この従来方法では、光磁界プローブやネットワークアナライザといった、高価な装置の導入が必要となる。

更に、この従来方法では、ネットワークアナライザから出力される基準信号を、測定する対象に入力する必要があるため、製品基板等のように、自律して動作するものに対しては基準信号を適用できないという問題点があった。

以上の問題点より、従来技術において、位相情報の取得には測定器や測定対象が制限されている。従来の電磁界シミュレーション分野において、スペクトルアナライザ等のネットワークアナライザより安価な測定装置を利用し、かつ、自律動作している基板に対しても位相情報が取得できるような技術が望まれていた。

本発明は、以上の点に鑑みなされたものであり、電磁界シミュレーションにおいて、プリント基板ＣＡＤデータを用いずに近傍界測定器によって測定されたデータで解析モデルを代用する場合に、測定された位相情報を必要とせずに精度の良い解析を行うことができ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方法、電磁界シミュレーションプログラムおよび近傍界測定器を提供することを目的とする。

よって、本発明の電磁界シミュレーション装置は、解析対象物の近傍電磁界の電磁界シミュレーションを行う電磁界シミュレーション装置であって、
解析対象物から距離の異なる少なくとも２つの測定面領域において測定した少なくとも２つの近傍界測定データ群を取得する近傍界測定データ取得手段と、
前記少なくとも２つの近傍界測定データ群に基づいて前記解析対象物の解析モデルデータを作成する解析モデル作成手段と、
前記解析対象物の解析条件の設定を行う解析条件設定手段と、
前記少なくとも２つの近傍界測定データ群に基づいて電磁界位相情報を推定する位相情報推定手段と、
推定された前記電磁界位相情報を前記解析モデルデータに付加して更新解析モデルデータを生成するデータ更新手段と、
前記更新解析モデルデータに基づいて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。

本発明の電磁界シミュレーション方法は、解析対象物の近傍電磁界の電磁界シミュレーションを行う電磁界シミュレーション方法であって、
解析対象物から距離の異なる少なくとも２つの測定面領域において測定された少なくとも２つの近傍界測定データ群を取得する近傍界測定データ取得ステップと、
前記少なくとも２つの近傍界測定データ群に基づいて前記解析対象物の解析モデルデータを作成する解析モデル作成ステップと、
前記解析対象物の解析条件の設定を行う解析条件設定ステップと、
前記前記少なくとも２つの近傍界測定データ群に基づいて電磁界位相情報を推定する位相情報推定ステップと、
推定された前記電磁界位相情報と前記解析モデルデータとに基づいて更新解析モデルデータを生成するデータ更新ステップと、
前記更新解析モデルデータに基づいて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ステップと、
を有することを特徴とする。

本発明の電磁界シミュレーションプログラムは、解析対象物の近傍電磁界の電磁界シミュレーションを行う電磁界シミュレーションプログラムであって、
解析対象物から距離の異なる少なくとも２つの測定面領域において測定された少なくとも２つの近傍界測定データ群を取得する近傍界測定データ取得ステップと、
前記少なくとも２つの近傍界測定データ群に基づいて前記解析対象物の解析モデルデータを作成する解析モデル作成ステップと、
前記解析対象物の解析条件の設定を行う解析条件設定ステップと、
前記少なくとも２つの近傍界測定データ群に基づいて電磁界位相情報を推定する位相情報推定ステップと、
推定された前記電磁界位相情報と前記解析モデルデータとに基づいて更新解析モデルデータを生成するデータ更新ステップと、
前記更新解析モデルデータに基づいて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ステップと、
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させることを特徴とする。

本発明の近傍界測定器は、解析対象物の近傍電磁界を測定する近傍界測定器であって、
前記解析対象物の所定面から異なる距離である第１距離および第２距離でそれぞれ平行に離れた第１測定面領域および第２測定面領域の各々において測定された電磁界強度をそれぞれ含む第１および第２の近傍界測定データを取得する近傍界測定データ取得手段と、
前記第１および第２の近傍界測定データに基づいて電磁界位相情報を推定する位相情報推定手段と、を有し、
前記近傍界測定データ取得手段は、前記第１測定面領域および前記第２測定面領域のそれぞれを電磁界プローブにて走査して格子状に配置された複数の測定点に対応する電磁界強度を前記第１測定面領域および前記第２測定面領域毎に測定し、前記第１測定面領域および前記第２測定面領域のそれぞれにおいて前記測定点と前記電磁界強度とを関連付けて前記近傍界測定データとしてそれぞれ記憶し、
前記位相情報推定手段は、
前記第１測定面領域の各測定点に対して任意位相を設定する第１設定ステップと、
設定された位相に基づいて前記第２の近傍界測定データを解析して第１解析電磁界分布を生成する第１解析ステップと、
前記第１解析電磁界分布と記憶してある前記第２の近傍界測定データの電磁界強度とを比較する第１比較ステップと、
比較の結果の両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下でない場合に前記設定された位相の第１近傍値を前記第２測定面領域の各測定点に対して設定する第２設定ステップと、
設定された位相に基づいて前記第１の近傍界測定データを解析して第２解析電磁界分布を生成する第２解析ステップと、
前記第２解析電磁界分布と記憶してある前記第１の近傍界測定データの電磁界強度とを比較する第２比較ステップと、
比較の結果の両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下でない場合に前記設定された位相の第２近傍値を前記第１測定面領域の各測定点に対して設定する第３設定ステップと、
設定された位相に基づいて前記第１解析ステップ、前記第１比較ステップ、前記第２設定ステップ、前記第２解析ステップおよび前記第２比較ステップを繰り返し、前記第１比較ステップおよび前記第２比較ステップの後の前記両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下である場合に前記設定された前記位相を電磁界位相情報とする推定ステップと、を実行することを特徴とする。

本発明によれば、ネットワークアナライザ等の位相情報を測定する装置を必要とせずに精度の良い電磁界シミュレーションが達成される効果が得られる。

本発明による実施例である電磁界シミュレーション装置を含むシステムの全体構成をブロック図である。 実施例の電磁界シミュレーション装置の近傍界測定器の外観を示す斜視図である。 実施例の電磁界シミュレーション装置の近傍界測定器におけるプリント基板の平面図（図３（Ａ）図３（Ｂ））と、ベクタースキャン測定を説明する説明図（図３（Ｃ））である。 実施例の電磁界シミュレーション装置の近傍界測定器におけるベクタースキャン測定を説明する斜視図である。 実施例の電磁界シミュレーション装置における電磁界シミュレーションの実行フローを示す図である。 実施例の電磁界シミュレーション装置における近傍界測定データを説明する説明図である。 実施例の電磁界シミュレーション装置における近傍界測定データを説明する説明図である。 実施例の電磁界シミュレーション装置における近傍界測定データに基づく解析モデルの作成イメージを示す線図である。 実施例の電磁界シミュレーション装置におけるプリント基板の平面図（図９（Ａ））と近傍界測定データの強度分布を示す（図９（Ｂ）図９（Ｃ））線図である。 実施例の電磁界シミュレーションにおける位相情報推定ステップの実行フローを示す図である。 実施例の電磁界シミュレーションにおける位相情報推定ステップの位相情報を説明する説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明による実施例の電磁界シミュレーション装置について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例において、実質的に同一の機能および構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（構成の説明）
［電磁界シミュレーション装置］
図１は、近傍界測定部ＭＡ（測定器）とスペクトルアナライザＳＡに接続された実施例の電磁界シミュレーション装置１００を含むシステムの全体構成をブロック図にて示している。電磁界シミュレーション装置１００は、ソフトウエアのオペレーティングシステム（Operating System:OS）で制御される電磁界シミュレーションプログラムをインストールしたコンピュータ装置で実現することができる。

図１に示される電磁界シミュレーション装置１００において、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１は、ハードディスク装置やＳＳＤ（solid state drive）等の記憶部１１２に格納されたプログラムに従い、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１３を一次記憶用ワークメモリとして利用して、システム全体を制御する。さらに、ＣＰＵ１１１は、マウス１１４（あるいはポインチングデバイス）又はキーボード１１５を介して入力される利用者の指示に従い、記憶部１１２に格納されたプログラムに基づき、実施例に係る電磁界シミュレーション方法を実行する。

電磁界シミュレーション装置１００に接続されたＬＣＤ（liquid crystal display）等のディスプレイ装置１１６には、ＣＰＵ１１１が実行する後述する処理のための入力待ち受け画面、処理経過や処理結果、解析結果等が表示される。

また、電磁界シミュレーション装置１００は、近傍界測定部ＭＡとスペクトルアナライザＳＡを接続するためのＵＳＢ（Universal Serial Bus）１１７や、ネットワーク接続部（ＮＩＣ：ネットワークインターフェースカード）１１９とを含む。なお、以上の構成要素は所定のバスｂｕｓを介して互いに接続されている。

電磁界シミュレーション装置１００の記憶部１１２には、電磁界シミュレーション装置１００として機能させる電磁界シミュレーションプログラム２００が格納されている。ＣＰＵ１１１は、電磁界シミュレーションプログラム２００を記憶部１１２から読み出してＲＡＭ１１３（必要があれば記憶部１１２）に展開し、電磁界シミュレーションプログラム２００が有するプロセスを順次実行する。なお、電磁界シミュレーションプログラム２００は、電磁界シミュレーション装置１００に、後述する、近傍界測定データ取得手段１２０、解析モデル作成手段１２１と、解析条件設定手段１２２、位相情報推定手段１２３、データ更新手段１２４、およびシミュレーション実行手段１２５として機能させるプログラムである。

また、記憶部１１２は、各種のデータを格納する。図１に示す記憶部１１２は、近傍界測定データＤＢ２０１と、電磁界解析プログラム２０２と、解析条件ファイル２０３と、解析モデルファイル２０４と、計算結果２０５とを格納する。

近傍界測定データＤＢ２０１は、電磁界解析の解析対象物の構造を指定する。解析対象物は、例えば、回路素子が実装されたプリント基板あるいは電子機器等である。近傍界測定データＤＢ２０１としては、具体的には、例えば、近傍界測定部ＭＡによって測定されたデータであり、過去に測定されたデータを予め含んでもよい。

電磁界解析プログラム２０２は、指定された解析空間内の電磁界を解析するためのプログラムである。

解析条件ファイル２０３は、電磁界解析プログラム２０２による電磁界解析のための条件のファイルである。解析条件は、解析空間の誘電率や透磁率等の定数、出力解析結果の項目等を含む。

解析モデルファイル２０４は、電磁界解析のための解析対象物のモデルを表わすデータファイルである。電磁界解析プログラム２０２に基づき解析モデル作成手段１２１が解析モデルファイル２０４を作成する。

計算結果２０５は、電磁界解析プログラム２０２により求められた電界および磁界や、電磁界シミュレーション結果を表わすデータファイルである。

［近傍界測定部ＭＡ］
本実施例では、平面近傍界測定法を用いて、スキャナを使ってプロープを２次元的に走査して、格子状の測定点で電磁界強度データを取得する。図２は、近傍界測定データ取得手段１２０にデータの供給を行う３軸移動の移動部を用いた近傍界測定器である近傍界測定部ＭＡを示す。例えば、近傍界測定器は平面近傍界を測定する磁界プローブスキャン装置である。

図２に示すように、近傍界測定部ＭＡは、定盤ステージＢＳの四隅に固着立脚するガントリフレームＧＦＬと、ガントリフレームＧＦＬの対向脚対の間に平行に延設された一対の平行レールＬｘと、一対の平行レールＬｘに直角に交差して移動自在に架設された移動梁ビームＭＢと、移動梁ビームＭＢ上の伸長方向に延びるレールＬｙ上で移動自在なスライダ体ＳＬと、スライダ体ＳＬ上の鉛直方向に延びるレールＬｚ上で移動自在なヘッド体ＨＤと、ヘッド体ＨＤの下端に固着された磁界プローブＭＰと、から構成される。図示しない制御部により、定盤ステージＢＳ上のｘ方向に移動梁ビームＭＢが駆動され、定盤ステージＢＳ上のｙ方向にスライダ体ＳＬが駆動され、定盤ステージＢＳ上のｚ方向にヘッド体ＨＤが駆動される。図示しない内蔵の各ステッピングモータを用いて、移動梁ビームＭＢ、スライダ体ＳＬおよびヘッド体ＨＤの各軸方向の駆動を行い、各部の位置情報を測定部の制御部へフィードバックするためのロータリーエンコーダを各モータが備えている。また、電磁界シミュレーション装置１００で近傍界測定部ＭＡの制御を行なうことができる。これにより、磁界プローブＭＰは定盤ステージＢＳ上のｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の磁界を測定できる。

図２に示すように、解析対象物であるプリント基板ＰＣＢは、磁界プローブＭＰ下の定盤ステージＢＳ上の所定位置に固定される。なお、定盤ステージＢＳ上の所定位置のプリント基板ＰＣＢをＸＹ軸の格子状に区画して各セルの座標を画定するために、プリント基板ＰＣＢを俯瞰できる位置に配置されその画像データを取得するカメラＣＡを設けることができる。また、カメラＣＡによりプリント基板ＰＣＢを撮影してその画像を位置合わせのために用いてもよい。

図３（Ａ）に示すように、プリント基板ＰＣＢの表面には、例えば、電子素子１１ａ、１１ｂおよび１１ｃと、電子素子１１ａおよび１１ｂを接続する表層配線１２ａｂと、電子素子１１ｂおよび１１ｃを接続する表層配線１２ｂｃと、が実装されている。プリント基板ＰＣＢの内層には、略基板面積に亘ってアースプレーン１３が埋め込まれ、基板中央に表層配線１２ｂｃと交差するスリット１３ｓが設けられている。

図３（Ｂ）に示すように、プリント基板ＰＣＢの表面は、ある測定平面（測定面領域Ｒ）として例えば２次元平面の１０×２０セルに等分割される。なお、かかるセル数は説明のための例示であってこれに限定されず、実際は更に多いものである。

図３（Ｃ）に示すように、１０×２０セルの測定面領域ＲはＸＹ軸に沿って、セルのそれぞれが磁界プローブＭＰによる磁界の測定点に対応するように、ベクタースキャン測定が実行される。

近傍界測定部ＭＡは、近傍界測定データ取得手段１２０から、磁界プローブＭＰの走査速度、始点座標、終点座標、測定点間隔（Δｘ，Δｙ）等の走査パラメータを受けて、磁界プローブＭＰの位置を制御する。また、近傍界測定データ取得手段１２０は、磁界プローブＭＰの現在位置を監視し、磁界プローブＭＰのＹ軸移動時Δｙ毎に近傍界測定部ＭＡに割り込み信号を出して、Ｙ軸移動のときに磁界を観測するように制御する。また、データ収集の高速化のため、測定時に磁界プローブＭＰを停止させず、磁界プローブＭＰの移動中に測定が行われる。

具体的に、ベクタースキャン測定では、図３（Ｃ）に磁界プローブＭＰの走査面のＸＹ座標において磁界プローブＭＰは、始点（Ｘｓ，Ｙｓ）、からＹ軸の正方向に指定された速度で移動し、指定した間隔Δｙ毎に測定が行われる。磁界プローブＭＰがプリント基板ＰＣＢの端のＹ座標に達すると、Ｘ軸の正方向に指定した間隔Δｘだけ移動した後、Ｙ軸の負方向（正方向の逆）に移動し、Δｙ間隔毎に測定が行われる。これを磁界プローブＭＰが終点（Ｘｅ，Ｙｅ）に達するまで繰り返す。

図４に示すように、近傍界測定部ＭＡにおいては、磁界プローブＭＰにより、プリント基板ＰＣＢに平行かつ距離ｄ１、ｄ２に位置する第１測定面領域Ｒ１、第２測定面領域Ｒ２の２種類の磁界分布をスキャン測定する。このように、近傍界測定部ＭＡによる測定では、解析対象物のプリント基板に対し、プリント基板の表面から所定距離における平面の磁界データ（又は電界データ）を、磁界の測定データとして格子状に取得する。取得する測定データは、プリント基板の片面につき、プリント基板ＰＣＢの表面からの距離（法線方向のＺ軸上の距離）が異なる２種類以上用意する。たとえば、プリント基板の表面からの距離が５ｍｍ（距離ｄ１）の近傍界測定データＤ１と、１０ｍｍ（距離ｄ２）の近傍界測定データＤ２の少なくとも２種類を用意する。ただし、この距離はこの値に限定されない。さらに、プリント基板を裏返して、その裏面からの距離が５ｍｍ（距離ｄ３）の近傍界測定データＤ３と、１０ｍｍ（距離ｄ４）の近傍界測定データＤ４も用意する。このようにプリント基板ＰＣＢの両面に対してベクタースキャン測定を実施することで、４種類の近傍界測定データを得ることもできる。

［電磁界シミュレーション装置の動作］
図５は電磁界シミュレーションの実行フローを示す。

ステップＳ１：近傍界測定器（近傍界測定部ＭＡ）によって測定した解析対象物のプリント基板ＰＣＢからの少なくとも２つの近傍界測定データを取り込む。すなわち、電磁界シミュレーション装置の近傍界測定データ取得手段１２０は、接続されている近傍界測定部ＭＡから、磁界プローブＭＰにより検出された近傍界測定データＤ１〜Ｄ４を測定信号として取得する。また、近傍界測定部ＭＡは、接続されているスペクトラムアナライザＳＡに近傍界測定データＤ１〜Ｄ４を送信する。

近傍界測定データ取得手段１２０により、磁界プローブＭＰにより検出された近傍界測定データＤ１〜Ｄ４は、それぞれの周波数において測定領域おける測定点位置座標データと関連付けられて電磁界シミュレーション装置の近傍界測定データＤＢ２０１に格納される。

測定点位置座標データの格納時には、近傍界測定データ取得手段１２０により、例えば、図６に示すように、近傍界測定データＤ１、Ｄ２の各々は測定位置の座標（ｘ，ｙ，ｚ）はセル番号ＥＭｘｙｚと紐づけられる。そして、セル番号ＥＭｘｙｚ毎に周波数スペクトルの周波数および強度が関連付けられて電磁界シミュレーション装置の近傍界測定データＤＢ２０１に格納される。例えば、図７に示すように、近傍界測定データＤ１のセル番号ＥＭ０５１７０１はスペクトル番号毎に複数の周波数と磁界強度が関連付けられる。

ステップＳ２：解析モデル作成手段１２１は、近傍界測定データＤ１〜Ｄ４を電磁界解析プログラム２０２へ取り込み、電磁界解析プログラムに解析モデルを生成させる。なお、近傍界測定データＤ１〜Ｄ４は、過去に測定され、予め近傍界測定データＤＢ２０１に格納されているデータであってもよく、その場合には、ステップＳ１において、近傍界測定データ取得手段１２０は、近傍界測定データＤＢ２０１に格納される近傍界測定データＤ１〜Ｄ４を近傍界測定データＤＢ２０１から取得するものとして機能すればよい。

解析モデル作成手段１２１は、近傍界測定データＤＢ２０１に基づいて、解析モデルを作成する。解析モデル作成手段１２１は、作成された解析モデルを解析モデルファイル２０４として記憶部１１２に格納する。

図８は、近傍界測定データＤ１〜Ｄ４に基づく解析モデルの作成イメージを、プリント基板ＰＣＢ（モデル化はしない）からのそれぞれの距離ｄ１〜ｄ４と共に立体的に示した線図である。近傍界測定データＤ１〜Ｄ４はそれぞれ、それらのセル毎に電磁界の強度およびスペクトルが関連付けられている故に、例えば、図９のプリント基板ＰＣＢの平面図（Ａ）に対して、距離ｄ１離れた近傍界測定データＤ１は強度分布を示し（図９（Ｂ））、距離ｄ２（＜ｄ１）離れた近傍界測定データＤ２は近傍界測定データＤ１よりも低い強度分布を示す（図９（Ｃ））。また、近傍界測定データＤ１の一部のセルは、そのセル毎に周波数スペクトル分布（横軸：周波数、縦軸：電界又は磁界の強度）に関連付けられている（図９（Ｂ）の一点鎖線内）。

ステップＳ３：解析条件設定部１２２は、例えば使用者からプリント基板等の解析対象物の解析条件の入力を受け付け、解析対象物の解析条件の設定を行う。また、解析条件設定部１２２は、近傍界測定データＤＢ２０１に基づいて、プリント基板等の各セルに物性を表わすパラメータ（誘電率、透磁率）等を与える。

ステップＳ４：位相情報推定手段１２３は、近傍界測定データに基づいて電磁界位相情報を推定する。位相情報推定手段１２３が実行する位相情報推定ステップは後述する。

［電磁界シミュレーション装置の動作］
図１０は位相情報推定ステップＳ４の実行フローを示す。

位相情報推定手段１２３は、近傍界測定データＤ１の各測定点に対して任意位相を設定する（第１設定ステップＳ４１）。

位相情報推定手段１２３は、設定された位相に基づいて近傍界測定データＤ２を解析して第１解析電磁界分布を生成する（第１解析ステップＳ４２）。

位相情報推定手段１２３は、第１解析電磁界分布と記憶してある近傍界測定データＤ２の電磁界強度とを比較する（第１比較ステップＳ４３）。

位相情報推定手段１２３は、比較の結果の両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下でない場合（ステップＳ４４）に設定された位相の第１近傍値を近傍界測定データＤ２の各測定点に対して設定する（第２設定ステップＳ４５）。

位相情報推定手段１２３は、設定された位相に基づいて近傍界測定データＤ１を解析して第２解析電磁界分布を生成する（第２解析ステップＳ４６）。

位相情報推定手段１２３は、第２解析電磁界分布と記憶してある近傍界測定データＤ１の電磁界強度とを比較する（第２比較ステップとＳ４７）。

位相情報推定手段１２３は、比較の結果の両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下でない場合（ステップＳ４８）に設定された位相の第２近傍値を近傍界測定データＤ１の各測定点に対して設定する（第３設定ステップＳ４９）。

位相情報推定手段１２３は、設定された位相に基づいて第１解析ステップＳ４２、第１比較ステップＳ４３、第２設定ステップＳ４５、第２解析ステップＳ４６および第２比較ステップＳ４７を繰り返し、第１比較ステップＳ４３および第２比較ステップＳ４７の後の両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下である場合（ステップＳ５０）に設定された位相を電磁界位相情報とする。位相情報推定手段１２３により、例えば、図１１に示すように、近傍界測定データＤ１のセル番号ＥＭ０５１７０１はスペクトル番号に対応して周波数毎に位相（ｒａｄ）が推定されそれらが関連付けられる。

図１１に示す近傍界測定データＤ１の以外のセルの位相推定についても、測定距離ｄ１における位相が正しく推定されていれば、測定距離ｄ１における電磁界分布（強度および位相を含む）を元に解析した、測定距離ｄ２における強度分布は、近傍界測定データＤ２と一致するはずである。よって、上記位相情報推定ステップＳ４により、位相推定は可能となる。逆に、測定距離ｄ１における位相が正しく推定されていなければ、測定距離ｄ２における解析した強度分布は、近傍界測定データＤ２とは一致しないはずである。

位相情報推定ステップＳ４のように位相の推定と比較を繰り返すことで位相を精度よく推定することが可能となる。近傍界測定データＤ３と近傍界測定データＤ４についても同様に位相を推定し、位相情報を含む近傍界測定データを解析モデルとする。

ステップＳ５：データ更新手段１２４は、推定された電磁界位相情報と解析モデルデータとに基づいて更新解析モデルデータを生成し、解析モデルファイル２０４として格納する。

ステップＳ６：シミュレーション実行手段１２５は、解析モデルファイル２０４の更新解析モデルデータに基づいて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１２５は、例えば周波数領域での電界（又は磁界）の強度および位相に基づいて電磁界シミュレーションを実行する。そして、シミュレーション実行手段１２５は、当該強度および位相を計算結果２０５として記憶部１１２に格納する。

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、その説明は省略する。

また、シミュレーション実行手段１２５においては、対応プログラムをインストールすることで、例えば、ＦＤＴＤ（Finite Difference Time Domain）法、モーメント法やＦＥＭ（Finite Element Method；有限要素法）等の電磁界解析の手法を用いてもよい。

以上のように、本実施例によれば、プリント基板ＰＣＢの表面からの距離が異なる２種類以上の近傍界測定データを用いることで、近傍界測定データの位相情報を推定することが可能となり、解析モデルを簡略化し、電磁界シミュレーションの計算コストを削減できるだけでなく、より精度の良い解析結果を得ることが期待できる。

本実施例では、解析対象物をプリント基板ＰＣＢとし、近傍界測定データをプリント基板ＰＣＢの両面から取得すると述べたが、プリント基板ＰＣＢに限らず、どのようなものを解析対象物としてもよい。近傍界測定データについても、２面だけでなく、解析対象物を囲むように、６面取得することで、より精度の良い解析を実施することが可能となる。

上記の実施例の位相情報推定ステップＳ４によれば電界（又は磁界）の強度の２面間の比較を述べたが、位相情報推定ステップＳ４として、フェーズリトリーバル法を用いることができる。

近傍界での放射界から遠方界での電磁界を推定するには近傍界での振幅情報と位相情報が必要である。しかし、位相の測定はわずかな電気長差の影響を受けやすいため、測定誤差が生じやすい。そこで、発明者は位相情報を測定せず、測定対象からの測定距離が既知の２つの近傍界（平面Ａ、Ｂ）での振幅情報（電界又は磁界）を測定し、その２つの振幅情報から位相を推定するフェーズリトリーバル法を用いる。当該方法によれば、まず、適当な位相初期値を与え、一方の面Ａの測定振幅と位相初期値からもう一方の面Ｂの測定振幅と位相を推定し、次に、面Ｂでの測定振幅と推定された位相から面Ａでの測定振幅と位相を推定する。この面Ａから面Ｂ、面Ｂから面Ａの推定（位相の収束）を繰り返すことで、実際の位相に近い位相を推定することが可能である。当該推定位相を含めた測定データによる解析モデルを利用して電磁界シミュレーションを実行することができる。

１００…電磁界シミュレーション装置、２００…電磁界シミュレーションプログラム、１２０…近傍界測定データ取得手段、１２１…解析モデル作成手段、１２２…解析条件設定手段、１２３…位相情報推定手段、１２４…データ更新手段、１２５…シミュレーション実行手段、２０１…近傍界測定データＤＢ、２０２…電磁界解析プログラム、２０３…解析条件ファイル、２０４…解析モデルファイル、２０５…計算結果、ＳＡ…スペクトルアナライザ、ＭＡ…近傍界測定部（測定器）、ＢＳ…定盤ステージ、ＧＦＬ…ガントリフレーム、ＭＰ…磁界プローブ、ＳＬ…スライダ体、ＨＤ…ヘッド体、ＭＢ…移動梁ビーム、ＰＣＢ…プリント基板。

Claims (14)

1. 解析対象物の近傍電磁界の電磁界シミュレーションを行う電磁界シミュレーション装置であって、
   解析対象物から距離の異なる少なくとも２つの測定面領域において測定された少なくとも２つの近傍界測定データ群を取得する近傍界測定データ取得手段と、
   前記少なくとも２つの近傍界測定データ群に基づいて前記解析対象物の解析モデルデータを作成する解析モデル作成手段と、
   前記解析対象物の解析条件の設定を行う解析条件設定手段と、
   前記少なくとも２つの近傍界測定データ群に基づいて電磁界位相情報を推定する位相情報推定手段と、
   推定された前記電磁界位相情報と前記解析モデルデータとに基づいて更新解析モデルデータを生成するデータ更新手段と、
   前記更新解析モデルデータに基づいて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. 前記少なくとも２つの近傍界測定データ群は、前記解析対象物の所定面から異なる距離である第１距離および第２距離でそれぞれ平行に離れた第１測定面領域および第２測定面領域の各々において測定された電磁界強度をそれぞれ含む第１および第２の近傍界測定データであり、
   前記近傍界測定データ取得手段は、格子状に配置された複数の測定点に対応する電磁界強度を前記第１測定面領域および前記第２測定面領域毎に測定し、前記第１測定面領域および前記第２測定面領域のそれぞれにおいて前記測定点と前記電磁界強度とを関連付けて前記近傍界測定データとしてそれぞれ記憶し、
   前記位相情報推定手段は、
   前記第１測定面領域の各測定点に対して任意位相を設定する第１設定ステップと、
   設定された位相に基づいて前記第２の近傍界測定データを解析して第１解析電磁界分布を生成する第１解析ステップと、
   前記第１解析電磁界分布と記憶してある前記第２の近傍界測定データの電磁界強度とを比較する第１比較ステップと、
   比較の結果の両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下でない場合に前記設定された位相の第１近傍値を前記第２測定面領域の各測定点に対して設定する第２設定ステップと、
   設定された位相に基づいて前記第１の近傍界測定データを解析して第２解析電磁界分布を生成する第２解析ステップと、
   前記第２解析電磁界分布と記憶してある前記第１の近傍界測定データの電磁界強度とを比較する第２比較ステップと、
   比較の結果の両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下でない場合に前記設定された位相の第２近傍値を前記第１測定面領域の各測定点に対して設定する第３設定ステップと、
   設定された位相に基づいて前記第１解析ステップ、前記第１比較ステップ、前記第２設定ステップ、前記第２解析ステップおよび前記第２比較ステップを繰り返し、前記第１比較ステップおよび前記第２比較ステップの後の前記両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下である場合に前記設定された前記位相を電磁界位相情報とする推定ステップと、を実行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. 前記近傍界測定データ取得手段は、前記第１測定面領域および前記第２測定面領域のそれぞれを電磁界プローブにて走査して格子状に配置された複数の測定点に対応する電磁界強度を前記第１測定面領域および前記第２測定面領域毎に測定する近傍界測定器であり、
   前記周波数と前記電磁界強度は前記近傍界測定器を介してスペクトルアナライザによって測定されることを特徴とする請求項２に記載の電磁界シミュレーション装置。
4. 前記解析対象物はプリント基板であり、前記プリント基板の表面および裏面の少なくとも一方の面の法線方向において前記プリント基板に異なる距離で対向する前記第１測定面領域および前記第２測定面領域から前記近傍界測定データが取得されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電磁界シミュレーション装置。
5. 解析対象物の近傍電磁界の電磁界シミュレーションを行う電磁界シミュレーション方法であって、
   解析対象物から距離の異なる少なくとも２つの測定面領域において測定された少なくとも２つの近傍界測定データ群を取得する近傍界測定データ取得ステップと、
   前記少なくとも２つの近傍界測定データ群に基づいて前記解析対象物の解析モデルデータを作成する解析モデル作成ステップと、
   前記解析対象物の解析条件の設定を行う解析条件設定ステップと、
   前記前記少なくとも２つの近傍界測定データ群に基づいて電磁界位相情報を推定する位相情報推定ステップと、
   推定された前記電磁界位相情報と前記解析モデルデータとに基づいて更新解析モデルデータを生成するデータ更新ステップと、
   前記更新解析モデルデータに基づいて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ステップと、
   を含むことを特徴とする電磁界シミュレーション方法。
6. 前記少なくとも２つの近傍界測定データ群は、前記解析対象物の所定面から異なる距離である第１距離および第２距離でそれぞれ平行に離れた第１測定面領域および第２測定面領域の各々において測定された電磁界強度をそれぞれ含む第１および第２の近傍界測定データであり、
   前記近傍界測定データ取得ステップは、格子状に配置された複数の測定点に対応する電磁界強度を前記第１測定面領域および前記第２測定面領域毎に測定し、前記第１測定面領域および前記第２測定面領域のそれぞれにおいて前記測定点と前記電磁界強度とを関連付けて前記近傍界測定データとしてそれぞれ記憶し、
   前記位相情報推定ステップは、
   前記第１測定面領域の各測定点に対して任意位相を設定する第１設定ステップと、
   設定された位相に基づいて前記第２の近傍界測定データを解析して第１解析電磁界分布を生成する第１解析ステップと、
   前記第１解析電磁界分布と記憶してある前記第２の近傍界測定データの電磁界強度とを比較する第１比較ステップと、
   比較の結果の両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下でない場合に前記設定された位相の第１近傍値を前記第２測定面領域の各測定点に対して設定する第２設定ステップと、
   設定された位相に基づいて前記第１の近傍界測定データを解析して第２解析電磁界分布を生成する第２解析ステップと、
   前記第２解析電磁界分布と記憶してある前記第１の近傍界測定データの電磁界強度とを比較する第２比較ステップと、
   比較の結果の両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下でない場合に前記設定された位相の第２近傍値を前記第１測定面領域の各測定点に対して設定する第３設定ステップと、
   設定された位相に基づいて前記第１解析ステップ、前記第１比較ステップ、前記第２設定ステップ、前記第２解析ステップおよび前記第２比較ステップを繰り返し、前記第１比較ステップおよび前記第２比較ステップの後の前記両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下である場合に前記設定された前記位相を電磁界位相情報とする推定ステップと、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載の電磁界シミュレーション方法。
7. 前記近傍界測定データ取得ステップは、前記第１測定面領域および前記第２測定面領域のそれぞれを電磁界プローブにて走査して格子状に配置された複数の測定点に対応する電磁界強度を前記第１測定面領域および前記第２測定面領域毎に測定する近傍界測定器によって実行され、
   前記周波数と前記電磁界強度は前記近傍界測定器を介してスペクトルアナライザによって測定されることを特徴とする請求項６に記載の電磁界シミュレーション方法。
8. 前記解析対象物はプリント基板であり、前記プリント基板の表面および裏面の少なくとも一方の面の法線方向において前記プリント基板に異なる距離で対向する前記第１測定面領域および前記第２測定面領域から前記近傍界測定データが取得されることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の電磁界シミュレーション方法。
9. 解析対象物の近傍電磁界の電磁界シミュレーションを行う電磁界シミュレーションプログラムであって、
   解析対象物から距離の異なる少なくとも２つの測定面領域において測定された少なくとも２つの近傍界測定データ群を取得する近傍界測定データ取得ステップと、
   前記少なくとも２つの近傍界測定データ群に基づいて前記解析対象物の解析モデルデータを作成する解析モデル作成ステップと、
   前記解析対象物の解析条件の設定を行う解析条件設定ステップと、
   前記少なくとも２つの近傍界測定データ群に基づいて電磁界位相情報を推定する位相情報推定ステップと、
   推定された前記電磁界位相情報と前記解析モデルデータとに基づいて更新解析モデルデータを生成するデータ更新ステップと、
   前記更新解析モデルデータに基づいて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ステップと、
   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させ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。
10. 前記少なくとも２つの近傍界測定データ群は、前記解析対象物の所定面から異なる距離である第１距離および第２距離でそれぞれ平行に離れた第１測定面領域および第２測定面領域の各々において測定された電磁界強度をそれぞれ含む第１および第２の近傍界測定データであり、
    前記近傍界測定データ取得ステップは、格子状に配置された複数の測定点に対応する電磁界強度を前記第１測定面領域および前記第２測定面領域毎に測定し、前記第１測定面領域および前記第２測定面領域のそれぞれにおいて前記測定点と前記電磁界強度とを関連付けて前記近傍界測定データとしてそれぞれ記憶し、
    前記位相情報推定ステップは、
    前記第１測定面領域の各測定点に対して任意位相を設定する第１設定ステップと、
    設定された位相に基づいて前記第２の近傍界測定データを解析して第１解析電磁界分布を生成する第１解析ステップと、
    前記第１解析電磁界分布と記憶してある前記第２の近傍界測定データの電磁界強度とを比較する第１比較ステップと、
    比較の結果の両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下でない場合に前記設定された位相の第１近傍値を前記第２測定面領域の各測定点に対して設定する第２設定ステップと、
    設定された位相に基づいて前記第１の近傍界測定データを解析して第２解析電磁界分布を生成する第２解析ステップと、
    前記第２解析電磁界分布と記憶してある前記第１の近傍界測定データの電磁界強度とを比較する第２比較ステップと、
    比較の結果の両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下でない場合に前記設定された位相の第２近傍値を前記第１測定面領域の各測定点に対して設定する第３設定ステップと、
    設定された位相に基づいて前記第１解析ステップ、前記第１比較ステップ、前記第２設定ステップ、前記第２解析ステップおよび前記第２比較ステップを繰り返し、前記第１比較ステップおよび前記第２比較ステップの後の前記両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下である場合に前記設定された前記位相を電磁界位相情報とする推定ステップと、
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の電磁界シミュレーションプログラム。
11. 前記近傍界測定データ取得ステップは、前記第１測定面領域および前記第２測定面領域のそれぞれを電磁界プローブにて走査して格子状に配置された複数の測定点に対応する電磁界強度を前記第１測定面領域および前記第２測定面領域毎に測定する近傍界測定器によって実行され、
    前記周波数と前記電磁界強度は前記近傍界測定器を介してスペクトルアナライザによって測定されることを特徴とする請求項１０に記載の電磁界シミュレーションプログラム。
12. 前記解析対象物はプリント基板であり、前記プリント基板の表面および裏面の少なくとも一方の面の法線方向において前記プリント基板に異なる距離で対向する前記第１測定面領域および前記第２測定面領域から前記近傍界測定データが取得されることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の電磁界シミュレーションプログラム。
13. 解析対象物の近傍電磁界を測定する近傍界測定器であって、
    前記解析対象物の所定面から異なる距離である第１距離および第２距離でそれぞれ平行に離れた第１測定面領域および第２測定面領域の各々において測定された電磁界強度をそれぞれ含む第１および第２の近傍界測定データを取得する近傍界測定データ取得手段と、
    前記第１および第２の近傍界測定データに基づいて電磁界位相情報を推定する位相情報推定手段と、を有し、
    前記近傍界測定データ取得手段は、前記第１測定面領域および前記第２測定面領域のそれぞれを電磁界プローブにて走査して格子状に配置された複数の測定点に対応する電磁界強度を前記第１測定面領域および前記第２測定面領域毎に測定し、前記第１測定面領域および前記第２測定面領域のそれぞれにおいて前記測定点と前記電磁界強度とを関連付けて前記近傍界測定データとしてそれぞれ記憶し、
    前記位相情報推定手段は、
    前記第１測定面領域の各測定点に対して任意位相を設定する第１設定ステップと、
    設定された位相に基づいて前記第２の近傍界測定データを解析して第１解析電磁界分布を生成する第１解析ステップと、
    前記第１解析電磁界分布と記憶してある前記第２の近傍界測定データの電磁界強度とを比較する第１比較ステップと、
    比較の結果の両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下でない場合に前記設定された位相の第１近傍値を前記第２測定面領域の各測定点に対して設定する第２設定ステップと、
    設定された位相に基づいて前記第１の近傍界測定データを解析して第２解析電磁界分布を生成する第２解析ステップと、
    前記第２解析電磁界分布と記憶してある前記第１の近傍界測定データの電磁界強度とを比較する第２比較ステップと、
    比較の結果の両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下でない場合に前記設定された位相の第２近傍値を前記第１測定面領域の各測定点に対して設定する第３設定ステップと、
    設定された位相に基づいて前記第１解析ステップ、前記第１比較ステップ、前記第２設定ステップ、前記第２解析ステップおよび前記第２比較ステップを繰り返し、前記第１比較ステップおよび前記第２比較ステップの後の前記両者の電磁界強度の差分が所定閾値以下である場合に前記設定された前記位相を電磁界位相情報とする推定ステップと、を実行することを特徴とする近傍界測定器。
14. 前記解析対象物はプリント基板であり、前記プリント基板の表面および裏面の少なくとも一方の面の法線方向において前記プリント基板に異なる距離で対向する前記第１測定面領域および前記第２測定面領域から前記近傍界測定データが取得されることを特徴とする請求項１３に記載の近傍界測定器。

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