JPH11142453A

JPH11142453A - 電磁波発生源探査方法及び装置

Info

Publication number: JPH11142453A
Application number: JP30621297A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kamisaka; 晃一上坂; Taku Suga; 卓須賀
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 1999-05-28
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: JP3474090B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電子機器内に存在する電磁波発生源の位置等を
特定する。【解決手段】磁界発生源領域201上の格子点203に存在す
る求めるべき電流によって生じた、測定平面202で測定
した近傍磁界測定値のｘ方向成分の分布を、近傍磁界測
定が行われた格子点数分の次元を持ち、各格子点での測
定値を各次元の値とした測定磁界合成複素ベクトル206
として表し、格子点204に仮定した電流により生じる近
傍磁界計算値のｘ方向成分を同様な複素ベクトル207と
して表す。各格子点上に仮定した電流毎に求めた両ベク
トルの内積値の最大値を求めることで、実際の電磁波発
生源の位置203を特定し、さらに、両者の内積値をベク
トル207の大きさで除算することで、近傍磁界測定値の
ｘ方向成分に対応するｙ方向電流成分の大きさ、位相お
よび位置の情報を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波発生源の大
きさ、位相、および位置を検出し、装置遠方の任意の位
置における電磁界強度を求める方法および装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】不要電磁輻射の抑制技術では、近年の情
報通信機器等の普及にともなう不要電磁波による電磁障
害が頻発していることから、その原因である不要電磁波
を抑制するために発生源を検出する技術が要求されてい
る。

【０００３】従来の不要電磁波発生源を探査する装置と
しては、カナダのノーザンテレコム社のＥＭＳＣＡＮが
あるが、測定対象となる被測定装置を測定装置上に設置
する。このため、測定装置が導体板として鏡像を生じる
ことから、被測定装置への電磁界の擾乱が大きい。さら
に、ＥＭＳＣＡＮは測定値をそのまま出力するため被測
定装置上の相対値としてしか得られない。つまり、被測
定装置上の電磁輻射源の位置は鏡像の影響により正確に
わからないだけでなく、正確な大きさ及び位相がわから
ないため、その電磁輻射源による遠方での電磁輻射の大
きさもわからないという問題がある。

【０００４】このような問題を解決するための電磁波発
生源の探査方式として、例えば、電子情報通信学会論文
誌Ｂ−ＩＩ１９８５年１０月、菊池淳一著「開口合成
による不要電磁波発生源の位置推定方法の一提案」、電
子情報通信学会論文誌Ｂ−ＩＩ１９８６年９月、菊池
淳一著「最大エントロピー法を応用した電磁波発生源の
位置推定」、ＮＥＣ技法１９９３年９月、林昌世著
「ＥＭＣにおける電磁界計測と数値解析」がある。以
下、これらの探査方式をそれぞれ説明する。

【０００５】上記「開口合成による不要電磁波発生源の
位置推定方法の一提案」で例示されている方法は、微小
モノポールアンテナを電界プローブとして、平面上直交
座標系に沿って波長の４分の１程度の間隔でアレー配置
し、アレー面積と等しい開口面アンテナを用いて不要電
磁波を測定したことと等価にするものである。この測定
値の位相変位から電磁波発生源が存在する開口面上の位
置を特定するものであり、演算時間がほかに比べて短
く、大きさ、位相の両方の値が検出可能であるが、分解
能が波長の４分の１程度と粗くなるという問題がある。

【０００６】上記「最大エントロピー法を応用した電磁
波源の位置推定」に例示されている方法では、一定時間
連続に測定した電磁波の時系列情報に対して最大エント
ロピー法を適用したパワースペクトルを二次元空間にお
ける電磁波発生源の位置に対応させるものであるが、位
置精度が高いという利点がある一方、一定時間以上連続
した測定が必要であり、さらに波源の位相情報を検出で
きず、遠方界を計算により求めることができないという
問題がある。

【０００７】上記「ＥＭＣにおける電磁界計測と数値解
析」に例示されている方法では、例えば図２に示すよう
に、電磁波を発生している電流が存在すると仮定される
領域（電磁波発生源領域２０１）を微小格子（ｎ＝１〜
Ｎ）に分割し、磁界測定を行う平面領域（測定平面２０
２）を微小格子（ｍ＝１〜Ｍ）に分割し、電磁波発生源
領域２０１の微小格子と等しい数の測定値を、以下の式
によって表される電流と磁界の線形連立方程式をたて
る。

【０００８】

【数１】

【０００９】ここで、Ｈｍ_x（ｍ）、Ｈｍ_y（ｍ）、Ｈｍ
_z（ｍ）は測定平面２０２上の格子点ｍにおいて測定さ
れたｘ、ｙ、ｚ方向における磁界成分、Ｉｘ（ｎ）、Ｉ
ｙ（ｎ）、Ｉｚ（ｎ）は電磁波発生源領域２０１の格子
点ｎに存在する電流のｘ、ｙ、ｚ方向成分、Ｈｘ
_x（ｍ、ｎ）、Ｈｘ_y（ｍ、ｎ）、Ｈｘ_z（ｍ、ｎ）は電
磁波発生源領域２０１の格子点ｎに存在するｘ、ｙ、ｚ
方向の単位電流によって発生する測定平面２０２上の格
子点ｍにおけるｘ方向の磁界成分である。また、Ｈｙ_x
（ｍ、ｎ），Ｈｙ_y（ｍ、ｎ），Ｈｙ_z（ｍ、ｎ）、Ｈｚ
_x（ｍ、ｎ），Ｈｚ_y（ｍ、ｎ），Ｈｚ_z（ｍ、ｎ）はそ
れぞれ、電磁波発生源領域２０１の格子点ｎに存在する
ｘ、ｙ、ｚ方向の単位電流によって発生した測定平面２
０２上の格子点ｍにおけるｙ、ｚ方向の磁界成分であ
る。これを以下に示す行列式の解を求めることで電磁波
発生源位置、すなわち電流分布Ｉｘ（ｎ）、Ｉｙ
（ｎ）、Ｉｚ（ｎ）を特定する。

【００１０】

【数２】

【００１１】電磁波発生源が微小格子上に存在し、かつ
測定値が厳密に正しければ位置が点で得られ、大きさお
よび位相の真値が得られる。しかし、少なくともいずれ
か一方に誤差が含まれると線形連立方程式が収束せず、
解が得られない、もしくは全く違う解を算出するという
問題が生じる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】装置遠方での電磁界を
抑えるために、その電磁波の発生源を探査し、対策を施
す必要がある。この発生源を探査する方式において、Ｅ
ＭＳＣＡＮのような従来装置で利用されている直接探査
方式では、検出磁界強度の最も大きな座標に電磁波発生
源があると想定できるが、発生源のエネルギーを取り出
す必要があるため、電磁波発生源自体に擾乱を与え、そ
の補正ができるような特殊な場合を除いては電磁波発生
源の真値を得ることはできない。

【００１３】また、上述した逆問題方式では分解能が波
長の４分の１程度と粗くなるか、分解能を向上させるた
めに一定時間連続な測定が必要であるか、演算時間が膨
大になりかつ全く違う解を算出する、もしくは解が得ら
れないという問題がある。

【００１４】本発明は、測定装置により生じる鏡像が小
さく電磁界の擾乱の小さな距離に設けた観測点で測定し
た近傍磁界分布の情報を用いて、従来手法に比べて電磁
波発生源を高速、高分解能で、かつ各方向成分を分離抽
出して求め、測定対象内の電磁波発生源を検出し、該検
出した電磁波発生源に基づいて遠方における電磁界強度
を算出することができる電磁波発生源探査方法及び装
置、並びにその方法を実現するアルゴリズムを記憶した
記憶媒体を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】測定装置の構成として
は、直接探査方式では測定装置による鏡像の影響が生じ
るので、本発明においては、この影響を小さくするため
測定装置本体と被測定装置との間に距離を置き、磁界を
擾乱させない程度に小さな磁界プローブのみを測定装置
本体から被測定装置へと延ばして測定を行う。

【００１６】本発明による逆算方法では、例えば図２に
示すように磁界発生源領域２０１を分割する微小格子点
（以下では格子点と略称する）ｎ上に存在する電流の
ｘ、ｙ、ｚ方向成分Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚにより、測定平面
２０２を分割する微小格子点（以下では格子点と略称す
る）ｍに発生する磁界に対応するベクトルポテンシャル
の各成分Ａｘ、Ａｙ、Ａｚを数３のように示す。

【００１７】

【数３】

【００１８】ここで、ｄｘ、ｄｙ、ｄｚは格子点間の微
小距離、ｒ_mnは格子点ｍと格子点ｎとの距離を示す。上
記数３は、以下の数４に示すマクスウェルの方程式から
数５のように展開される。

【００１９】

【数４】

【００２０】

【数５】

【００２１】ここで、θ、Φはｘｙｚ座標と原点を同じ
にする極座標における座標位置、ｘｐ、ｙｐ、ｚｐはｘ
ｙｚ座標における観測点での座標位置、ｘｓ、ｙｓ、ｚ
ｓはｘｙｚ座標における電磁波の発生源での座標位置を
示している。すなわち、ｄｘ、ｄｙ、ｚｐおよびｚｓの
相対的位置関係は、図１０に示すようなものになる。

【００２２】本発明では、電磁波発生源領域２０１を複
数の格子に分割した点を想定し、その各々の格子点に座
標系各方向に大きさ１、位相０の単位電流を仮定し、こ
の仮定した電流によって、電磁波の近傍領域内に設けた
観測点に発生する磁界分布を計算により求める。これを
行列として数６に示す形式に変換する。

【００２３】

【数６】

【００２４】従来の方式では、電流方向と同方向の磁界
成分、つまり０行列を加え、上述した数１および数２と
同じく、以下の数７及び数８のように展開していた。

【００２５】

【数７】

【００２６】

【数８】

【００２７】一方、本発明では、上記数６に示す計算に
より求めた磁界分布と電磁波の近傍領域（測定平面）内
に設けた観測点における近傍磁界測定値とについて、各
々観測点数に等しい次元数を持つ複素ベクトルを設定
し、これら複素ベクトルの各項を数９のように演算する
ことで、両複素ベクトルの内積を求める。

【００２８】

【数９】

【００２９】ここで、ｎ’は電流発生源領域２０１上に
仮定した単位電流の存在する格子点を示す。上記数９の
下線部に含まれる電流成分が等しい２式を取り上げ、こ
れらの内積を求めると数１０に示すように展開される。

【００３０】

【数１０】

【００３１】上記数１０は複雑であるが、観測点の位置
を電磁波発生源の上方を囲むように設ければ、以下の数
１１の条件が成立し、これより上記数１０は第１項、第
２項、第４項が０になり以下の数１２のように簡略化さ
れる。

【００３２】

【数１１】

【００３３】

【数１２】

【００３４】他の成分も同様に以下の数１３のように簡
略化される。

【００３５】

【数１３】

【００３６】ここで、上記数１２および数１３は内積値
である。これらの内積値を、測定値と計算値に対応する
複素ベクトルの大きさで除算すると、電磁波発生源の各
方向成分の存在する座標位置では１が得られる。これ
は、上述した測定値と計算値の複素ベクトルが一致、す
なわち両者のなす角度ｃｏｓθが０となった場合に対応
する。すなわち、このようにして得られる値は、計算で
求めた磁界分布と測定された磁界分布とのマッチングの
度合いに対応し、対応する座標位置に電磁波源が存在す
る確率（あるいは比率）を示すものである。

【００３７】例えば、上記存在確率は以下の数１４で表
され、これが数１５の条件を満たす時、その位置でｔｈ
ｅｎ以降の値をとり、満たさない場合は０となる。

【００３８】

【数１４】

【００３９】

【数１５】

【００４０】なお、上記数１５の条件は、電流を想定し
た格子上に実際の電流が存在した場合、存在確率は１と
なると考えられる。ところが、実際には格子間にも電流
が存在するため、観測点から格子を眺めた場合、隣り合
う格子点との半分の距離内の電流を含めてその格子上に
電流が存在すると考えるものである。

【００４１】以上の方法により、３次元に分離した電磁
波発生源の位置が得られ、その点での電流の大きさおよ
び位相は、上記数１２、１３を展開することにより、フ
ェーザ表現（複素数表現）により得られる。

【００４２】このような磁界分布から電流を求める逆算
方式では、メッシュ数（格子数）ｍ、ｎに対して、従来
手法では連立方程式の解法として有名なガウスの消去法
を用いた場合、以下の数１６に比例した計算時間を必要
とするが、本発明による手法では、以下の数１７に比例
した計算時間で済む。例えば、約７００個のメッシュを
切った場合、本発明によれば約１２０分の１の時間で逆
算が可能となる。

【００４３】

【数１６】

【００４４】

【数１７】

【００４５】すなわち、本発明による逆算方式によれ
ば、従来手法の課題である演算時間の短縮を可能とし、
電磁波発生源の大きさ、位相および位置の探査精度を向
上させ、各方向成分への分離を行い、高速、高精度で遠
方界へ展開可能な電磁波発生源探査を実現することがで
きる。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した不要電磁
波発生源探査装置の第１の実施形態を図１〜図３、図７
を用いて説明する。

【００４７】本実施形態に係る不要電磁波発生源探査装
置は、図１に示すように、測定対象である被測定装置１
０１の磁界を検出する３次元磁界プローブ１０６と、高
周波増幅器１０７と、位相検波器１０８と、Ａ／Ｄコン
バータ１０９と、ＣＰＵおよびメモリ等を備えるコンピ
ュータ１１０と、本発明による探査方法を実現するため
のプログラム等を記憶した記憶装置１１０ａと、探査結
果を出力表示する表示装置１１１と、被測定装置１０１
の動作クロックを増幅する高周波増幅器１１２と、ｎ逓
倍器１１３とを備えている。なお、記憶装置１１０ａ
は、例えば、プログラムやデータなどの情報を記憶した
記憶媒体、および、それを読み取るための記憶媒体読取
装置により実現される。

【００４８】本実施形態の装置においては、被測定装置
１０１に対して電磁界的に近傍となる距離１０２の点
で、被測定装置１０１により発生された磁界を、ｘ方向
磁界プローブ１０３、ｙ方向磁界プローブ１０４、ｚ方
向プローブ１０５を組み合わせた３次元磁界プローブ１
０６によって測定する。３次元磁界プローブ１０６は、
例えば、３つのループアンテナ１０３、１０４、１０５
によって構成する。ここで、電磁界的に近傍となる距離
とは（２πｒ／λ）≦１を満足する距離ｒの数値範囲を
指す。

【００４９】３次元磁界プローブ１０６で検出された近
傍磁界による誘起電圧は、各方向成分毎に高周波増幅器
１０７によって増幅され、位相検波器１０８へ送られ
る。一方、被測定装置１０１の動作クロックは高周波増
幅器１１２によって増幅された後、ｎ逓倍器１１３へ送
られ、そこで増幅信号のｎ倍の周波数の信号が生成され
る。

【００５０】位相検波器１０８は、３次元磁界プローブ
１０６からの磁界測定信号とｎ逓倍器１１３からのｎ倍
信号とを受け入れて、測定磁界の各方向成分について、
その大きさと位相の情報を分離抽出する。

【００５１】この測定された近傍磁界の大きさと位相を
示す信号は、Ａ／Ｄコンバータ１０９を通して、測定動
作の制御および演算を行うためのコンピュータ１１０に
読み込まれる。

【００５２】また、コンピュータ１１０は、ｎ逓倍器１
１３へ逓倍数ｎを指示し、該逓倍数ｎと対応づけて、上
記測定された近傍磁界の大きさや位相等の情報を記憶し
ておくことにより、被測定装置１０１の動作クロックの
高調波成分についての３次元近傍磁界測定を可能として
いる。

【００５３】さらに、コンピュータ１１０は、以上のよ
うにして得られた３次元磁界測定値を用いて、以下に詳
細説明する本発明の方法により、被測定装置１０１上の
電磁波発生源としての電流分布を計算により逆算し、そ
れにより得られた電流分布から遠方の電磁界分布を求め
る。このようにして求められた遠方電磁界の支配的な要
因となる電流の大きさ、位相および位置は、算出された
遠方電磁界と共に、出力装置１１１に出力する。

【００５４】本実施形態によれば、近傍磁界を測定する
ことで任意の遠方における不要電磁界を求めることがで
きるだけでなく、該不要電磁波の支配的要因となる電磁
波発生源としての電流の大きさ、位相および位置を求め
ることができる。

【００５５】なお、本実施形態では、被測定装置１０１
の動作クロック周波数を取り出し、そのｎ逓倍の信号を
位相検波器１０８へ提供するための高周波増幅器１１２
とｎ逓倍器１１３とを備えているが、本発明では必ずし
も必要ではない。これら構成の代りに、例えば、測定対
象となる周波数範囲をスキャンする信号発生器等を用い
る構成としても良い。

【００５６】次に、本実施形態の電磁波発生源探査装置
により実施される電磁波発生源逆算処理（探査処理）の
一例を図２、図３、図７を用いて説明する。ここで、図
２は本実施形態に係る解析の概念図、図７はその処理の
全体処理を示すフローチャート、図３は本発明が適用さ
れた、ある特定の方向に流れる電流成分の検出処理の流
れを示すフローチャートである。

【００５７】本探査処理は、図１の不要電磁波発生源探
査装置の記憶装置１１０ａに予め記憶された、上述した
本発明の探査方法を実現するための探査プログラムを、
コンピュータ１１０のＣＰＵで実行することにより実現
されるものである。

【００５８】本探査処理では最初、図２に示すように分
割された２次元の測定平面２０２上の各格子点ｍにおい
て、近傍磁界の測定を行う（図７のステップ７０１）。
本例では、様々な電子デバイスが実装されている基板等
を被測定装置１０１として想定し、磁界発生源の全てが
ｘｙ平面に平行な２次元平面（磁界発生源領域２０１）
に存在し、かつ、これと直交するｚ方向に流れる電流成
分は０と仮定している。このため、３次元磁界プローブ
１０６により測定された３次元の近傍磁界測定値のう
ち、ｘ方向およびｙ方向の測定値だけを用いる。

【００５９】次に、測定された近傍磁界データを利用し
て、当該測定された近傍磁界を発生すると考えられるｙ
方向、ｘ方向の電流成分をそれぞれ検出する（ステップ
７０２、７０３）。これらステップでの処理については
以下で詳細に説明する。

【００６０】最後に、ステップ７０２、７０３で求めた
電流分布によって生じる、被測定装置１０１から所定距
離だけ離れた遠方の電磁界を算出する（ステップ７０
４）。

【００６１】次に、上記図７のステップ７０２における
処理を、図２および図３を参照して詳細に説明する。

【００６２】本処理では最初、ｙ方向電流成分を求める
ために、測定された近傍磁界のｘ方向成分を取得する
（ステップ３０２）。ここで、実際の電磁波発生源とし
ての求めるべき電流が図２に示す格子点２０３上に存在
するとき、測定平面２０２において、３次元磁界プロー
ブ１０６によって測定した近傍磁界測定値のｘ方向成分
の分布は、近傍磁界測定が行われた格子点数分の次元を
持ち、各格子点での測定値を各次元での値とした複素ベ
クトル２０６として表すことができる。以下ではこれを
測定磁界合成複素ベクトル２０６と呼ぶ。本ステップで
は、この測定磁界合成複素ベクトル２０６を測定データ
に基づいて設定する。

【００６３】これに対しステップ３０３では、計算磁界
合成複素ベクトル２０７を求める。計算磁界合成複素ベ
クトル２０７は、磁界発生源領域２０１上のある１つの
格子点２０４に電流を仮定した場合に得られるもので、
該仮定した電流によって測定平面２０２に生じる近傍磁
界計算値のｘ方向成分の分布は、近傍磁界測定が行われ
た格子点数分の次元を持ち、各格子点での計算値を各次
元での値としている。本実施形態では、上述したものと
同じ方法により、電磁波発生源領域２０１を分割して設
定した格子点の各々について電流の存在を仮定して、計
算磁界合成複素ベクトル２０７を求めるものとする。

【００６４】次に、上記ステップ３０２、３０３で求め
た測定磁界合成複素ベクトル２０６と計算磁界合成複素
ベクトル２０７との内積値を、例えば上記数１２及び数
１３を用いて、電磁波発生源領域２０１の各格子点に仮
定した電流毎に求める（ステップ３０４）。

【００６５】ここで得られる内積値は、磁界発生源領域
２０１と測定平面２０２とのｚ方向距離の二乗を、該ｚ
方向距離の二乗と探査すべき電流が存在する格子点（例
えば格子点２０３）および仮定した電流が存在する格子
点（例えば格子点２０４）の間の距離の二乗との和によ
り割算して得られる比によって表されるものであり、仮
定した電流の位置が実在する電流の位置と一致した場合
に最大値、あるいは、略一致した場合等に極大値とな
る。

【００６６】本実施形態では、この内積値の最大値ある
いは極大値を求めるために、得られた内積値を電磁波発
生源領域２０１の空間に対し微分し（ステップ３０
５）、微分値が０でかつ連続となる位置を実際の電磁波
発生源の位置として決定する（ステップ３０６）。

【００６７】さらに、この位置に存在する電磁波発生源
としての電流の大きさと位相は、測定磁界合成複素ベク
トル２０６と計算磁界合成複素ベクトル２０７の内積値
において余弦の二乗が１であることから、両者の内積値
を計算磁界合成複素ベクトル２０７の大きさで除算する
ことで得られる（ステップ３０７）。

【００６８】以上の処理により、近傍磁界測定値のｘ方
向成分に対応するｙ方向電流成分について、その大き
さ、位相、および位置の情報を得られる。

【００６９】なお、図７のステップ７０３も、上記ステ
ップ７０２でｘ方向成分の近傍磁界を測定してｙ方向の
電流成分を求めるのに対し、ｙ方向成分の近傍磁界を測
定してｘ方向の電流成分を求める点が違うだけで、それ
以外の処理は同じであるので、その説明は省略する。

【００７０】次に、本発明に係る不要電磁波発生源探査
装置の第２の実施形態を図４、図５を参照して説明す
る。ここで、図４に本実施形態において特徴的な解析処
理手順を示し、図５は本実施形態における装置構成例を
示す。

【００７１】本実施形態の装置は、図５に示すように、
図１に示す装置と同様なハードウエア構成を備えるが、
後述するように磁界発生源の３次元分布を検出するため
に、図４に示すような本実施形態で特徴的な処理を含ん
だ磁界発生源探査アルゴリズムを実行するものである。

【００７２】すなわち、本実施形態においては、３次元
形状を備える被測定装置５０１に対して電磁界的に近傍
となる距離１０２の点で、被測定装置５０１による磁界
をｘ方向磁界プローブ１０３、ｙ方向磁界プローブ１０
４、ｚ方向磁界プローブ１０５を組み合わせた３次元磁
界プローブ１０６によって測定する。

【００７３】３次元磁界プローブ１０６で発生した近傍
磁界による誘起電圧は、高周波増幅器１０７によって各
方向成分毎に増幅すると共に、被測定装置５０１の動作
クロックを高周波増幅器１１２によって増幅した信号の
ｎ倍の周波数をｎ逓倍器１１３によって生成し、各々の
信号を位相検波器１０８に与えることで、被測定装置５
０１の動作クロックの高調波周波数における測定磁界の
各方向成分について、大きさと位相に分離される。この
大きさと位相の信号をＡ／Ｄコンバータ１０９を通して
測定制御および演算用のコンピュータ１１０に読み込
み、以下に説明する演算処理によって測定した近傍磁界
の発生源となる電流分布を検出する。

【００７４】また、このコンピュータ１１０からｎ逓倍
器１１３へ逓倍数ｎを変えることで、上記第１の実施形
態と同様に、所望の高調波成分についての測定を行うこ
とができる。

【００７５】次に、本実施形態による処理手順を説明す
る。なお、近傍磁界の測定から遠方電磁界の算出までの
概略処理は、図７の処理において、ｙ、ｘ方向の電流成
分検出ステップ７０２、７０３に続いて、ｚ方向の電流
成分検出処理を加えたものである。

【００７６】本実施形態においては、各方向成分の電流
成分検出処理で、例えば図４に示すような処理を行う。
図４では、ｚ方向の電流成分を求める場合を例に挙げて
説明するが、ｘ、ｙ方向の電流成分も同様な処理により
求めることができる。

【００７７】本処理では最初、求めるべきｚ方向の電流
成分によって生じた３次元近傍磁界のｘ方向成分の測定
値を、近傍磁界測定点数の次元を持つ測定磁界合成複素
ベクトル２０６（図２参照）として表す（ステップ４０
２）。また、この選択した測定磁界成分の方向に対して
直交方向に仮定した、ｚ方向の電流成分によって生じる
近傍磁界のｘ方向成分についての計算値から、近傍磁界
測定点数の次元と同じ次元数を持つ計算磁界合成複素ベ
クトル２０７を取得する（ステップ４０３）。

【００７８】次に、測定磁界合成複素ベクトル２０６と
計算磁界合成複素ベクトル２０７の内積値を求める（ス
テップ４０４）。ここで、上記第１の実施形態でも説明
したように、求めた内積値はこれら２つのベクトルのな
す角２０８（図２参照）の余弦の二乗によって表すこと
ができ、仮定した電流の位置（格子点２０４）が実在す
る電流の位置（格子点２０３）と一致した場合に最大
値、あるいは、略一致した場合などに極大値となる。

【００７９】同様に、３次元近傍磁界測定値のｘ方向成
分と仮定した電流成分の方向（ｚ方向）との両方に対し
て直交する方向（ｙ方向）における測定値から測定磁界
合成複素ベクトル２０６’（図示せず）を求め（ステッ
プ４０８）、該ｙ方向測定磁界合成複素ベクトル２０
６’と、これに対応して求められた計算磁界合成複素ベ
クトル２０７’（図示せず）との内積値を求める（ステ
ップ４０９）。ここで、計算磁界合成複素ベクトル２０
７’は、ステップ４０３で仮定されたｚ方向の電流を磁
界発生源として発生する計算磁界のｙ方向成分の分布に
より設定されたものである。

【００８０】次に、ステップ４０４、４０９で得られた
内積値のうち、ｚ方向電流の存在を仮定した各格子点毎
に、そこで得られたｘおよびｙ方向成分の内積値同士の
積を求める（ステップ４１０）。これにより、仮定した
電流の方向の成分の存在確率分布が得られる。

【００８１】上記内積値同士の積算結果の最大値あるい
は極大値を求めるために、ステップ４１０で各格子点毎
に得られた結果について、図３のステップ３０５と同様
に空間に対して微分し（ステップ４１１）、微分値が０
でかつ連続となる位置を電磁波発生源の位置と決定する
（ステップ４１２）。このようにして求められた位置に
存在する電磁波発生源としての電流の大きさと位相は、
上記ステップ４１０で得られた内積値の演算結果を、上
記ステップ４０３で設定された計算磁界の複素ベクトル
２０７、２０７’の大きさで除算することで得られる
（ステップ４１３）。

【００８２】本処理によれば、３次元近傍磁界測定値の
ｘ、ｙ方向成分を生成するｚ方向の電流成分の大きさ、
位相および位置を分離抽出できる。

【００８３】さらに、上記処理を３次元各方向に仮定し
た電流に対して行うことで、電磁波発生源としての電流
を３次元に分離し、各々の大きさ、位相、および位置の
情報を分離抽出することができる。

【００８４】本実施形態によれば、得られた３次元磁界
測定値から被測定装置上の電磁波発生源としての３次元
電流分布を計算により逆算することができる。このた
め、仮定する電磁波発生源の位置を３次元被測定装置５
０１の占有空間に拡張して求めることができ、立体的な
電子機器装置の電磁波発生源の大きさ、位相および位置
を探査することができる。

【００８５】上記図４の処理手順を用いて、仮定した電
流の近傍磁界から仮定した電流を逆算した場合の逆算精
度（％）を図８に示す。

【００８６】図８において、逆算不可能領域８０１は、
プローブから被測定装置を望む角が小さくなるためプロ
ーブの分解能より逆算不可能となる領域である。

【００８７】また、逆算不可能領域８０２は、プローブ
高さが波長の１／１０以上になる時、プローブへ到来す
る電磁波の位相が、基板の両サイドで反転するために逆
算不可能となる。

【００８８】また、逆算不可能領域８０３は、プローブ
が被測定装置に近づきすぎるためにプローブの指向性に
より、被測定装置上に仮定した格子点群（メッシュ）の
測定点下にあるメッシュ以外の点に電流が存在する場合
に逆算できないためである。これは、探査分解能を高く
するために仮定するメッシュを細かくすれば解決出来そ
うであるが、実際には近づくことにより、プローブの存
在による電磁界の擾乱が大きくなり、結果として逆算は
不可能となる。

【００８９】しかし、本発明によれば、これらの逆算不
可能領域を除いても、被測定対象である基板表面から測
定されたプローブ高さが２.７ｃｍで、ＶＣＣＩにより
規制されている周波数帯域８０４の全域において精度１
％以内の測定が可能となる。さらに、例えば１ｃｍの部
品高さを考慮したプローブ高さ１.７ｃｍでは、４％以
内の精度で電流を逆算することができることが、本願発
明者により確認されている。

【００９０】本発明によれば、ＶＣＣＩで規制される周
波数帯域８０４に対しても、充分な精度でその電磁波発
生源の位置等を逆算することができる。

【００９１】次に、本発明に係る不要電磁波発生源探査
装置の第３の実施形態を図６、図９を参照して説明す
る。ここで、図６は本実施形態における装置構成例を示
し、図９は探査結果の表示例を示す。

【００９２】本実施形態の装置は、図６に示すように、
図１の装置構成において、被測定装置１０１を撮像する
ためのカメラ６０１からの画像データおよび実装データ
ファイル６０２に記憶されている被測定装置１０１の実
装データを読み込むためのデータ入力手段をコンピュー
タ１１０がさらに備えている。また、コンピュータ１１
０によって実行される電磁波発生源の探査処理方法とし
ては、上記第１あるいは第２の実施形態で説明されたも
のを用いる。

【００９３】本実施形態では、カメラ６０１による被測
定装置１０１の画像情報および実装データファイル６０
２から得られる実装情報のうちいずれか一方あるいは両
者を組み合わせて、被測定装置１０１の構造的特徴を示
す画像データを生成する。この画像データと、上記電磁
波発生源探査処理により特定された電磁波発生源の位置
情報とから、図９に示すような、被測定装置１０１上に
おける電磁波発生源９０１の位置が容易に特定できるよ
うに、例えば存在確率の値に対応した等高線９０２〜９
０４を表示した画像を出力装置１１１に表示する。

【００９４】上記画像データとしては、例えば、近傍磁
界の測定平面に対応する被測定装置１０１の平面構造を
撮像した撮像画面、回路図面、あるいは実装図面を用い
ることができる。

【００９５】本実施形態によれば、被測定装置１０１上
の不要電磁波発生源の具体的部位を示すことができるた
め、被測定装置１０１において対策すべき部位を明確に
することができる。

【００９６】

【発明の効果】本発明によれば、従来技術の開口合成
法、最大エントロピー法の応用および連立方程式による
解法とは異なり、測定点ごとの測定磁界と仮定した電流
による計算磁界とを測定点数に等しい次元を持つ複素ベ
クトルとして扱い、その内積値より不要電磁波発生源の
大きさ、位相および位置を決定することができる。

【００９７】さらに、本発明によれば、仮定した電流と
先に用いた測定磁界との両方に直交する測定磁界を用い
た内積値を含めて考慮することで、不要電磁波発生源の
位置、大きさ、位相のみならず、その方向も分離するこ
とが可能となる。

【００９８】さらに、本発明によれば、上述したような
不要電磁波発生源探査処理、および、求められた不要電
磁波発生源に基づき遠方電磁界を求める計算処理を実現
するためのプログラムを記憶し、該プログラムを実行す
ることにより、短時間に高精度な不要電磁波発生源の探
査を可能とすることができる。

【００９９】従って、本発明によれば、電波暗室を用い
ることなく、短時間に不要電磁波の発生源を知ることが
できる。このため、設計品質に問題のない個所への不要
電磁波対策を行うことがなくなり、電波暗室を利用する
場合のコストと時間を短縮でき、設計効率を大幅に向上
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】被測定装置を平面形状に近似した、第１の実施
形態における不要電磁波発生源探査装置の構成を示す説
明図。

【図２】本発明による電磁波発生源の探査方式の概念を
示す説明図。

【図３】第１の実施形態において、電磁波発生源を平面
形状と近似した場合の探査処理の一例を示すフローチャ
ート。

【図４】第２の実施形態において、電磁波発生源を立体
形状とした場合の探査処理の一例を示すフローチャー
ト。

【図５】被測定装置を３次元立体形状とした、第２の実
施形態における不要電磁波発生源探査装置の構成を示す
説明図。

【図６】被測定装置上に電磁波発生源の位置を示す、第
３の実施形態における不要電磁波発生源探査装置の構成
を示す説明図。

【図７】第１の実施形態における電磁波発生源の探査処
理の概略を示すフローチャート。

【図８】不要電磁波発生源の電流値逆算精度を示す図
表。

【図９】第３の実施形態における探査結果の表示例を示
す説明図。

【図１０】数５の主要変数の相対的位置関係を示す説明
図。

【符号の説明】

１０１被測定装置１０２電磁界的に近傍となる距離１０３ｘ方向磁界プローブ１０４ｙ方向磁界プローブ１０５ｚ方向磁界プローブ１０６３次元磁界プローブ１０７高周波増幅器１０８位相検波器１０９Ａ／Ｄコンバータ１１０コンピュータ１１１出力装置１１２高周波増幅器１１３ｎ逓倍器２０１電流仮定点格子２０２近傍磁界測定点格子２０３実在する電流２０４仮定した電流２０６測定磁界合成複素ベクトル２０７計算磁界合成複素ベクトル２０８角５０１３次元被測定装置６０１カメラ６０２実装データファイル８０１逆算不可能領域８０２逆算不可能領域８０３逆算不可能領域８０４ＶＣＣＩ規制周波数帯域。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象となる電子機器が発生する電磁波
の発生源を探査する装置において、前記測定対象の近傍磁界の空間分布を測定する測定部
と、測定された近傍磁界分布から逆算して前記電磁波の発生
源を求める演算部とを備え、前記演算部は、前記測定対象内の互いに異なる複数の位置に電磁波発生
源が存在すると仮定し、該仮定した各位置毎に予め定め
た強度と位相の電磁波発生源が存在した場合に、前記測
定部が近傍磁界を測定した測定点の各々に発生すると推
定される近傍磁界の分布をそれぞれ算出する近傍磁界算
出手段と、前記近傍磁界算出手段により算出された複数の近傍磁界
分布の各々と、測定された近傍磁界分布との相関をそれ
ぞれ求めることで、探査すべき発生源の位置、強度およ
び位相を特定する発生源探査手段とを備えることを特徴
とする電磁波発生源探査装置。
【請求項２】請求項１に記載の電磁波発生源探査装置に
おいて、前記演算部は、前記求められた電磁波発生源の位置、強
度および位相から、前記測定対象の遠方位置における電
磁界強度を算出する遠方電磁界算出手段をさらに備える
ことを特徴とする電磁波発生源探査装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の電磁波発生源探
査装置において、前記発生源探査手段は、前記近傍磁界算出手段により計算した複数の近傍磁界分
布と測定した近傍磁界分布とを、前記測定部による測定
点数に相当する次元を持ったベクトルとしてそれぞれ設
定するベクトル設定手段と、前記電磁波発生源を仮定した複数の位置の各々につい
て、前記計算した近傍磁界分布に対応するベクトルと前
記測定した近傍磁界分布に対応するベクトルとを内積演
算することにより、前記仮定した各位置での電磁波発生
源の存在確率をそれぞれ求め、該存在確率を利用して電
磁波発生源の位置を求める位置決定手段とを備えること
を特徴とする電磁波発生源探査装置。
【請求項４】請求項１または２に記載の電磁波発生源探
査装置において、前記測定部は、直交する第１および第２の方向における
近傍磁界の成分分布を測定し、前記近傍磁界算出手段は、前記測定された両方向と直交
する第３の方向に流れる電流を電磁波発生源として仮定
し、該仮定した電流から発生する、前記第１および第２
の方向における近傍磁界の成分分布を算出し、前記ベクトル設定手段は、前記第１および第２の方向に
おいて測定された近傍磁界分布を前記測定部による測定
点数に相当する次元を持ったベクトルとしてそれぞれ設
定すると共に、前記両方向において計算された近傍磁界
の成分分布を前記測定点数に相当する次元を持ったベク
トルとしてそれぞれ設定し、前記位置決定手段は、前記
第１および第２の方向の各々について設定された、前記
測定近傍磁界分布に対応するベクトルと前記計算近傍磁
界分布に対応するベクトルとを、前記電磁波発生源を仮
定した位置毎にそれぞれ内積演算し、さらに該位置毎
に、前記各方向について得られた２つの内積演算結果を
積算することにより、前記電磁波発生源を仮定した各位
置における前記第３の方向に流れる電流が存在する確率
を求めることを特徴とする電磁波発生源探査装置。
【請求項５】請求項１または２に記載の電磁波発生源探
査装置において、前記近傍磁界算出手段で仮定した電磁波発生源が、前記
測定対象の占有する空間に対応して設定された２次元平
面に平行な方向に流れる電流であることを特徴とする電
磁波発生源探査装置。
【請求項６】請求項１または２に記載の電磁波発生源探
査装置において、前記近傍磁界算出手段で仮定した電磁波発生源が、前記
測定対象の占有する空間に対応して設定された３次元空
間内で任意の方向に流れる電流であることを特徴とする
電磁波発生源探査装置。
【請求項７】請求項１または２に記載の電磁波発生源探
査装置において、測定対象となる電子機器の形状的特徴を示す実装情報お
よび画像情報のうち少なくとも一方を受け入れる形状情
報入力部と、前記入力された形状情報と前記発生源探査手段によって
特定された電磁波発生源の位置に関する情報とを受け入
れ、前記測定対象である電子機器内に位置する前記探査
された電磁波発生源の位置が判別できる画像を生成する
画像生成部と、前記生成された画像を表示する表示部とをさらに備える
ことを特徴とする電磁波発生源探査装置。
【請求項８】測定対象となる電子機器が発生する電磁波
の発生源を探査する方法であって、前記測定対象の近傍磁界の空間分布を測定する測定工程
と、測定された近傍磁界分布から逆算して前記電磁波発生源
を求める演算工程とを含み、前記演算工程では、前記測定対象内の互いに異なる複数の位置に電磁波発生
源が存在すると仮定し、該仮定した各位置毎に予め定め
た強度と位相の電磁波発生源が存在した場合に、前記近
傍磁界の測定が行われた測定点の各々に発生すると推定
される近傍磁界の分布をそれぞれ算出し、前記算出された複数の近傍磁界分布の各々と、前記測定
された近傍磁界分布との相関をそれぞれ求めることで、
探査すべき発生源の位置、強度および位相を特定するこ
とを特徴とする電磁波発生源探査方法。
【請求項９】コンピュータによって測定対象となる電子
機器が発生する電磁波の発生源を探査する探査プログラ
ムを記録した記憶媒体であって、前記探査プログラムは、測定した前記測定対象の近傍磁界の空間分布を取得し、前記測定対象内の互いに異なる複数の位置に電磁波発生
源が存在すると仮定し、該仮定した各位置毎に予め定め
た強度と位相の電磁波発生源が存在した場合に、前記近
傍磁界の測定が行われた測定点の各々に発生すると推定
される近傍磁界の分布をそれぞれ算出し、前記算出された複数の近傍磁界分布の各々と、前記測定
された近傍磁界分布との相関をそれぞれ求めることで、
探査すべき発生源の位置、強度および位相を特定するこ
とを特徴とする電磁波発生源探査プログラムを記録した
記憶媒体。