JPWO2016013190A1 - 電磁妨害波測定装置、電磁妨害波測定方法、および電磁妨害波測定プログラム - Google Patents

Abstract

本発明は測定対象において所望の通信システムに影響を与える電磁妨害波の発生源を正確且つ容易に特定することを目的とする。そのために本発明では、測定対象から放出される近傍電磁界を測定し、電磁干渉の評価を行う電磁妨害波測定装置は、任意に指定された所望の通信システムまたは変調方式において許容される所定の通信性能値を振幅確率分布マスクに変換し、変換した振幅確率分布マスクを許容値レベルに設定するマスク設定手段と、測定対象から放出されている電磁妨害波に関する時系列の測定データを、測定位置座標に対応付けて取得する取得手段と、測定データに基づいて、電磁妨害波に関する振幅確率分布を測定位置座標ごとに算出する振幅確率分布算出手段と、振幅確率分布マスクと振幅確率分布の大小関係の判定を測定位置座標ごとに実行し、判定結果として出力する判定手段と、測定対象に対応させた空間上に判定結果を反映させたマッピング結果を取得するマッピング処理手段と、マッピング結果を出力する出力手段と、を備える。

Description

本発明は、電磁妨害波測定装置、電磁妨害波測定方法、および電磁妨害波測定プログラムに関し、特に、測定対象から放射される近傍電磁界を測定し、電磁干渉の評価を行う電磁妨害波測定装置、電磁妨害波測定方法、および電磁妨害波測定プログラム記録媒体に関する。

近年、移動体通信の電波利用の需要が増加している一方で、移動体通信が使用する電波の周波数帯域における妨害電波の電磁干渉によって、携帯電話や無線ＬＡＮ（Local Area Network）等における無線通信妨害やテレビ・ラジオなどの受信障害が多発している。かくのごとき妨害電波は、様々な電子機器を発生源として放射され、周囲の無線通信機器、あるいは妨害電波の発生源となる電子機器自身の電磁障害を引き起こす要因となっている。このため、通信品質の確保を目的として、電子機器が発生する妨害波の放射を抑制することが強く求められている。

電子部品が実装された基板の設計開発において、このような電磁障害の要因となる妨害波発生源を特定するために、近傍電磁界測定が行われている。近傍電磁界測定は、電磁界プローブを用いて基板上近傍を走査し、各測定点での電磁界における周波数特性を逐次取得し、雑音強度の高い点を検出する。

一般的な近傍電磁界測定においては、スペクトラムアナライザを用いて、測定周波数に対する妨害波強度の最大値や平均値の測定が実施されてきた。しかしながら、妨害波は時間とともに変動する特性を有していることが多い。従って、上記のような、単一パラメータによる評価手法では、電磁妨害波を正確に評価することは困難である。

そこで、妨害波の時間変動や通信への影響を評価する手法として、振幅確率分布測定が提案されている。振幅確率分布（ＡＰＤ：Amplitude Probability Distribution）は、式（１）に示すように、取得した妨害波振幅値の時系列を伴う測定データを基にして、振幅包絡線があらかじめ規定した振幅値Ｅ_ｋを超えている時間Ｔ_ｉと全測定時間Ｔとの比で求められる統計パラメータである。振幅確率分布は、雑音の発生頻度と振幅強度との関係を表すので、デジタルノイズに対する妨害波評価尺度として有用である。この振幅確率分布の測定により、時間変動による雑音の影響を把握することができる。

また、振幅確率分布は、特許文献１にも記載されているように、通信評価における誤り訂正前のビットエラー率と相関が高い。そこで、あらかじめ定めた特定条件下において、振幅確率分布に基づき、妨害波が周囲のデジタル無線通信システムに与える影響を推定することができる。ここで、該特定条件とは、測定器の内部雑音レベルが受信機の内部雑音レベルと等しいこと、受信機が同期検波であること、通信システムの通信帯域幅が測定帯域と等しいことなどである。

また、特許文献２には、妨害波の振幅確率分布を測定するスペクトラムアナライザが記載されている。このような振幅確率分布の測定機能を有するスペクトラムアナライザや、振幅確率分布と同類の妨害波パラメータであるＣＣＤＦ測定機能を有する測定装置は、設定された測定帯域幅内の妨害波振幅強度を測定し、演算処理によって振幅確率分布ないしＣＣＤＦを得るものである。上記において、ＣＣＤＦは、Complementary Cumulative Distribution Functionの略である。

また、特許文献３には、振幅確率分布により、測定値の時間的変動を考慮した電磁界分布を測定可能な電磁界分布測定方法についての記載がある。

特許文献１乃至特許文献３に記載された技術を用いることにより、電磁妨害波の振幅確率分布を精度良く測定することが可能となる。

ここで、電磁妨害波が通信システムへ与える影響を評価するためには、許容限界値を与える所望の通信性能値と比較することが必要である。この通信性能値としては、例えば、あらかじめ定めた所定の信号強度における所望のビットエラー率がある。しかし、ビットエラー率の計測値が信頼できる値となるには長い測定時間を要するため、ユーザが電磁妨害波の通信システムへの影響を直ちに把握することは困難だった。

特許文献４には、あらかじめ所定の電磁妨害波の振幅確率分布と、その妨害波の影響下でのビットエラー率を測定し、両者を関連付けて記憶させておくことによって、新たに測定した振幅確率分布と似通った振幅確率分布データを記憶媒体から検索し、通信システムへの影響を把握する方法についての記載がある。

特開２０１１−１３５１６１号公報（ページＮｏ．６−７） 特開２０００−２６６７９２号公報（ページＮｏ．６−９） 特開２０１１−０１７７１８号公報（ページＮｏ．１２−１３） 特開２０１０−０９６６５８号公報（ページＮｏ．３−４）

しかしながら、妨害波の振幅確率分布とビットエラー率を関連づけておく方法では、予め記憶したデータと異なる妨害波が検出された際に評価精度が低くなる可能性がある。また、評価精度をあげるためには、非常に多くの関連付けのデータをインプットする必要があり、インプットに要する時間、検索に要する時間の双方が増大する課題がある。電磁妨害波による通信システムへの影響をユーザが直ちに評価するためには、その許容限界値を与える所望の通信性能値（ビットエラー率など）を満たしているか否かを、妨害波測定と同時に評価可能とする必要がある。

また、ＬＴＥ（Long Term Evolution）など、通信環境によって複数の変調方式を使い分ける無線通信システムでは、許容される所望の通信性能値も変調方式毎に異なる。そのため、電磁妨害波が通信システムに与える影響を精度良く把握することがより困難になる。

本発明は、前述の課題を解決し、測定対象において所望の通信性能に影響を与える電磁妨害波の発生源を正確且つ容易に特定できる電磁妨害波測定装置、電磁妨害波測定方法、および電磁妨害波測定プログラム記録媒体を提供することを目的とする。

本発明の電磁妨害波測定装置は、測定対象から放出される近傍電磁界を測定し、電磁干渉の評価を行う電磁妨害波測定装置であって、任意に指定された所望の通信システムまたは変調方式において許容される所定の通信性能値を振幅確率分布マスクに変換し、変換した前記振幅確率分布マスクを許容値レベルに設定するマスク設定手段と、前記測定対象から放出されている電磁妨害波に関する時系列の測定データを、測定位置座標に対応付けて取得する取得手段と、前記測定データに基づいて、前記電磁妨害波に関する振幅確率分布を測定位置座標ごとに算出する振幅確率分布算出手段と、前記振幅確率分布マスクと前記振幅確率分布の大小関係の判定を前記測定位置座標ごとに実行し、判定結果として出力する判定手段と、前記測定対象に対応させた空間上に前記判定結果を反映させたマッピング結果を取得するマッピング処理手段と、前記マッピング結果を出力する出力手段と、を備える。

本発明の電磁妨害波測定方法は、測定対象から放出される近傍電磁界を測定し、電磁干渉の評価を行う電磁妨害波測定装置における電磁妨害波測定方法であって、
任意に指定された所望の通信システムまたは変調方式において許容される所定の通信性能値を振幅確率分布マスクに変換し、変換した前記振幅確率分布マスクを許容値レベルに設定し、前記測定対象から放出されている電磁妨害波に関する時系列の測定データを、測定位置座標に対応付けて取得し、前記測定データに基づいて、前記電磁妨害波に関する振幅確率分布を測定位置座標ごとに算出し、前記振幅確率分布マスクと前記振幅確率分布の大小関係の判定を前記測定位置座標ごとに実行し、判定結果として出力し、前記測定対象に対応させた空間上に前記判定結果を反映させたマッピング結果を取得し、前記マッピング結果を出力する、ことを特徴とする電磁妨害波測定方法である。

本発明の電磁妨害波測定プログラムを記録したプログラム記録媒体は、測定対象から放出される近傍電磁界を測定し、電磁干渉の評価を行う電磁妨害波測定装置のコンピュータに、任意に指定された所望の通信システムまたは変調方式において許容される所定の通信性能値を振幅確率分布マスクに変換し、変換した前記振幅確率分布マスクを許容値レベルに設定するマスク設定処理と、前記測定対象から放出されている電磁妨害波に関する時系列の測定データを、測定位置座標に対応付けて取得する取得処理と、前記測定データに基づいて、前記電磁妨害波に関する振幅確率分布を測定位置座標ごとに算出する振幅確率分布算出処理と、前記振幅確率分布マスクと前記振幅確率分布の大小関係の判定を前記測定位置座標ごとに実行し、判定結果として出力する判定処理と、前記測定対象に対応させた空間上に前記判定結果を反映させたマッピング結果を取得するマッピング処理と、前記マッピング結果を出力する出力処理とを実行させるためのプログラムを記録したプログラム記録媒体である。

本発明によれば、測定対象において所望の通信システムに影響を与える電磁妨害波の発生源を正確且つ容易に特定することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る電磁妨害波測定装置の構成例を示すブロック図である。 測定対象の具体例を示す図である。 第１の実施形態における判定部で実行される大小関係判定処理のイメージ図ある。 第１の実施形態におけるマッピング結果の一例を示す図である。 第２の実施形態における判定部で実行される大小関係判定処理のイメージ図ある。 第２の実施形態におけるマッピング結果の一例を示す図である。 異なる変調方式のビットエラー率理論値を示す図である。 第３の実施形態における判定部で実行される大小関係判定処理のイメージ図ある。 第３の実施形態におけるマッピング結果の一例を示す図である。

［第１の実施形態］
（構成の説明）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電磁妨害波測定装置１００の構成例を示すブロック図である。なお、説明をより明りょうなものとするため、図１において、インタフェース回路等、発明との関連性が低い構成要素は省略されている。

電磁妨害波測定装置１００は、取得部１０１と、振幅確率分布算出部１０２と、マスク設定部１０３と、制御部１０４と、記憶部１０５と、判定部１０６と、マッピング処理部１０７と、出力部１０８と、プローブ走査装置１０９と、を備える。

測定対象１は、例えば、複数の集積回路（ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）等）が実装された回路基板である。

プローブ２は、測定対象１から放射され、電磁妨害波等の外乱を含む近傍電磁界を測定する。プローブ２は、近傍電磁界を測定するためのループアンテナやダイポールアンテナ等を備える。プローブ２で検出された電磁波は、ケーブルを介して取得部１０１へ出力される。

取得部１０１は、電磁波を測定してデータ化する。このとき用いられる受信インタフェースは、例えば、電磁波の周波数毎に振幅の測定が可能な電圧計、電界強度計、あるいはスペクトラムアナライザ等である。取得部１０１は、電磁波をあらかじめ定めた所定時間に亘ってサンプリングし、電磁波の周波数および振幅値の測定を測定位置座標毎に繰り返す機能を有している。また取得部１０１は、測定対象１から放出されている電磁妨害波の時間的な波形変化をデジタルの時系列の測定データに変換する機能も有している。変換された時系列の測定データは、あらかじめ定めた所定時間毎に区分可能にして、振幅確率分布算出部１０２へ出力される。

振幅確率分布算出部１０２は、取得部１０１から入力した、時系列の測定データから測定位置座標ごとに振幅確率分布を算出する。振幅確率分布算出部１０２において算出された振幅確率分布は、測定位置座標ごとに関連付けられ、少なくとも判定部１０６へ出力される。

マスク設定部１０３は、設定条件に応じて、ユーザが所望する通信システムまたは変調方式において許容されるビットエラー率（通信性能値の一例）である許容ビットエラー率を振幅確率分布マスクに変換する。さらに、変換した振幅確率分布マスクを許容レベルとして設定する。マスク設定部１０３において変換された振幅確率分布マスクは、制御部１０４を介して、例えば、判定部１０６へ出力される。マスク設定部１０３の設定条件については、ユーザが所望する通信システムまたは変調方式を選択し、選択した通信システムや変調方式における許容ビットエラー率を外部入力端末からユーザが入力することによって決定することができることが望ましい。

なお、通信システムや変調方式における許容ビットエラー率については、ユーザが入力する代わりに、規格等によってあらかじめ定められた固定値を用いることも勿論可能である。例えば、地上波デジタル放送の場合は、最低限、視聴可能とする誤り訂正前のビットエラー率は、所定のＣＮ（Channel to Noise）比において２×１０^−４以下と規定されている。また、ＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access：登録商標）の場合は、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）によって、エラー率が１０^−３以下における最小受信感度が規定されている。

このように、要求水準が規格化されている通信システムに関しては、要求されるビットエラー率の変換結果である振幅確率分布マスクそのものを記憶部１０５にあらかじめ保持しておくこともできる。マスク設定部１０３は、ユーザによって選択された通信システムに関する振幅確率分布マスクを制御部１０４経由で記憶部１０５から読み出して、測定対象１における電磁妨害波の測定結果を示す振幅確率分布と同時に提示することができる。

また、測定帯域と通信システムの通信帯域幅とが異なるなど、ビットエラー率を振幅確率分布マスクに変換することが不適切な条件であった場合等には、マスク設定部１０３は、振幅確率分布マスクに変換することが不適切である旨のエラーを提示できる。

判定部１０６は、振幅確率分布算出部１０２により算出された振幅確率分布と、マスク設定部１０３により設定された振幅確率分布マスクと、を入力する。判定部１０６は、振幅確率分布と振幅確率分布マスクの大小関係を判定し、判定結果をマッピング処理部１０７および記憶部１０５へ出力する。判定結果は、例えば、振幅確率分布マスクに電磁妨害波の振幅確率分布が重なるか否かを示す情報（すなわち、電磁妨害波の測定結果である振幅確率分布の実測値が許容範囲を示す振幅確率分布マスクの許容値よりも大きくなったか否かの情報）である。

マッピング処理部１０７は、判定部１０６から、上記判定結果（大小関係判定結果）を測定位置座標の情報とともに受信し、測定対象１に対応させた空間上の各測定位置座標上に上記判定結果を順次マッピングし、マッピング結果を得る。

出力部１０８は、マッピング処理部１０７から受信したマッピング結果（たとえば、図４参照）をディスプレイ装置に表示する。マッピング結果が表示されることにより、ユーザは、測定対象１の、許容値を満たさない妨害波発生源の位置を把握することができる。

なお、出力部１０８は、マッピング結果を、プリンタ装置に印刷することもでき、必要に応じて外部のディスプレイ装置に出力することもできる。また、出力部１０８は、マッピング結果を他の情報処理システムへ送信する機能を備えることもできる。この機能により、他の情報処理システムにおいても、測定対象１の、許容値を満たさない妨害波発生源の位置を把握することができる。

プローブ走査装置１０９は、プローブ２と、測定対象１を搭載したステージ（図１において不図示）とを制御する。プローブ走査装置１０９は、制御部１０４により設定された位置にプローブ２を移動させるために、例えば、上下前後左右の３軸に沿って移動可能に構成される。また、プローブ走査装置１０９は、両面基板に対応した構成を備えることもできる。具体的には、例えば、プローブ走査装置１０９は、測定対象１の表裏を切り替え可能な構成、あるいは、プローブ２の可動範囲を基板の両面とするための構成を備えることができる。

電磁波測定が開始されると、まず、制御部１０４は、プローブ走査装置１０９を制御してプローブ２を測定開始位置に移動させる。そして、制御部１０４は、取得部１０１に対して、電磁波の測定を開始するための信号である測定開始信号や測定条件を出力する。その後、制御部１０４は、各処理部を適宜制御することにより、上述した一連の処理（すなわち、電磁波測定）を実行する。例えば、マスク設定部１０３で設定された振幅確率分布マスクは、制御部１０４を経由して、記憶部１０５および出力部１０８へ出力される。なお、制御部１０４は、測定対象１を、電磁波測定と連携させて動作させることもできる。
（動作の説明）
電磁妨害波測定装置１００の動作例について説明する。

図２は、測定対象１の具体例を示す図である。この場合、測定対象１は、３つのＬＳＩ（デジタル回路Ａ、デジタル回路Ｂ、デジタル回路Ｃ）と、１つのＲＦ（Radio Frequency）回路が実装された無線通信基板である。

上記の如き無線通信基板に対し、電磁妨害波測定装置１００は、上述したように、所望の分解能で基板上空における近傍電磁界を測定する。そして、振幅確率分布算出部１０２は、測定位置座標ごとに振幅確率分布を算出する。一方で、マスク設定部１０３は、振幅確率分布マスクを設定する。そして、判定部１０６は、振幅確率分布および振幅確率分布マスクを入力し、振幅確率分布と振幅確率分布マスクの大小関係を判定する。

図３は、判定部１０６で実行される大小関係判定処理のイメージ図である。図３には、測定対象１としての無線通信基板（図２）における、デジタル回路Ａ近傍の振幅確率分布１１およびデジタル回路Ｃ近傍の振幅確率分布１２が示される。さらに、図３の右上部には、無線通信基板において許容されるビットエラー率から算出した振幅確率分布マスク１０が示される。振幅確率分布マスク１０は、ユーザによって選択／入力された通信システム（すなわち、当該無線通信基板を使用する通信システム）における許容ビットエラー率から変換して設定される。図３において、横軸の単位は振幅であり、縦軸の単位は確率である。

図３において、振幅確率分布１１と振幅確率分布１２とを比較すると、一つの無線通信基板において、電磁妨害波特性が異なっていることが分かる。異なる理由は、例えば、電磁妨害波源となる回路の処理負荷が均等でないためである。

そして、図３に示されるように、デジタル回路Ａ近傍の振幅確率分布１１の曲線は、振幅確率分布マスク１０と全く重複していない（すなわち、電磁妨害波の振幅確率の測定結果が許容される上限値を超える振幅が全く存在しない）。これに対して、デジタル回路Ｃ近傍の振幅確率分布１２の曲線の一部は、振幅確率分布マスク１０と重複している（すなわち、振幅確率が許容される上限値を超える振幅が一部存在している）。判定部１０６は、測定位置座標毎に振幅確率分布が振幅確率分布マスク１０を超えたか否かの判定結果をマッピング処理部１０７に送付する。

マッピング処理部１０７は、判定部１０６から受信した判定結果を、測定対象１としての無線通信基板に対応させた空間上の各測定位置座標上にマッピングし、マッピング結果を得る。

図４は、第１の実施形態におけるマッピング結果の一例を示す図である。図４に示すマッピング結果では、２段階の領域が示される。第１の領域は、振幅確率分布マスク１０による許容値レベルを満足する領域（図４における「妨害波許容箇所」）である。第２の領域は、上記許容値レベルを満足しない領域（図４における「妨害波ＮＧ箇所」）である。具体的には、妨害波ＮＧ箇所はデジタル回路Ｃ近傍領域であり、妨害波許容箇所はデジタル回路Ｃ近傍領域以外の領域である。
（効果の説明）
以上説明した第１の実施形態では、図４に示すようなマッピング結果が表示される。従って、ユーザは、許容値を満足していない領域においてビットエラー率が許容値以下にまで劣化させる電磁妨害波の発生源を正確且つ容易に特定することが可能となる。

電磁妨害波の発生源を正確且つ容易に特定することが可能となれば、より有効なＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）対策を実施することが可能となる。さらに、電磁妨害波測定の初期の段階でビットエラー率特性への影響を考慮した電磁妨害波測定が行えることから、ＥＭＩ設計開発のフロントローディング化が可能となり、製品コストの低減化を図ることが可能になる。

なお、以上説明した第１の実施形態において、制御部１０４と記憶部１０５とプローブ走査装置１０９とは、必須の構成要素でなく、たとえば、電磁妨害波測定装置１００の外部に設けることができる。すなわち、電磁妨害波測定装置１００は、図１の破線で示される領域内の構成要素のみで構成することができる。
［第２の実施形態］
以上説明した第１の実施形態では、振幅確率分布マスクが１つの場合を例示した。しかしながら、振幅確率分布マスクは複数設定することも可能である。

具体的には、マスク設定部１０３は、複数の異なるビットエラー率をそれぞれ変換して得た複数の異なる振幅確率分布マスクを許容値レベルとして設定する。判定部１０６は、複数の振幅確率分布マスクと振幅確率分布との大小関係を測定位置座標ごとに実行し、段階的な判定結果を出力する。マッピング処理部１０７は、測定対象１に対応させた空間上に段階的な判定結果を反映させたマッピング結果を取得する。出力部１０６は、マッピング処理部１０７から受信した段階的な判定結果を反映させたマッピング結果をディスプレイ装置に表示する。

図５は、第２の実施形態における、判定部１０６で実行される大小関係判定処理のイメージ図である。第１の実施形態の例と同様に、測定対象１としての無線通信基板（図２）における、デジタル回路Ａ近傍の振幅確率分布１１およびデジタル回路Ｃ近傍の振幅確率分布１２が示される。図５の右上部には、無線通信基板において許容されるビットエラー率から算出した複数の振幅確率分布マスク１０、２０が示される。

図５に示されるように、振幅確率分布マスク２０は振幅確率分布マスク１０よりも厳しい許容水準となっている。デジタル回路Ａ近傍の振幅確率分布１１の曲線は、振幅確率分布マスク１０と全く重複していない。これに対して、デジタル回路Ｃ近傍の振幅確率分布１２の曲線の一部は、振幅確率分布マスク１０、および２０と重複している（すなわち、振幅確率が許容される上限値を超える振幅が一部存在している）。判定部１０６は、測定位置座標毎に振幅確率分布が振幅確率分布マスク１０、および２０で決まる上限値を超えたか否かの判定結果をそれぞれマッピング処理部１０７に送付する。

本例の振幅確率分布マスク１０、および２０では、同じ確率に対して振幅が異なる２つのマスクが設定されているが、複数のマスクは、それぞれ、任意の確率、任意の振幅に対してマスクを設定してもよい。

マッピング処理部１０７は、判定部１０６から受信した２つのマスクに対する判定結果を、測定対象１としての無線通信基板に対応させた空間上の各測定位置座標上にそれぞれマッピングし、マッピング結果を得る。

図６は、マッピング結果（振幅確率分布マスクが２つである場合のマッピング結果）の一例を示す図である。図６に示すマッピング結果では、３段階の領域が示される。第１の領域は、第１の振幅確率分布マスクによる許容値レベル１を満足する領域（図６における「妨害波許容箇所」）である。第２の領域は、許容値レベル１は満足しないが、第１の振幅確率分布マスクと異なる（すなわち、ビットエラー率が異なる）第２の振幅確率分布マスクによる許容値レベル２は満足する領域（図６における「許容レベル１ＮＧ箇所」）である。第３の領域は、許容値レベル１はもちろんのこと許容値レベル２も満足しない領域（図６における「許容レベル２ＮＧ箇所」）である。

判定部１０６にて単一の振幅確率分布マスクと位置情報ごとの振幅確率分布の大小関係を比較した第１の実施形態では、通信に影響を与えるノイズが測定空間上に広く分布していた場合、ＮＧ箇所のどこにノイズ発生源が存在するか特定が困難となる可能性がある。

段階的に複数の許容値レベルを設けることにより、より通信に影響の強いノイズを検出した位置がノイズ発生源である可能性が高いため、特定が容易になる。

以上説明した第２の実施形態によれば、測定対象１（たとえば、無線通信基板）に複数の許容値に対する振幅確率分布マスクを設定することにより、許容値適合性を段階的に判定することが可能となる。

なお、本実施形態では、振幅確率分布マスクを２つに設定する場合を例に挙げているが、３つ以上に設定してもよいことは説明するまでもない。
［第３の実施形態］
第３の実施形態は、複数の変調方式における許容値に対して振幅確率分布マスクを設定し、変調方式ごとの判定結果をマッピングすることを特徴としている。

図７は、妨害波を加法性ガウス雑音とみなした場合において、異なる変調方式それぞれにおけるビットエラー率の理論値を示す特性図である。横軸にビットエネルギー対雑音電力密度比（Ｅｂ／Ｎｏ）を、縦軸にビットエラー率（ＢＥＲ）を配置し、変調方式毎に理論的に計算した許容ビットエラー率のグラフを示している。

図７に示すように、ビットエラー率特性は変調方式毎に異なり、許容されるビットエラー率は同一Ｅｂ／Ｎｏにおいて、ＭＳＫ（Minimum Shift Keying）／ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）／ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調方式、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調方式、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）変調方式、ＡＳＫ（Amplitude-Shift Keying）変調方式、６４ＱＡＭ変調方式、２５６ＱＡＭ変調方式の順に、大きくなっていく。したがって、変調方式に応じて、許容ビットエラー率から変換して設定される振幅確率分布マスクも異なる形状になる。このため、通信環境によって複数の変調方式、コードレートを使い分けるＬＴＥなどの適応変調方式を用いる無線通信システムや、ソフトウェア無線などにおいては、複数の変調方式に対応する複数の振幅確率分布マスクに対して判定結果を表示することが有用となる。

図８は、第３の実施形態における、判定部１０６で実行される大小関係判定処理のイメージ図である。図８には、第１の実施形態と同様に、測定対象１としての無線通信基板（図２）における、デジタル回路Ａ近傍の振幅確率分布１１およびデジタル回路Ｃ近傍の振幅確率分布１２が示される。さらに、図８の右上部には、測定対象１としての無線通信基板においてＭＳＫ／ＢＰＳＫ／ＱＰＳＫ変調方式を使用する場合における振幅確率分布マスク１０Ａ、１６ＱＡＭ変調方式を使用する場合における振幅確率分布マスク１０Ｂ、６４ＱＡＭ変調方式を使用する場合における振幅確率分布マスク１０Ｃ、２５６ＱＡＭ変調方式を使用する場合における振幅確率分布マスク１０Ｄ、の４つの振幅確率分布マスクが同時に設定される。ただし、図８に示す振幅確率分布マスクは、変調方式や動作環境により異なる振幅確率分布マスクが表示される様子を理解し易いように例示したものであり、実際の各変調方式における振幅確率分布マスクは、図８の場合と異なる配置になる可能性がある。

図８に示されるように、デジタル回路Ａ近傍の振幅確率分布１１の曲線は、どの変調方式の振幅確率分布マスクとも全く重複していない。これに対して、デジタル回路Ｃ近傍の振幅確率分布１２の曲線の一部は、振幅確率分布マスク１０Ａ、および１０Ｂと一部重複している（すなわち、振幅確率が許容される上限値を超える振幅が一部存在している）。判定部１０６は、測定位置座標毎に振幅確率分布が変調方式ごとの振幅確率分布マスク１０Ａ〜１０Ｄで決まる上限値を超えたか否かの判定結果をそれぞれマッピング処理部１０７に送付する。

複数の振幅確率分布マスクを同時に設定することにより、ユーザは、変調方式毎の許容値の適合性を同時に評価することができることから、ＥＭＩ対策だけでなく、変調方式を選択するシステム制御面についても、有用な知見を得ることができる。

実際に、測定対象からの妨害波が原因の通信性能劣化を評価する際には、対象通信システムの送受信機を用意し、受信機側において、送信機から送信した送信電波と測定対象から発生した妨害波とを同時に受信させた状態で評価を行う。なお、無線機器自身から発生される妨害波が原因の通信性能劣化（イントラＥＭＩ）を評価する場合においては、測定対象を受信機かつ妨害波源として評価することになる。このとき、通信システムの変調方式などの条件が変わった際には、一般的には、条件が変更される都度、測定をやり直す必要が生じる。これに対して、第２の実施形態の電磁妨害波測定装置を使用する場合には、測定対象の妨害波特性のみを用いた簡易な測定系を使用した評価を行うことによって、異なる変調方式における通信システムへの影響を一度に把握することができるという利点が得られる。

具体的には、マスク設定部１０３は、複数の異なるビットエラー率をそれぞれ変換して得た複数の異なる振幅確率分布マスクを許容値レベルとして設定する。判定部１０６は、複数の振幅確率分布マスクと振幅確率分布との大小関係を測定位置座標ごとに実行し、判定結果を出力する。マッピング処理部１０７は、測定対象１に対応させた空間上に段階的な判定結果を反映させたマッピング結果を取得する。出力部１０６は、マッピング処理部１０７から受信した変調方式ごとの判定結果を反映させたマッピング結果をディスプレイ装置に表示する。

図９は、第３の実施形態におけるマッピング結果の一例を示す図である。図９に示すマッピング結果では、マスクを設定した全変調方式の振幅確率分布マスクを満足する領域（図９における「妨害波許容箇所」）、ＭＳＫ／ＢＰＳＫ／ＱＰＳＫ変調方式を使用する場合における振幅確率分布マスク１０Ａを満足しない領域（図９における「ＭＳＫ／ＢＰＳＫ／ＱＰＳＫ ＮＧ箇所」）、１６ＱＡＭ変調方式を使用する場合における振幅確率分布マスク１０Ｂを満足しない領域（図９における「１６ＱＡＭ ＮＧ箇所」）が示されている。

以上説明した第３の実施形態によれば、測定対象１（たとえば、無線通信基板）が異なる通信システムや異なる変調方式をサポートしている場合であっても、システム毎あるいは変調方式毎の許容適合性を一度に判定することが可能となる。
［第４の実施形態］
第４の実施形態は、判定部１０６における振幅確率分布マスクと振幅確率分布との比較において、振幅確率分布マスクと重複する領域の大きさから通信への影響度を判定し、マッピングして出力表示することを特徴としている。

単一の振幅確率分布マスク内において影響度を判定していることが、複数のマスクにより段階的な許容レベルを設定している第２の実施形態、第３の実施形態との違いである。

具体的には、判定部１０６は、振幅確率が許容される上限値を超えた場合に、マスクと重複する度合いを数値化し、数値の大きさに対応する段階的な判定結果を出力する。マッピング処理部１０７は、測定対象１に対応させた空間上に段階的な判定結果を反映させたマッピング結果を取得する。出力部１０６は、マッピング処理部１０７から受信した段階的な判定結果を反映させたマッピング結果をディスプレイ装置に表示する。

振幅確率分布マスクと測定位置座標ごとの振幅確率分布が重複する度合いの数値化は、通信への影響度を判定するためのパラメータとして用いられる。例えば、マスクに重なっている振幅確率分布の最大確率、および最大振幅の値を用いることが考えられる。振幅確率が許容される上限値を超えたノイズにおいて、重なっている領域の面積や重なっている振幅確率分布の線分の長さを数値化してもよい。マスクに重なっている最大確率、最大振幅などの値が大きいということは、許容値レベルを満たさない妨害波の中で、特に影響度の強いものであると判断できる。

高い頻度で発生する通信に影響が大きいノイズほど、振幅確率分布マスクに高い確率の領域で重なることになる。たとえば、図３では、振幅確率分布１２は、振幅確率分布マスク１０と確率１Ｅ−２〜１Ｅ−３の範囲で重なっている。別の位置で検出した異なる振幅確率分布が、より確率の高い領域において振幅確率分布マスク１０と重なっていた場合、当該ノイズは振幅確率分布１２（デジタル回路Ｃ）のノイズよりも通信への影響が大きいと判断される。

判定の方法は、あらかじめ振幅確率分布のマスク領域内において、影響度ごとに複数の領域を定めておき、その領域に重なった場合や、重なった領域の面積が最大となる影響度をマッピングに反映させることが考えられる。

また、振幅確率分布マスクを超えた妨害波の振幅確率分布の中で、マスクに重なっている最大確率などの大きさに応じて、影響度の強さをランク付けし、影響度を任意の段階に分けてマッピング処理に反映させてもよい。

ここで、通信に対する妨害波の特性として、妨害波の振幅強度が許容値レベル以下であることは当然重要であるが、振幅強度が高い程、通信への影響が大きいとは限らない。振幅の許容値を超えているノイズが通信に与える影響度は、ノイズの発生頻度が同じであれば、振幅の強度の大きさにはほとんど依存しないと考えられる。そのため、振幅確率分布マスクと重複する度合いの数値化において、最大振幅の値を用いることは必ずしも通信の影響度を反映しない場合がある。

一方で、振幅確率分布の確率に関しては、高いほどノイズの発生頻度が高いということであり、通信に与える影響度が大きいといえる。このため、振幅確率分布マスクが重複する度合いを数値化する際には、確率に対して重み付けを行うなど、振幅よりも確率を重視したパラメータで数値化を行うことにより、より現状にあった通信への影響度が設定できる。

なお、本実施形態では、振幅確率分布マスクが複数存在する第２の実施形態、第３の実施形態の場合においても、同様に実現しうる。
［他の実施形態］
本発明は、近傍電磁界分布の測定手法として、スペクトラム測定による最大振幅強度のマッピングや基板レイアウトをオーバーレイしたマッピングなどの一般的な手法と組み合わされて実現してもよい。

また、図１に示される電磁妨害波測定装置１００の各機能部は、該当する各機能を実現する手段としてハードウェアのみにより構成してもよく、電磁妨害波測定方法として、かくのごときそれぞれの機能を如何なる実現手段を用いて実現するようにしてもよい。

さらに、以上説明した実施形態の全部又は一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各機能部の処理を行ってもよい。

「コンピュータシステム」の例としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を挙げることができる。

「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、例えば、非一時的な記憶装置である。非一時的な記憶装置の例としては、例えば、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、不揮発性半導体メモリ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクを挙げることができる。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、一時的な記憶装置であってもよい。一時的な記憶装置の例としては、例えば、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線、あるいは、コンピュータシステム内部の揮発性メモリを挙げることができる。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、更に前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

以上、各実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は、上記各実施形態の記載に限定されない。上記各実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能であることは当業者にとって自明である。従って、そのような変更又は改良を加えた形態もまた本発明の技術的範囲に含まれることは説明するまでもない。また、以上説明した各実施形態において使用される符号、数値、および構成の名称等は、あくまで例示的なものであり適宜変更可能である。例えば、ブロック構成の分離併合や処理手順の入れ替えは、本発明の趣旨および説明した機能の範囲を逸脱しなければ全くの自由である。

本発明は、家電製品等の一般の電子機器から放射される妨害波測定評価や環境適合性試験において、電磁妨害波が無線通信システムへ与える影響を推定する測定装置に好適に適用することができる。本発明による電磁妨害波測定方法を用いれば、ＥＭＩ対策を効率的に施すための知見を得ることができる。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

この出願は、２０１４年７月２３日に出願された日本出願特願２０１４−１４９５８６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１ 測定対象
２ プローブ
１０ 振幅確率分布マスク
１０Ａ ＭＳＫ／ＢＰＳＫ／ＱＰＳＫ変調方式の振幅確率分布マスク
１０Ｂ １６ＱＡＭ変調方式の振幅確率分布マスク
１０Ｃ ６４ＱＡＭ変調方式の振幅確率分布マスク
１０Ｄ ２５６ＱＡＭ変調方式の振幅確率分布マスク
１１ 振幅確率分布
１２ 振幅確率分布
２０ 振幅確率分布マスク
１００ 電磁妨害波測定装置
１０１ 取得部
１０２ 振幅確率分布算出部
１０３ マスク設定部
１０４ 制御部
１０５ 記憶部
１０６ 判定部
１０７ マッピング処理部
１０８ 出力部
１０９ プローブ走査装置

本発明は、電磁妨害波測定装置、電磁妨害波測定方法、および電磁妨害波測定プログラムに関し、特に、測定対象から放射される近傍電磁界を測定し、電磁干渉の評価を行う電磁妨害波測定装置、電磁妨害波測定方法、および電磁妨害波測定プログラムに関する。

本発明は、前述の課題を解決し、測定対象において所望の通信性能に影響を与える電磁妨害波の発生源を正確且つ容易に特定できる電磁妨害波測定装置、電磁妨害波測定方法、および電磁妨害波測定プログラムを提供することを目的とする。

本発明の電磁妨害波測定プログラムは、測定対象から放出される近傍電磁界を測定し、電磁干渉の評価を行う電磁妨害波測定装置のコンピュータに、任意に指定された所望の通信システムまたは変調方式において許容される所定の通信性能値を振幅確率分布マスクに変換し、変換した前記振幅確率分布マスクを許容値レベルに設定するマスク設定処理と、前記測定対象から放出されている電磁妨害波に関する時系列の測定データを、測定位置座標に対応付けて取得する取得処理と、前記測定データに基づいて、前記電磁妨害波に関する振幅確率分布を測定位置座標ごとに算出する振幅確率分布算出処理と、前記振幅確率分布マスクと前記振幅確率分布の大小関係の判定を前記測定位置座標ごとに実行し、判定結果として出力する判定処理と、前記測定対象に対応させた空間上に前記判定結果を反映させたマッピング結果を取得するマッピング処理と、前記マッピング結果を出力する出力処理とを実行させるためのプログラムである。

Claims (9)

1. 測定対象から放出される近傍電磁界を測定し、電磁干渉の評価を行う電磁妨害波測定装置であって、
   任意に指定された所望の通信システムまたは変調方式において許容される所定の通信性能値を振幅確率分布マスクに変換し、変換した前記振幅確率分布マスクを許容値レベルに設定するマスク設定手段と、
   前記測定対象から放出されている電磁妨害波に関する時系列の測定データを、測定位置座標に対応付けて取得する取得手段と、
   前記測定データに基づいて、前記電磁妨害波に関する振幅確率分布を測定位置座標ごとに算出する振幅確率分布算出手段と、
   前記振幅確率分布マスクと前記振幅確率分布の大小関係の判定を前記測定位置座標ごとに実行し、判定結果として出力する判定手段と、
   前記測定対象に対応させた空間上に前記判定結果を反映させたマッピング結果を取得するマッピング処理手段と、
   前記マッピング結果を出力する出力手段と、
   を備えることを特徴とする電磁妨害波測定装置。
2. 前記マスク設定手段は、複数の異なる前記通信性能値をそれぞれ変換して得た複数の異なる振幅確率分布マスクをそれぞれ許容値レベルとして設定し、
   前記判定手段は、複数の前記振幅確率分布マスクと前記振幅確率分布との大小関係の判定を測定位置座標ごとに実行し、段階的な判定結果を出力し、
   前記マッピング処理手段は、前記測定対象に対応させた空間上に前記段階的な判定結果を反映させたマッピング結果を取得する
   ことを特徴とする請求項１記載の電磁妨害波測定装置。
3. 前記判定手段は、前記振幅確率分布マスクと前記振幅確率分布との大小関係の判定を測定位置座標ごとに実行し、かつ前記振幅確率分布マスクと前記振幅確率分布とが重複する度合いに対応して、通信への影響度の段階的な判定を測定位置座標ごとに実行し、段階的な判定結果として出力し、
   前記マッピング処理手段は、前記測定対象に対応させた空間上に前記段階的な判定結果を反映させたマッピング結果を取得する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁妨害波測定装置。
4. 前記通信性能値は、ビットエラー率であることを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の電磁妨害波測定装置。
5. 測定対象から放出される近傍電磁界を測定し、電磁干渉の評価を行う電磁妨害波測定装置における電磁妨害波測定方法であって、
   任意に指定された所望の通信システムまたは変調方式において許容される所定の通信性能値を振幅確率分布マスクに変換し、変換した前記振幅確率分布マスクを許容値レベルに設定し、
   前記測定対象から放出されている電磁妨害波に関する時系列の測定データを、測定位置座標に対応付けて取得し、
   前記測定データに基づいて、前記電磁妨害波に関する振幅確率分布を測定位置座標ごとに算出し、
   前記振幅確率分布マスクと前記振幅確率分布の大小関係の判定を前記測定位置座標ごとに実行し、判定結果として出力し、
   前記測定対象に対応させた空間上に前記判定結果を反映させたマッピング結果を取得し、
   前記マッピング結果を出力する、
   ことを特徴とする電磁妨害波測定方法。
6. 前記マスクの許容値レベルの設定では、複数の異なる前記通信性能値をそれぞれ変換して得た複数の異なる振幅確率分布マスクをそれぞれ許容値レベルとして設定し、
   前記大小関係の判定では、複数の前記振幅確率分布マスクと前記振幅確率分布との大小関係を測定位置座標ごとに実行し、段階的な判定結果を出力し、
   前記マッピング結果の取得では、前記測定対象に対応させた空間上に前記段階的な判定結果を反映させたマッピング結果を取得する
   ことを特徴とする請求項５記載の電磁妨害波測定方法。
7. 前記大小関係の判定では、前記振幅確率分布マスクと前記振幅確率分布との大小関係の判定を測定位置座標ごとに実行し、かつ前記振幅確率分布マスクと前記振幅確率分布とが重複する度合いに対応して、通信への影響度の段階的な判定を測定位置座標ごとに実行し、段階的な判定結果として出力し、
   前記マッピング結果の取得では、前記測定対象に対応させた空間上に前記段階的な判定結果を反映させたマッピング結果を取得する
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の電磁妨害波測定方法。
8. 前記通信性能値は、ビットエラー率であることを特徴とする請求項５−７のいずれか１項に記載の電磁妨害波測定方法。
9. 測定対象から放出される近傍電磁界を測定し、電磁干渉の評価を行う電磁妨害波測定装置のコンピュータに、
   任意に指定された所望の通信システムまたは変調方式において許容される所定の通信性能値を振幅確率分布マスクに変換し、変換した前記振幅確率分布マスクを許容値レベルに設定するマスク設定処理と、
   前記測定対象から放出されている電磁妨害波に関する時系列の測定データを、測定位置座標に対応付けて取得する取得処理と、
   前記測定データに基づいて、前記電磁妨害波に関する振幅確率分布を測定位置座標ごとに算出する振幅確率分布算出処理と、
   前記振幅確率分布マスクと前記振幅確率分布の大小関係の判定を前記測定位置座標ごとに実行し、判定結果として出力する判定処理と、
   前記測定対象に対応させた空間上に前記判定結果を反映させたマッピング結果を取得するマッピング処理と、
   前記マッピング結果を出力する出力処理と
   を実行させるための電磁妨害波測定プログラムを記録したプログラム記録媒体。

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