JP5939887B2 - Electromagnetic noise detector - Google Patents
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Description
この発明は、イミュニティ試験等において電子機器の電磁ノイズ分布を検出する電磁ノイズ検出装置に関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic noise detection device that detects an electromagnetic noise distribution of an electronic device in an immunity test or the like.
一般的なイミュニティ試験では、供試する電子機器に対して、電磁ノイズとなる試験信号を注入し、誤動作および性能劣化を評価している。例えば、ISO11452−4規格のバルク電流注入(BCI)法に準拠したイミュニティ試験の場合、電磁ノイズとなる試験信号を電流プローブから供試機器の接続ケーブル(電源線、信号線等)に注入し、供試機器の誤動作および性能劣化を評価する。 In a general immunity test, a test signal that becomes electromagnetic noise is injected into an electronic device to be tested, and malfunction and performance degradation are evaluated. For example, in the case of an immunity test compliant with the ISO 11452-4 standard bulk current injection (BCI) method, a test signal that becomes electromagnetic noise is injected from a current probe into a connection cable (power supply line, signal line, etc.) of the EUT. Evaluate malfunction and performance degradation of the EUT.
従来は、このようなイミュニティ試験で不適合と評価された場合、供試機器の不具合箇所を探し、ノイズ対策を講じることになる。しかしながら、イミュニティ試験では、供試機器に注入した試験信号の伝搬経路が特定できないため、不具合箇所を容易に特定できないことが問題であった。そのために、適切なノイズ対策を講じることができず、対策に要する時間が長期化することも問題であった。 Conventionally, when it is evaluated as non-conforming in such an immunity test, a faulty part of the EUT is searched for and noise countermeasures are taken. However, in the immunity test, since the propagation path of the test signal injected into the EUT cannot be specified, it is a problem that the defective part cannot be easily specified. For this reason, an appropriate noise countermeasure cannot be taken, and the time required for the countermeasure is prolonged.
上記の問題に対して、従来では、供試機器の接続ケーブルに試験信号を注入し、供試機器から発生するノイズをアンテナ手段によって検知し、検知したノイズを可視化する方法があった(例えば、特許文献1参照)。 For the above problem, conventionally, there has been a method of injecting a test signal into the connection cable of the EUT, detecting noise generated from the EUT by the antenna means, and visualizing the detected noise (for example, Patent Document 1).
一般に、どんな電子機器でも、機器内部で何らかの信号がスイッチングしており、信号伝送路のインピーダンス不整合または空間結合により、この信号が機器外部へ漏洩または伝導してノイズ(以下、供試機器ノイズと称す)となる。上記特許文献1の方法では、外来ノイズが影響しない状況において供試機器が通常動作中に発生する供試機器ノイズの周波数が、この供試機器に注入した試験信号の周波数と同じ場合、試験信号と供試機器ノイズの区別が付かなかった。そのため、アンテナ手段によって検知したノイズが試験信号なのか、供試機器ノイズなのか区別ができず、注入した試験信号の伝搬経路を特定することができないという課題があった。
Generally, in any electronic device, some signal is switched inside the device, and this signal leaks or conducts to the outside of the device due to impedance mismatching or spatial coupling of the signal transmission path (hereinafter referred to as test equipment noise). Will be called). In the method of
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、供試機器に注入した試験信号の電磁界強度を正しく検出して、正確な電磁ノイズ分布を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to correctly detect the electromagnetic field intensity of a test signal injected into a test apparatus and obtain an accurate electromagnetic noise distribution.
この発明に係る電磁ノイズ検出装置は、第1周波数の信号、および当該第1周波数とは異なる第2周波数の信号を合成して、試験信号を生成する信号発生部と、信号発生部が生成した試験信号を供試機器に注入する信号注入部と、信号注入部による信号注入中に供試機器から発生する、第2周波数の電磁界強度を検出するノイズ検出部とを備え、第2周波数を、信号注入部による信号注入が行われていない状態の供試機器から発生する電磁界の周波数とは異なる周波数にするものである。
あるいは、電磁ノイズ検出装置は、信号発生部、信号注入部およびノイズ検出部に加え、信号注入部による信号注入中に供試機器から発生する第2周波数の電磁界強度から、信号注入部による信号注入が行われていない状態の供試機器から発生する第2周波数の電磁界強度を減じて、試験信号に対応する第2周波数の電磁界強度の真の値を推定するデータ処理部を備えるものである。
The electromagnetic noise detection apparatus according to the present invention includes a signal generator that generates a test signal by combining a signal having a first frequency and a signal having a second frequency different from the first frequency, and the signal generator generates the signal. a signal injection unit to inject a test signal to the EUT, generated from equipment under test in the signal injected by the signal injection unit, and a noise detector for detecting an electromagnetic field intensity of the second frequency, the second frequency The frequency is different from the frequency of the electromagnetic field generated from the EUT in a state where the signal injection by the signal injection unit is not performed .
Alternatively, the electromagnetic noise detection apparatus can detect a signal generated by the signal injection unit from the electromagnetic field intensity of the second frequency generated from the EUT during signal injection by the signal injection unit in addition to the signal generation unit, the signal injection unit, and the noise detection unit. Provided with a data processing unit that estimates the true value of the second-frequency electromagnetic field strength corresponding to the test signal by reducing the second-frequency electromagnetic field strength generated from the EUT that has not been injected. It is.
この発明によれば、第1周波数と第2周波数を含む試験信号を供試機器に注入し、供試機器に発生する第2周波数の電磁界強度を検出するようにしたので、第1周波数における電磁ノイズ分布の代替として、第2周波数における電磁ノイズ分布を近似的に得ることができる。 According to the present invention, the test signal including a first frequency and the second frequency is injected into the equipment under test, than was to detect the field strength of the second frequency that occur EUT, the first frequency As an alternative to the electromagnetic noise distribution at, an electromagnetic noise distribution at the second frequency can be obtained approximately.
実施の形態1.
図1に示す電磁ノイズ検出装置は、第1信号発生器1、第2信号発生器2、結合器3、アンプ4、注入プローブ5、検出プローブ6、アンプ7、電界強度計8、可動部9、走査部10、データ処理部11、表示部12、および制御部13を備える。信号発生部は、第1信号発生器1、第2信号発生器2、結合器3およびアンプ4から構成される。信号注入部は注入プローブ5から構成される。ノイズ検出部は、検出プローブ6、アンプ7および電界強度計8から構成される。
1 includes a
第1信号発生器1および第2信号発生器2は、第1周波数f0の信号および第2周波数f1の信号を発生する回路である。結合器3は、第1信号発生器1および第2信号発生器2で発生した第1周波数f0の信号および第2周波数f1の信号を合波して、試験信号として出力する回路である。アンプ4は、結合器3が出力する試験信号を増幅する回路である。この試験信号は、妨害ノイズ(または注入ノイズと称す)として供試機器100に注入される信号である。試験信号の詳細は後述する。
The
注入プローブ5は、アンプ4で増幅された試験信号を、ノイズ印加部である接続ケーブル101(電源ケーブル等)を介して供試機器100に注入するプローブである。なお、供試機器100とは、例えば電子部品が実装されたプリント基板といった電子機器である。接続ケーブル101に注入された試験信号は、配線パターン、電子部品等を介して供試機器100に侵入し、外部へ放射される。
The
図示例では、注入プローブ5として非接触型の電流注入プローブを用いている。このタイプのプローブは、接続ケーブル101にクランプして、電磁誘導により試験信号を発生させる。注入プローブ5は接続ケーブル101に試験信号を注入できればよく、電流注入プローブ以外の非接触型プローブを用いてもよいし、接続ケーブル101に電気的に接触して試験信号を印加する接触型プローブ(コンデンサプローブ、CDN;Coupling Decoupling Network等)を用いてもよいし、照射アンテナ等を用いてもよい。
In the illustrated example, a non-contact type current injection probe is used as the
検出プローブ6は、注入プローブ5から供試機器100に試験信号が注入されているときに、この供試機器100に発生する電磁界を検出し、検出信号として出力するプローブである。この検出プローブ6には、例えば微小なループコイルを内蔵した電流プローブを用いる。アンプ7は、検出プローブ6で検出された検出信号を増幅するための回路である。電界強度計8は、アンプ7で増幅された検出信号の任意の周波数成分のレベル、即ち、任意の周波数の電磁界強度を測定する電磁界測定器である。
The
なお、注入プローブ5の注入する試験信号のレベルが、検出プローブ6で検出できる程度に高ければ、アンプ4は無くてもよい。また、検出プローブ6の検出する検出信号のレベルが、電界強度計8で測定できる程度に十分高いレベルであれば、アンプ7は無くてもよい。
If the level of the test signal injected by the
可動部9は、検出プローブ6を供試機器100上においてX軸方向(横方向)、Y軸方向(縦方向)、Z軸方向(高さ方向)、およびθ方向(回転方向)に移動させるための装置である。走査部10は、可動部9のX,Y,Z,θ方向の移動を制御して、供試機器100に対して検出プローブ6を走査する回路である。これら可動部9と走査部10が協働して、制御部13が指示する供試機器100上のノイズ検出位置へ、検出プローブ6を移動する。
The
一般に検出信号のレベルは、供試機器100の基板との距離が近づくと上昇し、離れると下降するため、供試機器100の形状に合わせてZ軸方向の移動ができるように可動部9と走査部10を構成している。また、検出プローブ6にループコイルを使用しているため、コイルの角度に応じてループを通過する磁束が変化し、検出信号のレベルも変化するので、θ方向の移動ができるように構成している。
また、図示例では、可動部9が検出プローブ6をX,Y,Z,θ方向に移動させて、不動の供試機器100を走査する構成にしたが、反対に、検出プローブ6を不動にして、可動部9が供試機器100を移動させる構成にしてもよい。即ち、検出プローブ6と供試機器100が相対的に位置関係を変更して、供試機器100の電磁ノイズ分布を測定できれば、走査方法は任意でよい。
In general, the level of the detection signal increases when the distance from the substrate of the
In the illustrated example, the
データ処理部11は、電界強度計8で測定されるノイズ検出位置毎の検出信号レベル(電磁界強度)をX,Y軸の2次元平面上にマッピングして、電磁ノイズ分布データを生成する。表示部12は、データ処理部11が生成した電磁ノイズ分布データ等の情報を画面表示する表示装置である。制御部13は、電磁ノイズ検出装置を構成する各部の制御を司るものであり、第1信号発生器1の第1周波数f0および第2信号発生器2の第2周波数f1を設定したり、走査部10に指示して検出プローブ6のノイズ検出位置を制御したり、データ処理部11を制御して電界強度計8の測定結果を数値処理したり、表示部12の表示データを制御したりする。
The
なお、制御部13およびデータ処理部11は、例えばコンピュータを用いて実現され、制御部13およびデータ処理部11の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、コンピュータのCPUがメモリに格納されている当該プログラムを実行する。
The
次に、試験信号について説明する。
図2は、第1信号発生器1および第2信号発生器2が出力する信号の周波数を説明するグラフであり、横軸が周波数、縦軸が信号レベルの周波数スペクトラムを示す。例えば、第1周波数f0は、予め、耐電磁ノイズ試験(例:IEC61000−4−3,−4,−6等)を行って供試機器100が誤動作した周波数とし、第1周波数f0の信号(図2の注入ノイズf0)を第1信号発生器1が生成する。
Next, the test signal will be described.
FIG. 2 is a graph for explaining the frequencies of the signals output from the
第1周波数f0の試験信号が注入されて供試機器100が誤動作した場合、供試機器100に発生する第1周波数f0の電磁界強度は、誤動作の度合いによっては擾乱が生じ、安定しない可能性がある。図3は、注入プローブ5が第1周波数f0の試験信号を注入し、検出プローブ6が供試機器100との位置関係を変えながら検出した第1周波数f0の電磁ノイズ分布を示す図であり、図3(a)は擾乱が生じて電磁界強度が安定していないとき、図3(b)は擾乱が無く電磁界強度が安定しているときの例である。これらの電磁ノイズ分布では、色が濃いほど電磁界強度が大きいことを表している。図3(a)と図3(b)の比較から明らかなように、電磁界強度が安定していないと、正確な電磁ノイズ分布が測定できない。
When a test signal with the first frequency f0 is injected and the
そこで、本実施の形態1では、第2信号発生器2が、第1周波数f0とは異なる、かつ、第1周波数f0から僅かにずれた第2周波数f1(f1=f0+Δf)の信号(図2の注入ノイズf1)を生成する。注入プローブ5は、第1周波数f0の信号成分と第2周波数f1の信号成分を含む試験信号を、接続ケーブル101から供試機器100に注入する。検出プローブ6は、供試機器100との位置関係を変えながら電磁界を受信する。そして、電界強度計8が第2周波数f1の電磁界強度を測定する。第1周波数f0の電磁界強度は測定しない。第1周波数f0と第2周波数f1は僅かにずれているだけなので、第2周波数f1の電磁ノイズ分布を、供試機器100が第1周波数f0の信号成分で誤動作した場合における第1周波数f0の電磁ノイズ分布と見なすことができる。また、第2周波数f1の電磁界強度は擾乱が生じていないので、図3(b)のような本来の電磁ノイズ分布を得ることができる。よって、第2周波数f1の信号成分の伝搬経路で、供試機器100が第1周波数f0の信号成分で誤動作した場合における第1周波数f0の信号成分の正確な伝搬経路を近似することができる。
Therefore, in the first embodiment, the
供試機器ノイズと誤動作との相関は、供試機器100の構成に左右され、供試機器ノイズと同じ周波数を注入した場合に誤動作する供試機器100もあれば、まったく異なる周波数で誤動作する供試機器100もある。
上記の例は、第2周波数f1に供試機器ノイズが存在しない場合には有効であるが、図4(a)に示すように、第2周波数f1に供試機器ノイズが存在し、検出プローブ6による第2周波数f1の試験信号の検出レベルが供試機器ノイズの検出レベルより低い場合には、試験信号と供試機器ノイズを分離できない。
The correlation between the EUT noise and the malfunction depends on the configuration of the
The above example is effective when the test equipment noise does not exist at the second frequency f1, but as shown in FIG. 4A, the test equipment noise exists at the second frequency f1, and the detection probe. 6 is lower than the detection level of the test equipment noise, the test signal and the test equipment noise cannot be separated.
その場合は、図4(b)に示すように、周波数f1の供試機器ノイズから僅かにずれた周波数f2(f2=f1+Δf’)を、第2周波数f2とする。制御部13の指示に応じて第2信号発生器2が第2周波数f2の信号(注入ノイズf2)を生成し、結合器3が第1周波数f0の信号と第2周波数f2の信号を合波した試験信号を出力する。検出プローブ6は、供試機器100との位置関係を変えながら電磁界を受信し、電界強度計8が第2周波数f2の電磁界強度を測定する。これにより、周波数f2の注入ノイズを、周波数f1の供試機器ノイズから分離して検出可能となる。また、第2周波数f1,f2は僅かにずれているだけなので、第2周波数f2の電磁ノイズ分布を第2周波数f1の電磁ノイズ分布、ひいては第1周波数f0の電磁ノイズ分布と見なすことができる。よって、第2周波数f2の信号成分の伝搬経路で、供試機器100が第1周波数f0の信号成分で誤動作した場合における第1周波数f0の信号成分の正確な伝搬経路を近似することができる。
In this case, as shown in FIG. 4B, the frequency f2 (f2 = f1 + Δf ′) slightly shifted from the EUT noise of the frequency f1 is set as the second frequency f2. The
ただし、電界強度計8が、僅かにずれた2つの周波数f0,f1を分離して測定できるように、および、僅かにずれた2つの周波数f1,f2を分離して測定できるように、電界強度計8の周波数分解能帯域幅の設定をこれら2つの周波数の間隔(Δf,Δf’)よりも狭く設定する必要がある。これにより、周波数f0,f1,f2の電磁ノイズが同じ傾向を示すようになる。
However, the electric
図4では、検出プローブ6による試験信号の検出レベルが供試機器ノイズの検出レベルより低い場合の分離方法を示したが、反対に、高い場合の分離方法を図5に示す。図5(a)に示すように、まず、検出プローブ6と供試機器100との位置関係を変えながら、試験信号を注入しない場合の周波数f1の供試機器ノイズのレベルV1を測定する。次に、図5(b)に示すように、注入プローブ5から第1周波数f0と第2周波数f1の試験信号を注入し、検出プローブ6と供試機器100との位置関係を変えながら、供試機器ノイズを含む第2周波数f1の信号成分のレベルV2を測定する。次に、データ処理部11でV2−V1を計算することにより、試験信号に対応する第2周波数f1の電磁界強度の真の値を推定することが可能となる。
4 shows the separation method when the detection level of the test signal by the
以上より、実施の形態1によれば、電磁ノイズ検出装置は、第1周波数f0の信号を生成する第1信号発生器1と、第1周波数f0とは異なる第2周波数f1(またはf2)の信号を生成する第2信号発生器2と、第1周波数f0の信号と第2周波数f1の信号を合成して試験信号を生成する結合器3と、試験信号を供試機器100に注入する注入プローブ5と、信号注入中に供試機器100から発生する電磁界を受信する検出プローブ6と、第2周波数f1の電磁界強度を測定する電界強度計8と、第2周波数f1の電磁界強度に基づいて供試機器100の電磁ノイズ分布データを生成するデータ処理部11と、電磁ノイズ分布データを表示する表示部12と、各部を制御する制御部13とを備える構成にした。このため、注入した第1周波数f0の信号成分により供試機器100が誤動作して第1周波数f0の電磁界強度が擾乱した場合においても、周波数の異なる第2周波数f1の電磁界強度を正確に測定することができる。よって、誤動作が生じた第1周波数f0における電磁ノイズ分布の代替として、第2周波数における電磁ノイズ分布を近似的に得ることができる。
As described above, according to the first embodiment, the electromagnetic noise detection apparatus has the
また、実施の形態1によれば、第2周波数f2は、信号注入が行われていない状態で供試機器100から発生する供試機器ノイズとは異なる周波数にした。このため、第2周波数f1に供試機器ノイズが存在し、かつ、第2周波数f1の試験信号の検出レベルが供試機器ノイズレベルより低い場合においても、図4に示す分離方法により、試験信号に対応する第2周波数f2の電磁界強度の真の値を測定でき、第2周波数f1の電磁界分布を近似的に得ることができる。
Further, according to the first embodiment, the second frequency f2 is set to a frequency different from the EUT noise generated from the
また、実施の形態1によれば、データ処理部11は、信号注入中に供試機器100から発生する第2周波数f1の電磁界強度(V2)から、信号注入が行われていない状態で供試機器100から発生する第2周波数f1の電磁界強度(V1)を減じて、試験信号に対応する第2周波数f1の電磁界強度の真の値を推定するように構成した。このため、第2周波数f1に供試機器ノイズが存在し、かつ、第2周波数f1の試験信号の検出レベルが供試機器ノイズの検出レベルより高い場合に、図5に示す分離方法により、試験信号の第2周波数f1の電磁界強度だけを推定することができる。
Further, according to the first embodiment, the
実施の形態2.
図6は、実施の形態2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。図6において図1と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。本実施の形態2に係る電磁ノイズ検出装置では1つの信号発生器20が振幅変調信号を出力する構成であり、この振幅変調信号を試験信号として使用する。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the electromagnetic noise detection apparatus according to the second embodiment. In FIG. 6, the same or corresponding parts as in FIG. In the electromagnetic noise detection apparatus according to the second embodiment, one
図7に、信号発生器20の出力する振幅変調信号を示す。また、図8に、振幅変調信号と試験信号との関連を説明する周波数スペクトラムを示す。信号発生器20は、図7(a)に示す周波数fcの搬送波と、図7(b)に示す周波数fsの変調信号波とを重畳して、図7(c)に示す振幅変調波を生成する。第1周波数f0は搬送波の周波数fcに相当し、第2周波数f1は上側側帯波の周波数fc+fsに相当する。また、第2周波数f1と供試機器ノイズの周波数とが同一になる場合に、第2周波数f2として下側側帯波の周波数fc−fsを使用可能である。もちろん、第2周波数f1として下側側帯波の周波数fc−fsを使用し、第2周波数f2として上側側帯波の周波数fc+fsを使用してもよい。
FIG. 7 shows an amplitude modulation signal output from the
制御部13は、所望の第1周波数f0と第2周波数f1を含む試験信号を生成可能な、周波数fc,fsを、信号発生器20に対して設定する。なお、変調信号の周波数fsは、第1周波数f0と第2周波数f1の差が僅かになるように、極力低い周波数に設定する。このように設定することで、第1周波数f0の信号成分と第2周波数f1の信号成分とを含む試験信号を生成して供試機器100に注入できる。検出プローブ6は可動部9により供試機器100との位置関係を変えながら電磁界を受信し、電界強度計8が第2周波数f1(=fc+fs)の電磁界強度を測定する。
The
以上より、実施の形態2によれば、信号発生器20は、第1周波数f0の搬送波を振幅変調して、第2周波数f1(またはf2)の側帯波を含む試験信号を生成するように構成した。このため、信号発生部を、振幅変調信号を発生する信号発生器20のみで構成することができる。この構成の場合にも、上記実施の形態1と同様に、供試機器100が第1周波数f0の信号成分で誤作動した場合における第1周波数f0の信号成分の伝搬経路の可視化が、近似的に可能になる。
As described above, according to the second embodiment, the
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
1 第1信号発生器、2 第2信号発生器、3 結合器、4,7 アンプ、5 注入プローブ、6 検出プローブ、8 電界強度計、9 可動部、10 走査部、11 データ処理部、12 表示部、13 制御部、20 信号発生器、100 供試機器、101 接続ケーブル。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記信号発生部が生成した前記試験信号を供試機器に注入する信号注入部と、
前記信号注入部による信号注入中に前記供試機器から発生する、前記第2周波数の電磁界強度を検出するノイズ検出部とを備え、
前記第2周波数は、前記信号注入部による信号注入が行われていない状態の前記供試機器から発生する電磁界の周波数とは異なる周波数であることを特徴とする電磁ノイズ検出装置。 A signal generator that synthesizes a signal of a first frequency and a signal of a second frequency different from the first frequency to generate a test signal;
A signal injection unit for injecting the test signal generated by the signal generation unit into a test device;
A noise detection unit that detects an electromagnetic field strength of the second frequency generated from the EUT during signal injection by the signal injection unit ;
The electromagnetic noise detection apparatus , wherein the second frequency is a frequency different from a frequency of an electromagnetic field generated from the EUT in a state where the signal injection by the signal injection unit is not performed .
前記信号発生部が生成した前記試験信号を供試機器に注入する信号注入部と、
前記信号注入部による信号注入中に前記供試機器から発生する、前記第2周波数の電磁界強度を検出するノイズ検出部と、
前記信号注入部による信号注入中に前記供試機器から発生する前記第2周波数の電磁界強度から、前記信号注入部による信号注入が行われていない状態の前記供試機器から発生する前記第2周波数の電磁界強度を減じて、前記試験信号に対応する前記第2周波数の電磁界強度の真の値を推定するデータ処理部とを備える電磁ノイズ検出装置。 A signal generator that synthesizes a signal of a first frequency and a signal of a second frequency different from the first frequency to generate a test signal;
A signal injection unit for injecting the test signal generated by the signal generation unit into a test device;
A noise detection unit for detecting an electromagnetic field intensity of the second frequency generated from the EUT during signal injection by the signal injection unit ;
The second generated from the EUT in a state where the signal injection by the signal injection unit is not performed from the electromagnetic field intensity of the second frequency generated from the EUT during signal injection by the signal injection unit. An electromagnetic noise detection apparatus comprising: a data processing unit that estimates a true value of an electromagnetic field intensity at the second frequency corresponding to the test signal by reducing an electromagnetic field intensity at a frequency .
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