JP3817469B2

JP3817469B2 - Current distribution measuring device

Info

Publication number: JP3817469B2
Application number: JP2001366553A
Authority: JP
Inventors: 誠青木; 宏治平井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP2003167012A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流分布測定装置に関し、特に、電子機器から発生する磁界を検知することによって電流ベクトル分布を測定する電流分布測定装置に関する。
【０００２】
このような電流分布測定装置は、電子機器内から発生する不要電磁波の測定に利用される。
【０００３】
【従来の技術】
近年、電子機器の高速化、高性能化などに伴ない、電子機器から放射される不要電磁波が他の電子機器へ与える影響が問題になっている。この不要電磁波放射による他の電子機器への影響はＥＭＩ（Electromagnetic Interference）と呼ばれ、その主なものとして、無線機器、通信機器に発生する受信障害や、電子機器の誤動作が挙げられる。
【０００４】
各国では３０ＭＨｚ〜１ＧＨｚあるいは３０ＭＨｚ〜２ＧＨｚの周波数帯域において電子機器から発生する不要電磁波放射に対して規制を行っており、電子機器メーカはこの規制に適合するように製品を設計製造する必要がある。
【０００５】
電子機器から放射される不要電磁波を測定する方法として、一般的には遠方界測定が行なわれるが、電子機器内部の回路基板のみについては、その近傍界強度分布を測定することが行われている。
【０００６】
近傍界強度分布を測定し、不要電磁波の発生メカニズムを明らかにし、その発生抑制対策を行なうために使用される近傍界強度分布測定装置が、例えば特開２０００−１９２０４号公報などに提示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の従来の近傍界強度分布測定装置によって、回路基板単体を測定した場合と、電子機器に組み込まれるとともに、金属筐体やケーブルが接続された回路基板を測定した場合とでは、不要電磁波の発生モードが異なる。したがって、近傍界強度分布測定装置によって回路基板単体を測定して得られた近傍界強度分布に基づき不要電磁波対策を施しても、電子機器全体における不要電磁波の発生抑制には効果が現れない場合がある。こうしたことを考慮して、回路基板単体に対して近傍界強度分布の測定を行わず、回路基板を電子機器に組み込み、金属筐体やケーブルを接続した状態で測定を行うようにしている。
【０００８】
図７は、被測定物の１つの例を示す図である。この被測定物では、金属シャーシ７０１上に２枚の回路基板７０２，７０３が配置され、回路基板７０２と回路基板７０３とがケーブル７０４で接続されている。回路基板７０２には発振器７０５やＩＣ７０６が実装されており、回路基板７０３にはＩＣ７０７が実装されている。
【０００９】
図７に示した被測定物に対して、従来の近傍界強度分布測定装置によって測定が行われた結果得られた近傍界強度分布を図８に示す。
【００１０】
こうした図７及び図８から分かるように、回路基板を電子機器に組み込み、金属筐体やケーブルを接続した状態で測定して得られた従来の近傍界強度分布測定結果は、不要電磁波放射をもたらす電流がどこから発生し、どの経路を流れているかを正確に把握することができない。
そのため、不要電磁波の発生源と、不要電磁波が発生源から他の部分に伝達される不要電磁波の伝達経路と、不要電磁波が放射する放射源とを切り分けて特定することが難しく、したがって、上記の電子機器全体に亘る不要電磁波測定方法によっても不要電磁波の抑制対策を的確に行うことが困難であった。
【００１１】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、不要電磁波の発生源、伝達経路、放射源を切り分けて特定することを可能にした電流分布測定装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、被測定物の任意の位置における信号を基準信号として検出する基準信号検出手段と、前記被測定物から発生する磁界を検出する磁界検出手段と、前記基準信号検出手段及び前記磁界検出手段でそれぞれ検出された信号の周波数を変換する周波数変換手段と、前記周波数変換手段でそれぞれ変換された各信号の振幅と位相とを測定する信号測定手段と、前記信号測定手段で得られた測定結果を基に前記被測定物における電流ベクトル分布を算出し、前記信号の位相変化に伴う、前記電流ベクトル分布の変化を演算する算出手段と、前記算出手段によって算出された電流ベクトル分布の変化を動画表示する表示手段とを有することを特徴とする電流分布測定装置が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
（第一の実施の形態）
図１は、本発明に係る電流分布測定装置の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【００１５】
第１の実施の形態における電流分布測定装置は、基準信号入力部１０１と、磁界センサ１０２と、走査部１０３と、信号変換部１０４と、信号測定部１０５と、演算処理部１０６と、表示部１０７と、制御部１０８と、記憶装置１０９とから構成される。
【００１６】
測定者が、ある任意の周波数の電流分布を測定する場合、基準信号入力部１０１は、被測定物１１０の任意の位置における磁界検出信号を基準信号とし、信号変換部１０５へ出力する。磁界センサ１０２は１つのセンサから成り、走査部１０３からの制御により被測定物１１０近傍を走査移動する構成になっており、走査領域における複数の所定の位置で磁界を測定し、得られた測定信号を信号変換部１０４へ出力する。走査部１０３は、磁界センサ１０２を被測定物１１０近傍に沿って走査移動する。
【００１７】
信号変換部１０４は、基準信号入力部１０１及び磁界センサ１０２からの各信号から、測定対象周波数以外の周波数成分を除去する。さらに、信号測定部１０５が測定可能な周波数に、基準信号入力部１０１及び磁界センサ１０２からの各信号の周波数を変換し、信号測定部１０５に出力する。
【００１８】
信号測定部１０５は、磁界センサ１０２及び基準信号入力部１０１からそれぞれ出力された測定信号及び基準信号に対する信号変換部１０４での処理が行われた後の各信号を基にして、各信号の振幅及び位相を測定し、その測定結果を演算処理部１０６へ出力する。演算処理部１０６は、信号測定部１０５から送られた測定結果を基に、被測定物１１０近傍の各位置における電流ベクトルを算出する。この算出された電流ベクトルは、複数の所定位置での測定結果に基づき電流ベクトル分布となり、また基準信号の位相が変化した状態を演算処理することによって、該電流ベクトル分布が変化する。演算処理部１０６は、こうした電流ベクトル分布の変化を、表示部１０７に動画表示できるように処理する。表示部１０７は、電流ベクトル分布やその変化を、ユーザの指定に従った表示方式によって表示する。制御部１０８は、走査部１０３、信号測定部１０５、演算処理部１０６、表示部１０７を制御する。
【００１９】
記憶装置１０９は、信号測定部１０５において得られた測定結果及び演算処理部１０６によって算出された結果を記録する。
【００２０】
次に、本実施の形態における測定原理について、図１及び図２を参照して説明する。図２は、電流ベクトル（Ａ）及び磁界ベクトル（Ｂ）を示す図である。
【００２１】
ここで、基準信号入力部１０１は、被測定物１１０上の所定の位置から、この基準信号Ａｃｏｓωｔを検出する。
【００２２】
一方、被測定物１１０のＸＹ平面上のある点（ｘ，ｙ）において電流（ベクトル）Ｉが流れているとする。この電流Ｉは、直交する２方向の電流Ｉｘ（ｘ，ｙ），Ｉｙ（ｘ，ｙ）に分解でき、下記のように表される。
【００２３】
Ｉｘ（ｘ，ｙ）＝αＡｃｏｓ（ωｔ＋θ１） … （１）
Ｉｙ（ｘ，ｙ）＝βＡｃｏｓ（ωｔ＋θ２） … （２）
こうした電流Ｉが流れることによって、電流Ｉに直交する方向に磁界Ｈが発生する。この磁界Ｈは、直交する２方向の磁界Ｈｘ（ｘ，ｙ），Ｈｙ（ｘ，ｙ）に分解でき、下記のように表される。
【００２４】
Ｈｙ（ｘ，ｙ）＝ｋ・αＡｃｏｓ（ωｔ＋θ１） … （３）
Ｈｘ（ｘ，ｙ）＝ｋ・βＡｃｏｓ（ωｔ＋θ２） … （４）
ただし、α，β，ｋ，Ａは係数である。
【００２５】
ここで、電流Ｉから距離ｒだけ離れた位置で発生する磁界Ｈは、アンペールの法則に基づき、次式（５）のように表される。
【００２６】
Ｈ＝Ｉ／（２πｒ） … （５）
ただし、
ｋ＝１／（２πｒ） … （６）
したがって、被測定物１１０のＸＹ平面上の点（ｘ，ｙ）に磁界センサ１０２を配置し、直交する２方向の磁界Ｈｘ（ｘ，ｙ），Ｈｙ（ｘ，ｙ）の振幅と位相とを測定する。これによって、基準信号Ａｃｏｓωｔに対するＸ，Ｙ方向磁界Ｈｘ（ｘ，ｙ），Ｈｙ（ｘ，ｙ）の振幅比ｋ・α，ｋ・βと位相差θ１，θ２とが得られる。
【００２７】
ここで上記式（１）〜（６）を基にして電流値｜Ｉ｜、電流方向φが次式（７）、（８）のように求められ、電流ベクトルを導出することができる。
【００２８】
｜Ｉ｜＝（Ｉｘ²＋Ｉｙ²）^1/2
＝１／ｋ・（Ｈｙ²＋Ｈｘ²）^1/2
＝Ａ／ｋ・（ｋ²α²ｃｏｓ²（ωｔ＋θ１）＋ｋ²β²ｃｏｓ²（ωｔ＋θ２））^1/2
…（７）
φ＝ｔａｎ^-1（Ｉｙ／Ｉｘ）
＝ｔａｎ^-1（Ｈｘ／Ｈｙ）
＝ｔａｎ^-1（ｋβｃｏｓ（ωｔ＋θ２）／ｋαｃｏｓ（ωｔ＋θ１）） …（８）
そして、被測定物１１０に沿って磁界センサ１０２が走査移動し、被測定物１１０近傍の磁界を複数の位置で測定し、演算処理部１０６で上記の演算を行い、電流ベクトル分布を求める。
【００２９】
次に、上記測定原理に基づき、第１の実施の形態の電流分布測定装置において行われる電流ベクトル分布の算出処理を、図３を参照して説明する。
【００３０】
図３は、電流ベクトル分布の算出処理の手順を示すフローチャートである。なおここでは、被測定物１１０上のＮ個の位置において磁界測定を行うものとする。以下、ステップに沿って説明する。
【００３１】
ステップＳ１：基準信号を入手する。
【００３２】
ステップＳ２：制御変数ｎを１に設定する。
【００３３】
ステップＳ３：被測定物１１０上の第ｎ位置における磁界測定値を入手する。
【００３４】
ステップＳ４：信号測定部１０５及び演算処理部１０６において、入手した基準信号及び磁界測定値を用いて電流ベクトルの算出を行う。
【００３５】
ステップＳ５：制御変数ｎに１を加算する。
【００３６】
ステップＳ６：新たに得られた制御変数ｎがＮよりも大きいか否かを判別する。制御変数ｎがＮ以下であれば、ステップＳ３へ戻る。制御変数ｎがＮよりも大きいならば、被測定物１１０上のＮ個の全部の測定位置における電流ベクトルの算出を終えて、電流ベクトル分布が得られたとして、本処理を終了する。
【００３７】
なお、ステップＳ４で、入手した基準信号及び磁界測定値から振幅比、位相差のみを算出して記憶装置１０９に保存し、被測定物１１０上のＮ個の全部の測定位置における測定が終了したのちに、記憶装置１０９に保存した振幅比、位相差を読み出して電流ベクトルを算出するようにしてもよい。
【００３８】
演算処理部１０６では磁界センサ１０２の周波数特性や位相特性などの較正も行う。
【００３９】
また、被測定物１１０の任意の位置で検出された基準信号Ａｃｏｓωｔの位相を変化させると、電流ベクトル分布が変化するので、この変化を表示部１０７において動画表示するようにし、これにより、不要電磁波放射を引き起こす電流の発生源や電流経路などを視覚的に知ることができる。
【００４０】
ここで、第１の実施の形態の電流分布測定装置が、前記図７に例示した被測定物を測定した場合に得られる測定結果について、図９を参照して説明する。
図９は、図７に例示する被測定物を第１の実施の形態の電流分布測定装置により測定を行った結果得られた電流ベクトル分布を示す図である。図中（ａ）〜（ｆ）は、基準信号の位相が６０度間隔で変化している場合の各位相での電流ベクトル分布をそれぞれ示す。
【００４１】
こうした測定結果から、基準信号の周波数ではケーブル７０４において１／２波長の定在波が発生していることを視覚的に確認することができる。
【００４２】
なお、基準信号の位相を連続的に変化させることによって得られる電流ベクトル分布の変化を、表示部１０７に動画表示することにより、現象を視覚的に理解することが可能である。
【００４３】
基準信号の位相変化に伴なう電流ベクトル分布の変化を動画表示する以外の他の表示形式として、基準信号のある位相における電流ベクトル分布の静止画表示、基準信号の全ての位相におけるピーク電流分布の静止画表示などの中から、測定者が制御部１０８を介して所望の表示形式を選び、制御部１０８がこの選択された表示形式を表示部１０７に指示するようにしてもよい。
【００４４】
次に、第１の実施の形態における信号変換部１０４及び信号測定部１０５の具体的な構成について説明する。
【００４５】
図４は、信号変換部１０４及び信号測定部１０５の構成例を示すブロック図である。
【００４６】
信号変換部１０４は、バンドパスフィルタ４０１，４０２、ミキサー４０３，４０４、局部発振器としてのシグナルジェネレータ４０６、及びディバイダー４０７で構成され、信号測定部１０５は、ベクトルシグナルアナライザ４０５で構成される。
【００４７】
信号変換部１０４においては、磁界センサ１０２から出力された測定信号及び基準信号入力部１０１から出力された基準信号がそれぞれバンドパスフィルタ４０１，４０２に入力されて、測定周波数以外の周波数成分が除去され、ミキサー４０３，４０４に入力される。ミキサー４０３，４０４は、測定信号及び基準信号の周波数を、信号測定部１０５として使用するベクトルシグナルアナライザ４０５が測定可能な周波数である１０ＭＨｚ以下に変換する。すなわち、シグナルジェネレータ４０６から局部発振信号がディバイダー４０７に送られて、分周が行われ、得られた分周後の同一の局部発振信号がミキサー４０３，４０４に入力される。ミキサー４０３，４０４は、局部発振信号を基に測定信号及び基準信号に対してそれぞれ周波数変換を行い、ベクトルシグナルアナライザ４０５へ出力する。ベクトルシグナルアナライザ４０５は、１０ＭＨｚ以下に周波数変換された基準信号及び測定信号の振幅及び位相を測定する。
【００４８】
なお、シグナルジェネレータ４０６からベクトルシグナルアナライザ４０５にＲｅｆ信号が送られ、ベクトルシグナルアナライザ４０５内部の局部発振器が、ミキサー４０３，４０４と同期するように構成される。これによって、ベクトルシグナルアナライザ４０５における位相測定の周波数精度が向上する。
【００４９】
次に、第１の実施の形態における基準信号入力部１０１及び磁界センサ１０２の具体的な構成について説明する。
【００５０】
図５は、第１の実施の形態における基準信号入力部１０１及び磁界センサ１０２の構成を示す斜視図である。
【００５１】
第１の実施の形態では、基準信号入力部１０１及び磁界センサ１０２を磁界ループプローブ５０１，５０２でそれぞれ構成する。磁界センサ１０２は１つの磁界ループプローブから構成される。
【００５２】
図中、被測定物１１０が、例えば、ＩＣ５０４，５０５がそれぞれ搭載された回路基板５０６，５０７、シャーシ５０８、ケーブル５０９などから構成される。
【００５３】
基準信号入力部１０１である磁界ループプローブ５０１は、被測定物１１０の所定位置に固定され、磁界の信号形態で基準信号を検出する。また、磁界センサ１０２である磁界ループプローブ５０２は、走査部１０３からの制御により被測定物１１０近傍を走査移動する構成になっており、走査領域における複数の所定の位置でＸ方向、Ｙ方向の磁界を測定する。
【００５４】
以上説明したように、第１の実施の形態では、基準信号の位相が変化することにより、表示装置に表示された電流ベクトル分布の画像が変化し、これによって、この画像を見た測定者は、不要電磁波放射を引き起こす電流の発生源や電流経路などを視覚的に知ることができ、不要電磁波の発生源、伝達経路、放射源を切り分けて特定することが可能となる。
【００５５】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態を説明する。
【００５６】
第２の実施の形態の構成は、基本的に第１の実施の形態の構成と同じであるので、第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態の構成を流用し、異なる構成部分だけを説明する。
【００５７】
図６は、第２の実施の形態における基準信号入力部１０１及び磁界センサ１０２の構成を示す斜視図である。
【００５８】
第２の実施の形態では、磁界センサ１０２を１つの磁界ループプローブ６０１で構成し、基準信号入力部１０１を導体接触端子６０２で構成する。
【００５９】
図中、被測定物１１０ａが、例えば、ＩＣ６０４，６０５がそれぞれ搭載された回路基板６０６，６０７、シャーシ６０８、ケーブル６０９などから構成される。
【００６０】
基準信号入力部１０１である導電接触端子６０２は、被測定物１１０ａの信号線６１０やＩＣピン６１１などの導電接触できる任意の位置に固定され、そこから基準信号を検出する。また、磁界センサ１０２である磁界ループプローブ６０１は、走査部１０３からの制御により被測定物１１０ａ近傍を走査移動する構成になっており、走査領域における複数の所定の位置でＸ方向、Ｙ方向の磁界を測定する。
【００６１】
第２の実施の形態においても、不要電磁波放射を引き起こす電流の発生源や電流経路などを視覚的に知ることができ、不要電磁波の発生源、伝達経路、放射源を切り分けて特定することが可能となる。
【００６２】
（他の実施の形態）
上記の各実施の形態では、電流ベクトル分布の表示を行うようにしているが、これに代わって、磁界ベクトル分布の表示を行うようにしてもよい。
【００６３】
また、磁界センサに代わって、電界センサを用いて計測を行ってもよい。
【００６４】
なおまた、複数の磁界センサを被測定物に対してアレイ状に配置して、各センサの出力を順に選択走査して、各センサからの測定信号を出力させる構成にしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、被測定物の任意の位置における信号を基準信号として検出するとともに、被測定物から発生する磁界を検出する。該それぞれ検出された信号の周波数を変換し、該変換された各信号の振幅と位相とを測定し、得られた測定結果を基に被測定物における電流ベクトル分布を算出し、信号の位相変化に伴う、電流ベクトル分布の変化を演算する。該算出された電流ベクトル分布の変化を表示装置に動画表示する。そして、基準信号の位相が変化することにより、表示装置に表示された電流ベクトル分布の画像が変化し、これによって、この画像を見た測定者は、不要電磁波の発生源、伝達経路、放射源を切り分けて特定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電流分布測定装置の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】電流ベクトル（Ａ）及び磁界ベクトル（Ｂ）を示す図である。
【図３】電流ベクトル分布の算出処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】信号変換部及び信号測定部の構成例を示すブロック図である。
【図５】第１の実施の形態における基準信号入力部及び磁界センサの構成を示す斜視図である。
【図６】第２の実施の形態における基準信号入力部及び磁界センサの構成を示す斜視図である。
【図７】被測定物の一つの例を示す図である。
【図８】図７に例示する被測定物を、従来の近傍界強度分布測定装置によって測定して得られた近傍界強度分布を示す図である。
【図９】図７に例示する被測定物に対して、第１の実施の形態における電流分布測定装置によって測定を行った結果得られた電流ベクトル分布を示す図である。
【符号の説明】
１０１基準信号入力部（基準信号検出手段）
１０２磁界センサ（磁界検出手段）
１０３走査部（走査手段）
１０４信号変換部（周波数変換手段）
１０５信号測定部（信号測定手段）
１０６演算処理部（算出手段）
１０７表示部（表示手段）
１０８制御部
１０９記憶装置
１１０被測定物
１１０ａ被測定物
４０１バンドパスフィルタ
４０２バンドパスフィルタ
４０３ミキサー
４０４ミキサー
４０５ベクトルシグナルアナライザ
４０６シグナルジェネレータ（信号出力手段）
４０７ディバイダー（信号出力手段）
５０１磁界ループプローブ
５０２磁界ループプローブ
５０４ＩＣ
５０５ＩＣ
５０６回路基板
５０７回路基板
５０８シャーシ
５０９ケーブル
６０１磁界ループプローブ
６０２導体接触端子
６０４ＩＣ
６０５ＩＣ
６０６回路基板
６０７回路基板
６０８シャーシ
６０９ケーブル
６１０信号線
６１１ＩＣピン
７０１金属シャーシ
７０２回路基板
７０３回路基板
７０４ケーブル
７０５発振器
７０６ＩＣ
７０７ＩＣ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a current distribution measuring apparatus, and more particularly to a current distribution measuring apparatus that measures a current vector distribution by detecting a magnetic field generated from an electronic device.
[0002]
Such a current distribution measuring device is used for measuring unnecessary electromagnetic waves generated from the inside of an electronic device.
[0003]
[Prior art]
In recent years, with the increase in speed and performance of electronic devices, the influence of unwanted electromagnetic waves radiated from electronic devices on other electronic devices has become a problem. The influence of this unnecessary electromagnetic radiation on other electronic devices is called EMI (Electromagnetic Interference), and the main ones include reception failures occurring in wireless devices and communication devices, and malfunctions of electronic devices.
[0004]
Each country regulates unnecessary electromagnetic radiation generated from electronic devices in a frequency band of 30 MHz to 1 GHz or 30 MHz to 2 GHz, and electronic device manufacturers need to design and manufacture products so as to comply with these regulations.
[0005]
In general, far-field measurement is performed as a method of measuring unnecessary electromagnetic waves radiated from electronic equipment, but only near-field intensity distributions of circuit boards inside electronic equipment are measured. .
[0006]
A near-field intensity distribution measuring device used for measuring the near-field intensity distribution, clarifying the generation mechanism of unnecessary electromagnetic waves, and taking measures to suppress the occurrence is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-19204. .
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the case where a circuit board alone is measured by the conventional near-field intensity distribution measuring apparatus described above, and in the case where a circuit board incorporated in an electronic device and connected to a metal housing or cable is measured, unnecessary electromagnetic waves are used. The occurrence mode is different. Therefore, even if countermeasures against unwanted electromagnetic waves are taken based on the near-field intensity distribution obtained by measuring a single circuit board with a near-field intensity distribution measuring device, there may be no effect in suppressing the generation of unwanted electromagnetic waves in the entire electronic device. is there. Considering this, the measurement of the near-field intensity distribution is not performed on the circuit board alone, but the measurement is performed in a state where the circuit board is incorporated in an electronic device and a metal housing or cable is connected.
[0008]
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the object to be measured. In this device to be measured, two circuit boards 702 and 703 are arranged on a metal chassis 701, and the circuit board 702 and the circuit board 703 are connected by a cable 704. An oscillator 705 and an IC 706 are mounted on the circuit board 702, and an IC 707 is mounted on the circuit board 703.
[0009]
FIG. 8 shows a near-field intensity distribution obtained as a result of the measurement performed on the measurement object shown in FIG. 7 by a conventional near-field intensity distribution measuring apparatus.
[0010]
As can be seen from FIG. 7 and FIG. 8, the conventional near-field intensity distribution measurement result obtained by measuring the circuit board in an electronic device and connecting a metal housing or cable brings about unnecessary electromagnetic radiation. It is impossible to accurately grasp where the current is generated and which path is flowing.
Therefore, it is difficult to identify the source of unnecessary electromagnetic waves, the transmission path of unnecessary electromagnetic waves from which the unnecessary electromagnetic waves are transmitted to other parts, and the radiation source from which the unnecessary electromagnetic waves are radiated. It was difficult to accurately take countermeasures against unnecessary electromagnetic waves even by the method for measuring unnecessary electromagnetic waves throughout the entire electronic device.
[0011]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a current distribution measuring device that can identify and identify the source, transmission path, and radiation source of unnecessary electromagnetic waves. To do.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a reference signal detection means for detecting a signal at an arbitrary position of a measurement object as a reference signal, and a magnetic field detection means for detecting a magnetic field generated from the measurement object, A frequency converting means for converting the frequencies of the signals detected by the reference signal detecting means and the magnetic field detecting means, and a signal measuring means for measuring the amplitude and phase of each signal respectively converted by the frequency converting means; Calculating a current vector distribution in the device under test based on a measurement result obtained by the signal measuring means, and calculating a change in the current vector distribution accompanying a phase change of the signal; and the calculating means A current distribution measuring apparatus comprising: a display unit configured to display a moving image of a change in the current vector distribution calculated by the above.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a current distribution measuring apparatus according to the present invention.
[0015]
The current distribution measuring apparatus according to the first embodiment includes a reference signal input unit 101, a magnetic field sensor 102, a scanning unit 103, a signal conversion unit 104, a signal measurement unit 105, an arithmetic processing unit 106, and a display unit. 107, a control unit 108, and a storage device 109.
[0016]
When the measurer measures a current distribution at a certain arbitrary frequency, the reference signal input unit 101 uses the magnetic field detection signal at an arbitrary position of the DUT 110 as a reference signal and outputs it to the signal conversion unit 105. The magnetic field sensor 102 includes a single sensor, and is configured to scan and move in the vicinity of the measurement object 110 under the control of the scanning unit 103. The magnetic field sensor 102 measures the magnetic field at a plurality of predetermined positions in the scanning region. The signal is output to the signal conversion unit 104. The scanning unit 103 scans and moves the magnetic field sensor 102 along the vicinity of the measurement object 110.
[0017]
The signal conversion unit 104 removes frequency components other than the measurement target frequency from each signal from the reference signal input unit 101 and the magnetic field sensor 102. Further, the frequency of each signal from the reference signal input unit 101 and the magnetic field sensor 102 is converted into a frequency that can be measured by the signal measurement unit 105, and is output to the signal measurement unit 105.
[0018]
The signal measurement unit 105 performs the amplitude of each signal based on the measurement signal output from the magnetic field sensor 102 and the reference signal input unit 101 and each signal after the signal conversion unit 104 performs processing on the reference signal. And the phase are measured, and the measurement result is output to the arithmetic processing unit 106. The arithmetic processing unit 106 calculates a current vector at each position near the DUT 110 based on the measurement result sent from the signal measuring unit 105. The calculated current vector becomes a current vector distribution based on measurement results at a plurality of predetermined positions, and the current vector distribution is changed by calculating a state in which the phase of the reference signal is changed. The arithmetic processing unit 106 processes such a change in the current vector distribution so that a moving image can be displayed on the display unit 107. The display unit 107 displays the current vector distribution and its change by a display method according to the user's specification. The control unit 108 controls the scanning unit 103, the signal measuring unit 105, the arithmetic processing unit 106, and the display unit 107.
[0019]
The storage device 109 records the measurement result obtained by the signal measurement unit 105 and the result calculated by the arithmetic processing unit 106.
[0020]
Next, the measurement principle in this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram showing a current vector (A) and a magnetic field vector (B).
[0021]
Here, the reference signal input unit 101 detects the reference signal Acosωt from a predetermined position on the device under test 110.
[0022]
On the other hand, it is assumed that a current (vector) I flows at a certain point (x, y) on the XY plane of the device under test 110. This current I can be decomposed into currents Ix (x, y) and Iy (x, y) in two orthogonal directions, and is expressed as follows.
[0023]
Ix (x, y) = αAcos (ωt + θ1) (1)
Iy (x, y) = βAcos (ωt + θ2) (2)
When such a current I flows, a magnetic field H is generated in a direction orthogonal to the current I. This magnetic field H can be decomposed into two perpendicular magnetic fields Hx (x, y) and Hy (x, y), and is expressed as follows.
[0024]
Hy (x, y) = k · αA cos (ωt + θ1) (3)
Hx (x, y) = k · βAcos (ωt + θ2) (4)
Here, α, β, k, and A are coefficients.
[0025]
Here, the magnetic field H generated at a position away from the current I by the distance r is expressed by the following equation (5) based on Ampere's law.
[0026]
H = I / (2πr) (5)
However,
k = 1 / (2πr) (6)
Therefore, the magnetic field sensor 102 is arranged at a point (x, y) on the XY plane of the object to be measured 110, and the amplitude and phase of magnetic fields Hx (x, y) and Hy (x, y) in two orthogonal directions are obtained. taking measurement. As a result, the amplitude ratios k · α, k · β and the phase differences θ1, θ2 of the X and Y direction magnetic fields Hx (x, y), Hy (x, y) with respect to the reference signal Acosωt are obtained.
[0027]
Here, the current value | I | and the current direction φ are obtained as in the following formulas (7) and (8) based on the above formulas (1) to (6), and a current vector can be derived.
[0028]
| I | = (Ix ² + Iy ² ) ^1/2
= 1 / k · (Hy ² + Hx ² ) ^1/2
= A / k. (K ² α ² cos ² (ωt + θ1) + k ² β ² cos ² (ωt + θ2)) ^1/2
... (7)
φ = tan ⁻¹ (Iy / Ix)
= Tan ^-1 (Hx / Hy)
= Tan ⁻¹ (kβcos (ωt + θ2) / kαcos (ωt + θ1)) (8)
Then, the magnetic field sensor 102 scans and moves along the device under test 110, measures the magnetic field in the vicinity of the device under test 110 at a plurality of positions, performs the above calculation in the arithmetic processing unit 106, and obtains the current vector distribution.
[0029]
Next, a current vector distribution calculation process performed in the current distribution measuring apparatus according to the first embodiment based on the measurement principle will be described with reference to FIG.
[0030]
FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the current vector distribution calculation process. Here, the magnetic field measurement is performed at N positions on the DUT 110. Hereinafter, it demonstrates along a step.
[0031]
Step S1: Obtain a reference signal.
[0032]
Step S2: Set the control variable n to 1.
[0033]
Step S3: A magnetic field measurement value at the nth position on the DUT 110 is obtained.
[0034]
Step S4: The signal measuring unit 105 and the arithmetic processing unit 106 calculate a current vector using the obtained reference signal and magnetic field measurement value.
[0035]
Step S5: 1 is added to the control variable n.
[0036]
Step S6: It is determined whether or not the newly obtained control variable n is larger than N. If the control variable n is N or less, the process returns to step S3. If the control variable n is larger than N, the calculation of current vectors at all N measurement positions on the DUT 110 is finished, and the current vector distribution is obtained.
[0037]
In step S4, only the amplitude ratio and the phase difference are calculated from the obtained reference signal and magnetic field measurement value and stored in the storage device 109, and the measurement at all N measurement positions on the DUT 110 is completed. Later, the current vector may be calculated by reading out the amplitude ratio and the phase difference stored in the storage device 109.
[0038]
The arithmetic processing unit 106 also calibrates the frequency characteristics and phase characteristics of the magnetic field sensor 102.
[0039]
Further, if the phase of the reference signal Acos ωt detected at an arbitrary position of the DUT 110 is changed, the current vector distribution changes, so that this change is displayed as a moving image on the display unit 107, thereby eliminating unnecessary electromagnetic waves. It is possible to visually know the source of current that causes radiation and the current path.
[0040]
Here, the measurement result obtained when the current distribution measuring apparatus of the first embodiment measures the object to be measured illustrated in FIG. 7 will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating a current vector distribution obtained as a result of measuring the object illustrated in FIG. 7 by the current distribution measuring apparatus according to the first embodiment. In the figure, (a) to (f) show current vector distributions in each phase when the phase of the reference signal changes at intervals of 60 degrees.
[0041]
From these measurement results, it can be visually confirmed that a standing wave of ½ wavelength is generated in the cable 704 at the frequency of the reference signal.
[0042]
The phenomenon can be visually understood by displaying the change in the current vector distribution obtained by continuously changing the phase of the reference signal on the display unit 107 as a moving image.
[0043]
In addition to displaying the change in the current vector distribution accompanying the phase change of the reference signal as a moving image, the current vector distribution still image display at a phase of the reference signal and the peak current distribution at all phases of the reference signal are displayed. The measurement person may select a desired display format from the still image display or the like via the control unit 108, and the control unit 108 may instruct the display unit 107 about the selected display format.
[0044]
Next, specific configurations of the signal conversion unit 104 and the signal measurement unit 105 in the first embodiment will be described.
[0045]
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the signal conversion unit 104 and the signal measurement unit 105.
[0046]
The signal conversion unit 104 includes bandpass filters 401 and 402, mixers 403 and 404, a signal generator 406 as a local oscillator, and a divider 407, and the signal measurement unit 105 includes a vector signal analyzer 405.
[0047]
In the signal converter 104, the measurement signal output from the magnetic field sensor 102 and the reference signal output from the reference signal input unit 101 are input to the bandpass filters 401 and 402, respectively, and frequency components other than the measurement frequency are removed. Are input to the mixers 403 and 404. The mixers 403 and 404 convert the frequencies of the measurement signal and the reference signal to 10 MHz or less, which is a frequency that can be measured by the vector signal analyzer 405 used as the signal measurement unit 105. That is, a local oscillation signal is sent from the signal generator 406 to the divider 407, frequency division is performed, and the obtained divided local oscillation signal is input to the mixers 403 and 404. The mixers 403 and 404 perform frequency conversion on the measurement signal and the reference signal based on the local oscillation signal, respectively, and output the result to the vector signal analyzer 405. The vector signal analyzer 405 measures the amplitude and phase of the reference signal and the measurement signal that have been frequency-converted to 10 MHz or less.
[0048]
Note that the Ref signal is sent from the signal generator 406 to the vector signal analyzer 405, and the local oscillator inside the vector signal analyzer 405 is configured to synchronize with the mixers 403 and 404. Thereby, the frequency accuracy of the phase measurement in the vector signal analyzer 405 is improved.
[0049]
Next, specific configurations of the reference signal input unit 101 and the magnetic field sensor 102 in the first embodiment will be described.
[0050]
FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the reference signal input unit 101 and the magnetic field sensor 102 in the first embodiment.
[0051]
In the first embodiment, the reference signal input unit 101 and the magnetic field sensor 102 are configured by magnetic field loop probes 501 and 502, respectively. The magnetic field sensor 102 is composed of one magnetic field loop probe.
[0052]
In the figure, an object to be measured 110 includes, for example, circuit boards 506 and 507 on which ICs 504 and 505 are mounted, a chassis 508, a cable 509, and the like.
[0053]
A magnetic field loop probe 501 serving as the reference signal input unit 101 is fixed at a predetermined position of the DUT 110 and detects a reference signal in the form of a magnetic field signal. Further, the magnetic field loop probe 502 that is the magnetic field sensor 102 is configured to scan and move in the vicinity of the measurement object 110 under the control of the scanning unit 103, and in the X direction and the Y direction at a plurality of predetermined positions in the scanning region. Measure the magnetic field.
[0054]
As described above, in the first embodiment, when the phase of the reference signal changes, the image of the current vector distribution displayed on the display device changes. Thus, it is possible to visually know the source and current path of the current that causes unnecessary electromagnetic radiation, and it becomes possible to identify the source, transmission path, and radiation source of the unnecessary electromagnetic wave separately.
[0055]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
[0056]
Since the configuration of the second embodiment is basically the same as the configuration of the first embodiment, in the description of the second embodiment, the configuration of the first embodiment is used. Only the different components are described.
[0057]
FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the reference signal input unit 101 and the magnetic field sensor 102 in the second embodiment.
[0058]
In the second embodiment, the magnetic field sensor 102 is configured by one magnetic field loop probe 601, and the reference signal input unit 101 is configured by a conductor contact terminal 602.
[0059]
In the figure, an object to be measured 110a includes, for example, circuit boards 606 and 607 on which ICs 604 and 605 are mounted, a chassis 608, a cable 609, and the like.
[0060]
The conductive contact terminal 602 which is the reference signal input unit 101 is fixed at an arbitrary position where the conductive contact terminal 602 such as the signal line 610 and the IC pin 611 of the object to be measured 110a can be in conductive contact, and detects the reference signal therefrom. Further, the magnetic field loop probe 601 that is the magnetic field sensor 102 is configured to scan and move in the vicinity of the measurement object 110a under the control of the scanning unit 103, and in the X direction and the Y direction at a plurality of predetermined positions in the scanning region. Measure the magnetic field.
[0061]
Also in the second embodiment, it is possible to visually know the source and current path of current that cause unnecessary electromagnetic radiation, and it is possible to identify the source, transmission path, and radiation source of unnecessary electromagnetic waves separately. It becomes.
[0062]
(Other embodiments)
In each of the above-described embodiments, the current vector distribution is displayed. Alternatively, the magnetic field vector distribution may be displayed.
[0063]
Further, measurement may be performed using an electric field sensor instead of the magnetic field sensor.
[0064]
In addition, a configuration may be adopted in which a plurality of magnetic field sensors are arranged in an array with respect to the object to be measured, and the output of each sensor is sequentially selected and scanned to output the measurement signal from each sensor.
[0065]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, a signal at an arbitrary position of the device under test is detected as a reference signal, and a magnetic field generated from the device under test is detected. The frequency of each detected signal is converted, the amplitude and phase of each converted signal are measured, the current vector distribution in the object to be measured is calculated based on the obtained measurement result, and the phase change of the signal A change in the current vector distribution is calculated . The calculated change in the current vector distribution is displayed as a moving image on a display device. Then, when the phase of the reference signal is changed, the image of the current vector distribution displayed on the display device is changed. As a result, the measurer who sees this image can generate the unnecessary electromagnetic wave, the transmission path, and the radiation source. It is possible to identify and specify.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a current distribution measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a current vector (A) and a magnetic field vector (B).
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of current vector distribution calculation processing;
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a signal conversion unit and a signal measurement unit.
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a reference signal input unit and a magnetic field sensor in the first embodiment.
FIG. 6 is a perspective view showing configurations of a reference signal input unit and a magnetic field sensor in the second embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an object to be measured.
8 is a diagram showing a near-field intensity distribution obtained by measuring the object illustrated in FIG. 7 with a conventional near-field intensity distribution measuring apparatus.
FIG. 9 is a diagram showing a current vector distribution obtained as a result of measuring the device under test illustrated in FIG. 7 by the current distribution measuring apparatus according to the first embodiment;
[Explanation of symbols]
101 Reference signal input unit (reference signal detection means)
102 Magnetic field sensor (magnetic field detection means)
103 Scanning part (scanning means)
104 Signal converter (frequency converter)
105 Signal measuring unit (signal measuring means)
106 Arithmetic processing part (calculation means)
107 Display section (display means)
108 control unit 109 storage device 110 device under test 110a device under test 401 band pass filter 402 band pass filter 403 mixer 404 mixer 405 vector signal analyzer 406 signal generator (signal output means)
407 Divider (signal output means)
501 Magnetic loop probe 502 Magnetic loop probe 504 IC
505 IC
506 Circuit board 507 Circuit board 508 Chassis 509 Cable 601 Magnetic loop probe 602 Conductor contact terminal 604 IC
605 IC
606 Circuit board 607 Circuit board 608 Chassis 609 Cable 610 Signal line 611 IC pin 701 Metal chassis 702 Circuit board 703 Circuit board 704 Cable 705 Oscillator 706 IC
707 IC

Claims

Reference signal detection means for detecting a signal at an arbitrary position of the object to be measured as a reference signal;
Magnetic field detection means for detecting a magnetic field generated from the object to be measured;
Frequency conversion means for converting the frequencies of the signals detected by the reference signal detection means and the magnetic field detection means,
Signal measuring means for measuring the amplitude and phase of each signal respectively converted by the frequency converting means;
A calculation means for calculating a current vector distribution in the device under test based on a measurement result obtained by the signal measurement means, and calculating a change in the current vector distribution accompanying a phase change of the signal ;
A current distribution measuring apparatus comprising: a display unit that displays a moving image of the change in the current vector distribution calculated by the calculating unit.

2. The frequency converter according to claim 1, wherein the frequency converter converts the signals detected by the reference signal detector and the magnetic field detector into frequency bands that can be measured by the signal measuring unit. Current distribution measuring device.

3. The current distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein the reference signal detecting means is a single magnetic field sensor arranged at an arbitrary position near the object to be measured.

3. The current distribution according to claim 1, wherein the reference signal detecting means is a conductor contact terminal that detects an electric current or a voltage by contacting an arbitrary position in an electric circuit in the object to be measured. measuring device.

The frequency conversion means includes
A first band pass filter to which a signal detected by the reference signal detection means is input;
A first mixer to which an output from the first bandpass filter is input;
A second bandpass filter to which a signal detected by the magnetic field detection means is input;
A second mixer to which an output from the second bandpass filter is input;
2. A signal output means for outputting a signal for local oscillation having a frequency determined according to a frequency band measurable by the signal measuring means to the first and second mixers. The current distribution measuring apparatus according to claim 4.

The signal output means includes
A signal generator for generating a signal having a frequency determined according to a frequency band measurable by the signal measuring means;
6. A divider for outputting the same signal obtained by dividing the signal generated by the signal generator to the first and second mixers as a local oscillation signal. Current distribution measuring device.

The magnetic field detecting means is composed of a single magnetic field sensor that is movable in the vicinity of the object to be measured.
Scanning means for moving the single magnetic field sensor in the vicinity of the measurement object, detecting a magnetic field at a plurality of positions in the vicinity of the measurement object, and outputting the obtained detection values to the frequency conversion means; The current distribution measuring device according to claim 1, wherein the current distribution measuring device is provided.

The magnetic field detection means is composed of a plurality of magnetic field sensors respectively disposed at a plurality of positions in the vicinity of the object to be measured.
7. The apparatus according to claim 1, further comprising a scanning unit that sequentially designates one of the plurality of magnetic field sensors and outputs the magnetic field detected by the designated magnetic field sensor to the frequency conversion unit. The current distribution measuring device according to any one of the above.