JP7042433B2 - 電磁界シミュレータ及び電磁界シミュレータの動作方法 - Google Patents

Description

本開示は、電子機器の設計に用いて好適な電磁界シミュレータ及び電磁界シミュレータの動作方法に関する。

従来、機構ＣＡＤや基板データから金属部分のみを反映したモデルを作成して電磁界解析する方法や、機構ＣＡＤや基板データ等の設計情報を全て入力して電磁気的な結合を等価回路に変換して回路解析する方法がある。前者の電磁界解析方法として、例えば特許文献１に記載されたものがある。また、後者の回路解析方法として、例えば特許文献２に記載されたものがある。なお、上述した機構ＣＡＤとは、電子機器を構成する筐体や各種部品等のＣＡＤを用いた設計データのことである。

特許文献１には、電気回路装置の持つプリント板類、ケーブル類、リード類、金属筐体類の構造体を正確に入力して、高精度で電磁界強度を算出する技術が開示されている。特許文献２には、電気エネルギーの伝搬の主経路を抽出して、その主経路の等価回路を作成して回路解析により放射電界の計算を行う技術が開示されている。

特開平０７－３０２２７８号公報 特開２０１０－１９８２０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような電磁界解析方法においては、解析空間の拡大により計算量が増大し、汎用ＰＣ（Personal Computer）では解析が困難である。また、電子機器を構成している構造物の配置に関しては改善を図ることができるものの、ノイズ源となるＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）や発振器等をプリント基板上で最適な配置を行うことができない。

特許文献２に記載されたような回路解析方法においては、ノイズ電流の伝搬経路が予め特定できない条件においては、正確なＥＭＩ（Electro Magnetic Interference：電磁気妨害）レベルを計算するために、プリント基板の回路構成及びケーブルの配線態様などをシミュレーションの条件に詳細に反映させる必要があるが、この詳細な条件を反映したシミュレーションではモデル作成に時間を要し、計算コストを増大させてしまう課題がある。

本開示は、汎用ＰＣでも解析可能な解析モデルを容易に作成することができる電磁界シミュレータ及び電磁界シミュレータの動作方法を提供することを目的とする。

本開示の電磁界シミュレータは、外部からデータを入力する入力部と、前記入力部を介して入力された前記データを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記データを表示する表示部と、前記入力部、前記記憶部及び前記表示部をそれぞれ制御するとともに、前記記憶部に記憶された前記データに対する演算を行い演算結果を前記記憶部に記憶させる制御・演算部と、を備え、前記制御・演算部は、前記入力部、前記記憶部及び前記表示部のうち少なくとも一部と協働して、モデルを作成するのに必要な情報を抽出するモデル作成情報抽出処理を行い、抽出された前記情報に基づき前記モデルを作成するモデル自動作成処理を行い、作成された前記モデルに対して電磁界解析処理を行う、電磁界シミュレータであって、前記モデル作成情報抽出処理は、ノイズの影響を受ける機器の周波数情報である評価周波数情報を入力し、ノイズ源となる部品の周波数情報であるノイズ周波数情報を入力し、判定対象の素材を入力し、入力された前記素材において金属材質の部品が存在するか否かを判定し、前記金属材質の部品が存在する場合、アンテナとして動作するアンテナ動作部ありと判定し、前記ノイズ周波数の分周又は逓倍が前記評価周波数に該当するか否かを判定し、前記ノイズ周波数の分周又は逓倍が前記評価周波数に該当する場合、前記ノイズ源をモデル作成必要なノイズ源と判定し、前記モデル自動作成処理は、前記アンテナ動作部ありと判定した部品であるか否かを判定し、前記アンテナ動作部ありと判定した部品である場合、該部品の判定箇所以外の形状を簡略化したモデルを作成し、前記電磁界解析処理は、作成された前記モデルに対して電磁界解析を行う。

本開示によれば、アンテナとして動作する金属のみ、かつ、簡略化したモデルを作成するので、計算量の削減が図れ、汎用ＰＣでも容易に解析することが可能となる。

本開示の電磁界シミュレータは、上記構成において、前記モデル作成情報抽出処理は、入力された前記素材において金属材質の部品が存在するか否かを判定し、前記金属材質の部品が存在する場合、前記評価周波数のλ／１６～λに該当する箇所が存在するか否かを判定し、前記評価周波数のλ／１６～λに該当する箇所が存在する場合、アンテナとして動作するアンテナ動作部ありと判定する。

本開示によれば、アンテナとして動作する金属のみ、かつ、簡略化したモデルを作成するので、計算量の削減が図れ、汎用ＰＣでも容易に解析することが可能となる。

本開示の電磁界シミュレータは、上記構成において、前記ノイズの影響を受ける機器は、搭載する無線機器、近接する無線機器、又は法規制、業界団体規格を含む。

本開示によれば、ノイズの影響を受ける機器を反映させたモデルを作成することができる。

本開示の電磁界シミュレータは、上記構成において、前記ノイズ源となる部品の周波数は、水晶の動作周波数、ＩＣの動作周波数、又は無線／有線の通信周波数を含む。

本開示によれば、水晶の動作周波数、ＩＣの動作周波数、又は無線／有線の通信周波数をノイズ源としたモデルを作成することができる。

本開示の電磁界シミュレータは、上記構成において、前記判定対象の素材は、現物、写真、又は機構ＣＡＤを含む。

本開示によれば、現物、写真、又は機構ＣＡＤを判定対象の素材としてモデルを作成することができる。

本開示の電磁界シミュレータは、上記構成において、前記モデル作成情報抽出処理は、前記ノイズ周波数の分周又は逓倍が前記評価周波数に該当する場合、前記ノイズ源をモデル作成必要なノイズ源と判定した後、アンテナ動作部ありと判定された部品と、モデル作成必要なノイズ源と判定されたノイズ源とをハイライトで表示する。

本開示によれば、アンテナ動作部として動作する部品と、モデル作成必要なノイズ源と判定されたノイズ源とをハイライトで表示するので、電子機器の設計において部品の適切な実装位置を決定することができる。更に、試作前に設計条件の検討を行うことができるので、試作後の設計変更が無くなって無駄な経費の発生を抑えることができるとともに、設計期間の短縮化が図れる。

本開示の電磁界シミュレータは、上記構成において、前記電磁界解析処理は、作成された前記モデルに対して電磁界解析を行った後、電磁界解析結果をハイライトで表示する。

本開示によれば、磁界強度の分布を明確に把握することができるので、試作前に設計条件の検討を行うことができる。

本開示の電磁界シミュレータの動作方法は、外部からデータを入力する入力部と、前記入力部を介して入力された前記データを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記データを表示する表示部と、前記入力部、前記記憶部及び前記表示部をそれぞれ制御するとともに、前記記憶部に記憶された前記データに対する演算を行い演算結果を前記記憶部に記憶させる制御・演算部と、を備え、前記制御・演算部は、前記入力部、前記記憶部及び前記表示部のうち少なくとも一部と協働して動作する電磁界シミュレータの動作方法であって、モデルを作成するのに必要な情報を抽出するモデル作成情報抽出処理を行い、抽出された前記情報に基づき前記モデルを作成するモデル自動作成処理を行い、作成された前記モデルに対して電磁界解析処理を行い、前記モデル作成情報抽出処理は、ノイズの影響を受ける機器の周波数情報である評価周波数情報を入力し、ノイズ源となる部品の周波数情報であるノイズ周波数情報を入力し、判定対象の素材を入力し、入力された前記素材において金属材質の部品が存在するか否かを判定し、前記金属材質の部品が存在する場合、アンテナとして動作するアンテナ動作部ありと判定し、前記ノイズ周波数の分周又は逓倍が前記評価周波数に該当するか否かを判定し、前記ノイズ周波数の分周又は逓倍が前記評価周波数に該当する場合、前記ノイズ源をモデル作成必要なノイズ源と判定し、前記モデル自動作成処理は、前記アンテナ動作部ありと判定した部品であるか否かを判定し、前記アンテナ動作部ありと判定した部品である場合、該部品の判定箇所以外の形状を簡略化したモデルを作成し、前記電磁界解析処理は、作成された前記モデルに対して電磁界解析を行う。

本開示によれば、アンテナとして動作する金属のみ、かつ、簡略化したモデルを作成するので、計算量の削減が図れ、汎用ＰＣでも容易に解析することが可能となる。

本開示の電磁界シミュレータの動作方法は、上記方法において、前記モデル作成情報抽出処理は、入力された前記素材において金属材質の部品が存在するか否かを判定し、前記金属材質の部品が存在する場合、前記評価周波数のλ／１６～λに該当する箇所が存在するか否かを判定し、前記評価周波数のλ／１６～λに該当する箇所が存在する場合、アンテナとして動作するアンテナ動作部ありと判定する。

本開示によれば、アンテナとして動作する金属のみ、かつ、簡略化したモデルを作成するので、計算量の削減が図れ、汎用ＰＣでも容易に解析することが可能となる。

本開示によれば、汎用ＰＣでも解析可能な解析モデルを容易に作成することができる。

第１実施形態の電磁界シミュレータの構成を示すブロック図 第１実施形態の電磁界シミュレータのメインの動作ステップを示すフローチャート 第１実施形態の電磁界シミュレータのモデル作成情報抽出処理の動作ステップを示すフローチャート 第１実施形態の電磁界シミュレータにおける判定対象の素材の入力画面の一例を示す図 図４に示す判定対象の素材である車載ユニットにおける『アンテナ動作部あり』と判定された部品と『モデル作成必要なノイズ源』と判定されたノイズ源のハイライト表示の一例を示す図 図４に示す判定対象の素材である車載ユニットにおける評価周波数ｆ＝１ＧＨｚとした場合のハイライト表示の一例を示す図 第１実施形態の電磁界シミュレータのモデル自動作成処理の動作ステップを示すフローチャート 第１実施形態の電磁界シミュレータの電磁界解析処理の動作ステップを示すフローチャート 第１実施形態の電磁界シミュレータによる電磁界解析結果のハイライト表示の一例を示す図 第２実施形態の電磁界シミュレータの構成を示すブロック図 第２実施形態の電磁界シミュレータで機構データの入力対象である電子機器の入力画面を示す図 第２実施形態の電磁界シミュレータの動作ステップを示すフローチャート

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る電磁界シミュレータを具体的に開示した実施形態（以下、「本実施形態」という）を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

以下、本開示を実施するための好適な本実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
以下、図１を参照して、第１実施形態の電磁界シミュレータ１について説明する。図１は、第１実施形態の電磁界シミュレータ１の構成を示すブロック図である。同図において、電磁界シミュレータ１は、外部からデータを入力する入力部２と、入力部２を介して入力されたデータを記憶する記憶部３と、記憶部３に記憶されたデータを表示する表示部４と、入力部２、記憶部３及び表示部４をそれぞれ制御するとともに、記憶部３に記憶されたデータに対する演算を行い、演算結果を記憶部３に記憶させる制御・演算部５と、を備える。

入力部２は、例えばキーボードやマウスである。記憶部３は、例えばハードディスクやＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記装置である。表示部４は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイである。制御・演算部５は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、入力部２、記憶部３及び表示部４のうち少なくとも一部と協働して、モデルを作成するのに必要な情報を抽出するモデル作成情報抽出処理と、抽出した情報に基づきモデルを作成するモデル自動作成処理と、作成したモデルに対して電磁界解析処理とを行う。制御・演算部５からは、入力部２には制御信号Ｓｃ１が出力され、記憶部３には制御信号Ｓｃ２が出力され、表示部４には制御信号Ｓｃ３が出力される。また、制御・演算部５と記憶部３との間でデータＤ２，Ｄ３の授受が行われる。また、入力部２からデータＤ１が記憶部３に出力され、記憶部３に記憶されたデータＤ４が表示部４に出力される。

制御・演算部５が行うモデル作成情報抽出処理は、被害者情報として、ノイズの影響を受ける機器の周波数情報を入力するとともに、加害者情報として、ノイズ源となる部品の周波数情報を入力する。ここで、ノイズの影響を受ける機器の周波数を“評価周波数”と呼び、ノイズ源となる部品の周波数を“ノイズ周波数”と呼ぶ。評価周波数情報には、搭載する無線機器、近接する無線機器、法規制、業界団体規格が含まれ、ノイズ周波数情報には、水晶の動作周波数、ＩＣの動作周波数、無線／有線の通信周波数が含まれる。判定対象の素材は、例えば現物、写真、機構ＣＡＤである。なお、前述したように、機構ＣＡＤとは、電子機器を構成する筐体や各種部品等のＣＡＤを用いた設計データのことである。

制御・演算部５は、モデル作成情報抽出処理において、判定対象の素材を入力にした後、該素材において金属材質の部品が存在するか否かを判定し、金属材質の部品が存在する場合、アンテナとして動作するアンテナ動作部ありと判定する。また、制御・演算部５は、モデル作成情報抽出処理において、ノイズ周波数の分周又は逓倍が評価周波数に該当するか否かを判定し、ノイズ周波数の分周又は逓倍が評価周波数に該当する場合、ノイズ源をモデル作成必要なノイズ源と判定する。

制御・演算部５が行うモデル自動作成処理は、モデル作成情報抽出処理においてアンテナ動作部ありと判定した部品であるか否かを判定し、アンテナ動作部ありと判定した部品である場合、該部品の判定箇所以外の形状を簡略化したモデルを作成する。制御・演算部５が行う電磁界解析処理は、モデル自動作成処理で作成したモデルに対して電磁界解析を行う。

次に、第１実施形態の電磁界シミュレータ１の動作について説明する。
図２は、第１実施形態の電磁界シミュレータ１のメインの動作ステップを示すフローチャートである。同図において、制御・演算部５は、上述したモデル作成情報抽出処理Ｓ１、モデル自動作成処理Ｓ２、電磁界解析処理Ｓ３を順次行う。以下、これらの処理について詳細に説明する。

図３は、第１実施形態の電磁界シミュレータ１のモデル作成情報抽出処理Ｓ１の動作ステップを示すフローチャートである。同図において、制御・演算部５は、入力部２を制御して、ノイズの影響を受ける機器の評価周波数情報、ノイズ源となる部品のノイズ周波数情報及び判定対象の素材をそれぞれ入力する（ステップＳ１０～ステップＳ１２）。上述したように、評価周波数情報は、搭載する無線機器、近接する無線機器、法規制、業界団体規格等が含まれる情報であり、ノイズ周波数情報は、水晶の動作周波数、ＩＣの動作周波数、無線／有線の通信周波数等が含まれる情報である。また、判定対象の素材は、現物、写真、機構ＣＡＤ等である。

制御・演算部５は、記憶部３を制御して、入力部２により入力された評価周波数情報、ノイズ周波数情報及び判定対象の素材を記憶させる。記憶部３に記憶された評価周波数情報、ノイズ周波数情報及び判定対象の素材は、表示部４に表示可能なデータ形式に変換されて表示部４に表示される。図４は、判定対象の素材の入力画面４１の一例を示す図である。同図に示す入力画面４１には、カメラ等の撮像機器で撮像された例えばカーナビゲーションシステムの車載ユニット２０が判定対象の素材として写し出されている。なお、同図に示す２重枠４２は、表示部４のモニタ枠を示している。車載ユニット２０は、金属製で直方体状に形成されており、内部にプリント基板２１を収容している。

制御・演算部５は、評価周波数情報、ノイズ周波数情報及び判定対象の素材を入力して記憶させた後、判定対象の素材（例えば車載ユニット２０）の中に金属材質の部品が存在するかどうか判定する（ステップＳ１３）。車載ユニット２０の中に金属材質の部品が存在すると判定すると（ステップＳ１３で「ＹＥＳ」）、該部品の中に評価周波数のλ／１６～λに該当する箇所があるかどうか判定する（ステップＳ１４）。制御・演算部５は、評価周波数のλ／１６～λに該当する箇所があると判定すると（ステップＳ１４で「ＹＥＳ」）、『アンテナ動作部あり』と判定し（ステップＳ１５）、評価周波数のλ／１６～λに該当する箇所がないと判定すると（ステップＳ１４で「ＮＯ」）、『アンテナ動作部なし』と判定する（ステップＳ１７）。

制御・演算部５は、ステップＳ１３の判定において、判定対象の素材に金属材質の部品が存在しないと判定した場合（ステップＳ１３で「ＮＯ」と判定した場合）、ステップＳ１４の判定を行わず、ステップＳ１７に進み、『アンテナ動作部なし』と判定する。

制御・演算部５は、ステップＳ１５で『アンテナ動作部あり』と判定するか、又はステップＳ１７で『アンテナ動作部なし』と判定した後、金属材質の部品は全て判定済みかどうか判定する（ステップＳ１６）。即ち、車載ユニット２０のように、判定対象の素材が複数の金属材質の部品から構成される場合、全ての金属材質の部品に対して、評価周波数のλ／１６～λに該当するかどうか判定する。制御・演算部５は、未判定の部品があると判定すると（ステップＳ１６で「ＮＯ」）ステップＳ１４に戻る。これに対し、金属材質の部品の全てを判定済みと判定すると（ステップＳ１６で「ＹＥＳ」）、ノイズ周波数の分周／逓倍が評価周波数に該当するかどうか判定する（ステップＳ１８）。制御・演算部５は、ノイズ周波数の分周／逓倍が評価周波数に該当すると判定すると（ステップＳ１８で「ＹＥＳ」）、『モデル作成必要なノイズ源』と判定する（ステップＳ１９）。そして、『アンテナ動作部あり』と判定した部品と、『モデル作成必要なノイズ源』と判定したノイズ源をハイライトで表示し（ステップＳ２０）、本処理を終える。これに対し、ステップＳ１８の判定においてノイズ周波数の分周／逓倍が評価周波数に該当しないと判定すると（「ＮＯ」と判定すると）、ステップＳ１９及びステップＳ２０の処理を行わず、『モデル作成不要なノイズ源』と判定し（ステップＳ２１）、本処理を終える。

図５は、図４に示す判定対象の素材である車載ユニット２０において、『アンテナ動作部あり』と判定された部品と、『モデル作成必要なノイズ源』と判定されたノイズ源のハイライト表示の一例を示す図である。同図に示す例は、評価周波数ｆ＝１００ＭＨｚとした場合のハイライト表示である。部品２０１が『アンテナ動作部あり』と判定された部品であり、ノイズ源２０２が『モデル作成必要なノイズ源』と判定されたノイズ源である。『アンテナ動作部あり』と判定された部品２０１は、車載ユニット２０の一角部分に実装されており、略Ｔ字状を成している。『モデル作成必要なノイズ源』と判定されたノイズ源２０２は、車載ユニット２０の略中央部分に実装されている。部品２０１とノイズ源２０２は、いずれもハイライト表示であることを示すため、鎖線で描いている。

図６は、図４に示す判定対象の素材である車載ユニット２０において、評価周波数ｆ＝１ＧＨｚとした場合のハイライト表示の一例を示す図である。評価周波数ｆ＝１ＧＨｚとした場合、部品２０３～２０６が『アンテナ動作部あり』と判定された部品であり、ノイズ源２０７が『モデル作成必要なノイズ源』と判定されたノイズ源である。『アンテナ動作部あり』と判定された各部品２０３～２０６は、車載ユニット２０の本体の凹んだ部分や幅の狭い板状部分である。なお、これらは部品というよりは車載ユニット２０の部分と言えるが、あくまでも一例である。

『モデル作成必要なノイズ源』と判定されたノイズ源２０７は、図５のノイズ源２０２の位置から多少外れた位置に実装されている。これらの部品２０３～２０６とノイズ源２０７は、いずれもハイライト表示であることを示すため、鎖線で描かれている。このように、評価周波数に該当する金属材質の部品とノイズ源がハイライト表示される。

図７は、第１実施形態の電磁界シミュレータ１のモデル自動作成処理Ｓ２の動作ステップを示すフローチャートである。同図において、制御・演算部５は、まず金属材質の部品が、『アンテナ動作部あり』と判定した部品かどうか判定し（ステップＳ３０）、当該部品と判定すると（ステップＳ３０で「ＹＥＳ」）、入力部２を制御して、当該部品の材質情報を入力する（ステップＳ３１）。これに対し、制御・演算部５は、『アンテナ動作部あり』と判定した部品ではないと判定すると（ステップＳ３０で「ＮＯ」）、当該部品の材質情報を入力しない（ステップＳ３２）。制御・演算部５は、ステップＳ３１又はステップＳ３２の処理を行った後、判定した部品の判定箇所以外の形状を簡略化したモデルを作成する（ステップＳ３３）。例えば、凹凸や穴を金属で塞いだモデルを作成する。制御・演算部５は、当該モデルを作成した後、部品は全て判定済みかどうか判定し（ステップＳ３４）、部品は全て判定済みでないと判定すると（ステップＳ３４で「ＮＯ」）、ステップＳ３０に戻り、全て判定済みと判定すると（ステップＳ３４で「ＹＥＳ」）、『モデル作成必要なノイズ源』と判定したノイズ源を給電点として反映し（ステップＳ３５）、本処理を終える。

図８は、第１実施形態の電磁界シミュレータ１の電磁界解析処理Ｓ３の動作ステップを示すフローチャートである。同図において、制御・演算部５は、まず作成したモデルを用いて電磁界解析を実行する（ステップＳ４０）。次いで、電磁界解析により得られた結果をハイライトで表示し（ステップＳ４１）、本処理を終える。

図９は、電磁界解析結果のハイライト表示の一例を示す図である。同図に示す例は、評価周波数ｆ＝１００ＭＨｚとした場合の磁界強度をハイライト表示したものである。３種類の鎖線３０１～３０３で、磁界強度０．８（Ａ／ｍ）、０．５（Ａ／ｍ）、０．３（Ａ／ｍ）を示している。即ち、鎖線３０１が磁界強度０．３（Ａ／ｍ）、鎖線３０２が磁界強度０．５（Ａ／ｍ）、鎖線３０３が磁界強度０．８（Ａ／ｍ）である。なお、磁界強度を示す鎖線３０１～３０３は、磁界強度に応じて色を変えるようにしても良いし、磁界強度の数値も表示するようにしても良い。鎖線３０１～３０３の色を変える場合、例えば０．３（Ａ／ｍ）に対応する鎖線３０１を黄色にし、０．５（Ａ／ｍ）に対応する鎖線３０２をオレンジ色にし、０．８（Ａ／ｍ）に対応する鎖線３０３を赤色にする。

このように、第１実施形態の電磁界シミュレータ１は、ノイズの影響を受ける機器の周波数情報である評価周波数情報と、ノイズ源となる部品の周波数情報であるノイズ周波数情報と、判定対象の素材とを入力し、判定対象の素材に金属材質の部品が存在するか否かを判定して、金属材質の部品が存在する場合で、評価周波数のλ／１６～λに該当する箇所があれば、該箇所を『アンテナ動作部あり』と判定した部品としてハイライト表示し、また、ノイズ周波数の分周又は逓倍が評価周波数に該当するか否かを判定し、評価周波数に該当する場合、ノイズ周波数の分周又は逓倍をモデル作成に必要なノイズ源と判定してハイライト表示し、さらに、アンテナ動作部ありと判定した部品の判定箇所以外の形状を簡略化したモデルを作成し、作成したモデルに対し、モデル作成に必要なノイズ源を給電点として反映させ、これにより得られたモデルにて電磁界解析を行い、電磁界解析結果をハイライトで表示する。

以上により、第１実施形態の電磁界シミュレータ１は、アンテナとして動作する金属のみでモデルを作成するので、計算量の削減が図れ、汎用ＰＣでも容易に解析することが可能となる。また、アンテナ動作部として動作する部品と、モデル作成必要なノイズ源と判定されたノイズ源とをハイライトで表示し、さらに作成したモデルに対して電磁界解析を行った結果をハイライトで表示するので、電子機器の設計において部品の適切な実装位置を決定することができ、さらに試作前に設計条件の検討を行うことができるので、試作後の設計変更が無くなって無駄な経費の発生を抑えることができるとともに、設計期間の短縮化が図れる。

なお、第１実施形態の電磁界シミュレータ１においては、画面上で対象部分をハイライト表示するようにしたが、対象部分だけを表示するようにしてもよい。

また、第１実施形態の電磁界シミュレータ１においては、アンテナとして動作する金属のみでモデルを作成するようにしたが、必要に応じて手修正も対応可能であり、また対象部分以外は平面金属板でモデル化するようにしてもよい。

また、第１実施形態の電磁界シミュレータ１が有する機能をクラウドに持たせて、クラウド上でサービスを提供するようにしてもよい。

（第２実施形態）
図１０は、第２実施形態の電磁界シミュレータ１０の構成を示すブロック図である。なお、同図において前述した図１と共通する部分には同一の符号を付けている。同図において、第２実施形態の電磁界シミュレータ１０は、筐体、プリント基板、放熱部品等で構成される電子機器に対し、該電子機器を構成する部品の中の金属部品でモデル化を行い、周波数を指定してシミュレーションを行うものであり、外部からデータを入力する入力部２と、入力部２を介して入力されたデータを記憶する記憶部３と、記憶部３に記憶されたデータを表示する表示部４と、入力部２、記憶部３及び表示部４をそれぞれ制御するとともに、記憶部３に記憶されたデータに対する演算を行い、演算結果を記憶部３に記憶させる制御・演算部１１と、を備える。

なお、制御・演算部１１から入力部２、記憶部３及び表示部４それぞれに出力される制御信号、制御・演算部１１と記憶部３との間のデータの授受、入力部２から記憶部３へのデータの出力及び記憶部３から表示部４へのデータの出力は、前述した第１実施形態の電磁界シミュレータ１と同様である。

上記電子機器は、例えばカーナビゲーションシステムの車載ユニットである。図１１は、電子機器５０の入力画面４１を示す図であり、（ａ）は下筐体５１から上筐体（蓋部）５２を取り外したときの入力画面、（ｂ）は下筐体５１に上筐体５２を取り付けたときの入力画面である。同図に示すように、電子機器５０の下筐体５１は、前部と後部がそれぞれ直角方向に折り曲げられ、左右両側が開放された形状を成し、左右両側それぞれに２つの板状片５３を有している。左右両側それぞれの２つの板状片５３は、離間配置されている。ここで、図１１に向かって右側の２つの板状片５３の前部側を５３_１、後部側を５３_２とし、左側の２つの板状片５３の前部側を５３_３、後部側を５３_４とする。下筐体５１の板状片５３_１～５３_４は、上筐体５２を下筐体５１に固定するためのものである。下筐体５１にはプリント基板６０が収容されている。

図１０に戻り、制御・演算部１１は、例えばＣＰＵであり、入力部２、記憶部３及び表示部４のうち少なくとも一部と協働して、電子機器５０を構成するプリント基板６０を含む構成要素の機構データを入力し、入力した機構データに対応する構成要素の材質を示す材質情報を入力し、入力した材質情報に基づき、機構データから金属物を抽出して、シミュレーションを行うモデルを作成する。機構データは、電子機器５０を構成する上下筐体５１，５２、部品（図示略）、プリント基板６０それぞれの形状、寸法、座標データであり、入力部２にて入力される。また、材質情報は、機構データの上下筐体５１，５２、部品（図示略）、プリント基板６０の材質情報であり、入力部２にて入力される。

制御・演算部１１は、作成したモデルに基づき、電子機器５０を構成するプリント基板６０上で、ノイズ源となる部品の実装を不適切とする実装不適切エリア６５（図１１参照）を求めて、該実装不適切エリア６５をハイライト表示する。即ち、制御・演算部１１は、以下に示す処理を行って実装不適切エリア６５を求め、それをハイライト表示する。なお、不適切なエリア以外のエリアは適切なエリアを示すことになる。

（１） 作成したモデルに基づき、電子機器５０を構成するプリント基板６０を分割する分割数を設定する。分割数は、例えば８／１６／３２／６４であり、分割数が多いほど精度の高い実装位置（ＩＣや発振器等の部品の実装位置）を計算できる。
（２） 電子機器５０内で使用する、あるいは、生成される周波数からノイズ源となるノイズ周波数を設定する。
（３） ＥＭＩレベルを確認すべき評価周波数を設定する。
（４） （３）で設定した評価周波数で確認すべきＥＭＩレベルを設定する。

（５） （１）で設定した分割数にプリント基板６０を分割し、分割エリアのそれぞれにおいて、（２）で設定したノイズ周波数があった場合に、（３）で設定した評価周波数が、（４）で設定したＥＭＩレベルを超えているか否かを演算して求める。
（６） （５）で演算した結果、（３）で設定した評価周波数が、（４）で設定したＥＭＩレベルを超えている分割エリアがあった場合、その分割エリアを、ノイズ源となる部品（ＩＣや発振器等）の実装を不適切とする実装不適切エリア６５としてハイライト表示する。なお、不適切なエリア以外のエリアは、適切なエリアを示すことになる。

ハイライト表示として、評価周波数がＥＭＩレベルを超えている箇所が、例えば図１１に示す下筐体５１の板状片５３_２であったとすると、この板状片５３_２の付近に雷マーク７０を表示する。なお、このとき雷マーク７０の表示を点滅させるようにしてもよい。また、評価周波数が設定したＥＭＩレベルを超えている箇所をハイライト表示する際、ＥＭＩレベルの値に応じて互いに異なる色で表示するようにしてもよく、またＥＭＩレベルの値を表示するようにしてもよい。例えば、１０～２０（ｄＢμＶ／ｍ）のとき黄色で表示し、２０～３０（ｄＢμＶ／ｍ）のときオレンジ色で表示し、３０～４０（ｄＢμＶ／ｍ）のとき赤色で表示する。このように、ノイズ源となるＩＣや発振器等の部品を実装不適切エリア６５に実装した場合、評価周波数が設定したＥＭＩレベルを超えている箇所即ち下筐体５１の板状片５３_２をハイライト表示する。

次に、第２実施形態の電磁界シミュレータ１０の動作について説明する。
図１２は、第２実施形態の電磁界シミュレータ１０の動作ステップを示すフローチャートである。同図において、制御・演算部１１は、まず電子機器５０を構成する上下筐体５１，５２、部品（図示略）、プリント基板６０それぞれの形状、寸法、座標を含む機構データを入力する（ステップＳ５０）。次いで、制御・演算部１１は、機構データの上下筐体５１，５２、部品（図示略）、プリント基板６０の材質情報を入力する（ステップＳ５１）。

制御・演算部１１は、機構データと材質情報を入力した後、これらを用いてモデルを作成する（ステップＳ５２）。即ち、制御・演算部１１は、入力した材質情報を基に、入力した機構データから金属物を抽出し、非金属物を機構データから削除し、シミュレーションを行うモデルを作成する。

制御・演算部１１は、シミュレーションを行うモデルを作成した後、プリント基板６０の分割数を設定する（ステップＳ５３）。即ち、制御・演算部１１は、電子機器５０内に配置されているプリント基板６０の大きさやプリント基板６０上に実装する部品（ノイズ源となるＩＣや発振器等）を考慮して分割数を設定する。例えば、８／１６／３２／６４の分割数を設定する。

制御・演算部１１は、プリント基板６０の分割数を設定した後、ノイズ周波数情報を設定する（ステップＳ５４）。即ち、制御・演算部１１は、電子機器５０内で使用する、あるいは生成される周波数からノイズ源となる周波数を設定する。更に、制御・演算部１１は、設定したノイズ周波数の分周周波数及び逓倍周波数を計算し、ノイズ周波数に含める。

制御・演算部１１は、ノイズ周波数情報を設定した後、ＥＭＩレベルを確認する評価周波数を設定する（ステップＳ５５）。

制御・演算部１１は、設定した評価周波数の確認すべきＥＭＩレベルを設定する（ステップＳ５６）。

制御・演算部１１は、ＥＭＩレベルを設定した後、ＥＭＩレベルを計算する（ステップＳ５７）。即ち、制御・演算部１１は、ステップＳ５３で設定したプリント基板分割数でプリント基板６０を分割し、その分割エリアのそれぞれに、ステップＳ５４で設定したノイズ周波数があった場合に、ステップＳ５５で設定した評価周波数が、ステップＳ５６で設定したＥＭＩレベルを超えているか否かを計算する。

制御・演算部１１は、ＥＭＩレベルの計算結果を表示する（ステップＳ５８）。即ち、制御・演算部１１は、ステップＳ５７で計算した結果、ステップＳ５５で設定した評価周波数が、ステップＳ５６で設定したＥＭＩレベルを超えている分割エリアがあった場合、その分割エリアにノイズ源となるＩＣや発振器等を配置しないようにすることを認識させるために、その分割エリアをハイライト表示する。併せて、その時にステップＳ５６で設定したＥＭＩレベルを超えている箇所をハイライト表示し、かつ、その値を表示する。

以上により、第２実施形態の電磁界シミュレータ１０は、電子機器５０を構成する構造物のうちの金属部品のみでモデル化を行い、プリント基板６０を分割して計算することにより、評価周波数ごとに設定したＥＭＩレベルを超えるノイズを輻射している箇所と、その時のプリント基板６０上のＩＣや発振器等の配置場所を実装不適切エリア６５として表示する。

ノイズ周波数ごとにプリント基板６０上でのＩＣや発振器等の実装不適切エリア６５を表示することで、適切なＩＣや発振器等の実装位置を決定することができる。また、試作前に設計条件の検討を行うことができるので、試作後の設計変更が無くなって、無駄な経費の発生が抑えられるとともに、設計期間の短縮化が図れる。

また、電子機器５０を構成する構造物のうち金属部品のみでモデル化を行うことで、計算量を削減でき、これにより、計算コストの削減が図れる。

なお、第２実施形態の電磁界シミュレータ１０が有する機能をクラウドに持たせて、クラウド上でサービスを提供するようにしてもよい。

本開示の電磁界シミュレータは、電子機器の設計に有用である。

１，１０ 電磁界シミュレータ
２ 入力部
３ 記憶部
４ 表示部
５，１１ 制御・演算部
２０ 車載ユニット
２１ プリント基板
４１ 入力画面
４２ モニタ枠
５０ 電子機器
５１ 下筐体
５２ 上筐体
５３_１～５３_４ 下筐体５１の板状片
６０ プリント基板
６５ 実装不適切エリア
７０ 雷マーク
２０１ 部品
２０２，２０７ ノイズ源
２０３～２０６ 部品
３０１～３０３ 磁界強度を示す鎖線

Claims (9)

1. 外部からデータを入力する入力部と、
   前記入力部を介して入力された前記データを記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された前記データを表示する表示部と、
   前記入力部、前記記憶部及び前記表示部をそれぞれ制御するとともに、前記記憶部に記憶された前記データに対する演算を行い演算結果を前記記憶部に記憶させる制御・演算部と、を備え、
   前記制御・演算部は、前記入力部、前記記憶部及び前記表示部のうち少なくとも一部と協働して、
   モデルを作成するのに必要な情報を抽出するモデル作成情報抽出処理を行い、
   抽出された前記情報に基づき前記モデルを作成するモデル自動作成処理を行い、
   作成された前記モデルに対して電磁界解析処理を行う、
   電子機器の電磁界のシミュレーションを行う電磁界シミュレータであって、
   前記モデル作成情報抽出処理は、
   前記電子機器が無線通信を行う際に用いられ得る電磁波の周波数に対応する評価周波数を示す評価周波数情報を入力し、
   ノイズ源となる部品の周波数情報であるノイズ周波数情報を入力し、
   判定対象の素材を入力し、
   入力された前記素材において金属材質の部品が存在するか否かを判定し、
   前記金属材質の部品が存在する場合、アンテナとして動作するアンテナ動作部を前記金属材質の部品が有すると判定し、
   前記ノイズ周波数の分周又は逓倍が前記評価周波数に該当するか否かを判定し、
   前記ノイズ周波数の分周又は逓倍が前記評価周波数に該当する場合、前記ノイズ源をモデル作成必要なノイズ源と判定し、
   前記モデル自動作成処理は、
   前記電子機器に搭載される少なくとも１つの金属材質の部品が、前記アンテナ動作部を有すると判定されたのか否かを判定し、
   前記電磁界のシミュレーションに用いられるモデルであって、かつ、前記電子機器の３次元の形状に対応する前記モデルを作成し、
   前記電子機器に搭載される少なくとも１つの金属材質の部品が、前記アンテナ動作部を有すると判定された場合、前記モデルにおいて前記少なくとも１つの金属材質の部品以外の箇所の形状を所定の形状に置き換えることにより、前記モデルを作成し、
   前記電磁界解析処理は、
   作成された前記モデルに対して電磁界解析を行う、
   電磁界シミュレータ。
2. 請求項１に記載の電磁界シミュレータであって、
   前記モデル作成情報抽出処理は、
   入力された前記素材において金属材質の部品が存在するか否かを判定し、
   前記金属材質の部品が存在する場合、前記評価周波数のλ／１６～λに該当する箇所が存在するか否かを判定し、
   前記評価周波数のλ／１６～λに該当する箇所が存在する場合、アンテナとして動作するアンテナ動作部ありと判定する、
   電磁界シミュレータ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電磁界シミュレータであって、
   前記電子機器は、搭載する無線機器、近接する無線機器、又は法規制、業界団体規格を含む、
   電磁界シミュレータ。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電磁界シミュレータであって、
   前記ノイズ源となる部品の周波数は、水晶の動作周波数、ＩＣの動作周波数、又は無線／有線の通信周波数を含む、
   電磁界シミュレータ。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電磁界シミュレータであって、
   前記判定対象の素材は、現物、写真、又は機構ＣＡＤを含む、
   電磁界シミュレータ。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電磁界シミュレータであって、
   前記モデル作成情報抽出処理は、
   前記ノイズ周波数の分周又は逓倍が前記評価周波数に該当する場合、前記ノイズ源をモデル作成必要なノイズ源と判定した後、
   アンテナ動作部ありと判定された部品と、モデル作成必要なノイズ源と判定されたノイズ源とをハイライトで表示する、
   電磁界シミュレータ。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電磁界シミュレータであって、
   前記電磁界解析処理は、
   作成された前記モデルに対して電磁界解析を行った後、
   電磁界解析結果をハイライトで表示する、
   電磁界シミュレータ。
8. 外部からデータを入力する入力部と、前記入力部を介して入力された前記データを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記データを表示する表示部と、前記入力部、前記記憶部及び前記表示部をそれぞれ制御するとともに、前記記憶部に記憶された前記データに対する演算を行い演算結果を前記記憶部に記憶させる制御・演算部と、を備え、前記制御・演算部は、前記入力部、前記記憶部及び前記表示部のうち少なくとも一部と協働して動作し、電子機器の電磁界のシミュレーションを行う電磁界シミュレータの動作方法であって、
   モデルを作成するのに必要な情報を抽出するモデル作成情報抽出処理を行い、
   抽出された前記情報に基づき前記モデルを作成するモデル自動作成処理を行い、
   作成された前記モデルに対して電磁界解析処理を行い、
   前記モデル作成情報抽出処理は、
   前記電子機器が無線通信を行う際に用いられ得る電磁波の周波数に対応する評価周波数を示す評価周波数情報を入力し、
   ノイズ源となる部品の周波数情報であるノイズ周波数情報を入力し、
   判定対象の素材を入力し、
   入力された前記素材において金属材質の部品が存在するか否かを判定し、
   前記金属材質の部品が存在する場合、アンテナとして動作するアンテナ動作部を前記金属材質の部品が有すると判定し、
   前記ノイズ周波数の分周又は逓倍が前記評価周波数に該当するか否かを判定し、
   前記ノイズ周波数の分周又は逓倍が前記評価周波数に該当する場合、前記ノイズ源をモデル作成必要なノイズ源と判定し、
   前記モデル自動作成処理は、
   前記電子機器に搭載される少なくとも１つの金属材質の部品が、前記アンテナ動作部を有すると判定されたのか否かを判定し、
   前記電磁界のシミュレーションに用いられるモデルであって、かつ、前記電子機器の３次元の形状に対応する前記モデルを作成し、
   前記電子機器に搭載される少なくとも１つの金属材質の部品が、前記アンテナ動作部を有すると判定された場合、前記モデルにおいて前記少なくとも１つの金属材質の部品以外の箇所の形状を所定の形状に置き換えることにより、前記モデルを作成し、
   前記電磁界解析処理は、
   作成された前記モデルに対して電磁界解析を行う、
   電磁界シミュレータの動作方法。
9. 請求項８に記載の電磁界シミュレータの動作方法であって、
   前記モデル作成情報抽出処理は、
   入力された前記素材において金属材質の部品が存在するか否かを判定し、
   前記金属材質の部品が存在する場合、前記評価周波数のλ／１６～λに該当する箇所が存在するか否かを判定し、
   前記評価周波数のλ／１６～λに該当する箇所が存在する場合、アンテナとして動作するアンテナ動作部ありと判定する、
   電磁界シミュレータの動作方法。

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