JPH11304858A - 電磁波発生源探査装置およびその探査方法 - Google Patents
電磁波発生源探査装置およびその探査方法Info
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- JPH11304858A JPH11304858A JP10107307A JP10730798A JPH11304858A JP H11304858 A JPH11304858 A JP H11304858A JP 10107307 A JP10107307 A JP 10107307A JP 10730798 A JP10730798 A JP 10730798A JP H11304858 A JPH11304858 A JP H11304858A
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Abstract
新規な電磁波発生源探査装置及びその方法を提供するこ
とにある。 【解決手段】本発明は、上記目的を達成するために、被
測定対象物から発生される磁界‐時間特性を複数の位置
で測定し、該測定した複数の磁界‐時間特性を用いて該
被測定対象物から発生される電界‐周波数特性を算出
し、該算出した電界‐周波数特性において所定の電界値
を超える周波数成分を抽出し、該抽出した周波数成分を
有する電流が該被測定対象物内で存在する位置を出力す
るものである。
Description
生する電磁波の発生源を探査する方法および装置に係
り、特に電磁波の発生源を短時間で探査するのに好適な
方法及び装置に関する。
の情報通信機器等の普及にともなう電磁障害が頻発して
おり、その原因となる電磁波の発生源を検出する技術が
要求されている。電磁波発生源の探査方式としては、例
えば、電子情報通信学会論文誌B−II 1985年1
0月、菊池淳一著「開口合成による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−II
1986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199
3年9月、林昌世著「EMCにおける電磁界計測と数値
解析」等がある。
波発生源の探査方法を図5に示す。
となる3mもしくは10m遠方における周波数‐電界強度
特性E(f)を測定し(ステップ501)、その測定結果か
ら規制値を満足しない周波数成分を抽出する(ステップ
502)。そして、その抽出した周波数成分に対する被
測定対象物近傍の電磁界分布を測定し(ステップ50
3)、その測定結果から被測定対象物内の対策箇所(位
置)を特定していた(ステップ504)。
界と近傍界の両方を測定しなければならなかった。ま
た、基準値を満足しない周波数成分が多いと、その満足
しない周波数成分の数だけ被測定対象物近傍の電磁界分
布を測定する必要があるため、全体の探査時間が長期化
してしまうと言った問題があった。
全く新規な電磁波発生源探査装置及びその方法を提供す
ることにある。すなわち、従来の各周波数成分に対して
行われていた被測定対象物近傍での電磁界強度分布の測
定を不要とした電磁波発生源探査装置及びその方法を提
供することにある。
成するために、従来の周波数領域での遠方電界測定値E
(f)を用いた探査とは異なり、時間領域での近傍磁界測
定値H(t)を用いて探査するものである。
れる磁界‐時間特性を複数の位置で測定し、該測定した
複数の磁界‐時間特性を用いて該被測定対象物から発生
される電界‐周波数特性を算出し、該算出した電界‐周
波数特性において所定の電界値を超える周波数成分を抽
出し、該抽出した周波数成分を有する電流が該被測定対
象物内で存在する位置を出力するものである。
界‐時間特性を測定する複数個の測定手段と、該プロー
バを用いて測定した磁界‐時間特性から該被測定対象物
から発生される電界‐周波数特性を算出する第一の算出
手段と、該算出した電界‐周波数特性において所定の電
界値を超える周波数成分を算出する第二の算出手段と、
該算出した周波数成分を有する電流が該被測定対象物内
で存在する位置を出力する出力手段とを備えたものであ
る。
従来のような遠方界と近傍界の両方を測定する必要がな
く、近傍磁界だけを測定すれば良いので、検査時間の短
縮を図ることが出来る。特に、基準値を満足しない周波
数成分が多くても、従来のように周波数成分の数だけ被
測定対象物近傍の電磁界分布を測定する必要はなく、単
に計算処理により求めることが出来るので、検査時間の
大幅な短縮を図ることが出来る。
の形態を詳細に説明する。
6はx方向磁界プローブ103、y方向磁界プローブ1
04、z方向プローブ105を組み合わせた3次元磁界
プローブ、107は高周波増幅器、108は位相検波
器、109はA/Dコンバータ、110は演算用コンピュ
ータ、112は位相検波器108へクロックを供給する
サンプリングスタートクロックである。なお、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、本実
施例では、この影響を小さくするため測定装置本体と被
測定対象物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
対象物へと延ばして測定した。
プアンテナ103、104、105によって構成し、そ
れぞれのループ面をX方向、Y方向、Z方向に向けて配置
した。ループアンテナであれば、磁界強度をループアン
テナに誘起する誘起電圧により測定することが出来る。
また、3次元磁界プローブ106は、被測定対象物10
1に対して電磁界的に近傍となる距離102の点に位置
させた。例えば、被測定対象物101に対して1cm程度
のごく近傍に配置した。また、図示していないが、3次
元磁界プローブ106は、被測定対象物101上を覆う
ように縦横方向に約1cm間隔に複数個配置した。いわゆ
る、格子状に配置した。
説明する。
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106が、
被測定対象物101から発生する磁界を検出する。すな
わち、ループアンテナ103〜105を透過する磁束に
よって変化する誘起電圧を検出する。検出した誘起電圧
は高周波増幅器107によって増幅され、位相検波器1
08へ送られる。なお、ループアンテナ103〜105
は、誘起電圧を時間波形で検出することとなる。
ートクロック112から被測定対象物101のくり返し
動作周期と同じクロックを供給する。そして位相検波器
108は、このクロックに基づいて前述の誘起電圧の時
間波形をサンプリングする。これにより誘起電圧に関す
る大きさ及び位相の情報を得ることが出来る。ここで誘
起電圧を測定する時間は、探査したい下限周波数fs
[Hz]とすると、1/fs[sec]以上とした。ま
た、探査のために必要となる時間波形のサンプリング周
波数は探査したい上限周波数fe[Hz]とすると、2
fe[Hz]以上とした。これらは一般のサンプリング
定理に基づく条件である。
きさ及び位相の情報に関する信号をA/Dコンバータ1
09によりA/D変換し、演算用コンピュータ110が読
み込む。演算用コンピュータ110では、この誘起電圧
に関する情報を所定の変換式を用いて磁界に関する情報
に変換し、磁界‐時間特性H(t)を得る。
性H(t))を用いて被測定対象物の電磁波発生源を探査す
る方法を図4に示す。なお、この演算処理も演算コンピ
ュータ110により行われる。
際には、サンプリング時間毎の磁界の大きさから)、被
測定対象物上の電流‐時間特性I(t)を算出する(ステッ
プ401)。例えば、被測定対象物に存在する電流Ix
(n)、それにより発生する近傍磁界の計算値Hx,y,z x,y,
z(m,n)、測定値Hmx,y,z (m)とが数1の関係になること
を利用して、磁界‐時間特性H(t)から、被測定対象物上
の電流‐時間特性I(t)を算出する。なお、Hx,y,z x,y,z
(m,n)の意味は、Hの隣にあるxyzが、磁界の方向成分を
表し、このxyzの隣にあるx,y,zが、仮定した電流の方向
成分を表し、(m,n)が磁界測定位置と電流を仮定した位
置を表している。また、Hmx,y,z (m)の意味は、Hmが測
定値であることを表し、その隣にあるx,y,zが、磁界の
方向成分を表し、 (m)が磁界測定位置を表している。
用いてこの数1における連立方程式を解くことで、磁界
‐時間特性H(t)から、被測定対象物上の電流‐時間特性
I(t)を算出する。
とその被測定対象物上の位置とは対応づけて記憶する。
象物上の位置における微小ダイポール波源とみなして、
法規制等の対象となる距離での電界E(t)を算出する(ス
テップ402)。例えば、被測定対象物から3m離れた位
置での遠方電界を算出する。
波数領域にある遠方電界E(f)へフーリエ変換する(ステ
ップ403)。
ら電界‐周波数特性E(f)が得られるので、この電界‐周
波数特性E(f)のうちで電界値が設定値を超える周波数特
性を抽出する(ステップ404)。
性I(t) とその被測定対象物上の位置とに関する情報か
ら、抽出した周波数特性を有する電流‐時間特性I(t)を
判断し、該当する被測定対象物上の位置を出力する(ス
テップ405)。
的要因となる被測定対象物内の発生源としての電流の大
きさ、位相および位置が得られるので、これに基づき電
磁波を抑制するような対策を施す。
界‐時間特性を複数の位置で測定し、該測定した複数の
磁界‐時間特性を用いて該被測定対象物から発生される
電界‐周波数特性を算出するようにし、また、被測定対
象物内の問題となる位置の検出も、測定した磁界‐時間
特性から算出するようにしたので、従来のような遠方界
と近傍界の両方を測定する必要がなく、検査時間の短縮
を図ることが出来る。特に、基準値を満足しない周波数
成分が多くても、従来のようにこの周波数成分の数だけ
被測定対象物近傍の電磁界分布を測定する必要はなく、
単に計算処理により求めることが出来るので、検査時間
の大幅な短縮を図ることが出来る。
た磁界‐時間特性H(t)から電流分布を算出する他の例を
説明する。
念図であり、測定対象物Aに電流が存在するであろう微
小格子点(201、203、204等)を設定し、測定
エリアBに測定対象物Aから発生する磁界を測定する微小
格子点(205等)を設定している。
る格子点、202は磁界を測定する格子点、203は電
流が実在する格子点、204は電流の存在を仮定する格
子点、205は磁界を測定する3次元プローブ、206
は測定により得られる測定磁界合成複素ベクトル、20
7は計算により得られる計算磁界合成複素ベクトル、2
08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がなす角度である。
点に所定の電流が存在した場合の磁界分布を計算により
求め、この求めた結果(計算磁界合成複素ベクトル20
7)が実際の測定値(測定磁界合成複素ベクトル20
6)に許容範囲内で一致するか否かを判断し、一致する
場合にその格子点に電流が存在したとして処理すること
で、サンプリング時間単位の電流分布(位置と大きさ)
を算出する。なお、一致するか否かは、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が
なす角度208を用いて判断する。
明する。
y、z方向成分I×、Iy、Izが存在すると仮定する
と、測定エリアBの微小格子点mでのベクトルポテンシ
ャルAは数2のように時間tの関数として表すことがで
きる。
eは測定対象とする周波数帯域の上限、rmnは格子点m
と格子点nとの距離を示す。
程式から、数4に示す磁界に関する時間tの関数として
表すことができる。この数4を用いて測定エリアBにあ
る各格子点での磁界分布を算出する。なお、数4は、測
定対象物Aにある各々の格子点にXYZ座標系各方向に大き
さ1、位相0のパルス電流を仮定することで導いたもの
であり、この仮定した電流によって、測定エリアにある
各格子点(測定点)に発生する磁界分布を求めるもので
ある。なお、ここでは、表記簡略のため電流の時間項を
省略している。
と、測定した測定エリアBにある各格子点でのXYZ座標方
向の磁界分布とについて、それぞれの格子数に等しい次
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5のように演算する。すなわち、両複素ベク
トルの内積を求める。
位電流の存在する格子点を示す。
2式を取り上げ、これらの内積を求めると数6のように
展開できる。
電磁波発生源である測定対象物Aの上方を囲むように設
けると、数7の条件が成立するので、これより数6の第
1項、第2項、第4項が0になり、数8のように簡略化
することができる。
のように表すことが出来る。
の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、磁界分布(計算値)と磁界分布(測定値)と
のマッチングの度合い(cosθ)を算出することが出
来る。これは、測定対象物Aにある各格子点に電磁波源
(電流)が存在する確率(あるいは比率)であるので、
マッチングの度合いが大きければ、その格子点に電流が
存在すると判断することが出来る。
が数11の条件を満たせば、その格子点に電流が存在し
たとしてthen以降の値を算出し、満たさない場合はその
格子点には電流が存在しなかったとしてelseの値0とす
るような演算処理を行う。
に関する計算値及び測定値、数10、数11を用いるこ
とで、前述の磁界‐時間特性H(t)から電流‐時間特性I
(t)を算出することができる。
n)の3乗に比例した計算時間を必要としたのに対し
て、この手法では、格子数の2乗に比例した計算時間で
済み、大幅な計算時間の短縮を図ることが出来る。
ーである。
の発生源を探査した。また、2回目以後のサンプリング
に対しては、仮定するパルス電流をサンプリング時間に
合わせて遅らせることとした。このように測定時のサン
プリング周波数に合わせてパルス電流を遅らせること
で、実際の電流の時間波形を得ることができる。図中の
(a,b,c)は、(x,y,z)(y,z,x)(z,x,y)の全ての場合
に適用するものである。すなわち、 (a,b,c)を(x,y,
z)もしくは(y,z,x)もしくは(z,x,y)に置き換えて
演算処理する。なお、図3の処理においても、図2のよ
うな測定対象物A上の格子点、測定エリアB内の格子点を
設定している。
明すると、測定対象物Aにある格子点にx方向のパルス電
流を仮定し、このパルス電流に直交するy方向、z方向の
磁界の計算値(Hyx(m,n,t)、Hzx(m,n,t))を算出する
(ステップ301a,b)。これは、各格子点について算
出する。
向、z方向の磁界(Hmy(m,t)、Hmz(m,t))を測定する
(ステップ302ab)。これも、各格子点について測定
する。
0、数11を用いて測定対象物Aの内で電流が存在する
格子点(位置)と、その電流値を算出する(ステップ3
03)。すなわち、数11により各格子点に於ける電流
が存在する確率(cosθ)を算出し、数11に示すc
osθの条件を満足する格子点についての電流値を算出
する。数10の演算処理には、計算値301aと測定値
302aとの1/2feタイムステップ毎の内積演算(ステ
ップ303‐1a)と、計算値301bと測定値302b
との1/2feタイムステップ毎の内積演算(ステップ3
03‐1b)、さらにはその内積演算結果(303‐1
a、303‐1b )との内積演算(ステップ303‐
2)が含まれている。
ップ毎の測定値に対して行うことで、電磁波発生源の位
置と、その位置における電流の時間波形とを算出する
(ステップ304)。
パルス電流に対して行い、それぞれの直交方向になる電
流成分の位置と時間波形を用い(ステップ305)、電
界強度が規制される距離(遠方)における電界強度の時
間波形をサンプリングステップ毎に算出する(ステップ
306)。
を、時間領域から周波数領域へフーリエ変換して、遠方
電界のスペクトラムE(f)を算出する(ステップ30
7)。
を用いて、各周波数における電界強度と規制値との比較
を行い(ステップ308)、被測定対象物が発生する電
磁波のどの周波数成分が規制値を越えるか否か判断す
る。
り、該当する周波数成分を有する電流を算出し、その電
流が存在する格子点の位置を出力する。
るまでに、従来のような遠方界と近傍界の両方を測定す
る必要がなく、また、基準値を満足しない周波数成分が
多くても、従来のように周波数成分の数だけ被測定対象
物近傍の電磁界分布を測定する必要はないので、検査時
間の短縮を図ることが出来る。
ブをアレー状に配置し、近傍磁界を測定点毎に時間差が
生じないように同時に時間波形として測定することでサ
ンプリングスタートクロック112を不要とすることが
できる。この場合、測定値の振幅(A1、A2、、、A
n)と時間遅れ(t1,t2,,,tn)から被測定対
象物上の電磁波発生源としての電流の位置と時間波形を
計算すれば良い。
例えば回路基板の様なものについて説明してきたが、仮
定する電磁波発生源の位置を3次元被測定対象物の占有
空間に拡張して計算することで立体的な電子機器装置の
電磁波発生源の周波数、大きさ、位相および位置を探査
することも可能である。
でに、従来のような遠方界と近傍界の両方を測定する必
要がなく、また、基準値を満足しない周波数成分が多く
ても、従来のように周波数成分の数だけ被測定対象物近
傍の電磁界分布を測定する必要はないので、検査時間の
短縮を図ることが出来る。
Claims (10)
- 【請求項1】被測定対象物から発生される磁界‐時間特
性を複数の位置で測定し、 該測定した複数の磁界‐時間特性を用いて該被測定対象
物から発生される電界‐周波数特性を算出し、 該算出した電界‐周波数特性において所定の電界値を超
える周波数成分を抽出し、 該抽出した周波数成分を有する電流が該被測定対象物内
で存在する位置を出力することを特徴とする電磁波発生
源探査方法。 - 【請求項2】縦横方向にそれぞれ複数個配置されたプロ
ーバーにより前記磁界‐時間特性を測定することを特徴
とする請求項1記載の電磁波発生源探査方法。 - 【請求項3】前記電界‐周波数特性は、前記被測定対象
物から法規制された距離での特性であることを特徴とす
る請求項1又は2記載の電磁波発生源探査方法。 - 【請求項4】前記複数の磁界‐時間特性から被測定対象
物内の複数の位置における電流‐時間特性を算出し、こ
の算出した電流‐時間特性を用いて前記被測定対象物か
ら発生される電界‐周波数特性を算出することを特徴と
する請求項1〜3のいずれかに記載の電磁波発生源探査
方法。 - 【請求項5】前記抽出した周波数成分を有する電流が含
まれる電流‐時間特性を算出し、この算出した電流‐時
間特性を有する被測定対象物内の位置を出力すること特
徴とする請求項4記載の電磁波発生源探査方法。 - 【請求項6】被測定対象物から発生される磁界‐時間特
性を測定する複数個の測定手段と、該プローバを用いて
測定した磁界‐時間特性から該被測定対象物から発生さ
れる電界‐周波数特性を算出する第一の算出手段と、 該算出した電界‐周波数特性において所定の電界値を超
える周波数成分を算出する第二の算出手段と、 該算出した周波数成分を有する電流が該被測定対象物内
で存在する位置を出力する出力手段とを備えたことを特
徴とする電磁波発生源探査装置。 - 【請求項7】縦横方向にそれぞれ複数個配置されたプロ
ーバーにより前記磁界‐時間特性を測定することを特徴
とする請求項6記載の電磁波発生源探査装置。 - 【請求項8】前記電界‐周波数特性は、前記被測定対象
物から法規制された距離での特性であることを特徴とす
る請求項6又は7記載の電磁波発生源探査装置。 - 【請求項9】前記第一の算出手段が、前記複数の磁界‐
時間特性から被測定対象物内の複数の位置における電流
‐時間特性を算出し、この算出した電流‐時間特性を用
いて前記被測定対象物から発生される電界‐周波数特性
を算出することを特徴とする請求項6〜8のいずれかに
記載の電磁波発生源探査装置。 - 【請求項10】前記出力手段が、前記抽出した周波数成
分を有する電流が含まれる電流‐時間特性を算出し、こ
の算出した電流‐時間特性を有する被測定対象物内の位
置を出力すること特徴とする請求項9記載の電磁波発生
源探査装置。
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