JP7460950B2 - 評価システムおよび評価装置 - Google Patents

Description

本開示は、評価システムおよび評価装置に関する。

電子機器を構成するプリント基板などの測定対象内のノイズ伝搬を可視化するシステムが知られている。例えば、ノイズを模擬した入力信号を測定対象に印加し、測定対象からの出力信号を検知することで、入力信号が測定対象内でどのように伝搬しているかを可視化するシステムが知られている。そして、可視化結果を用いて、測定対象の電磁環境適合性（ＥＭＣ：ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）を評価する方法が知られている。ここで、可視化結果には、印加した入力信号とは異なる要素に起因する信号成分が含まれる場合がある。そこで、印加した入力信号の伝搬経路を高精度に可視化する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１には、既知の識別信号で変調した高周波信号を測定対象に印加し、測定対象から発生する高周波信号を復調した信号が該識別信号を含む場合に、該高周波信号が印加された高周波信号に対する出力信号であると判別する技術が開示されている。

特開２０１０－２３７０９９号公報

しかし、従来技術では、測定対象が非線型特性を示す場合には、測定対象から出力された高周波信号を復調することが出来ず、測定対象内のノイズ伝搬について、正確な評価結果を得る事が困難な場合があった。

本開示は、非線形特性を示す測定対象内のノイズ伝搬について、より正確な評価結果を得ることができる、評価システムおよび評価装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示の一実施形態の評価システムは、測定対象内のノイズの伝搬を評価する評価装置と、評価装置に接続されたプローブと、を備える。プローブは、印加電圧と前記印加電圧により内部を流れる電流とが比例しない非線形特性を示す前記測定対象に対して前記測定対象の外部から入力されたノイズである入力信号が前記測定対象内を伝搬し前記測定対象の測定領域から出力される出力信号を、該測定領域に対して非接触で検知する。評価装置は、計算部を備える。計算部は、前記出力信号と、前記プローブの周波数と強度との関係を表す周波数特性であるゲイン特性によって表されるゲインの逆数および前記プローブの周波数と位相との関係を表す周波数特性である位相特性によって表される位相の逆位相の少なくとも一方である補正係数と、の畳み込み積分により、前記出力信号の時間変化を示すノイズ波形を計算する。

非線形特性を示す測定対象内のノイズ伝搬について、より正確な評価結果を得ることができる、評価システムおよび評価装置を提供する。

図１は、実施形態に係る評価システムの一例の概略構成図である。 図２は、実施形態に係る入力信号の一例を示す模式図である。 図３は、実施形態に係る評価装置のハードウェア構成図である。 図４は、実施形態に係る評価装置の構成の一例を示す模式図である。 図５Ａは、実施形態に係るプローブの周波数特性の一例の説明図である。 図５Ｂは、実施形態に係るプローブの周波数特性の一例の説明図である。 図６は、従来のノイズ波形の一例を示す模式図である。 図７は、実施形態に係るノイズ波形の一例を示す模式図である。 図８は、実施形態に係るノイズ波形の一例を示す模式図である。 図９Ａは、実施形態に係るノイズ強度分布図の説明図である。 図９Ｂは、実施形態に係るノイズ強度分布図の説明図である。 図１０は、実施形態に係る評価装置で実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本開示にかかる評価システムおよび評価装置の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の評価システム１の一例の概略構成図である。

評価システム１は、評価装置２と、プローブ３と、ノイズ注入器４と、支持部５と、駆動機構６と、位置コントローラ７と、を備える。評価装置２と、プローブ３および位置コントローラ７とは、データまたは信号を授受可能に接続されている。

評価システム１は、評価装置２と、プローブ３と、を少なくとも備える構成であればよい。このため、評価システム１は、ノイズ注入器４、支持部５、駆動機構６、および位置コントローラ７、の少なくとも１つを備えない構成であってもよい。

評価装置２は、測定対象８内のノイズ伝搬を評価する装置である。評価装置２の詳細は後述する。

測定対象８とは、評価システム１によって評価される対象の一例であり、非線形特性を示す。非線形特性を示す、とは、印加電圧に対して比例的に動作しない特性を意味する。言い換えると、非線形特性を示す、とは、電圧印加により内部抵抗変化が生じることで、内部を流れる電流が印加電圧に比例しない特性を意味する。

測定対象８は、非線形特性を示す非線形領域を１または複数備える。非線形領域とは、非線形動作する閾値以上の強度の電圧印加により、非線形特性を示す領域である。非線形動作とは、非線形特性を示す電気的または電磁的な動作である。なお、測定対象８の全領域が、非線形特性を示す非線形領域であってもよい。また、測定対象８に含まれる複数の非線形領域が非線形動作する電圧の強度は、同じであってもよく、また、異なっていてもよい。

なお、測定対象８によっては、印加電圧が非線形動作する閾値を超えた後に低下する、スナップバック特性を示すものもある。このため、スナップバック特性を示す測定対象８については、該低下し始める電圧を、“非線形動作する閾値”とみなすものとする。

測定対象８は、非線形特性を示す対象であればよい。測定対象８は、例えば、電子機器を構成する電子部品である。電子部品は、非線形特性を示す。電子部品は、例えば、ダイオード、トランジスタ、などである。また、測定対象８は、例えば、所定の配線パターンが形成されたプリント基板上に各種電子部品が実装されたプリント回路板などであってもよい。

プローブ３は、測定対象８が有する測定領域９から出力される出力信号を、該測定領域９に対して非接触で検知する。測定領域９は、プローブ３によって出力信号が検知される領域である。測定領域９および出力信号の詳細は後述する。

プローブ３により検知された出力信号は、評価装置２に入力される。プローブ３は、電界を測定可能なプローブ、および、磁界を測定可能なプローブ、の何れであってもよい。また、プローブ３は、電界および磁界の双方を測定可能なプローブであってもよい。なお、評価システム１に用いるプローブ３の構成および性能は、評価システム１による評価目的などに応じて適宜決定すればよい。

プローブ３は、支持部５を介して駆動機構６に支持されている。駆動機構６は、プローブ３を測定対象８に対して非接触な状態で維持する。非接触な状態とは、測定対象８の板面の厚み方向（矢印Ｚ方向）に間隔を隔てて位置した状態を意味する。また、駆動機構６は、測定対象８に対して非接触な状態を維持したまま、プローブ３を測定対象８の板面に沿って移動させる。

測定対象８の板面とは、測定対象８を構成するプリント基板の板面に沿った二次元平面である。本実施形態では、この二次元平面が、矢印Ｘ方向および矢印Ｙ方向から構成される場合を一例として説明する。以下では、この二次元平面を、ＸＹ平面と称して説明する場合がある。矢印Ｘ方向および矢印Ｙ方向は、互いに直交する方向である。上記矢印Ｚ方向は、矢印Ｘ方向および矢印Ｙ方向に対して直交する方向である。本実施形態では、Ｚ方向は、プローブ３と測定対象８とが近付く方向および離れる方向に対して平行である場合を一例として説明する。

駆動機構６は、位置コントローラ７に電気的に接続されている。位置コントローラ７は、評価装置２によって制御される。位置コントローラ７は、評価装置２による制御に基づいて駆動機構６を制御する。駆動機構６の制御によって、支持部５を介して駆動機構６に支持されたプローブ３が、測定対象８から矢印Ｚ方向に間隔を隔てた状態で、ＸＹ平面に沿って走査される。

なお、プローブ３が指向性を有する場合がある。この場合、駆動機構６は、Ｚ軸方向を回転軸としてプローブ３を回転駆動させてもよい。

プローブ３がＸＹ平面に沿って走査されることで、プローブ３によって検知される測定領域９が変化する。

測定領域９とは、上述したように、測定対象８における、プローブ３によって出力信号が検知される領域である。言い換えると、測定領域９とは、測定対象８における、評価システム１が評価対象とする領域である。測定対象８は、１または複数の測定領域９を有する。

例えば、測定領域９は、測定対象８に沿ったＸＹ平面における所定の測定範囲内に、予め複数設定されている。具体的には、測定対象８に沿ったＸＹ平面について、矢印Ｘ方向に等間隔でｎ列、矢印Ｙ方向に等間隔でｍ行、の測定領域９が予め設定されている。ｎおよびｍの値、測定領域９の間隔、並びに測定領域９の位置は、評価システム１による評価目的などに応じて適宜決定すればよい。

なお、測定対象８におけるＸＹ平面に沿った全領域が、１または複数の測定領域９によって占められていてもよい。また、測定対象８におけるＸＹ平面に沿った全領域の内の一部の領域が、１または複数の測定領域９によって占められていてもよい。

ノイズ注入器４は、測定対象８に入力信号を入力するための装置である。

入力信号とは、測定対象８に対して印加される信号である。言い換えると、入力信号は、測定対象８に対して外部から侵入するノイズに相当する。すなわち、入力信号は、ノイズを模擬した信号である。入力信号は、例えば、パルス状の信号、正弦波の信号、などであるが、これらに限定されない。

図２は、入力信号５０の一例を示す模式図である。本実施形態では、入力信号５０が、図２に示す、パルス状の入力信号５０である形態を一例として説明する。図２中、横軸は時間を示し、縦軸は信号の強度を示す。例えば、入力信号５０は、所定強度のピークを示す高周波成分Ｈ１を含む高周波期間Ｐ１と、該高周波成分Ｈ１の後に徐々に振幅が減衰していく期間である減衰期間Ｐ２と、から構成される。なお、入力信号５０は、図２に示す形態に限定されない。図２には、入力信号５０の減衰期間Ｐ２に、高周波期間Ｐ１から定常期間Ｑ２に向かって徐々に振幅が減衰していく振幅期間Ｑ１と、振幅が略定常状態となる定常期間Ｑ２と、を含む形態を一例として示した。

本実施形態では、ノイズ注入器４は、測定対象８が非線形動作する閾値以上の強度の入力信号を、測定対象８に入力することが好ましい。詳細には、ノイズ注入器４は、測定対象８に含まれる何れかの非線形領域に伝搬したときの信号の強度が、該非線形領域が非線形動作する閾値以上の強度となる入力信号を、測定対象８に入力することが好ましい。

図１に戻り説明を続ける。ノイズ注入器４は、入力信号を発生する機器であればよい。例えば、ノイズ注入器４は、ＥＳＤ（ＥｌｅｃｔｒｏＳｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）ガン、プローブに接続された信号入力装置、などである。

ノイズ注入器４は、電源線または信号線等のハーネス１２に入力信号５０を印加する。ハーネス１２は、コネクタ１０を介して測定対象８に接続されている。このため、ノイズ注入器４から印加された入力信号は、ハーネス１２およびコネクタ１０を介して測定対象８に印加される。なお、ハーネス１２は、コネクタ１０を介さずに測定対象８に接続されていてもよい。この場合、例えば、ハーネス１２を測定対象８にはんだ付けした構成とすればよい。

なお、ノイズ注入器４は、バルクカレントインジェクション（ＢＣＩ）プローブなどにより、ハーネス１２を介して測定対象８へ入力信号５０を印加してもよい。また、ノイズ注入器４は、ＤＰＩ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｐｏｗｅｒ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）法により、入力信号５０を測定対象８へ直接印加してもよい。例えば、ノイズ注入器４は、電気配線を介して測定対象８へ入力信号５０を直接印加してもよい。また、ノイズ注入器４は、ＡＣカップリングのコンデンサを経由して、ハーネス１２へ入力信号５０を直接印加してもよい。ハーネス１２への入力信号５０の印加方法は限定されない。例えば、カップリングクランプなどを用いて、ハーネス１２へ入力信号５０を印加してもよい。なお、ノイズ注入器４は、測定対象８に入力信号５０を直接印加してもよい。

ノイズ注入器４によって入力信号が測定対象８に印加されると、印加された入力信号は測定対象８内を伝搬する。測定対象８内を伝搬した入力信号は、プローブ３の位置する測定領域９に伝搬することで、プローブ３によって出力信号として検知される。

出力信号とは、測定対象８に入力信号を印加または入力したときに、該測定対象８の測定領域９から出力される信号である。言い換えると、出力信号とは、測定対象８に侵入したノイズを模擬した入力信号が該測定対象８内を伝搬し、測定領域９から出力した信号である。出力信号は、例えば、磁界あるいは電界である。本実施形態では、出力信号は、あるタイミングで出力された信号強度を示す情報である。このため、出力信号の時間変化が、測定領域９のノイズ波形を示すものとなる。

プローブ３は、測定対象８への入力信号５０に対して測定領域９から出力される出力信号を、該測定領域９に対して非接触で検知する。なお、入力信号５０に対して測定領域９から出力される出力信号とは、測定対象８に入力信号５０が入力されたときに、該入力信号の入力によって測定領域９から出力される出力信号を意味する。

本実施形態では、評価装置２とノイズ注入器４とを、別体として構成した形態を一例として説明する。しかし、評価装置２とノイズ注入器４とをデータまたは信号授受可能に接続した構成であってもよい。この場合、評価装置２の制御によって、ノイズ注入器４による入力信号の強度や印加タイミングなどを制御してもよい。また、評価装置２とノイズ注入器４とを一体的に構成してもよい。

次に、評価装置２について詳細に説明する。まず、評価装置２のハードウェア構成を説明する。

図３は、評価装置２のハードウェア構成図の一例である。

評価装置２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０Ｃ、およびＩ／Ｆ２０Ｄ等がバス２０Ｅにより相互に接続されており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。

ＣＰＵ２０Ａは、本実施形態の評価装置２を制御する演算装置である。ＲＯＭ２０Ｂは、ＣＰＵ２０Ａによる処理を実現するプログラム等を記憶する。ＲＡＭ２０Ｃは、ＣＰＵ２０Ａによる処理に必要なデータを記憶する。Ｉ／Ｆ２０Ｄは、データを送受信するためのインターフェースである。

本実施形態の評価装置２で実行される情報処理を実行するためのプログラムは、ＲＯＭ２０Ｂ等に予め組み込んで提供される。なお、本実施形態の評価装置２で実行されるプログラムは、評価装置２にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供するように構成してもよい。

図４は、評価装置２の構成の一例を示す模式図である。

評価装置２は、プローブ３から受信した出力信号を用いて、測定対象８内のノイズ伝搬を評価する。評価装置２は、例えば、オシロスコープに適用することができる。また、評価装置２は、出力信号の受信と後述するノイズ波形の計算をリアルタイムで行うリアルタイムオシロスコープに適用することも可能である。

評価装置２は、制御部３０と、表示装置３２と、を備える。制御部３０と表示装置３２とは、データまたは信号を授受可能に接続されている。

表示装置３２は、各種の情報を表示する。表示装置３２は、例えば、公知のＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などである。

制御部３０は、受信部３０Ａと、計算部３０Ｂと、減衰部３０Ｃと、出力制御部３０Ｄと、位置制御部３０Ｅと、を備える。

受信部３０Ａ、計算部３０Ｂ、減衰部３０Ｃ、出力制御部３０Ｄ、および位置制御部３０Ｅの一部またはすべては、例えば、ＣＰＵ２０Ａなどの処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。

なお、制御部３０は、少なくとも計算部３０Ｂを備えた構成であればよく、受信部３０Ａ、計算部３０Ｂ、減衰部３０Ｃ、出力制御部３０Ｄ、および位置制御部３０Ｅの全てを備えた形態に限定されない。本実施形態では、制御部３０が、受信部３０Ａ、計算部３０Ｂ、減衰部３０Ｃ、出力制御部３０Ｄ、および位置制御部３０Ｅを備えた形態を一例として説明する。

評価装置２は、ＣＰＵ２０ＡがＲＯＭ２０Ｂから処理内容に応じた制御プログラムを読み出してＲＡＭ２０Ｃに展開し、実行することにより、計算部３０Ｂの機能を実現する。同様にして、受信部３０Ａ、出力制御部３０Ｄ、および位置制御部３０Ｅの機能が実現されてもよい。あるいは、それぞれ異なるハードウェア回路によって、各部の機能が実現されてもよい。

受信部３０Ａは、プローブ３から出力信号を時間経過に沿って順次受信する。受信部３０Ａは、プローブ３から順次受信した出力信号を、計算部３０Ｂへ順次出力する。

計算部３０Ｂは、プローブ３に対応する補正係数を用いて、受信部３０Ａから受信した出力信号を補正し、出力信号の時間変化を示すノイズ波形を計算する。

ここで、プローブ３は、特有の周波数特性を有する。周波数特性は、例えば、ゲイン特性および位相特性の少なくとも一方によって表される。

図５Ａおよび図５Ｂは、あるプローブ３の周波数特性４０の一例の説明図である。図５Ａは、あるプローブ３のゲイン特性４０Ａの一例を示す線図である。図５Ａ中、横軸は周波数を示し、縦軸は強度を示す。図５Ｂは、あるプローブ３の位相特性４０Ｂの一例を示す線図である。図５Ｂ中、横軸は周波数を示し、縦軸は位相を示す。

図５Ａおよび図５Ｂに示すように、プローブ３の種類や製造元などにより、プローブ３は特有の周波数特性４０を示す。このため、プローブ３で検知されて評価装置２へ出力される出力信号が、測定領域９から出力された信号とは異なる信号となる場合がある。

このため、プローブ３で検知された出力信号を補正せずに用いた場合、入力信号５０の示す波形とは異なる波形のノイズ波形が得られる場合があった。

図６は、従来のノイズ波形６００の一例を示す模式図である。従来のノイズ波形６００には、入力信号５０の高周波成分Ｈ１に対応する高周波成分Ｈ１’が含まれる。しかし、従来のノイズ波形６００の減衰期間Ｐ２’には、図２に示す入力信号５０の減衰期間Ｐ２に含まれていた振幅期間Ｑ１が消失したものとなる。

図４に戻り説明を続ける。そこで、計算部３０Ｂは、プローブ３に対応する補正係数を用いて、受信部３０Ａから受信した出力信号を補正し、補正後の出力信号の時間変化を示すノイズ波形を計算する。

補正係数とは、プローブ３の周波数特性４０の逆特性である。具体的には、補正係数は、プローブ３のゲイン特性４０Ａによって表されるゲインの逆数、および、プローブ３の位相特性４０Ｂによって表される位相の逆位相、の少なくとも一方である。

計算部３０Ｂは、プローブ３の周波数特性４０を予め記憶する。計算部３０Ｂは、受信部３０Ａから受付けた出力信号と、プローブ３の周波数特性４０の逆特性と、の畳み込み積分により、ノイズ波形を計算する。なお、計算部３０Ｂは、プローブ３の周波数特性４０の逆特性である補正係数を予め記憶し、ノイズ波形の計算に用いてもよい。

図７は、計算部３０Ｂが計算したノイズ波形６０の一例を示す模式図である。本実施形態の計算部３０Ｂで計算されたノイズ波形６０には、入力信号５０の高周波成分Ｈ１に対応する高周波成分Ｈ１’が含まれる。また、本実施形態の計算部３０Ｂで計算されたノイズ波形６０には、入力信号５０の減衰期間Ｐ２に含まれていた振幅期間Ｑ１（図２参照）に対応する減衰期間Ｐ２’が含まれる。このため、計算部３０Ｂは、より正確なノイズ波形６０を計算することができる。

図４に戻り説明を続ける。減衰部３０Ｃは、ノイズ波形６０に含まれる、特定周波数成分を減衰させる。特定周波数成分とは、特定の周波数領域の成分である。特性周波数成分の周波数領域は、例えば、測定対象８の評価対象外の周波数領域である。特定周波数成分の周波数領域は、測定対象８や評価内容などに応じて、適宜設定すればよい。

減衰部３０Ｃは、ノイズ波形６０に含まれる、予め設定された周波数領域の特定周波数成分を減衰させる。図８は、特定周波数成分を減衰されたノイズ波形６２の一例を示す模式図である。

例えば、減衰部３０Ｃは、図７に示すノイズ波形６０に含まれる高周波成分Ｈ１’を減衰させる。この処理により、減衰部３０Ｃは、高周波成分Ｈ１’を減衰されたノイズ波形６２を生成する（図８参照）。例えば、ユーザが、ノイズ波形６０に含まれる減衰期間Ｐ２’の成分を評価することを希望する場合がある。この場合、減衰部３０Ｃは、ユーザ所望の周波数成分を含むノイズ波形６２を提供することができる。

なお、特定周波数成分は、予め定めた周波数領域の成分であればよく、高周波成分に限定されない。

図４に戻り説明を続ける。出力制御部３０Ｄは、ノイズ波形６０の強度の分布を表示装置３２へ表示する制御を行う。ノイズ波形６０の強度の分布とは、測定対象８に含まれる複数の測定領域９の各々のノイズの強度の分布である。各測定領域９のノイズの強度は、測定領域９のノイズ波形６０の振幅によって表される。例えば、制御部３０では、プローブ３をＸＹ平面に沿って走査することで、測定対象８における複数の測定領域９の各々のノイズ波形６０を計算する。そして、出力制御部３０Ｄは、ノイズ波形６０の強度の分布を表示装置３２へ表示する。

例えば、出力制御部３０Ｄは、ノイズ波形６０の強度の分布を示す画像を生成し、表示装置３２へ表示する制御を行う。出力制御部３０Ｄは、例えば、測定対象８に含まれる測定領域９の各々を、ノイズ波形６０の強度に応じた濃淡、および、ノイズ波形６０の強度に応じた色などで表した画像を生成する。そして、出力制御部３０Ｄは、生成した画像を、表示装置３２へ表示する制御を行う。

この表示する制御により、表示装置３２は、ノイズ波形６０の強度の分布を表示する。これにより、評価装置２は、測定対象８におけるノイズの伝搬経路、およびノイズの強度分布を可視化することができる。

また、出力制御部３０Ｄは、測定対象８の画像に、ノイズ波形６０の強度の分布を示す画像を重ねた画像を、表示装置３２へ表示する制御を行ってもよい。例えば、出力制御部３０Ｄは、測定対象８の二次元平面画像上に、ノイズ波形６０の強度の分布を示す画像を重ねた画像を生成する。出力制御部３０Ｄは、測定対象８の二次元平面画像を予め記憶し、上記重ねた画像の生成に用いればよい。また、出力制御部３０Ｄは、図示を省略するカメラで撮影された、測定対象８の二次元平面画像の画像データを取得し、上記重ねた画像の生成に用いればよい。なお、測定対象８の二次元平面画像の画像データ取得タイミングは、限定されない。

なお、表示装置３２は、評価装置２とは別体として構成されていてもよい。例えば、表示装置３２は、ネットワークなどの通信網を介して接続された外部の表示装置であってもよい。

図９Ａおよび図９Ｂは、ノイズ強度分布図の説明図である。ノイズ強度分布図は、ノイズ波形６０の強度の分布を示す表示画像である。

図９Ａには、測定対象８の二次元平面画像の一例を示した。図９Ｂには、測定対象８の二次元平面画像上に、ノイズ波形６０の強度の分布を示す画像を重ねた重畳画像の一例を示した。図９Ｂ中、密度の高い網掛けで表した領域ほど、ノイズ強度の大きい領域である事を示す。

図９Ａに示す例では、測定対象８は、コネクタ１０に接続する配線パターン２１と、配線パターン２１のコネクタ１０に接続されない側の端付近に位置する電子部品２４と、電子部品２４の付近に位置する電子部品２５と、配線パターン２１の周囲に位置する電子部品２２と、電子部品２４の周囲に位置する電子部品２３と、を有する。電子部品２２は、例えば基板グランドの一部である。図９Ｂにおいては、配線パターン２１に対応する領域の網掛けの密度が最も高く、電子部品２４に対応する領域の網掛けの密度が次に高い。また、図９Ｂにおいては、電子部品２５に対応する領域、配線パターン２１の周辺領域および電子部品２４の周辺領域では、網掛けの密度が低くなっている。

出力制御部３０Ｄは、例えば、図９Ｂに示すノイズ強度分布図を生成し、表示装置３２へ表示する。これにより、ノイズ伝搬のしやすさが、配線パターン２１において最も高く、電子部品２４において次に高く、電子部品２５、配線パターン２１の周辺および電子部品２４の周辺において低くなることを、ユーザに対して容易に提供することができる。

また、図９Ｂでは、配線パターン２１の周辺領域、電子部品２４の周辺領域、電子部品２５に対応する領域、電子部品２２に対応する領域、および電子部品２３に対応する領域の網掛けの密度がほぼ同じになっている。

このため、例えば、図９Ａおよび図９Ｂを視認したユーザは、配線パターン２１の周辺領域、電子部品２４の周辺領域、電子部品２５、電子部品２２、および電子部品２３とでは、ノイズ伝搬のしやすさがほぼ同等であることを、容易に把握することができる。このように、出力制御部３０Ｄは、ノイズ伝搬のしやすさを直観的に理解することが可能なノイズ強度分布図を生成し、表示装置３２へ表示することができる。

なお、評価装置２は、上記処理を繰り返し実行することで、時系列に沿った評価タイミングごとの、ノイズ波形６０の強度の分布を得ることができる。このため、出力制御部３０Ｄは、時系列に沿った評価タイミングの各々に対応するノイズ強度分布図（図９Ｂ参照）を表示装置３２へ表示する制御を行う。

この表示する制御により、表示装置３２は、時系列に沿った評価タイミングごとの、ノイズ波形６０の強度の分布を表示することができる。これにより、評価装置２は、測定対象８におけるノイズの伝搬経路、およびノイズの強度分布を、時系列的に可視化することができる。このため、ユーザは、評価タイミングの異なる複数のノイズ強度分布図を比較して確認することができ、ノイズの強度分布などの時間変化を容易に確認することができる。

図４に戻り説明を続ける。次に、位置制御部３０Ｅについて説明する。位置制御部３０Ｅは、位置コントローラ７に位置制御信号を出力する、位置コントローラ７は、位置制御部３０Ｅから受付けた位置制御信号に応じた位置に、プローブ３を移動させるように、駆動機構６を制御する。このため、支持部５を介して駆動機構６に支持されたプローブ３が、測定対象８から矢印Ｚ方向に間隔を隔てた状態で、ＸＹ平面に沿って走査される。プローブ３の走査によって、測定対象８における測定領域９の位置を変更することができる。このため、評価装置２では、測定対象８における複数の測定領域９の各々のノイズ波形６０を計算することができる。

次に、本実施形態の評価装置２で実行される処理の流れを説明する。図１０は、本実施形態の評価装置２で実行される処理の流れの一例を示す、フローチャートである。

受信部３０Ａが、プローブ３から出力信号を受信する（ステップＳ１００）。

計算部３０Ｂは、プローブ３に対応する補正係数を用いて、ステップＳ１００で受信した出力信号を補正し、出力信号の時間変化を示すノイズ波形６０を計算する（ステップＳ１０２）。

出力制御部３０Ｄは、ステップＳ１０２で計算されたノイズ波形６０の強度の分布を表示装置３２へ表示する制御を行う（ステップＳ１０４）。この表示する制御により、表示装置３２は、ノイズ波形６０の強度の分布を表示する。そして、本ルーチンを終了する。

なお、ステップＳ１０２でノイズ波形６０を計算した後に、減衰部３０Ｃが該ノイズ波形６０に含まれる特定周波数成分を減衰させる減衰処理を行ってもよい。この場合、出力制御部３０Ｄは、減衰処理後のノイズ波形６０の強度の分布を表示装置３２へ表示する制御を行えばよい。

以上説明したように、本実施形態の評価システム１は、評価装置２と、評価装置２に接続されたプローブ３と、を備える。プローブ３は、非線形特性を示す測定対象８が有する測定領域９から、測定対象８への入力信号５０に対して出力される出力信号を、該測定領域９に対して非接触で検知する。評価装置２の計算部３０Ｂは、プローブ３に対応する補正係数を用いて出力信号を補正し、補正後の出力信号の時間変化を示すノイズ波形６０を計算する。

ここで、プローブ３の種類や製造元などにより、プローブ３は特有の周波数特性４０を示す。このため、プローブ３で検知されて評価装置２へ出力される出力信号が、測定領域９から出力された信号とは異なる信号となる場合がある。このため、プローブ３で検知された出力信号を補正せずに用いた場合、入力信号５０の示す波形とは異なる波形のノイズ波形が得られる場合があった。

また、既知の識別信号で変調した高周波信号を測定対象に印加し、測定対象から発生する高周波信号を復調した信号が該識別信号を含む場合に、該高周波信号が印加された高周波信号に対する出力信号であると判別する技術が開示されている。このような従来技術では、測定対象８に含まれる部品などから発生した回路動作に起因する出力信号を排除し、印加した入力信号に対応する出力信号を抽出することができる。しかし、このような従来技術では、測定対象８が非線形特性を示す場合、測定対象から出力された高周波信号を復調することが出来ず、測定対象内のノイズ伝搬について、正確な評価結果を得る事が困難な場合があった。

また、実際の環境で生じるノイズは正弦波ではなく方形波や、三角波である場合もある。方形波や三角波は正弦波の重ね合わせで表すことができる。言い換えると、方形波および三角波は複数の周波数の信号を含む。そこで、複数の周波数を有する信号が入力されたときに実際に出力される１つのノイズ波形を求める方法が考えられる。例えば、複数の周波数を有する入力信号に対して出力される出力信号と、該入力信号のゲインおよび位相と、を畳み込み積分することで、ノイズ波形を計算する方法が考えられる。しかし、この方法では、測定対象８が非線形特性を示す場合、該畳み込み積分によるノイズ波形の計算が困難となる場合があった。

一方、本実施形態の評価システム１では、計算部３０Ｂは、非線形特性を示す測定対象８が有する測定領域９から出力される出力信号を、プローブ３に対応する補正係数を用いて補正し、補正後の出力信号の時間変化を示すノイズ波形６０を計算する。このため、本実施形態に係る評価システム１では、非線形特性を示す測定対象８内のノイズ伝搬について、より正確な評価結果を得ることができる。

従って、本実施形態の評価システム１では、非線形特性を示す測定対象８内のノイズ伝搬について、より正確な評価結果を得ることができる。

（変形例）
なお、上記実施形態では、計算部３０Ｂは、受信部３０Ａから受付けた出力信号と、プローブ３の周波数特性４０の逆特性と、の畳み込み積分により、ノイズ波形６０を計算する形態を一例として説明した。すなわち、上記実施形態では、計算部３０Ｂが、出力信号の受信とノイズ波形６０の計算をリアルタイムで連続して行う形態を一例として説明した。

しかし、計算部３０Ｂは、受信部３０Ａから受付けた出力信号の時間変化を示すノイズ波形（第１ノイズ波形と称する）を生成した後に、該ノイズ波形を周波数特性４０の逆特性である補正係数を用いて補正することで、ノイズ波形６０を計算してもよい。

この場合、第１ノイズ波形からノイズ波形６０を計算する計算処理を、評価装置２に接続された外部装置で実行してもよい。外部装置は、例えば、例えばＰＣ（パーソナル・コンピュータ）である。この場合、評価装置２と外部装置とを、データまたは信号を授受可能に接続した構成とすればよい。そして、外部装置で、第１ノイズ波形からノイズ波形６０を計算する計算処理を実行してもよい。

また、出力制御部３０Ｄを、この外部装置に設けた構成としてもよい。この場合、出力制御部３０Ｄは、外部装置に接続された表示装置に、ノイズ波形６０を出力すればよい。

なお、リアルタイム性および高速表示性の観点では、評価装置２の計算部３０Ｂが、出力信号と、プローブ３の周波数特性４０の逆特性と、の畳み込み積分により、ノイズ波形６０を計算することが好ましい。そして、この観点では、評価装置２の出力制御部３０Ｄが、ノイズ波形６０を表示装置３２へ表示することが好ましい。

以上、本開示の実施形態および変形例を説明したが、これらの実施形態および変形例は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態および変形例は、発明の範囲および要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 評価システム
２ 評価装置
３ プローブ
８ 測定対象
９ 測定領域
３０Ｂ 計算部
３０Ｃ 減衰部
３０Ｄ 出力制御部
３２ 表示装置

Claims (10)

1. 測定対象内のノイズの伝搬を評価する評価装置と、前記評価装置に接続されたプローブと、を備えた評価システムであって、
   前記プローブは、
   印加電圧と前記印加電圧により内部を流れる電流とが比例しない非線形特性を示す前記測定対象に対して前記測定対象の外部から入力されたノイズである入力信号が前記測定対象内を伝搬し前記測定対象の測定領域から出力される出力信号を、該測定領域に対して非接触で検知し、
   前記評価装置は、
   前記出力信号と、前記プローブの周波数と強度との関係を表す周波数特性であるゲイン特性によって表されるゲインの逆数および前記プローブの周波数と位相との関係を表す周波数特性である位相特性によって表される位相の逆位相の少なくとも一方である補正係数と、の畳み込み積分により、前記出力信号の時間変化を示すノイズ波形を計算する計算部、
   を備える、
   評価システム。
2. 前記入力信号は、
   前記非線形特性を示す電気的または電磁的な動作である非線形動作を前記測定対象にさせる、閾値以上の強度の電圧である、
   請求項１に記載の評価システム。
3. 前記評価装置は、
   前記ノイズ波形に含まれる、予め設定された評価対象外の周波数領域の成分である特定周波数成分を減衰させる減衰部、
   を更に備える、
   請求項１または請求項２に記載の評価システム。
4. 前記評価装置は、
   前記測定対象に含まれる複数の前記測定領域の各々の、前記ノイズ波形の振幅によって表されるノイズの強度を示す画像を表示装置に表示する出力制御部、
   を更に備える、
   請求項１～請求項３の何れか１項に記載の評価システム。
5. 前記出力制御部は、
   前記測定対象の画像に前記測定対象に含まれる複数の前記測定領域の各々の前記ノイズの強度を示す画像を重ねた画像を、前記表示装置に表示する、
   請求項４に記載の評価システム。
6. 測定対象内のノイズの伝搬を評価する評価装置であって、
   印加電圧と前記印加電圧により内部を流れる電流とが比例しない非線形特性を示す前記測定対象に対して前記測定対象の外部から入力されたノイズである入力信号が前記測定対象内を伝搬し前記測定対象の測定領域から出力される出力信号を、該測定領域に対して非接触で検知するプローブの周波数と強度との関係を表す周波数特性であるゲイン特性によって表されるゲインの逆数および前記プローブの周波数と位相との関係を表す周波数特性である位相特性によって表される位相の逆位相の少なくとも一方である補正係数と、出力信号と、の畳み込み積分により、前記出力信号の時間変化を示すノイズ波形を計算する計算部、
   を備える、
   評価装置。
7. 前記入力信号は、
   前記非線形特性を示す電気的または電磁的な動作である非線形動作を前記測定対象にさせる、閾値以上の強度の電圧である、
   請求項６に記載の評価装置。
8. 前記評価装置は、
   前記ノイズ波形に含まれる、予め設定された評価対象外の周波数領域の成分である特定周波数成分を減衰させる減衰部、
   を更に備える、
   請求項６または請求項７に記載の評価装置。
9. 前記測定対象に含まれる複数の前記測定領域の各々の、前記ノイズ波形の振幅によって表されるノイズの強度を示す画像を表示装置に表示する出力制御部、
   を更に備える、
   請求項６～請求項８の何れか１項に記載の評価装置。
10. 前記出力制御部は、
    前記測定対象の画像に前記測定対象に含まれる複数の前記測定領域の各々の前記ノイズの強度を示す画像を重ねた画像を、前記表示装置に表示する、
    請求項９に記載の評価装置。

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