JP5892903B2 - 電磁ノイズ検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、ノイズを模擬した信号を、外部から評価対象物に印加して伝播経路を観測する電磁ノイズ検出装置に関するものである。

近年の電気・電子製品の小型化および高機能化の傾向により、電磁ノイズに起因する問題は非常に多くなっている。例えば、小型化される製品の場合、従来は金属で構成していた筐体を樹脂に置き換える等することにより、外部の電磁環境の影響を受けやすくなっている。また、高機能化される製品の場合、同一筐体内に異なる機能を持つ複数の回路基板が配置される等の集約がなされることもあり、異なる機能の回路基板間に不要な結合が形成されてしまう恐れがある。以上のような状況から、近年の電気・電子製品の回路基板は、不要な電磁ノイズが流れやすい状況におかれている。

このため、装置を設計する段階において、その装置における電磁ノイズの伝播経路を把握したいという要求は高まってきている。また、対象となる製品が不要な電磁ノイズの影響によって誤作動した場合においても、そのトラブルシューティングのためには、電磁ノイズの伝播経路の把握が必要となる。

そこで、電磁ノイズの伝播経路の把握を目的とした装置またはシステムが、例えば特許文献１〜３に開示されている。

特許文献１に係るノイズ評価方法およびノイズ評価システムは、シグナルジェネレータが生成したノイズ信号を、増幅器、方向性結合器、およびバイアスティを介して評価対象物のコネクタへ直接印加し、プローブを複数の測定ポイントに順次移動させつつ、評価対象物から発生するノイズを検知し、その強度を測定する構成となっている。その際、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ）がスペクトラムアナライザとシグナルジェネレータを制御して、スペクトラムアナライザにおける測定周波数を掃引させると共に、シグナルジェネレータで生成するノイズ信号の周波数をその掃引周波数と同期させる。これにより、１つの測定ポイントにおいて複数種類の測定周波数全てに対する測定データの取得が可能となる。

また、特許文献２に係る半導体デバイスのＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）測定装置は、図５に示すように、半導体デバイス１００を動作させるための信号を供給するロジックパターン発生器１０１と、ロジックパターン発生器１０１を動作させるクロック信号を生成する発振器１０２と、クロック信号を位相変調する位相変調器１０３とを有する。発振器１０２の生成したクロック信号を、位相変調器１０３により位相変調して半導体デバイス１００に入力し、半導体デバイス１００を動作させる構成となっている。これにより、スペクトルアナライザにおいて、半導体デバイス１００から発せられる電磁ノイズ（図５に一点鎖線で示す）が、基本波に側帯波が付加されたスペクトラムとして検出されるため、半導体デバイス１００から発せられる電磁ノイズと、半導体デバイス１００以外の発生源（例えば、半導体デバイス１００を動作させるための装置）から発せられる電磁ノイズ（図５に二点鎖線で示す）とを明確に区別できるようになり、結果として、正確なＥＭＩ測定および評価の実施が可能となる。

また、特許文献３に係るノイズデータと設計データのデータ合成システムは、評価対象物にノイズを注入する手段と、評価対象物から発生するノイズを検出する手段と、検出されたノイズからノイズデータを発生させる手段と、評価対象物の設計データを記憶する記憶手段と、ノイズデータと記憶手段に記憶された設計データとを合成する手段で構成されている。これにより、評価対象物上で高周波ノイズが注入される経路、誤動作が発生する可能性の高い領域、配線パターン、および電子部品等の位置を明確に特定することが可能となる。よって、誤作動が発生しない回路に設計変更する場合に、従来のトライ・アンド・エラー方式を採用する必要が無くなり、設計の効率化および試験工数の削減を図ることができる。

特開２０１０−２３７０９９号公報 特開２００１−８３１９８号公報 特開２００１−１２５８０１号公報

しかしながら、上述した特許文献１の例は、スペクトラムアナライザとシグナルジェネレータを制御して、シグナルジェネレータで生成するノイズ信号の周波数と、スペクトラムアナライザにおける測定周波数の掃引を同期し、その際のスペクトルアナライザで受信した電磁ノイズレベルの分布を作図する構成であるため、評価対象物が通電されて動作状態である場合には、受信した信号が、評価対象物に搭載されている部品等から発生した回路動作に起因した信号なのか、シグナルジェネレータから評価対象物に印加したノイズ信号なのかを区別する手段は持っておらず、シグナルジェネレータから評価対象物に印加したノイズ信号のみの伝播経路を抽出することができないという課題があった。

これに対して、上述した特許文献２の例では、評価対象物である半導体デバイス１００のＥＭＩの主要因を、ベタアース基板１０４とロジックパターン発生器１０１のマイナス電源端子に流れる電流と考え、それを電磁ノイズとして測定する構成である。その際、測定ポイント１０５で測定した電磁ノイズがロジックパターン発生器１０１から直接到来したノイズか、半導体デバイス１００を経由したものかを判定するために、片方の信号を位相変調することで、区別可能としている。

ここで、図６および図７に、図５の測定ポイント１０５で測定した電磁ノイズのスペクトラムを示す。横軸は周波数であり、縦軸はパワーである。説明の簡略化のために、以下では、ロジックパターン発生器１０１から直接到来したノイズ（図５に二点鎖線で示す）をノイズＡ、半導体デバイス１００を経由したノイズ（図５に一点鎖線で示す）をノイズＢと称す。測定ポイント１０５において、例えば図６に示すスペクトラムを受信した場合、上記の判定方法によって、側帯波が付加されていないスペクトラムをノイズＡ、側帯波が付加されているスペクトラムをノイズＢと判定し、ノイズを区別することできる。一方、図７に示す、ノイズＡとノイズＢが重なったスペクトラムＣについては、上記の判定方法によってノイズＢと判定されることになる。しかし、このスペクトラムＣは、実際にはノイズＡの成分も含んでいるため、単なるノイズＢと判定してしまうと現象を正しく把握できなくなる可能性がある。例えば、測定ポイント１０５を１点とせず、ベタアース基板１０４上に多点設定して、ノイズＡとノイズＢの伝播する経路を解析するシステムを考えた場合は、図７のスペクトラムＣを全てノイズＢと判定してしまうと、実際にはノイズＡが伝播している経路を、ノイズＢの経路として導出することになるため、ノイズＡの正しい経路が把握できない。

このように、上述した特許文献２では、基本波に側帯波が付加されたスペクトラムを受信した際に、ノイズＢのみか、ノイズＢにノイズＡが重なった状態かを区別することができず、印加した信号のみの伝播経路を正しく可視化することができないという課題があった。

さらに、上述した特許文献３では、ノイズ可視化測定によって得られた評価対象物のノイズデータと、設計データを合成して画像データを得るシステム構成であるため、ノイズ可視化測定で取得したノイズのレベルが、本来の回路動作に起因した信号のレベルか、印加したノイズのレベルかを判別する機能は備えておらず、印加したノイズ信号のみの伝播経路を可視化することができないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ノイズを模擬した高周波信号を評価対象物に印加した場合に、当該印加したノイズのみを抽出し、印加したノイズの伝播経路を正しく可視化することが可能な電磁ノイズ検出装置を提供することを目的とする。

この発明に係る電磁ノイズ検出装置は、電磁ノイズを模擬した高周波信号を、既知の識別信号で変調して被変調高周波信号を生成する信号発生部と、信号発生部で生成した被変調高周波信号を評価対象物に印加する印加部と、評価対象物から発生する高周波信号を検出する検出部と、検出部で検出した高周波信号を復調し、当該復調した信号に識別信号が含まれていた場合に、検出部で検出した高周波信号が印加部から印加された被変調高周波信号であると判別する信号処理部とを備えるものである。

この発明によれば、識別信号で変調した被変調高周波信号を評価対象物に印加し、評価対象物から発生する高周波信号を復調した信号が識別信号を含む場合に、印加した被変調高周波信号であると判別するようにしたので、評価対象物に印加したノイズのみを抽出することができるようになり、印加したノイズの伝播経路を正しく可視化することが可能な電磁ノイズ検出装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係る電磁ノイズ検出装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る電磁ノイズ検出装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る電磁ノイズ検出装置が受信した高周波信号レベルのデータフォーマットとその表示方法を説明する図である。 実施の形態１に係る電磁ノイズ検出装置が表示するノイズ分布図であり、図４（ａ）は受信した全ての高周波信号、図４（ｂ）は印加した被変調高周波信号に基づく高周波信号のみ、図４（ｃ）は印加した被変調高周波信号以外の高周波信号のみを示す。 従来の電磁ノイズ検出装置の構成を示すブロック図である。 図５に示す電磁ノイズ検出装置が測定した電磁ノイズのスペクトラムを示すグラフである。 図５に示す電磁ノイズ検出装置が測定した電磁ノイズのスペクトラムを示すグラフである。

実施の形態１．
図１に示す電磁ノイズ検出装置は、電磁ノイズを模擬した高周波信号を既知の識別信号で変調する信号発生部６と、信号発生部６で変調した被変調高周波信号を評価対象物１に印加する印加部と、評価対象物１から発生する高周波信号を検出する検出部と、検出部で検出した高周波信号を復調して識別信号と比較し、検出部で検出した高周波信号が印加部から印加された被変調高周波信号であるか否かを判別する信号処理部１５と、信号処理部１５の判別結果に基づいて高周波信号レベルの分布図を作図し表示する表示部１９と、各部を制御する制御部１０とを備える。

評価対象物１は、ステージ台２の上に配置される。評価対象物１は、何らかの電子機器または電子回路を構成するプリント配線基板であり、外部との接続用にコネクタ３が設けられている。このコネクタ３は、評価対象物１に対して電源を供給するコネクタ、あるいは、外部の機器との信号伝送および通信を行うためのコネクタである。評価対象物１は、このコネクタ３を通じて電源供給を受けたり、外部との信号伝送を行ったりする。本実施の形態１においては、電源供給用のケーブル４をコネクタ３に接続して、評価対象物１に対して電源が供給されて動作している状態を想定し、外部との信号伝送および通信が必要な場合には、適宜、通信用のケーブル４とコネクタ３を介して外部機器との接続がなされることとする。

次に、信号発生部６の詳細を説明する。信号発生部６は、搬送波発生部７、識別信号発生部８、変調部９で構成され、電磁ノイズを模擬した被変調高周波信号を発生させて印加用プローブ５へ出力する。

搬送波発生部７は、制御部１０の命令に基づき、被変調高周波信号の基本周波数となる高周波の搬送波を出力する機能を有し、例えばシグナルジェネレータによって構成されるものである。

識別信号発生部８は、制御部１０の命令に基づいた信号を出力する機能を有し、例えばシグナルジェネレータ、ファンクションジェネレータ、またはパルスジェネレータで構成されるものである。この識別信号発生部８が出力する識別信号は、連続的に変化するアナログの信号でも、離散的に変化するデジタルの信号でもよい。

変調部９は、搬送波発生部７から出力された高周波の搬送波に対して、識別信号発生部８から出力された識別信号で変調を施す機能を有し、例えばアナログ変調回路またはデジタル変調回路で構成されるものである。この変調部９は、制御部１０の命令に基づいた変調方式を選択して高周波信号を変調する。ゆえに、この変調部９から出力された信号は被変調高周波信号となり、印加用プローブ５に入力される。

次に、印加部の詳細を説明する。印加部は印加用プローブ５から構成される。
評価対象物１に接続される電源供給用のケーブル４、または通信用のケーブル４には、印加用プローブ５が装着される。この印加用プローブ５は、信号発生部６に接続する接続端子を持っており、信号発生部６から入力される被変調高周波信号を、装着したケーブル４に対して印加する。

以上に示した構成により、動作中の評価対象物１に対して、ノイズを模擬した被変調高周波信号を入力することができる。

次に、検出部の詳細を説明する。検出部は、少なくとも検出用プローブ１１を有し、これに加えて、支持部１２、駆動部１３、架台１４およびステージ台２を有する構成でもよい。
検出用プローブ１１は、印加用プローブ５から被変調高周波信号が印加されている状態の評価対象物１から発生する高周波信号を検出する機能を有し、例えば微小ループアンテナを用いた磁界プローブ、またはマイクロストリップアンテナを用いた電界プローブで構成されるものである。この検出用プローブ１１は、支持部１２により支持されており、支持部１２を駆動する駆動部１３によって支持部１２とともに移動が可能である。

この駆動部１３は、ステージ台２の横方向（Ｘ方向）、縦方向（Ｙ方向）、高さ方向（Ｚ方向）、および検出用プローブ１１の角度（θ方向）の４つの軸に対して、検出用プローブ１１を移動させる機能を有し、例えばステッピングモータとモータコントローラで構成されるものである。この駆動部１３は、ステージ台２に設置された架台１４に対して移動可能に取り付けられており、制御部１０からの命令に応じて、検出用プローブ１１の位置および向きを移動させることができる。ゆえに、ステージ台２に設置された評価対象物１の任意の位置に対して、検出用プローブ１１を誘導することが可能である。

なお、上記説明では、駆動部１３が、評価対象物１に対して検出用プローブ１１をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる構成にしたが、反対に、検出用プローブ１１に対して評価対象物１をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる構成にしてもよい。即ち、検出用プローブ１１と評価対象物１が相対的に位置関係を変更して、評価対象物１の任意の位置において高周波信号を検出できればよい。

以上に示した構成により、ノイズを模擬した被変調高周波信号が入力された、動作中の評価対象物１から発生した高周波信号を、評価対象物１の任意の位置において検出することができる。

次に、信号処理部１５の詳細を説明する。信号処理部１５は、受信部１６、復調部１７、判別部１８で構成され、検出用プローブ１１で検出した高周波信号を受信して、信号発生部６で発生した被変調高周波信号に基づくものか否かを判別する。

受信部１６は、制御部１０の命令に基づき、検出用プローブ１１から出力される高周波信号を受信する機能を有し、例えばスペクトラムアナライザ、オシロスコープ、およびベクトルアナライザで構成されるものである。この受信部１６では、制御部１０からの命令により、信号発生部６から出力された被変調高周波信号に対応して、受信する高周波信号の周波数帯域および観測時間の設定がなされる。

復調部１７は、受信部１６で受信した高周波信号に対して、制御部１０の命令に基づいた復調処理を施す機能を有し、例えばアナログ復調回路またはデジタル復調回路で構成されるものである。この復調部１７は、受信部１６で受信した高周波信号に復調処理を施して復調信号を生成し、この復調信号を判別部１８に対して出力する。

判別部１８は、識別信号発生部８で設定された信号である識別信号の情報を制御部１０から受け取り、復調部１７から出力された復調信号とこの識別信号との比較を行い、復調信号と識別信号が一致するかを判別する機能を有し、例えばコンパレータおよびビット演算器で構成されるものである。判別の方法は、制御部１０からの命令に基づいて決定され、判別の結果は制御部１０に出力される。
判別部１８は、高周波信号を復調した復調信号から既知の識別信号が取り出せる場合、この高周波信号が印加用プローブ５から印加した被変調高周波信号であると判別し、取り出せない場合は、この高周波信号に被変調高周波信号以外の信号が混入していると見なし、被変調高周波信号でないと判別する。

以上に示した構成により、ノイズを模擬した被変調高周波信号が入力された、動作中の評価対象物１から発生した高周波信号が、信号発生部６から出力された被変調高周波信号であるかを判別することが可能となる。

次に、表示部１９の詳細を説明する。
表示部１９は、評価対象物１上のノイズ分布の作図および表示を行う。表示部１９は、受信部１６で受信した高周波信号のレベルのデータを取得して表示する機能を有し、例えばＰＣとモニタによって構成されるものである。この構成の場合、ＰＣが、表示部１９の処理内容が記述されたプログラムを実行し、実行結果をモニタに表示することによって、表示部１９の機能を担う。

表示部１９では、評価対象物１の任意の位置で検出した高周波信号のレベルを表示するだけでなく、評価対象物１の任意範囲のＸＹ平面（スキャンエリア）を格子状に分割した各座標位置で検出した高周波信号のレベルを表示することができる。スキャンエリアにおける高周波信号のレベルデータの配列を等高線で図示することで（いわゆるコンター図）、評価対象物１のＸＹ平面の高周波信号レベル分布、即ち、ノイズ分布を表示することができる。

次に、制御部１０の詳細を説明する。
制御部１０は、電磁ノイズ検出装置全体の制御を行う。この制御部１０は、信号発生部６、信号処理部１５、検出用プローブ１１の駆動部１３、および表示部１９の動作を制御する機能を有し、例えばＰＣによって構成されるものである。この構成の場合、ＰＣが、制御部１０の処理内容が記述されたプログラムを実行することによって、制御部１０の機能を担う。

この制御部１０は、電磁ノイズ検出装置を利用するユーザからの動作設定入力を受け付ける機能を備えている。ユーザは、動作設定情報として、ノイズ分布を作図する搬送波の周波数の値または範囲、搬送波のレベル、識別信号の種類およびレベル、変調部９および復調部１７の変復調方式、検出用プローブ１１が高周波信号を検出する位置またはスキャンエリア、受信部１６の動作条件、判別部１８の判別方法、表示部１９の表示方法の情報を設定する。制御部１０は、これらの動作設定情報に基づき、制御下にある各部に命令を発行する。

ここで、図２に示すフローチャートを参照しながら、制御部１０の制御に従った電磁ノイズ検出装置の動作を説明する。
ステップＳＴ１において、制御部１０は、動作設定情報のうちのノイズ分布を作図する周波数の値、または周波数の範囲の中で最も低い周波数の値を、搬送波発生部７に送信する。加えて、搬送波のレベルの値を搬送波発生部７に送信する。これらの命令を受けた搬送波発生部７は、命令に応じた周波数とレベルの搬送波を発生する。

ステップＳＴ２において、制御部１０は、動作設定情報のうちの識別信号の種類およびレベルを、識別信号発生部８に送信する。この命令を受けた識別信号発生部８は、命令に応じた種類の識別信号、例えば正弦波またはパルス波のビットパターンの波形を、命令に応じたレベルで発生する。

ステップＳＴ３において、制御部１０は、動作設定情報のうちの変調方式を、変調部９に送信する。この命令を受けた変調部９は、命令に応じた変調方式（例えば、振幅変調および４値位相偏移変調（ＱＰＳＫ）等）の変調回路、またはソフトウェアの切り替えを行い、搬送波発生部７から出力された搬送波に対して、識別信号発生部８から出力された識別信号で変調を行う。以上の動作によって、検出用プローブ１１に対して、制御部１０の命令に基づく被変調高周波信号を入力する準備が整う。

ステップＳＴ４において、制御部１０は、動作設定情報のうちの受信部１６の動作条件を、受信部１６に送信する。例えば受信部１６がスペクトラムアナライザであった場合は、動作条件として周波数スパン、リファレンスレベル、分解能帯域幅、ビデオ帯域幅、ポイント数、検波方式等の情報を送信する。これらの命令を受けた受信部１６は、命令に応じて設定を変更する。

ステップＳＴ５において、制御部１０は、動作設定情報のうちの復調方式を、復調部１７に送信する。この命令を受けた復調部１７は、命令に応じた復調方式（例えば、振幅変調および４値位相偏移変調等）の復調回路、またはソフトウェアの切り替えを行う。これにより、受信部１６から出力された高周波信号に対して復調処理を施す準備が整う。復調処理において、高周波信号が被変調高周波信号に基づくものである場合は、高周波信号を復調した復調信号から識別信号を取り出すことができる。一方、高周波信号が被変調高周波信号に基づくものでない場合および混信があった場合は、復調信号から識別信号を取り出すことができない。

ステップＳＴ６において、制御部１０は、動作設定情報のうちの識別信号の種類およびレベル、ならびに判別部１８の判別方法を、判別部１８に送信する。これらの命令を受けた判別部１８は、命令に応じて、識別信号の種類およびレベルに対応した半別方法、例えば、波形の振幅の比較器およびビットパターンの比較器の回路、またはソフトウェアの切り替えを行う。また、判別部１８は、制御部１０からの命令に含まれた情報、例えば、判別に用いる振幅のしきい値およびビットパターンの相関率を取得する。これにより、復調部１７から出力された復調信号に識別信号が含まれているか、即ち、高周波信号が被変調高周波信号に基づくものであるかの判別処理を行う準備が整う。判別処理において、復調信号と識別信号との間で比較が行われ、比較の結果を振幅のしきい値およびビットパターンの相関率に当てはめ、復調信号と識別信号が同一か（または復調信号に識別信号が含まれているか）を判別する。判別結果は制御部１０にフィードバックされる。

ステップＳＴ７において、制御部１０は、動作設定情報のうちの表示部１９の表示方法を、表示部１９に送信する。この命令を受けた表示部１９は、命令に応じて表示方法の切り替えを行う。例えば、表示部１９がＰＣで構成される場合では、表示用のプログラムを起動する。また、ノイズ分布の作図に必要となる図面の設定（例えばノイズ分布図のスケール、表示色の設定等）を行う。

電磁ノイズ検出装置の各部の設定が終わって準備が整うと、ステップＳＴ８において、制御部１０が信号発生部６に命令を発行し、被変調高周波信号を発生させる。ステップＳＴ９において、信号発生部６の発生する被変調高周波信号が印加用プローブ５に入力され、ケーブル４およびコネクタ３を介して評価対象物１に印加される。

ステップＳＴ１０において、制御部１０は、動作設定情報のうちの検出用プローブ１１が高周波信号を検出する位置座標の情報、または高周波信号を検出するスキャンエリアのうちの最も端の座標の情報を、駆動部１３に送信する。この命令を受けた駆動部１３は、命令に応じた座標まで、支持部１２および検出用プローブ１１を移動し、保持する。

ステップＳＴ１１において、評価対象物１上の所定の座標位置で保持された検出用プローブ１１が評価対象物１から発生する高周波信号を検出し、ステップＳＴ１２において、検出した高周波信号を受信部１６が受信し、ステップＳＴ１３において、受信した高周波信号を復調部１７が復調処理する。

ステップＳＴ１４において、判別部１８による識別信号と復調信号の比較の結果、識別信号と復調信号が同一である、または復調信号に識別信号が含まれていると判別された場合（ステップＳＴ１４“ＹＥＳ”）、受信部１６で受信した高周波信号のレベルは、印加用プローブ５から印加され評価対象物１を伝播して検出用プローブ１１で検出された被変調高周波信号に基づくものと判断する。この判別結果のフィードバックを受けた制御部１０は、受信部１６で受信した高周波信号のレベルを表示するように、表示部１９に命令する。ステップＳＴ１５の表示の具体例は後述する。

一方、識別信号と復調信号の比較の結果、識別信号と復調信号が一致しない、または復調信号に識別信号が含まれていない場合（ステップＳＴ１４“ＮＯ”）、受信部１６で受信した高周波信号のレベルを、識別信号と復調信号が一致する場合とは別のデータとして保存するように、表示部１９に命令する。

また、動作設定情報として、スキャンエリアが設定されている場合には、ステップＳＴ１７において、制御部１０が、スキャンエリア内の全ての座標において高周波信号を検出し終えたか確認し、終了していない場合（ステップＳＴ１７“ＮＯ”）、ステップＳＴ１０に戻り、制御部１０がスキャンエリア内の格子状の各座標の情報を順次、駆動部１３に送信し、駆動部１３はスキャンエリアのうちの最も端の座標から、制御部１０の命令に従って次の座標に移動する。

以上の動作（ステップＳＴ１１〜ＳＴ１７）を座標ごとに繰り返し、スキャンエリア内の全ての座標において高周波信号を検出し終えた場合（ステップＳＴ１７“ＹＥＳ”）、１つの搬送波の周波数において、評価対象物１に印加した被変調高周波信号のみのスキャンエリア内のノイズ分布を作図することが可能になる（ステップＳＴ１８）。ステップＳＴ１８の表示の具体例は後述する。

さらに、動作設定情報として、ノイズ分布を作図する周波数の範囲が設定されている場合には、ステップＳＴ１９において、制御部１０が、全ての周波数の範囲内の搬送波について、スキャンエリア内の全ての座標で高周波信号を検出し終えたか確認し、終了していない場合（ステップＳＴ１９“ＮＯ”）、ステップＳＴ１に戻り、制御部１０がノイズ分布を作図する範囲内の各周波数を順次、搬送波発生部７に送信し、搬送波発生部７は周波数の範囲の中で最も低い周波数から、制御部１０の命令に従って周波数を高くした搬送波を発生する。

以上の動作（ステップＳＴ１〜ＳＴ１９）を搬送波の周波数ごとに繰り返し、設定された周波数範囲内の全ての周波数の搬送波について高周波信号を検出し終えた場合（ステップＳＴ１９“ＹＥＳ”）、全ての搬送波の周波数において、評価対象物１に印加した被変調高周波信号のみのスキャンエリア内のノイズ分布を作図することが可能になる（ステップＳＴ２０）。ステップＳＴ２０の表示の具体例は後述する。

次に、表示部１９による表示の具体例を説明する。
図３は、受信部１６で受信した高周波信号レベルのデータフォーマットとその表示方法を説明する図である。図３においてスキャンエリア３１〜３３の格子は、評価対象物１のＸＹ平面全体、またはその一部をスキャンエリアとした場合の高周波信号の検出位置を表し、格子内の数字が検出位置の座標（Ｘ，Ｙ）を表す。評価対象物１から発生する高周波信号は、受信部１６のスペクトラムアナライザ等で受信されるため、例えば座標（１，１）において検出用プローブ１１が検出した高周波信号を受信部１６で受信した高周波信号レベル３０のデータは、周波数ｆに対して一連の値を持つ。

また、座標（１，１）〜（５，５）のスキャンエリア３１〜３３から取得した高周波信号レベルのデータは二次元配列のデータとなる。例えば、一つの周波数のスキャンエリア３２における高周波信号レベルの二次元配列は、コンター図等で表現されたノイズ分布図３２ａとなる。ノイズ分布図３２ａでは、描画色、濃淡等を変えることにより高周波信号レベルの大小を表現している。
さらに、これら各周波数の二次元配列のデータが周波数ｆ方向に重なり、三次元配列のデータとなる。

ステップＳＴ１５の場合、スキャンエリアおよび周波数範囲による掃引がない高周波信号レベルを表示することになる。そのため、表示部１９は、例えば図３の高周波信号レベル３０のように、任意の一つの座標位置における高周波信号レベルを作図して表示する。この場合の表示方法としては、ある一点の座標位置に固定して周波数ごとに高周波信号レベルをグラフ化する等の一次元のプロット方法が考えられ、表示部１９は、制御部１０から受けた動作設定情報に従い、スケールの最大値、線の種類および太さ等を設定する。

ステップＳＴ１８の場合、スキャンエリアで掃引された高周波信号レベルを表示することになる。そのため、表示部１９は、例えば図３のノイズ分布図３２ａのように、平面における二次元配列データを作図してノイズ分布として表示する。この場合の表示方法としては、周波数ごとのコンター図等の二次元データのプロット方法が考えられ、表示部１９は、制御部１０から受けた動作設定情報に従い、高周波信号レベルのスケールと描画色（または濃淡）の割り当て等を設定する。

ステップＳＴ２０の場合、スキャンエリアおよび周波数範囲で掃引された高周波信号レベルを表示することになる。そのため、表示部１９は、周波数ごとに平面における二次元配列データを作図して、周波数方向に重ねた三次元配列データとして表示する。ただし、表示方法を二次元のコンター図とした場合には、各周波数のノイズ分布を同時に表示することはできないので、全周波数のコンター図を並べて表示するか、またはダイアログボックス等に周波数を入力することで任意の周波数のコンター図を表示するように構成する。

図４に、表示部１９が表示するノイズ分布図の例を示す。ここでは、高周波信号レベルの大小を濃淡で表現することとし、高周波信号レベルが大となるほど濃く表現する。
図４（ａ）は、受信部１６で受信した高周波信号を、判別部１８で判別処理しない場合のノイズ分布図を示す。このノイズ分布図では、ある周波数においてスキャンエリア右下から被変調高周波信号を印加したときに、左下から同じ周波数の何らかの別のノイズ（例えば、評価対象物１に搭載されている部品等から発生する回路動作に起因した信号、または、評価対象物１を動作させるための外部装置および周囲の電波環境から発せられるノイズ）が侵入している状況を示している。この場合は、被変調高周波信号と別のノイズとで周波数が一致しているために、受信部１６のスペクトラムアナライザ等では両者を分離することはできない。従って、表示部１９が、受信した高周波信号に基づいてそのままノイズ分布を作図すると、図４（ａ）のような被変調高周波信号に基づく高周波信号と、別のノイズとが混合したノイズ分布が描かれてしまう。これでは、被変調高周波信号の伝播経路のみを抽出することはできない。

他方、図４（ｂ）は、受信部１６で受信した高周波信号を、判別部１８で判別処理した場合の、被変調高周波信号に基づく高周波信号のノイズ分布図を示す。判別処理を行うことにより、スキャンエリア内で受信した高周波信号のうち、被変調高周波信号に含まれる識別信号を復調できる箇所の高周波信号レベルだけを表示可能になる。図４（ａ）と図４（ｂ）を比較すれば明らかなように、図４（ａ）で表示されていたスキャンエリア左下から侵入する別のノイズ分布が、図４（ｂ）では表示されていない。

さらに、表示部１９は、被変調高周波信号に含まれる識別信号を復調できる箇所の高周波信号レベルと、復調できない箇所の高周波信号レベルとを区別して保存しているので、復調できない箇所の高周波信号レベルだけを表示することもできる。図４（ｃ）は、受信部１６で受信した高周波信号を、判別部１８で判別処理した場合の、被変調高周波信号に基づかない高周波信号のノイズ分布図を示す。これは即ち、図４（ａ）に示したスキャンエリア左下から伝播している、高周波信号と同じ周波数の何らかの別のノイズの分布に一致する。

従って、印加用プローブ５から評価対象物１に印加した被変調高周波信号の伝播経路のみを抽出することと、同じ周波数の何らかの別のノイズの分布のみを抽出することが可能となり、結果としてこれら２つの信号の分離が可能になる。
よって、制御部１０にて各部を同期して制御し、周波数範囲を掃引させながら、評価対象物１における不要なノイズの分布の調査分析と、印加したノイズ（被変調高周波信号）の取得の両方を、広帯域な周波数範囲に対して実現することが可能となる。

以上より、実施の形態１によれば、電磁ノイズ検出装置は、電磁ノイズを模擬した高周波信号を、既知の識別信号で変調して被変調高周波信号を生成する信号発生部６と、信号発生部６で生成した被変調高周波信号を評価対象物１に印加する印加用プローブ５と、評価対象物１から発生する高周波信号を検出する検出用プローブ１１と、検出用プローブ１１で検出した高周波信号を復調し、復調した信号に識別信号が含まれていた場合に、検出用プローブ１１で検出した高周波信号が検出用プローブ１１から印加された被変調高周波信号であると判別する信号処理部１５とを備えるように構成した。このため、評価対象物１に発生するノイズから不要なノイズを分離し、評価対象物１に印加したノイズのみを抽出することができる。よって、抽出結果に基づいて、印加したノイズの伝播経路を正しく可視化することが可能となる。

また、実施の形態１によれば、電磁ノイズ検出装置は、検出用プローブ１１で検出した高周波信号のうち、印加用プローブ５から印加された被変調高周波信号であると判別された信号の分布を表示する表示部１９を備えるように構成した。このため、評価対象物１に印加したノイズの伝播経路を正しく可視化することができる。

また、実施の形態１によれば、表示部１９は、検出用プローブ１１で検出した高周波信号のうち、印加用プローブ５から印加された被変調高周波信号でない信号、即ち、評価対象物１に搭載されている部品等から発生する回路動作に起因した信号、または評価対象物１以外の発生源（例えば、評価対象物１を動作させるための装置または周囲の電波環境）から発せられる不要なノイズの分布を表示するように構成してもよい。この構成の場合、評価対象物１における不要なノイズの分布を可視化することができ、評価対象物１における不要なノイズ分布の調査分析の助力となる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 評価対象物、２ ステージ台、３ コネクタ、４ ケーブル、５ 印加用プローブ（印加部）、６ 信号発生部、７ 搬送波発生部、８ 識別信号発生部、９ 変調部、１０ 制御部、１１ 検出用プローブ（検出部）、１２ 支持部、１３ 駆動部、１４ 架台、１５ 信号処理部、１６ 受信部、１７ 復調部、１８ 判別部、１９ 表示部、１００ 半導体デバイス、１０１ ロジックパターン発生器、１０２ 発振器、１０３ 位相変調器、１０４ ベタアース基板、１０５ 測定ポイント。

Claims (3)

1. 電磁ノイズを模擬した高周波信号を、既知の識別信号で変調して被変調高周波信号を生成する信号発生部と、
   前記信号発生部で生成した前記被変調高周波信号を評価対象物に印加する印加部と、
   前記評価対象物から発生する高周波信号を検出する検出部と、
   前記検出部で検出した前記高周波信号を復調し、当該復調した信号に前記識別信号が含まれていた場合に、前記検出部で検出した前記高周波信号が前記印加部から印加された前記被変調高周波信号であると判別する信号処理部とを備える電磁ノイズ検出装置。
2. 前記検出部で検出した高周波信号のうち、前記印加部から印加された被変調高周波信号であると判別された信号の分布を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１記載の電磁ノイズ検出装置。
3. 前記表示部は、前記検出部で検出した高周波信号のうち、前記印加部から印加された被変調高周波信号でないと判別された信号の分布を表示することを特徴とする請求項２記載の電磁ノイズ検出装置。

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