JPH04130278A - 電波放射シミュレーション装置および電波放射シミュレーション方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目　　次　　〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段　（第１乃至３図）作用 実施例　　　（第４図　乃至　第１３図　）発明の効果 〔概要〕 プリント板から発生する電波の放射量を推定する電波放
射シミュレーション装置および電波放射シミュレーショ
ン方法に関し、 設計段階におけるプリント板の電波放射量の推定が可能
になり、電波放射スペクトルに基づき発生源を推定する
ことも容易にできるようにすることを目的とし、 プリント板の物理的、電気的データを入力する入力手段
と、その入力されたデータを格納するデータ格納手段と
、該データ格納手段に格納されたプリント板のデータを
処理してその結果をデータ格納手段に記憶させる処理手
段と、該処理手段により得られた結果を周波数スペクト
ルに対する電波放射量として表示する出力手段からなる
シミュレーション装置において、前記処理手段にはプリ
ント板上の配線パターンの１つに流れる電流を求める電
流分布推定手段と、その電流によって生じる電波放射量
を求める電波放射量推定手段と、全ての配線パターンの
電波放射量が求められた場合に同じ周波数の電波放射量
を合計する合成電波放射量推定手段を備え、プリント板
のデータを入力し、プリント板上に形成された全ての配
線パターンについて、電流分布および放射量を順に計算
し、その結果を記憶させ、各周波数毎に整理して、同じ
周波数のデータを合計し、それらの結果を各周波数ごと
あるいは全周波数とともに表示するような構成の装置お
よび方法としたものである。

〔産業上の利用分野　〕

本発明は、プリント板から発生する電波の放射量を推定
する電波放射シミュレーション装置および電波放射シミ
ュレーション方法に関する。

〔従来の技術　〕

近年の情報処理装置のデータ処理速度の高速化に伴ない
、装置からの不要電波の放射が問題となっている。

このため、装置からの不要電波の放射量を測定し、電波
対策を行なうが、測定および対策に多大の工数や測定費
用を必要とする。これを解決するためには、プリント板
の段階で、電波の放射量を推定し、対策を立てる必要が
ある。

従来では、情報処理装置等電波障害自主規制協議会（Ｖ
ＣＣＩ）よりｒＶＣＣＩだよりＲＥＰＯＲＴ（１９８６
，７Ｎｏ、１）　Ｊによって、情報処理装置等の電波障
害に対する自主規制として、装置に対する許容値、測定
等の技術基準が定められているが、プリント板単体に対
する技術についてはなく、プリント板に対する不要電波
の放射量の測定としては、上記の技術基準に準拠した方
法を適用して測定していた。

（発明が解決しようとする課題　） 上記従来のプリント板からの電波放射量は、実際にプリ
ント板を製作して実測するため、プリント板製作後でな
ければ具体的な値が得られず、設計段階における電波放
射量は過去の実測データからの推定に頼らざるを得す、
その対策が遅くなり、最終的な設計案が確定するまでに
、多大な時間と費用が必要になる。また、その測定には
磁界プローブによって個々の部品やパターンの近傍をサ
ーチして、強い磁界を検知した箇所を電波放射の発生源
であろうとみなすに過ぎず、プリント板の電波放射スペ
クトルに基づき個々の発生限を推定することも困難であ
るという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、そ
の解決を目的として設定される技術的課題は、設計段階
におけるプリント板の電波放射量の推定が可能になり、
電波放射スペクトルに基づき発生源を推定することも容
易な電波放射シミュレーション装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段　〕

本発明は、上記課題を解決するための具体的な手段とし
て、電波放射シミュレーション装置を構成するにあたり
、第１図に示すように、プリント板の物理的、電気的デ
ータを入力する入力手段Ｉと、その入力されたデータを
格納するデータ格納手段２と、該データ格納手段２に格
納されたプリント板のデータを処理してその結果をデー
タ格納手段２に記憶させる処理手段３と、該処理手段３
により得られた結果を周波数スペクトルに対する電波放
射量として表示する出力手段４からなるシミュレーショ
ン装置において、前記処理手段３にはプリント板上の配
線パターンの１つに流れる電流を求める電流分布推定手
段３ａと、その電流によって生じる電波放射量を求める
電波放射量推定手段３ｂと、全ての配線パターンの電波
放射量が求められた場合に同じ周波数の電波放射量を合
計する合成電波放射量推定手段３ｃを備えたものである
。

また、前記シミュレーション装置において、前記処理手
段３にはプリント板上の配線パターンの１つに流れる電
流を求める電流分布推定手段３ａと、その電流によって
生じる電波放射量を求める電波放射量推定手段３ｂを備
えたものである。

この装置による電波放射シミュレーション方法としては
、第２図に示すように、プリント板のデータを入力しく
ステップ１１）、プリント板上に形成された全ての配線
パターンについて（ステップ１２）、電流分布（ステッ
プ１３）および放射量（ステップ１４）を順に計算し、
その結果を記憶させ（ステップ１５）、各周波数毎に整
理して（ステップ１６）、同じ周波数のデータを合計し
くステップ１７）、それらの結果を各周波数ごとあるい
は全周波数とともに表示する（ステップ１８）ことにし
たものである。

また、単一の周波数に対する電波放射シミュレーション
方法としては、第３図に示すように、プリント板のデー
タを入力するとともに調査対象となる特定の周波数を入
力しくステップ２１）、プリント板上に形成された全て
の配線パターンについて（ステップ２２）、電流分布お
よび電波放射量を順に計算して（ステップ２３）、その
結果を出力する（ステップ２４）ことにしたものである
。

〔作用〕

本発明は上記構成により、プリント板のデータを入力手
段１より入力してデータ格納手段２に記憶させると、デ
ータ格納手段２に格納されたデータから得られるプリン
ト板上に形成された全ての配線パターンについて、電流
分布推定手段３ａによって電流分布を、電波放射量推定
手段３ｂによって電波放射量を順に計算し、その結果を
データ格納手段２に記憶させ、それらのデータを合成電
波放射量推定手段３ｃにより各周波数毎に整理して、同
じ周波数のデータを合計し、結果を出力手段４によって
周波数スペクトル表示させる。

また、単一の周波数に対する電波放射シミュレーション
の場合においては、調査対象となる特定の周波数を入力
手段より入力すると、プリント板上に形成された全ての
配線パターンについて、電流分布推定手段３ａによって
電流分布を、電波放射量推定手段３ｂによって電波放射
量を順に計算して、その結果を出力手段により出力させ
る。

〔実施例　〕

以下、本発明の実施例として、電波放射量の推定手順を
プログラム化した場合について図示説明する。

！ｓ４図〜第１３図に実施例における各手段の構成を示
す。

＄４図に入力手段における入力モデルを示す。

ここに、３１はプリント板であって、−面をアース３１
ａとし、他面に配線パターン３１ｂを形成する。このプ
リント板３１については、平面的な大きさは縦×横をＤ
ｘＷとし、アース３１ａと配線パターン３１ｂとの間に
は厚みｈがあり、その間の比誘電率をｅｒとして入力す
る。配線パターン３１ｂについては、その開始位置Ｐ、
から曲がる位置Ｐ。を経由して終了位置Ｐ８に至る長さ
をＬとし、そのパターンの幅をＷ、厚みをｔとして入力
する。配線パターン３１ｂの開始位置Ｐ、と終了位置Ｐ
ｅにはＩＣ等の部品が配置されるものとし、ＩＣについ
てはその種類と、動作させるクロック周波数ｆ、と、電
源電圧ｖｃを入力データとする。

第５図にｉ番目の配置パターンにおける電流分布推定手
段が設定したＩＣの等価回路を示す。ここに各記号によ
って表わされているデータとしては、電源電圧ｖｃによ
って起動されるドライバ側ＩＣにおける内部電圧なりｌ
、内部抵抗をＲ１、出力容量をＣ，とじ、その出力電圧
を■。、出力電流なＩｏとして、レシーバ側ＩＣにおけ
る入力容量なＣ１＋　　ドライバ側ＩＣからレシーバ側
ＩＣを見たインピーダンスをｚｉとしている。

このように設定して、配線パターンを分布定数回路と考
え、線路損失無しの場合を例として、第６図に示す手順
によって電流分布を計算する。

まず、ＩＣの種類から内部抵抗（Ｒ，）と、出力容量（
Ｃ１）を設定する（ステップ４１）。

つぎに、クロック周波数の高調波成分の次数Ｎを１にす
る（ステップ４２）。

周波数ｆ＝ｆ、ＸＮを計算する（ステップ４３）。

周波数ｆが測定周波数の上限ｆ□やよりも大きいか調べ
（ステップ４４）、大きければ処理を終了し、小さけれ
ば次のステップに進む。

周波数ｆが測定周波数の上限ｆ　ｍａやよりも小さけれ
ば、ドライバ側の内部電圧Ｖ、を計算する。

（例えば、ＩＣの電源電圧が５０％デユーティの矩形波
の場合には、 によって計算する。一般の場合にはフーリエ級数展開し
た式を用いて計算する。）（ステップ４５）。

その次に、プリント板の実行誘電率ε。ｆｆをε。ｆｔ
　＝　（Ｇｒ　＋１）／２ ＋（ε、−１＞／＜２「「冒ｏ−ｈ）Ｗ）（ここに、ｗ
／ｈ≦１．ｔ／ｈ＜＜１）によって計算する（ステップ
４６）。

以下、順に各個を計算していく。

定数Ｃを光速として、 波長入＝Ｃ／　＜ｆ「τ７５）を計算する（ステップ４
７）。

プリント板の特性インピーダンスｚ０を、式によって計
算する（ステップ４８）。

位相定数をβとして、見掛上のパターン長Ｌ８を、式 ％式％ によって計算する（ステップ４９）。

配線パターンを無損失線路（α＝０）とした場合におけ
るドライバ側ＩＣからレシーバ側ＩＣをみた時のインピ
ーダンスＺｉを、ｊで虚数単位を表示させた式 によって計算する。

損失有り線路の場合には、ｕ　（＝Ｌ）をパターン長と
して、 ＺＲ：レシーバ側ＩＣの入力等価インピーダンスによっ
て算出する（ステップ５０）。

ドライバ側ＩＣおよび配線パターンの合成インピーダン
スをＺｔとして、ドライバ側ＩＣの出力電圧Ｖ０＝Ｖｔ
　　（１−Ｒ−／Ｚｔ　）を計算する（ステップ５１）
。

ドライバ側ＩＣの出力電流工。＝Ｖ、／Ｚ、を計算する
（ステップ５２）。

配線パターンを無損失線路（α＝０）とした場合の配線
パターン上における任意の点Ｘの電流値ＩＸを、ｊで虚
数単位を表示した式 によって計算する（ステップ５３）。

損失のある一般の線路における電流値工、は、減衰定数
α、位相定数β、虚数単位ｊとして、複素数γ＝α＋ｊ
βを表現し、プリント板３１のアースと配線パターンの
間の距ａｈが放射する電波の波長（３０ｃｍ〜１０ｍ）
に比べて充分に小さいため、配線パターンを準ＴＥＭ線
路と仮定して近似した式 によって計算する。

これらを計算した後、クロック周波数の高調波成分の次
数Ｎを、（Ｎ＝Ｎ＋１により）１つ増加してステップ４
３に戻る（ステップ５４）。

こうして周波数が測定周波数の上限ｆ　ｍａｘを超える
まで計算を繰り返す。

第７図に、ｉ番目の配置パターンに対する電波放射量推
定手段における計算手順を示す。

まず、プリント板３１のｉ番目の配線パターン３１ｂか
ら放射されて受信アンテナ５６に達する電波の直接波Ｅ
１および地面からの反射波Ｅ２の経路長Ｒ１、Ｒ２と、
そのプリント板面との角度（水平角）φ０．φ２および
アンテナボール５７との角度（垂直角）θ１．θ２を図
示のように設定し、計算する（ステップ６１）。

算出された値を使用して、放射されている電波Ｅｔを、
式 ％式％ Ｓ、　＝　１−ｓｉｎ”０ｍ”ＣＯ５２φ２、虚数単位
をｊとおいて、 とＲ２ をそれぞれ Ｇ２＝ として、計算する（ステップ６２）。

このようにして計算された電波放射量Ｅ、を記憶させる
には、第８図に示すようなファイル６３をデータ格納手
段として形成する。そのファイル６３には、周波数ｆの
格納部６３ａと電波放射量Ｅｔの格納部６３ｂを設け、
電波放射量Ｅｔの格納部６３ｂに複素数表現における実
数部ＥＲと虚数部Ｅｘのそれぞれの格納部６３ｃ、６３
ｄを股ける。

このファイルには（例えば１０００Ｍ　Ｈアを超えるま
で）格納する各クロック周波数ｆｃに対応させて、その
高調波成分の電波放射量Ｅｔにおける実数部ＥＲと虚数
部Ｅ工のそれぞれを格納する。

合成電波放射量推定手段には、計算した電波放射量のデ
ータを周波数の低い値から順に高い値へと並べる機能を
まとめたデータ並べ換え手段と、並べ換えたデータに同
一の周波数がある場合にその周波数に関する総和を計算
する機能をまとめた合成手段を備えている。

データ並べ換え手段では、（図中３本のパターンデータ
まで表示した）第９図のように、複数の配線パターンの
データ（ファイル６３）から、低い周波数より高い周波
数に並ぶように換えられたｌまとまりのデータ（ファイ
ル６４）を得る。

合成手段では、第１０図のように、並べ換えた後のファ
イル６４のデータで、同じ周波数が複数あれば（図中で
はｆ＝２０．３０のデータ）、その周波数の範囲で実数
部Ｅｎと虚数部Ｅ□のそれぞれについて総和を求めてデ
ータを入れ換え、ファイル６４内の全ての周波数につい
て単一のデータが並ぶようにする。

出力手段では、式 ％式％］） によって電波放射量Ｅｔの大きさｌ　Ｅ　ｔ　ｌを計算
し、その計算結果を各周波数に対する放射量のグラフと
して表示する。

第１１図にはそのグラフが単色の場合を示す。

第１２図には放射成分が合成された周波数の場合に分析
しやすくするため比率の高い順に赤、緑等と色分けして
表示した場合を示す。

そして、合成された周波数の放射量については発生源の
パターン番号および電波放射量等の具体的な値を放射成
分Ｅｔ（ｉ）として明らかにするため、第１３図に示す
ような表示６５を行なうことによって、合成された各周
波数ｆとその放射成分Ｅｔ（１）　、　Ｅｔ（２）を明
示する。

このように構成した実施例によって電波放射シミュレー
ションを実行した場合には、プリント板３１に関する入
力データをすべて入力すると、プリント板３１の各配線
パターン３１ｂの夫々について電流値工、を推定し、そ
の電流値ＩＸによって放射される電波Ｅｔを周波数ｆご
とに推定してファイル６３に格納し、このようにして得
られた各周波数ｆに対する電波Ｅ、をすべて周波数の小
さい方から順に並べ換えてファイル６４にまとめて格納
し、このファイル６４の中で同一周波数ｆのデータが複
数あれば、その和を求めて１つのデータにまとめ、ファ
イル６４のデータをすべて周波数ｆに対して単一のデー
タが対応するように直し、各周波数ｆに対する合成され
た電波放射量ＩＥｔｌを出力して、グラフ表示する。

また、特定の周波数ｆ、に対する電波放射量シミュレー
ションには、実施例の一部（電流分布推定手段および電
波放射量推定手段）を利用して実行する。

調査したい特定の周波数ｆ、を入力すると、プリント板
３１の各配線パターン３１ｂの夫々について電流値工、
を推定し、その電流値１１によって放射される電波Ｅｔ
を推定し、得られたデータについて発生源のパターン番
号とともに電波放射量を出力して、電波放射量の多い順
から先に表示する。

このように実施例では、実際に製作したプリント板を使
用した電波放射量の測定を行なわず、設計段階でまとめ
られたプリント板３１のデータを入力した電波放射量測
定シミュレーションにより代用できるようにしたことに
よって、設計段階でプリント板各部の電波放射量が推定
でき、不要電波の放射に対する電波対策が容易にできる
。

また、対策すべき周波数の電波を発生している配線パタ
ーンを探し出すことができるようになって、プリント板
３１における不要電波の発生源を推定することができる
。

（発明の効果　） 以上のように本発明では、プリント板が設計できた時点
で、そのプリント板に形成した配線パターンの各々に対
して電流分布推定手段３ａにより電流分布を計算して推
定し、その電流分布に対する電波放射量を電波放射量推
定手段３ｂにより計算して推定し、その結果から合成電
波放射量推定手段３Ｃによって周波数順に整理するとと
もに同じ周波数のデータを合計して電波放射量のスペク
トル分布をまとめることができるようにしたことによっ
て、プリント板の電波放射量を各配線パターン毎に把握
でき、設計段階で不要電波を出力している箇所あるいは
発生源を見付けだすことができて、設計変更が容易にで
き、最終設計案のまとめが速くできて製品化が速くでき
るとともに、経費を削減できる。

また、単一の周波数に対して、調査対象とした特定の周
波数を入力して、プリント板上に形成された全ての配線
パターンについて、電流分布推定手段３ａによって電流
分布を、電波放射量推定手段３ｂによって電波放射量を
順に計算して、その結果を出力手段４により出力させる
ことができるようにしたことによって、対策すべき周波
数の電波発生源を推定し易くなり、設計あるいは製作後
に発見された電波放射過剰に対して適切かつ迅速に対応
し、処置することができる。

このような装置を用いて、プリント板のデータを入力し
、プリント板上に形成された全ての配線パターンについ
て電流分布および放射量を順に計算し、その結果を各周
波数毎に整理して、同じ周波数のデータを集計し、表示
することにより電波放射シミュレーションができるよう
にしたことによって、予めプリント板の設計パターンに
対する種々の電波放射シミュレーションが実行できるよ
うになり、多様な電波放射実験を迅速かつ安価に実行で
きる。

また、調査対象となっている特定の周波数を入力して、
プリント板上に形成された全ての配線パターンについて
、電流分布および電波放射量を順に計算し、その結果を
出力させて、単一の周波数に対する電波放射シミュレー
ションを実行できるようにしたことによって、特定の周
波数に対する個々の不要電波発生限を推定することが短
時間で容易にできるようになり、対策すべき発生源を見
付けて改良するための周期を短くすることができて、経
費を削減させるとともにプリント板の信頼性を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理構成図、 第２図は、本発明によるプリント板からの電波放射シミ
ュレーションを示す流れ図、 第３図は、本発明による特定周波数のシミュレーション
を示す流れ図、 第４図は、実施例におけるプリント板の入力モデルを示
す説明図で、 （ａ）プリント板正面図、 （ｂ）プリント板断面拡大図、 第５図は、実施例におけるＩＣの等何回路を示す説明図
、 第６図は、実施例における電流計算手順を示す流れ図、 第７図は、実施例における電波放射量の計算手順を示す
流れ図、 第８図は、実施例における電波放射量データのファイル
構造を示す格納領域説明図、 第９図は、実施例におけるデータ並べ換えを示す説明図
、 第１０図は、実施例におけるデータの合成を示す説明図
、 第１１図は、実施例における出力例（単色）を示す棒グ
ラフ、 第１２図は、実施例における出力例（カラー）を示す棒
グラフ、 第１３図は、実施例における合成された放射成分の表示
例−を示す説明図。 １・・・入力手段 ２・・・データ格納手段 ３・・・処理手段 ３ａ・・・電流分布推定手段 ３ｂ・・・電波放射量推定手段 ３Ｃ・・・合成電波放射量推定手段 ４・・・出力手段 本発明による特定周波数のシミュレーションを示す流れ
図第３図 実施例におけるプリント板の入力モデルを示す説明図節 図 第 図 実施例における電波放射量データのファイル構造を示す
格納領域説明図路 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）プリント板の物理的、電気的データを入力する入
   力手段（１）と、その入力されたデータを格納するデー
   タ格納手段（２）と、該データ格納手段（２）に格納さ
   れたプリント板のデータを処理してその結果をデータ格
   納手段（２）に記憶させる処理手段（３）と、該処理手
   段（３）により得られた結果を周波数スペクトルに対す
   る電波放射量として表示する出力手段（４）からなるシ
   ミュレーション装置において、 前記処理手段（３）にはプリント板上の配線パターンの
   １つに流れる電流を求める電流分布推定手段（３ａ）と
   、 その電流によって生じる電波放射量を求める電波放射量
   推定手段（３ｂ）と、 全ての配線パターンの電波放射量が求められた場合に同
   じ周波数の電波放射量を合計する合成電波放射量推定手
   段（３ｃ）を備えた ことを特徴とする電波放射シミュレーション装置。
2. （２）プリント板の物理的、電気的データを入力する入
   力手段（１）と、その入力されたデータを格納するデー
   タ格納手段（２）と、該データ格納手段（２）に格納さ
   れたプリント板のデータを処理してその結果をデータ格
   納手段（２）に記憶させる処理手段（３）と、該処理手
   段（３）により得られた結果を周波数スペクトルに対す
   る電波放射量として表示する出力手段（４）からなるシ
   ミュレーション装置において、 前記処理手段（３）にはプリント板上の配線パターンの
   １つに流れる電流を求める電流分布推定手段（３ａ）と
   、 その電流によって生じる電波放射量を求める電波放射量
   推定手段（３ｂ）を備えた ことを特徴とする電波放射シミュレーション装置。
3. （３）プリント板のデータを入力し（ステップ１１）、
   プリント板上に形成された全ての配線パターンについて
   （ステップ１２）、電流分布（ステップ１３）および放
   射量（ステップ１４）を順に計算し、その結果を記憶さ
   せ（ステップ１５）、各周波数毎に整理して（ステップ １６）、同じ周波数のデータを合計し（ステップ１７）
   、それらの結果を各周波数ごとあるいは全周波数ととも
   に表示する（ステップ１８） ことを特徴とする電波放射シミュレーション方法。
4. （４）プリント板のデータを入力するとともに調査対象
   となる特定の周波数を入力し（ステップ２１）、プリン
   ト板上に形成された全ての配線パターンについて（ステ
   ップ２２）、電流分布および電波放射量を順に計算して
   （ステップ２３）、その結果を出力する（ステップ２４
   ） ことを特徴とする電波放射シミュレーション方法。