JP6011975B2 - Method and apparatus for tracking and visualizing propagation path of electromagnetic noise - Google Patents
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Description
本発明は、環境電磁工学の分野のうち、特に機器の回路基板上やケーブル上を伝搬する電磁ノイズの伝搬路を追跡し可視化する技術に関する。 The present invention relates to a technique for tracking and visualizing a propagation path of electromagnetic noise propagating on a circuit board of a device or on a cable in the field of environmental electromagnetic engineering.
ＩＣ等の信号処理回路や電源回路は、動作時に電磁ノイズを放出する。このような放出された電磁ノイズは、信号処理回路や電源回路内に配置された他の電気機器等の機器や、機器内部の他のモジュール、機器内部で取り扱われる通信信号などへ妨害を与えることがある。したがって、周辺に設置された機器への妨害の抑制あるいは当該機器が意図した性能を発揮できるようにするためには、これら信号処理等の回路から放出された電磁ノイズの抑制が必要となる。 A signal processing circuit such as an IC or a power supply circuit emits electromagnetic noise during operation. Such emitted electromagnetic noise interferes with other electrical devices such as signal processing circuits and power supply circuits, other modules inside the device, and communication signals handled inside the device. There is. Therefore, it is necessary to suppress electromagnetic noise emitted from circuits such as signal processing in order to suppress interference with devices installed in the vicinity or to enable the devices to exhibit their intended performance.
回路から放出された電磁ノイズの抑制を効率的かつ効果的に行う上で、機器内部で生じる電磁ノイズおよび機器外部から到来する電磁ノイズの伝搬路を把握することは有用である。しかし、機器の回路基板上あるいはケーブル上を伝搬する電磁ノイズは、配線パターンやケーブルに沿って伝搬する他、隣接する配線パターンやケーブルに容量的および電磁的な結合を通じて伝搬するなど、その伝搬の様子を直観的に把握することは極めて困難である。 In order to efficiently and effectively suppress electromagnetic noise emitted from a circuit, it is useful to grasp the propagation path of electromagnetic noise generated inside the device and electromagnetic noise coming from outside the device. However, the electromagnetic noise that propagates on the circuit board of the device or on the cable propagates along the wiring pattern or cable and propagates to the adjacent wiring pattern or cable through capacitive and electromagnetic coupling. It is extremely difficult to grasp the situation intuitively.
電磁ノイズの伝搬の様子をシミュレーションにより把握するためには、配線パターンやケーブルの一次定数（単位長さあたりの抵抗，静電容量，コンダクタンスおよびインダクタンス）を幾何学モデルなどを用いて算出し、かつ配線パターンやケーブル間の容量的および電磁的結合の特性を計算する必要がある。このような電磁ノイズの伝播を把握するために、機器の設計情報（機器を構成する基板上の配線パターンや回路素子の配置などを示した情報）を用いて、時間領域差分（ＦＤＴＤ）法などの計算機シミュレーション技術による電磁ノイズ伝搬の可視化を行う手法が提案されている（非特許文献１および非特許文献２参照）。
In order to understand the propagation of electromagnetic noise by simulation, calculate the linear constants (resistance, capacitance, conductance and inductance per unit length) using a geometric model, etc. It is necessary to calculate the characteristics of capacitive and electromagnetic coupling between wiring patterns and cables. In order to grasp the propagation of such electromagnetic noise, a time domain difference (FDTD) method, etc., using device design information (information indicating a wiring pattern or circuit element arrangement on a substrate constituting the device), etc. A method for visualizing electromagnetic noise propagation by using the computer simulation technology is proposed (see Non-Patent
しかし、電磁ノイズの伝搬路の電気的特性（伝送路の一次定数や結合特性など）を精度良く解析するためには、回路基板の材質や構造、配線パターンの太さや形状、各種素子の配置、ケーブル芯線の材質や構造（撚りの有無、カッド構造かどうかなど）、あるいは絶縁材の材質や厚さなど、極めて細部の情報までシミュレーションモデルに反映させる必要がある。このような解析を行う場合、大型計算機（例えばベクトル並列型スーパーコンピュータ）級の計算能力が要求されるなど、個々の機器の電磁ノイズ対策に適用することは現実的に困難である。また、設計情報から大まかな情報を抽出し、伝搬を予測する試みが行われているが、基板上における現実的な電磁ノイズ伝搬との乖離が大きくなる。したがって、得られた計算結果が参考として用いられているものの、最終的な電磁ノイズ特性の把握は、測定によって行うことが必要となる。 However, in order to accurately analyze the electrical characteristics of the propagation path of electromagnetic noise (such as the primary constant and coupling characteristics of the transmission path), the circuit board material and structure, the wiring pattern thickness and shape, the arrangement of various elements, It is necessary to reflect extremely detailed information on the simulation model, such as the material and structure of the cable core (whether it is twisted, whether it is a quad structure, etc.) or the material and thickness of the insulating material. When such an analysis is performed, it is practically difficult to apply it to countermeasures against electromagnetic noise of individual devices, such as a large computer (for example, vector parallel supercomputer) class of computing power is required. In addition, attempts have been made to extract rough information from design information and predict propagation, but the divergence from actual electromagnetic noise propagation on the substrate becomes large. Therefore, although the obtained calculation results are used as a reference, it is necessary to grasp the final electromagnetic noise characteristics by measurement.
一方、電磁ノイズの測定に関してみると、信号処理回路等の回路基板上では様々な電磁ノイズ発生源（ＩＣや電源回路等）が動作をしており、各電磁ノイズ発生源はそれぞれ個々に電磁ノイズを放出する。そのため、各電磁ノイズ発生源から発生する電磁ノイズの強度によっては、観測したい回路基板上の電磁ノイズが各電磁ノイズ発生源から発生する他の電磁ノイズに埋もれてしまい、実測による電磁ノイズの伝搬路の解析もしばしば困難となる。 On the other hand, regarding electromagnetic noise measurement, various electromagnetic noise sources (ICs, power supply circuits, etc.) are operating on circuit boards such as signal processing circuits. Release. Therefore, depending on the intensity of the electromagnetic noise generated from each electromagnetic noise source, the electromagnetic noise on the circuit board to be observed is buried in the other electromagnetic noise generated from each electromagnetic noise source, and the electromagnetic noise propagation path measured It is often difficult to analyze this.
また、現在の電磁ノイズ対策は回路基板上あるいはケーブル上の電磁ノイズの強度分布を取得し、強い電磁ノイズが観測された部分あるいは電磁ノイズの出入り口に、キャパシタやインダクタ等の素子で構成されたフィルタ回路、金属遮蔽体、磁性体等で構成された吸収体を適用して、対処療法的な対策が行われているものの、根本的な解決となっていない。 In addition, current electromagnetic noise countermeasures acquire the electromagnetic noise intensity distribution on the circuit board or cable, and a filter composed of elements such as capacitors and inductors at the part where strong electromagnetic noise is observed or at the entrance and exit of the electromagnetic noise. Although countermeasures such as coping therapy have been carried out by applying an absorber composed of a circuit, a metal shield, a magnetic body, etc., it has not been a fundamental solution.
上記の問題に対して，本発明は、ＩＣ等の信号処理回路や電源回路から発生した電磁ノイズが，機器を構成する回路基板上や機器に接続されたケーブル上を伝搬する様子を時間的に追跡し可視化することを可能とする。 In response to the above problems, the present invention temporally shows how electromagnetic noise generated from a signal processing circuit such as an IC or a power supply circuit propagates on a circuit board constituting the device or a cable connected to the device. Enables tracking and visualization.
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、回路基板上または機器に接続されたケーブル等の伝送路上を伝搬する、電磁ノイズ発生源からの電磁ノイズ伝播を解析する方法であって、電磁ノイズ発生源から発生する電磁ノイズの波形をあらかじめ予測するステップと、伝送路上の任意の複数の点における電磁ノイズの波形を観測するステップと、予測した前記電磁ノイズの波形と、観測した前記複数の点における電磁ノイズの波形との相関を時間単位で計算するステップと、予測した前記電磁ノイズの波形と、観測した前記複数の点における電磁ノイズの波形とが高い相関を示した時間単位から、電磁ノイズ発生源からの電磁ノイズ伝播時間および周波数伝達特性を同定して、電磁ノイズの伝搬を時間的に追跡するステップとを含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides an electromagnetic noise propagation from an electromagnetic noise source that propagates on a circuit board or a transmission line such as a cable connected to a device. A step of predicting in advance a waveform of electromagnetic noise generated from an electromagnetic noise generation source, a step of observing waveforms of electromagnetic noise at arbitrary points on a transmission line, and the predicted electromagnetic noise A step of calculating a correlation between the waveform of the electromagnetic noise and the waveform of the electromagnetic noise at the observed multiple points in time units, the predicted waveform of the electromagnetic noise, and the waveform of the electromagnetic noise at the observed multiple points are high From the time unit showing the correlation, the electromagnetic noise propagation time and frequency transfer characteristics from the electromagnetic noise source are identified, and the electromagnetic noise propagation is traced in time. Characterized in that it comprises a step.
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の方法において、前記電磁ノイズをあらかじめ予測するステップは、電磁ノイズの発生源の暗号化・符号化処理等の時系列上で直交した動作からあらかじめ予測することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the method of the first aspect, the step of predicting the electromagnetic noise in advance is orthogonal on a time series such as encryption / encoding processing of a source of the electromagnetic noise. It is characterized by predicting in advance from the operation.
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の方法において、前記電磁ノイズをあらかじめ予測するステップは、電磁ノイズの発生源の信号処理動作等からあらかじめ計算により予測することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the method according to the first or second aspect, the step of predicting the electromagnetic noise in advance may be performed by calculating in advance from a signal processing operation or the like of the source of the electromagnetic noise. Features.
また、請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の方法において、前記電磁ノイズをあらかじめ予測するステップは、電磁ノイズ発生源近傍であらかじめ実測により取得することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method according to the first or second aspect, the step of predicting the electromagnetic noise in advance is obtained in advance by actual measurement in the vicinity of the electromagnetic noise generation source.
請求項５に記載の発明は、電磁ノイズ発生源からの電磁ノイズ伝播を解析する装置であって、１または複数の電磁ノイズ発生源と、前記１または複数の電磁ノイズ発生源に接続された１または複数の伝送路と、前記１または複数の伝送路の各々において複数設けられた観測点であって、電磁ノイズの波形が観測される、観測点とを備え、電磁ノイズ発生源から発生する電磁ノイズの波形をあらかじめ予測し、予測した前記電磁ノイズの波形と、観測した前記複数の点における電磁ノイズの波形との相関係数を時間単位で計算し、予測した前記電磁ノイズの波形と、観測した前記複数の点における電磁ノイズの波形とが高い相関を示した時間単位から、電磁ノイズ発生源からの電磁ノイズ伝播時間および周波数伝達特性を同定して、電磁ノイズの伝搬を時間的に追跡することによる電磁ノイズの伝播を解析する装置であることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for analyzing electromagnetic noise propagation from an electromagnetic noise generation source, wherein the electromagnetic noise generation source is connected to one or more electromagnetic noise generation sources and the one or more electromagnetic noise generation sources. Or an electromagnetic wave generated from an electromagnetic noise generation source, comprising: a plurality of transmission lines; and a plurality of observation points provided in each of the one or the plurality of transmission lines, at which an electromagnetic noise waveform is observed. Predicting the noise waveform, calculating the correlation coefficient between the predicted electromagnetic noise waveform and the observed electromagnetic noise waveforms at the plurality of points in time units, and predicting the predicted electromagnetic noise waveform and observation The electromagnetic noise propagation time and frequency transfer characteristics from the electromagnetic noise source are identified from the time unit that shows a high correlation with the electromagnetic noise waveform at the plurality of points. Characterized in that by tracking the propagation time to a device for analyzing the electromagnetic noise propagation.
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の装置において、前記電磁ノイズをあらかじめ予測することは、電磁ノイズの発生源の暗号化・符号化処理等の時系列上で直交した動作からあらかじめ予測することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the apparatus of the fifth aspect, the electromagnetic noise is predicted in advance on a time series such as encryption / encoding processing of the electromagnetic noise generation source. It is characterized by predicting in advance from the operation.
また、請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の装置において、前記電磁ノイズをあらかじめ予測することは、電磁ノイズの発生源の信号処理動作等からあらかじめ計算により予測することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the apparatus according to the fifth or sixth aspect, the prediction of the electromagnetic noise in advance is performed by calculating in advance from a signal processing operation or the like of a source of electromagnetic noise. Features.
また、請求項８に記載の発明は、請求項５または６に記載の装置において、前記電磁ノイズをあらかじめ予測することは、電磁ノイズ発生源近傍であらかじめ実測により取得することを特徴とする。 The invention according to claim 8 is characterized in that, in the apparatus according to claim 5 or 6, the prediction of the electromagnetic noise is acquired in advance in the vicinity of the electromagnetic noise generation source by actual measurement.
本発明では、観測対象のＩＣ等の信号処理回路や電源回路から発生するノイズをある種の信号とみなし、入力に応じた特徴的な分散を有する電磁ノイズを発生させ、あらかじめ計算もしくは実測しておいた予測値（電磁ノイズ波形）と複数の観測点で測定された電磁ノイズ波形との相関を計算することで、観測対象となる電磁ノイズが他の電磁ノイズに埋もれた場合でも、観測対象となる電磁ノイズの時間的な追跡が可能となる。 In the present invention, noise generated from a signal processing circuit such as an IC to be observed or a power supply circuit is regarded as a certain type of signal, and electromagnetic noise having a characteristic dispersion according to the input is generated and calculated or measured in advance. By calculating the correlation between the predicted value (electromagnetic noise waveform) and the electromagnetic noise waveform measured at multiple observation points, even if the electromagnetic noise to be observed is buried in other electromagnetic noise, It becomes possible to trace the electromagnetic noise.
また、本発明では、回路基板上やケーブル上の電磁ノイズ伝搬の様子を時間的に追跡することにより、電磁ノイズの伝搬路を可視化することができる。その結果、電磁ノイズ伝搬の起こりやすい配線パターンや素子配置、ケーブル配線などが定量的に明らかとなり、根本的に電磁ノイズ伝搬が起こりにくい機器設計指標を与えることができる。 In the present invention, the propagation path of electromagnetic noise can be visualized by temporally tracking the state of electromagnetic noise propagation on the circuit board or cable. As a result, wiring patterns, element arrangements, cable wirings, and the like that are likely to cause electromagnetic noise propagation are clarified quantitatively, and a device design index that hardly causes electromagnetic noise propagation can be provided.
さらに、本発明は，回路基板上の電磁ノイズ発生源から発せられる電磁ノイズの追跡に加えて、機器外部から侵入する電磁ノイズの伝搬についても時間的な追跡および可視化が可能である。これにより、機器のイミュニティ（電磁波耐性）対策を効率的かつ効果的に講じることが可能となる。 Furthermore, the present invention can track and visualize the propagation of electromagnetic noise entering from the outside of the device in addition to tracking electromagnetic noise emitted from an electromagnetic noise source on the circuit board. This makes it possible to efficiently and effectively take measures against the immunity (electromagnetic wave resistance) of the device.
以下、本発明の１の実施形態について説明する。図１は、本発明の電磁ノイズの伝播経路を可視化する方法を可能にする装置（回路基板）を簡略化した図である。本発明の電磁ノイズの伝播経路を可視化する装置は、ＩＣ１０１または電源回路等の電磁ノイズを発生する装置が設けられた回路基板１００において、回路基板１００の伝送路１０２に複数の電磁ノイズを観測する観測点１０３を設けている。ここで、伝送路１０２はケーブルであってもよい。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a simplified diagram of an apparatus (circuit board) that enables the method of visualizing the propagation path of electromagnetic noise according to the present invention. The apparatus for visualizing the propagation path of electromagnetic noise according to the present invention observes a plurality of electromagnetic noises in the
本発明は、ＩＣ１０１等の信号処理回路や電源回路等の装置から発生する電磁ノイズをある種の信号と見なし、発生した電磁ノイズの波形を、あらかじめ計算により予測し、もしくは電磁ノイズ発生源近傍で実測する。次に、回路基板１００上の伝送路１０２等に設けられた複数の観測点１０２で観測された電磁ノイズ波形と、あらかじめ予測・実測したＩＣ１０１等から発生する電磁ノイズ波形との相関を計算する。この計算した相関により、電磁ノイズの伝搬を時間的に追跡することが可能となり、電磁ノイズの伝播の様子を可視化することができる。さらに、回路基板１００上の伝送路１０２等の各観測点１０３において時間的な電磁ノイズ伝搬の様子を表示することにより、回路基板１００上を伝搬する電磁ノイズの伝搬経路を可視化することができる。その結果、電磁ノイズ伝搬の起こりやすい配線パターンや素子配置などを定量的に表すことができ、根本的に電磁ノイズ伝搬が起こりにくい機器設計指標を与えることができる。
The present invention regards electromagnetic noise generated from devices such as a signal processing circuit such as the
次に、電磁ノイズの伝播経路を可視化する方法における電磁ノイズ伝搬の時系列解析方法を詳細に説明する。図２は、本発明にかかる電磁ノイズ伝搬の時系列解析方法の１実施形態を表すフロー図である。 Next, the time series analysis method of electromagnetic noise propagation in the method of visualizing the propagation path of electromagnetic noise will be described in detail. FIG. 2 is a flowchart showing one embodiment of the time series analysis method for electromagnetic noise propagation according to the present invention.
図２の電磁ノイズ伝搬の時系列解析方法では、ステップ２０１で開始し、電磁ノイズ源となるＩＣ１０１等または電源回路等の装置において、タイミングと入力が制御可能な特定の回路処理を動作させ、電磁ノイズを発生させる（ステップ２０２）。ここで、動作させる回路処理は、一般的な信号処理の他に、例えば、暗号化・符号化処理等、時系列上である時点でしか観測されない直交した処理等のさまざまな回路処理を用いることができる。
The electromagnetic noise propagation time series analysis method of FIG. 2 starts at
次に、上記回路処理時において、ＩＣ１０１等から発生する入力に依存した電磁ノイズの予測値を、実測もしくは計算により導出する（ステップ２０３）。一般的な信号処理動作のほか、電磁ノイズの発生源の暗号化・符号化処理等の時系列上で直交した動作からも予め実測もしくは計算により導出することができる。導出については、観測したい電磁ノイズ発生源からの電磁ノイズを正確に予測できる方法を用いる。例えば、予測値を計算により導出する場合、回路内部でスイッチングするビット数等から見積もることも考えられる。
Next, a predicted value of electromagnetic noise depending on the input generated from the
また一方で、回路基板上の電磁ノイズの伝搬を観測したいいくつかの観測点１０３において、その各観測点１０３における電磁ノイズの時間波形を測定する（ステップ２０４）。ここで、電磁ノイズの測定は入力ごとに行い、各時間波形のタイミングは一定とする。
On the other hand, the time waveform of the electromagnetic noise at each
その上で、全ての時間単位（インデックス）において、ステップ２０４において測定した、各観測点１０３における時間波形の測定値と、ステップ２０３において測定または計算したＩＣ１０１等の装置から発生する電磁ノイズの予測値の相関を計算する（ステップ２０５）。
In addition, in all time units (indexes), the measured value of the time waveform at each
その後、高い相関を示した時間インデックスから、ＩＣ１０１等の装置を発生源とする電磁ノイズの伝搬時間および周波数伝達特性を同定する（ステップ２０６）。回路処理に伴う電磁ノイズが観測点に到達した時間インデックスでのみ、測定値と予測値の間で高い相関が得られるため、電磁ノイズ伝搬時間は、高い相関を示した時間インデックスから直接得られる。また、同時間インデックス付近における信号の周波数成分から周波数伝搬特性が得られる。このとき、電磁ノイズで支配的となるＩＣのクロック周波数とその高調波を伝搬追跡の対象とする。
Thereafter, the propagation time and frequency transfer characteristic of electromagnetic noise using a device such as the
ステップ２０７で得られる電磁ノイズ伝搬特性は、クロック周波数とその高調波である。広帯域な電磁ノイズ伝搬特性を得る場合、クロック周波数を網羅的に切り替え、ステップ２０２〜２０７を適宜繰り返す（ステップ２０８）。広帯域な電磁ノイズ伝搬特性が得られたら、電磁ノイズ伝搬の時系列解析を終了する（ステップ２０９）。
The electromagnetic noise propagation characteristics obtained in
さらに、本発明の電磁ノイズ伝搬の時系列解析方法において、各観測点１０３における電磁ノイズの測定値と予測値の相関を、相関係数と時間インデックスの図表にして表すことにより、電磁ノイズ伝播の時間的な追跡が可能となる。また、各観測点１０３の相関係数を１の図表において記載することにより、電磁ノイズの伝搬の様子を可視化することが可能となる。また、回路基板上やケーブル上において時間的な電磁ノイズ伝搬の様子を表示することにより、回路基板上の電磁ノイズの伝搬路を可視化することが可能となる。
Furthermore, in the time series analysis method of electromagnetic noise propagation of the present invention, the correlation between the measured value and the predicted value of the electromagnetic noise at each
［実験による本発明の効果の検証］
本発明の効果を実験により検証する。図３は、本発明の効果を検証するための実験装置の概要を示す図である。図３の実験装置は、図１に記載の装置（回路）を実現した実験装置であり、マイクロストリップラインを配した実験基板の基板端に、信号処理回路を構成するＦＰＧＡボードによる電磁ノイズの発生源を配置し、電磁ノイズ発生源にマイクロストリップラインを接続する。マイクロストリップラインには、電磁ノイズ発生源から１０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、１９０ｍｍと計５箇所の電磁ノイズ観測点を設ける。
[Verification of effect of the present invention by experiment]
The effect of the present invention is verified by experiments. FIG. 3 is a diagram showing an outline of an experimental apparatus for verifying the effect of the present invention. The experimental apparatus shown in FIG. 3 is an experimental apparatus that realizes the apparatus (circuit) shown in FIG. Place the source and connect the microstrip line to the electromagnetic noise source. The microstrip line is provided with a total of five electromagnetic noise observation points of 10 mm, 50 mm, 100 mm, 150 mm, and 190 mm from the electromagnetic noise generation source.
基板端の電磁ノイズ発生源から、特定の回路処理時に生じる電磁ノイズを励振した。図４は励振した電磁ノイズ発生源からの電磁ノイズの時間波形を示す図表であり、図５は、励振した電磁ノイズ発生源からの電磁ノイズの周波数スペクトルを示す図表である。図５から、クロック周波数２４ＭＨｚとその高調波成分が支配的であることが確認できる。 Electromagnetic noise generated during specific circuit processing was excited from an electromagnetic noise generation source at the substrate end. FIG. 4 is a chart showing the time waveform of electromagnetic noise from the excited electromagnetic noise generating source, and FIG. 5 is a chart showing the frequency spectrum of electromagnetic noise from the excited electromagnetic noise generating source. From FIG. 5, it can be confirmed that the clock frequency of 24 MHz and its harmonic components are dominant.
次に、励振した電磁ノイズの時間波形および周波数スペクトルから、電磁ノイズ発生源から発生する電磁ノイズの予測値を計算により導出した。 Next, the predicted value of the electromagnetic noise generated from the electromagnetic noise generation source was derived by calculation from the time waveform and frequency spectrum of the excited electromagnetic noise.
さらに、励振した電磁ノイズの時間波形を、実験基板上のマイクロストリップラインに設けられた５つの観測点においてディジタルオシロスコープにより計測した。ここで、実験基板上のノイズ発生源から１０ｍｍの点において観測された電磁ノイズ波形を図６に示す。本実験においては、意図する回路処理が開始された時刻を０とした。 Furthermore, the time waveform of the excited electromagnetic noise was measured with a digital oscilloscope at five observation points provided on the microstrip line on the experimental substrate. Here, the electromagnetic noise waveform observed at a point of 10 mm from the noise generation source on the experimental board is shown in FIG. In this experiment, the time when the intended circuit processing was started was set to zero.
さらに、実験基板上の５つの各観測点において、入力データを変更しながら波形を観測し、計５０００波形を測定した。 Furthermore, at each of the five observation points on the experimental substrate, the waveform was observed while changing the input data, and a total of 5000 waveforms were measured.
その後、各観測点における電磁ノイズの測定値と、あらかじめ計算した電磁ノイズの予測値の相関係数を、各時間インデックス（サンプリングされた時間軸上の点）ごとに計算した。図７は、各観測点における電磁ノイズの測定値と予測値の相関係数を計算した結果を示す図表である。また、図８は、処理開始（時刻０）からの時刻６７５〜６８５ｎｓにおける図７の相関係数の結果を拡大した結果を示す図である。図８の実験結果の図表からわかるとおり、電磁ノイズ発生源からの距離に比例して相関係数の値の上昇する時刻が遅くなっており、電磁ノイズの伝搬を基板上の各観測点で追跡できることが確認でき、電磁ノイズ発生源からの電磁ノイズの伝播を可視化することができる。相関が得られた（相関係数が上昇した）時刻に観測された電磁ノイズ波形近傍の周波数成分から周波数伝達特性は得られる。
Thereafter, the correlation coefficient between the measured value of electromagnetic noise at each observation point and the predicted value of electromagnetic noise calculated in advance was calculated for each time index (sampled point on the time axis). FIG. 7 is a chart showing the result of calculating the correlation coefficient between the measured value and the predicted value of electromagnetic noise at each observation point. FIG. 8 is a diagram showing a result of enlarging the result of the correlation coefficient in FIG. 7 at
観測対象となる電磁ノイズが他の電磁ノイズに埋もれた場合でも時間的な追跡が可能となる。 Even when the electromagnetic noise to be observed is buried in other electromagnetic noise, temporal tracking is possible.
本発明においては、回路基板上やケーブル上の複数の観測点における電磁ノイズ伝搬の様子を時間的に追跡することにより、電磁ノイズの伝搬路を可視化することができる。その結果、電磁ノイズ伝搬の起こりやすい配線パターンや素子配置、ケーブル配線などが定量的に明らかとなり、根本的に電磁ノイズ伝搬が起こりにくい機器設計指標を与えることができる。 In the present invention, the propagation path of electromagnetic noise can be visualized by temporally tracking the state of electromagnetic noise propagation at a plurality of observation points on a circuit board or cable. As a result, wiring patterns, element arrangements, cable wirings, and the like that are likely to cause electromagnetic noise propagation are clarified quantitatively, and a device design index that hardly causes electromagnetic noise propagation can be provided.
また、本発明は、回路基板上の電磁ノイズ発生源から発せられる電磁ノイズの追跡に加えて、機器外部から侵入する電磁ノイズの伝搬についても時間的な追跡および可視化を可能とすることができる。これにより、機器のイミュニティ（電磁波耐性）対策を効率的かつ効果的に講じることが可能となる。 In addition to tracking electromagnetic noise emitted from an electromagnetic noise generation source on a circuit board, the present invention can also temporally track and visualize the propagation of electromagnetic noise entering from the outside of the device. This makes it possible to efficiently and effectively take measures against the immunity (electromagnetic wave resistance) of the device.
１００ 回路基板
１０１ ＩＣ
１０２ 伝送路
１０３ 観測点
100
102
Claims (8)
電磁ノイズ発生源から発生する電磁ノイズの波形をあらかじめ予測するステップと、
伝送路上の任意の複数の点における電磁ノイズの波形を観測するステップと、
予測した前記電磁ノイズの波形と、観測した前記複数の点における電磁ノイズの波形との相関を時間単位で計算するステップと、
予測した前記電磁ノイズの波形と、観測した前記複数の点における電磁ノイズの波形とが高い相関を示した時間単位から、電磁ノイズ発生源からの電磁ノイズ伝播時間および周波数伝達特性を同定して、電磁ノイズの伝搬を時間的に追跡するステップと
を含むことを特徴とする、電磁ノイズ伝搬の解析方法。 A method of analyzing electromagnetic noise propagation from an electromagnetic noise source that propagates on a circuit board or a transmission line such as a cable connected to a device,
Predicting in advance the waveform of electromagnetic noise generated from an electromagnetic noise source;
Observing electromagnetic noise waveforms at arbitrary points on the transmission path;
Calculating the correlation between the predicted electromagnetic noise waveform and the observed electromagnetic noise waveforms at the plurality of points in time units;
From the time unit in which the predicted waveform of the electromagnetic noise and the observed waveform of the electromagnetic noise at the plurality of points showed high correlation, the electromagnetic noise propagation time and frequency transfer characteristics from the electromagnetic noise source are identified, An electromagnetic noise propagation analysis method comprising: temporally tracking electromagnetic noise propagation.
１または複数の電磁ノイズ発生源と、
前記１または複数の電磁ノイズ発生源に接続された１または複数の伝送路と、
前記１または複数の伝送路の各々において複数設けられた観測点であって、電磁ノイズの波形が観測される、観測点とを備え、
電磁ノイズ発生源から発生する電磁ノイズの波形をあらかじめ予測し、
予測した前記電磁ノイズの波形と、観測した前記複数の点における電磁ノイズの波形との相関係数を時間単位で計算し、
予測した前記電磁ノイズの波形と、観測した前記複数の点における電磁ノイズの波形とが高い相関を示した時間単位から、電磁ノイズ発生源からの電磁ノイズ伝播時間および周波数伝達特性を同定して、電磁ノイズの伝搬を時間的に追跡する
ことにより電磁ノイズの伝播を解析することを特徴とする装置。 An apparatus for analyzing electromagnetic noise propagation from an electromagnetic noise source,
One or more sources of electromagnetic noise;
One or more transmission lines connected to the one or more electromagnetic noise sources;
A plurality of observation points provided in each of the one or the plurality of transmission lines, the observation point where the waveform of electromagnetic noise is observed,
Predict the electromagnetic noise waveform generated from the electromagnetic noise source,
Calculate the correlation coefficient between the predicted electromagnetic noise waveform and the observed electromagnetic noise waveform at the plurality of points in time units,
From the time unit in which the predicted waveform of the electromagnetic noise and the observed waveform of the electromagnetic noise at the plurality of points showed high correlation, the electromagnetic noise propagation time and frequency transfer characteristics from the electromagnetic noise source are identified, A device that analyzes electromagnetic noise propagation by temporally tracking the propagation of electromagnetic noise.
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