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Title:
NOISE EVALUATION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/047149
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a noise evaluation device for the purpose of measuring electrical noise emanating from a device module that is operated by the supply of electrical energy. The noise evaluation device has a module that is operated by the supply of electrical energy, and a noise detection unit that has connection terminals for the purpose of making electrical connections between grounds providing a reference potential, and that detects electrical noise flowing to the grounds through the connection terminals. In addition, the distribution of the noise emanating from the module is measured by arranging the connection terminals and the noise detection unit as an array.

Inventors:
NAMBA Akihiro (HITACHI LTD., 292, Yoshidacho, Totsuka-ku, Yokohama-sh, Kanagawa 17, 〒2440817, JP)
難波 明博 (〒17 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所 生産技術研究所内 Kanagawa, 〒2440817, JP)
SUGA Takashi (HITACHI LTD., 292, Yoshidacho, Totsuka-ku, Yokohama-sh, Kanagawa 17, 〒2440817, JP)
須賀 卓 (〒17 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所 生産技術研究所内 Kanagawa, 〒2440817, JP)
Application Number:
JP2009/060535
Publication Date:
April 29, 2010
Filing Date:
June 09, 2009
Export Citation:
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Assignee:
HITACHI, LTD. (6-6 Marunouchi 1-chome, Chiyoda-ku Tokyo, 80, 〒1008280, JP)
株式会社日立製作所 (〒80 東京都千代田区丸の内一丁目6番6号 Tokyo, 〒1008280, JP)
NAMBA Akihiro (HITACHI LTD., 292, Yoshidacho, Totsuka-ku, Yokohama-sh, Kanagawa 17, 〒2440817, JP)
難波 明博 (〒17 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所 生産技術研究所内 Kanagawa, 〒2440817, JP)
SUGA Takashi (HITACHI LTD., 292, Yoshidacho, Totsuka-ku, Yokohama-sh, Kanagawa 17, 〒2440817, JP)
International Classes:
G01R29/08; G01R29/08
Attorney, Agent or Firm:
ASAMURA PATENT OFFICE, p.c. (Room 331, New Ohtemachi Bldg. 2-1, Ohtemachi 2-chome, Chiyoda-k, Tokyo 04, 〒1000004, JP)
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Claims:
 装置モジュールから発生する電気ノイズを測定するノイズ評価装置であって、
 電位基準を与えるグランドと、
 前記グランドと電気的に接続され、前記装置モジュールの任意の点と電気的に接触する接触端子と、
 前記装置モジュールから前記グランドに流出するノイズを測定するノイズ検出部と、
を有するノイズ評価装置。
 請求項1記載のノイズ評価装置であって、
 前記ノイズ検出部は、前記装置モジュールから前記接触端子を介して前記グランドに流れるノイズ電流を測定するノイズ評価装置。
 請求項2記載のノイズ評価装置であって、
 前記ノイズ検出部は、前記接触端子の近傍に配置した電流検出コイルであるノイズ評価装置。
 請求項3記載のノイズ評価装置であって、
 前記ノイズ検出部を構成する電流検出コイルは、多重コイルであるノイズ評価装置。
 請求項1記載のノイズ評価装置であって、
 前記ノイズ検出部は、前記装置モジュールと前記グランドとの間のノイズ電圧を測定するノイズ評価装置。
 請求項5記載のノイズ評価装置であって、
 前記接触端子の先端と後端との間には、電圧検出素子を有し、
 前記ノイズ検出部は、前記電圧検出素子の両端の電圧を測定するノイズ評価装置。
 請求項6記載のノイズ評価装置であって、
 前記電圧検出素子は、抵抗、容量、インダクタのいずれかを用いて構成される受動素子であるノイズ評価装置。
 請求項1記載のノイズ評価装置であって、
 前記グランドと前記接触端子と前記ノイズ検出部は、多層プリント基板により一体形成されているノイズ評価装置。
 請求項8記載のノイズ評価装置であって、
 前記接触端子は前記多層プリント基板のビアを用いて形成し、
 前記ノイズ検出部は前記多層プリント基板の内層を用いて構成されているノイズ評価装置。
 請求項1に記載のノイズ評価装置であって、
 前記接触端子は可動式であるノイズ評価装置。
 請求項1に記載のノイズ評価装置であって、
 前記接触端子と前記ノイズ検出部とは一組を構成し、該組が複数設けられているノイズ評価装置。
 請求項11記載のノイズ評価装置であって、
 前記複数組の接触端子とノイズ検出部は、アレイ状又は格子状又は千鳥状に配置されているノイズ評価装置。
 請求項11記載のノイズ評価装置であって、
 さらに、前記複数組の接触端子とノイズ検出部により各々得られたデータに基づいて得られるノイズ分布を表示する表示部を有するノイズ評価装置。
 請求項13記載のノイズ評価装置であって、
 さらに、前記ノイズ検出部の感度特性を用いて前記データを補正処理する演算処理部を有するノイズ評価装置。
 請求項14記載のノイズ評価装置であって、
 前記演算処理部は、前記ノイズ分布におけるノイズ強度の順位付けを行う機能を有するノイズ評価装置。
 請求項1に記載のノイズ評価装置であって、
 さらに、前記ノイズ検出部により得た検出ノイズを測定する測定器を有するノイズ評価装置。
 請求項11に記載のノイズ評価装置であって、
 前記複数組の接触端子及びノイズ検出部それぞれと電気的に接続された複数の測定器を有するノイズ評価装置。
 請求項11に記載のノイズ評価装置であって、
 前記複数組の接触端子及びノイズ検出部それぞれと電気的に接続された切換器と、
 前記切換器により選択された一のノイズ検出部により得た検出ノイズを測定する測定器と、を有するノイズ評価装置。
Description:
ノイズ評価装置 参照による取り込み

 本出願は、2008年10月24日に出願された日 特許出願第2008-273720号の優先権を主張し、そ の内容を参照することにより本出願に取り込 む。

 本発明は、電気エネルギーを供給するこ で動作する装置モジュールから発生する電 ノイズを測定する装置に関する。

 情報処理装置、ディジタルAV機器などの 子機器から発生する電磁不要輻射が問題で る。本輻射を抑制するためには、輻射源で る電子装置の電気ノイズを抑制する必要が り、そのためにノイズ源探査によりノイズ 特定がよく行われる。ノイズ源探査手法と ては、例えば、特開平11-83918号公報や特開200 4-198232号公報に記載のように、電子回路基板 るいは2枚以上の基板を接続するケーブルの 近傍の電磁界分布を電磁界センサにより測定 する方法がある。

 また、基板を搭載した筐体からの電磁輻 を測定する手法として、例えば、特開平11-1 90752号公報に示すように、基板を収容した閉 ックスからグランドへの輻射電流を測定す 方法がある。さらに、基板から筐体に流出 るノイズの伝播経路の測定手法としては、 えば特開2007-240162号公報に示すように、接 部ノイズ測定方法がある。

特開平11-83918号公報

特開2004-198232号公報

特開平11-190752号公報

特開2007-240162号公報

 しかし、特開平11-83918号公報や特開2004-198 232号公報に記載された測定方法では、被対象 物上のノイズ源を測定することができるが、 基板を筐体に設置したときに基板から筐体に 伝播するノイズ伝播経路を測定することがで きない問題がある。不要輻射抑制のためには ノイズ源抑制だけでなく、ノイズ伝播経路も 切断する必要があり、ノイズ伝播経路を測定 する技術が必要である。また、特開平11-190752 号公報に記載された測定手法では、基板を収 容した電気機器の電磁輻射は評価できるもの の、同様に、基板-筐体間のノイズ伝播経路 測定することができない。

 特開2007-240162号公報に記載された測定手 では、筐体と基板を接続するネジなどの接 部品に伝播するノイズ測定には有効である 、接合部品以外の経路によるノイズを評価 きず、十分ではない。

 本発明は、上述した問題点を解決したノ ズ評価装置を提供するものである。即ち、 発明は、ノイズ源である装置モジュールか 筐体へ流出するノイズを評価するために、 合部品の位置に関わらず、ノイズ伝播経路 測定可能にしたノイズ評価装置を提供する のである。

 本発明に係るノイズ評価装置は、電気エ ルギーを供給することで動作するモジュー と、電位基準を与えるグランド間を、電気 に接続するための接触端子を有している。 らに、接触端子に流れる電気ノイズを測定 るための、ノイズ検出部を備えている。電 ノイズの種類としては、接触端子に流れる イズ電流や、被測定モジュールと基準グラ ド間のノイズ電圧などである。

 さらに、上記の接触端子およびノイズ検 部を一組として複数設け、これをアレイ状 配置することで、モジュールから流出する イズ分布を測定する。また、接触端子およ ノイズ検出端子を可動式とすることでノイ 分布を測定する。

 以下、本願において開示される発明のうち 表的なものの概要を簡単に説明すれば次の りである。
(1)装置モジュールから発生する電気ノイズを 測定するノイズ評価装置であって、電位基準 を与えるグランドと、前記グランドと電気的 に接続され、前記装置モジュールの任意の点 と接触してドウつう55をとる接触端子と、前 装置モジュールから前記グランドに流出す
ノイズを測定するノイズ検出部と、を有する ことを特徴とするノイズ評価装置である。
(2)(1)記載のノイズ評価装置であって、前記ノ イズ検出部は、前記装置モジュールから前記 接触端子を介して前記グランドに流れるノイ ズ電流を測定することを特徴とするノイズ評 価装置である。
(3)(1)記載のノイズ評価装置であって、前記ノ イズ検出部は、前記装置モジュールと前記グ ランドとの間のノイズ電圧を測定することを 特徴とするノイズ評価装置である。
(4)(1)1記載のノイズ評価装置であって、前記 ランドと前記接触端子と前記ノイズ検出部 、多層プリント基板により一体形成されて ることを特徴とするノイズ評価装置である

 電磁不要輻射の原因となるモジュールから 出する電気ノイズの伝播経路をも測定可能 評価装置を提供できる。
 本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図 に関する以下の本発明の実施例の記載から らかになるであろう。

本発明に係るノイズ評価装置の第一の 施形態を示す図である。 本発明に係るノイズ評価装置の第二の 施形態を示す図である。 本発明に係るノイズ評価装置の検出部 き接触端子の配置例を示す図である。 アレイ状に配置した接触端子上に被測 モジュールを搭載した際の図である。 本発明に係るノイズ評価装置のノイズ 出部の第一形態を示す図である。 電流検出コイルによるノイズ電流検出 理を説明した図である。 電流検出コイルとして多重コイルを配 した場合の図である。 本発明に係るノイズ評価装置のノイズ 出部の第二形態を示す図である。 本発明に係るノイズ評価装置のノイズ 出部の第三形態を示す図である。 本発明に係るノイズ評価装置のノイズ 検出部の第四形態を示す図である。 本発明に係るノイズ評価装置のノイズ 検出部の第五形態を示す図である。 ノイズ測定結果の第一表示例を示す図 である。 ノイズ測定結果の第二表示例を示す である。 ノイズ測定結果の第二表示例を示す である。 本発明に係るノイズ評価装置における 被測定モジュールの第一の実装形態を示す図 である。 本発明に係るノイズ評価装置における 被測定モジュールの第二の実装形態を示す図 である。 本発明に係るノイズ評価装置における 被測定モジュールの第三の実装形態を示す図 である。

 本発明に係るノイズ評価装置の第一の実 形態は、図1に示す通り、基準グランド3と 基準グランド3上に配置され、被測定モジュ ル4の任意の位置に接触させる1又は複数(図1 の例では2つ)の接触端子2(2a,2b)と、接触端子2( 2a,2b)の各々に流れるノイズを測定するノイズ 検出部1(1a,1b)とを適宜有して構成される。こ で、接触端子2とノイズ検出部1とからなる 出部付き接触端子5は1つであっても複数個( 1の例では2個:5a,5b)あってもよい。

 各接触端子2は被測定モジュール4と基準グ ンド3間を電気的に接続し、接触端子2を介し て被測定モジュール4から基準グランド3へと 出するノイズをノイズ検出部1で検出する。 ノイズ検出部1で検出したノイズは測定器10で 測定する。ノイズ検出部1を複数用いたノイ 評価装置の場合には、切換器9を設け、この 換器9により任意のノイズ検出部1の検出ノ ズを選択して測定器10に入力すればよい。本 方式によれば、ノイズ検出部1の数と同数の 定器10を設ける必要はなく、ノイズ検出部1 数より少なく若しくは単一の測定器10を設け ればよいため、装置の小型化・低コスト化が 図れる。
 なお、この方式に限らず、図2に示す第二の 実施形態のように、切換器9を用いることな 、ノイズ検出部1の数に対して同数の測定器1 0を設ける構成でもよい。例えば、図2の例で 、ノイズ検出部1が2つあり(1a,1b)、それぞれ 対応して測定器10(10a,10b)が設けられている この方式によれば、複数の測定器10の並列処 理が可能なため、測定処理の高速化を図るこ とができる。また、接触端子2は、被対象モ ュール4との接続をより確実にすべく、バネ を有する構成を付加等することにより可動 としてもよい。

 制御部6は、測定器10を制御し、ノイズ測 制御および測定したデータを演算処理部7へ 転送する。また、制御部6は、切替器9が設け れた場合、切換器9の制御も行う。演算処理 部7は、測定したデータをノイズ検出部1の感 特性を用いて補正処理を行う。また、本発 のノイズ評価装置には表示部8を備えており 、ノイズ測定結果および測定設定値を表示す る。

 本発明に係るノイズ評価装置によれば、 測定モジュール4の任意の位置に検出部付き 接触端子5を接触させてノイズを検出するこ ができるため、表示部8には、検出結果とし 、任意点におけるノイズスペクトル(図12)や 任意周波数におけるノイズ分布(図13)をユー に表示することができる。図12に示すノイズ スペクトルの横軸は周波数、縦軸はノイズ強 度を示す。図13に示すノイズ分布の横軸及び 軸はノイズ評価位置の座標、色の強弱がノ ズ強度を示す。このように、本装置によれ 、対策すべきノイズの周波数やノイズ伝播 路となる位置を特定できるため、電磁不要 射対策に有効なノイズ評価が可能である。 えば、図13に示すノイズ分布は、検出部付 接触端子5の数を増やせば増やすほど、より 細な分布を得ることができ、この得られた イズ分布に基づいて演算処理部7にてノイズ 強度の順位付け等を行うことにより、対策す べき位置を特定することができる。

 次に、本発明に係るノイズ評価装置の検 部付き接触端子5の配置例について説明する 。図3は、検出部付き接触端子5を、基準グラ ド3にアレイ状に複数個配置した例を示す。 本配置例によれば、被測定モジュール4の全 に渡って検出部付き接触端子5を接触させて イズ検出が可能であるため、ノイズ伝播経 をより正確に特定することが可能となる。 だし、検出部付き接触端子5の配置は、これ に限られず、格子状でも良いし、千鳥状でも 良く、また配置間隔も規則的あるいは不規則 的でも良い。

 このように複数配置された検出部付き接 端子5に対して、図4に示すように、被測定 ジュール4を接触させて置き、被測定モジュ ル4から基準グランド3へ流出するノイズ分 を測定する。また、検出部付き接触端子5と 測定モジュールの接触を確実にするために 検出部付き接触端子は伸縮可能な構造を持 、かつ伸展方向に力を発生する機構を持つ 触端子を使用しても良い。また、検出部付 接触端子5を移動させることで被測定モジュ ール4から流出するノイズ分布を測定しても い。

 次に、本発明に係るノイズ評価装置のノイ 検出部1並びに接触端子2の実施形態につい 、図5乃至図11を用いて説明する。
 図5は、ノイズ検出部として電流検出コイル 11を用いた例を示す。被測定モジュール4から 基準グランド3へ向かって、接触端子2を介し 流出するノイズ電流が作る磁界を、電流検 コイル11に鎖交させて検出する。図6に示す うに、電磁誘導の法則により、電流検出コ ル11はノイズ電流強度に比例した誘導起電 を発生する。この誘導起電力を電圧計など 検出することで、被測定モジュール4から流 するノイズ電流を測定する。なお、電流検 コイルはこれに限られず、ノイズ電流によ 磁束をより補足すべく、図7に示すような多 重コイルを用いてもよい。

 図8は、ノイズ検出部として電圧検出プロ ーブ12を用いた例を示す。本形態では、接触 子2に電圧検出素子13を埋め込み、この電圧 出素子13の両端電圧を電圧検出プローブ12で 検出することで、被測定モジュール4から流 するノイズ電圧を測定できる。電圧検出素 13としては、抵抗、容量、インダクタなどの 受動素子を用いればよい。

 また、他の形態として、能動素子を用い ノイズ検出部を利用してもよい。例えば、 9に示す構成のように、被測定モジュール4 基準グランド3間の電位を検出するためのノ ズ検出部1を設けてもよい。図9はバイアス 圧源17に一端が接続されたトランジスタ15と 該トランジスタとグランドとを接続する調 素子16とで構成したノイズ検出部1を示す。 イズ検出部1は被測定モジュール4と基準グ ンド3間の電位差に応じた電圧を検出する。 の他、能動素子を用いたノイズ電流検出回 や、ノイズ電圧検出回路を適宜構成しても い。

 図10は、ノイズ検出部と基準グランドと接 端子とを多層プリント基板により一体化し 形成した例を示す。本形態では、多層プリ ト基板内部のビアにより形成した接触端子2 周辺部に、同じく多層プリント基板の内層 形成した電流検出コイル11を形成する構成 することで、接触端子2に流れる電流を電流 出コイル11により測定できる。ここで、ビ は基準グランドであるグランド層に接続し おり、表層で被対象モジュール4と接続する ビアに流れるノイズ電流により、電流検出 イル11で発生する誘導電圧は、配線層に形 した伝送線路構造の引出し配線を経由して 配線層に設置したコネクタに導かれ、高周 ケーブルなどを介して測定器で検出する。 お、ビアと被対象モジュール4の接続を確実 するために、表層にバネ性を持つ接触端子 設置してもよい。
 本形態によれば、ノイズ検出部が接触端子2 と一体化した構造となっているため、複数の 接触端子と被測定モジュール4との接触面の ち、電圧検出プローブなどの配置が難しい 接触面の中央付近の接触箇所についても、 易にノイズ検出が可能となる。

 また、図11は、被測定モジュール4の近傍 結合パッド14を設け、被測定モジュール4と 合パッド14との間の容量結合によりノイズ 定を行うノイズ検出部を示す。被測定モジ ール4から流出するノイズは、容量結合によ 基準グランド3に流れ、そのノイズをノイズ 検出部1により検出することができる。本形 の場合、他の形態とは異なり、被測定モジ ールと接触端子と電気的に接続する構成で ないため、接触端子2の磨耗等の問題が生じ 、ノイズ評価装置の長寿命化が図れる。

 次に、これまで示したノイズ評価装置の装 筐体に実装する被測定モジュールの実装形 について、図14乃至図16を用いて説明する。
 図14は、装置筐体31の底面上に被測定モジュ ール4が実装された形態を示す。本形態では 被測定モジュール4から装置筐体31へのノイ 流出経路は、被測定モジュール4と装置筐体3 1が接する被測定モジュール底面であるから この接触面21にノイズ検出部付き接触端子5 適宜配置する。これにより、図13A,13Bに示す に、モジュール実装形態におけるモジュー から流出するノイズを測定することができ 。

 図15は、被測定モジュール4の両側面と装 筐体31が接触する形態で実装された、モジ ール実装形態を示している。この場合、被 定モジュール4から装置筐体31へのノイズ流 経路は、被測定モジュールと装置筐体が接 る被測定モジュール両側面であるから、こ 接触面21にノイズ検出部付き接触端子5を配 する。これにより図14に示すモジュール実装 形態におけるモジュールから流出するノイズ を測定することができる。

 図16は装置筐体31の側面に付けられたステー 32を用いて、被測定モジュール4が装置筐体21 実装された形態を示している。この場合、 測定モジュール4から装置筐体31へのノイズ 出経路は、被測定モジュール4とステー32が する場所であるから、この接触面21にノイ 検出部付き接触端子5を配置する。これによ 図15に示すモジュール実装形態におけるモ ュールから流出するノイズを測定すること できる。
 上記した実装形態は、被測定モジュール4の 種類に応じて適宜選択すればよい。なお、実 施形態はこれに限られるものではなく、被測 定モジュール4と装置筐体31との接触面21にノ ズ検出部付き接触端子5を配置さえすればよ い。

 以上、本発明者によってなされた発明を 施形態に基づき具体的に説明したが、本発 は上記実施形態に限定されるものではなく その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能 あることはいうまでもない。また、各実施 態で示した構成は、その要旨を逸脱しない 囲でそれぞれ置き換え・組合せ可能である 例えば、接触端子2を可動式とする構成は、 いずれの実施形態にも適用可能である。また 、複数のノイズ検出部1としてそれぞれ異な 実施形態のものを組み合わせて一のノイズ 価装置を構成しても構わない。

 上記記載は実施例についてなされたが、 発明はそれに限らず、本発明の精神と添付 請求の範囲の範囲内で種々の変更および修 をすることができることは当業者に明らか ある。

 1 ノイズ検出部
 2 接触端子
 3 基準グランド
 4 被測定モジュール
 5 検出部付き接触端子
 6 制御部
 7 演算処理部
 8 表示部
 9 切換器
 10 測定器
 11 電流検出コイル
 12 電圧検出プローブ
 13 電圧検出素子
 14 結合パッド
 21 接触面
 31 装置筐体
 32 ステー