JP2014235131A - 電磁妨害波耐力簡易試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イミュニティ試験の時間を大幅に短縮できる電磁妨害波耐力簡易試験装置及び試験方法を提供する。【解決手段】電子機器から放射される電磁妨害波を受信する受信アンテナ１０１と、受信アンテナから受信する受信部１０２と、受信した電磁妨害波の時間波形を周波数スペクトルに変換し、電界強度レベルを算出する信号処理部１０３と、周波数スペクトルに変換された電磁妨害波を記憶する記憶部１０４と、記憶部に複数の周波数スペクトルに変換された電磁妨害波が蓄積されていた場合に、電磁妨害波の差分をとる演算部１０５と、電界強度レベルを閾値と比較し、閾値を上回る電界強度レベルに対応した周波数の抽出を行う比較部１０６と、抽出した周波数を表示する表示部１０８と、印加条件制御部１０９により設定された周波数と、印加レベルと、印加時間とに基づき無線電波を生成する送信部１１０と送信アンテナ１１１とからなる。【選択図】図１

Description

本発明は装置の電磁妨害波に対する耐性を評価するイミュニティ試験に関する。

通信サービスの進展、電子機器の利用環境の変化に伴い、電子機器では、他の装置に対して電磁妨害波（エミッション）の影響を与えないこと、および他の装置や外部からの電磁妨害波の影響を受けない電磁妨害波耐力（イミュニティ）の両立が求められている。

電子機器から漏れ出る電磁妨害波の評価は、スペクトラム・アナライザ等の測定器を用いて電磁妨害波のレベルを観察することにより行われる。また、電磁妨害波耐力試験（イミュニティ試験）は、電子機器の電磁妨害波に対する耐性評価を行うため、電子機器に装置が受ける電磁妨害波を模擬した電磁波を印加し、その際の装置の振舞いを観察することにより行われる（特許文献１参照）。

特開２０１１−２３４１８９号公報

通信機器の電磁妨害波による誤動作を防ぐため、イミュニティ試験法(IEC61000-4-3)が定められている。従来のイミュニティ試験法では数多くの電子機器に対して周波数を推移させ、何度もイミュニティ試験を行うため、多大な時間と稼働が必要である。さらに、80〜1000MHzまで1%ステップで試験を実施することから、妨害波に対する耐力レベルが低いため妨害波の影響を受けやすいにも関わらず、イミュニティ試験が実施されていない周波数も存在する。

そのため、誤動作の発生する周波数をある程度予測することが必要である。また、近年の電子機器の高周波化に伴い、80〜1000MHzより高い周波数においてもイミュニティ試験が必要であり、広帯域での電磁妨害波耐力試験実施のため、試験にかかる時間の短縮が必要である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、イミュニティ試験と比較して短時間で実施できるエミッション試験の結果を用いることで、イミュニティ試験にかかる時間を大幅に短縮することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明に係る電磁妨害波耐力簡易試験装置は、電子機器から放射される電磁妨害波を受信する受信アンテナと、受信アンテナに接続され、受信アンテナが受信した電磁妨害波を受信アンテナから受信する受信部と、受信部に接続され、受信した電磁妨害波の時間波形を周波数スペクトルに変換し、電界強度レベルを算出する信号処理部と、信号処理部に接続され、周波数スペクトルに変換された電磁妨害波を一時的に蓄積する記憶部であって、複数の周波数スペクトルに変換された電磁妨害波を蓄積する機能を有する、記憶部と、記憶部に接続され、記憶部に複数の数スペクトルに変換された電磁妨害波が蓄積されていた場合に、複数の数スペクトルに変換された電磁妨害波の差分をとる演算部と、演算部に接続され、差分と予め設定した閾値との電界強度レベルを比較し、閾値を上回る電界強度レベルに対応した周波数の抽出を行う比較部と、比較部に接続され、抽出した周波数を表示する表示部と、比較部に接続され、抽出した周波数を設定周波数とし、印加レベル、印加時間をさらに設定する印加条件制御部と、印加条件制御部に接続され、設定された設定周波数と、印加レベルと、印加時間とに基づき無線電波を生成する送信部と、送信部に接続され、送信部で生成された無線電波を放射する送信アンテナとからなることを特徴とする。

また、第２の発明に係る電磁妨害波耐力簡易試験装置は、第１の発明に係る電磁妨害波耐力簡易試験装置であって、受信アンテナと送信アンテナが、送信、受信の両方が可能である同一のアンテナであり、同一のアンテナと、受信部および送信部に接続され、同一のアンテナの、受信用アンテナである場合と送信用アンテナである場合との間の切替を行う送受信切替部をさらに有することを特徴とする。

また、第３の発明に係る電子機器の電磁妨害波耐力試験を行う方法は、電子機器停止時の電磁妨害波を測定するステップと、測定した電子機器停止時の電磁妨害波を周波数スペクトルに変換するステップと、電子機器停止時の周波数スペクトルを記憶部に記憶させるステップと、記憶部に複数の周波数スペクトルが記憶されているかを判定するステップと、複数の周波数スペクトルが記憶されていないと判定されたとき、電子機器動作時の電磁妨害波を測定するステップと、測定した電子機器動作時の電磁妨害波を周波数スペクトルに変換するステップと、電子機器動作時の周波数スペクトルを記憶部に記憶させるステップと、電子機器停止時の周波数スペクトルと電子機器動作時の周波数スペクトルとの差分をとるステップと、差分を、あらかじめ設定した閾値と比較するステップと、差分が閾値よりも小さいとき、電磁妨害波耐力試験を終了するステップと、差分が閾値以上のとき、差分が閾値以上である周波数を抽出するステップと、電磁妨害波印加時間および電磁妨害波印加レベルを設定するステップと、抽出した周波数と、設定した電磁妨害波印加時間と、設定した電磁妨害波印加レベルとを有する妨害波を電子機器に向けて印加するステップとを備えたことを特徴とする。

また、第４の発明に係る電子機器の電磁妨害波耐力試験を行う方法は、第３の発明に係る電子機器の電磁妨害波耐力試験を行う方法であって、電磁妨害波を測定するステップの前に、電磁妨害波を測定し、かつ妨害波を印加するアンテナを、電磁妨害波を測定するように機能を切り替えるステップと、妨害波を電子機器に向けて印加するステップのあとに、アンテナを、妨害波を印加するように機能を切り替えるステップとをさらに備えたことを特徴とする

本発明の第１の実施形態にかかる電磁妨害波耐力簡易試験装置の概略校正を示すブロック図である。 本発明の電磁妨害波耐力簡易試験装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態にかかる電磁妨害波耐力簡易試験装置の概略校正を示すブロック図である。

電子機器内部の基盤、ケーブル等の電子部品のうち、電磁妨害波を放射する部分は、アンテナの可逆性により、電磁妨害波を受信する部分となりうる。このため、電磁妨害波の放射が発生する周波数においては、イミュニティレベルが弱いと考えられる。この考えに基き、本発明による電磁妨害波簡易試験装置および電磁妨害波耐力試験を行う方法を提供する。

以下、図面に基づいて本発明による電磁妨害波簡易試験装置について説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態が適用された電磁妨害波耐力簡易試験装置の概略構成図を示している。本実施形態の電磁妨害波耐力簡易試験装置は、電子機器の放射妨害波の測定結果を用いることで、その電子機器のイミュニティ試験を短時間で行うことができる。図示する電磁妨害波耐力簡易試験装置は、受信アンテナ１０１と、受信部１０２と、処理部１０３と、記憶部１０４と、演算部１０５と、比較部１０６と、閾値設定部１０７と、表示部１０８と、印加条件制御部１０９と、送信部１１０と送信アンテナ１１１と、を有する。

受信アンテナ１０１は測定対象の電子機器動作時や電子機器停止時の電磁妨害波を受信する。処理部１０３は、フーリエ変換を行うことで、受信した電磁妨害波の時間波形を周波数スペクトラムに変換し、電界強度レベルを算出する。記憶部１０４は、複数の信号処理結果を一時保存する。演算部１０５では、記憶部１０４で蓄積した電子機器動作時の電磁妨害波と電子機器停止時の電磁妨害波のデータの差分を取ることで、電波暗室を使用せずに電子機器から発生する電磁妨害波そのものを測定する。比較部１０６では、電磁妨害波の電界強度が設定した閾値よりも高い場合に、対応する周波数を抽出する。印加条件制御部１０９では、電子機器の電磁妨害波耐力試験を行う際の周波数ごとの電磁妨害波の印加時間、印加レベルを設定する。送信部１１０および送信アンテナ１１１により、電子機器に、印加条件制御部１０９において設定した電磁妨害波の印加時間、印加レベル、および比較部１０６において抽出した周波数の電磁妨害波を印加する。

図２は本発明の電磁妨害波耐力簡易試験装置の動作を示すフローチャートである。まず、受信アンテナ１０１、受信部１０２を用いて電子機器停止時の電磁妨害波を測定する（Ｓ１）。測定した時間波形をフーリエ変換等を用いて周波数スペクトルに変換し、変換後のデータを記憶部１０４へと蓄積する（Ｓ２）。記憶部１０４に２つ以上のデータが蓄積されていなければ（Ｓ３：ＮＯ）、もう一度受信アンテナ１０１、受信部１０２を用いて電子機器動作時の電磁妨害波を測定する。同様に電子機器動作時の時間波形を周波数スペクトルに変換した後、データを記憶部１０４に蓄積し（Ｓ３：ＹＥＳ）、電子機器動作時のデータと電子機器停止時のデータの差分をとる（Ｓ４）。そして、演算後のデータの電界強度が、設定した閾値を超えていなければ（Ｓ５：ＮＯ）対応する周波数の電磁妨害波耐力試験は実施不要となる（Ｓ７）。一方で、演算後のデータの電界強度が設定した閾値を超えている場合（Ｓ５：ＹＥＳ）には、対応する周波数を抽出し、印加条件制御部１０９において、電磁妨害波印加時間および印加レベルを設定し、送信アンテナ１１１を用いて電子機器へと妨害波を印加することで電磁妨害波耐力試験を行う（Ｓ６）。

以上説明した本実施形態の電磁妨害波耐力簡易試験装置では、電子機器から発生する電磁妨害波の電界強度の高い周波数のみについて電磁妨害波耐力試験を行うことで、通常の試験と比べ、大幅な時間短縮が可能である。また、通常の試験では80〜1000MHzまで1%ステップで放射妨害波を印加するため、電磁妨害波耐力について確認できていない周波数が多く存在する。しかし、本実施形態の電磁妨害波耐力簡易試験装置では、電磁妨害波の発生する周波数、すなわち80〜1000MHzに限らず電磁妨害波を測定した全ての周波数について試験を行うため、電磁妨害波の影響を受けやすい周波数について的を絞った電磁妨害波耐力試験を行うことができる。

さらに、電子機器動作時と電子機器停止時の差分データを取ることで、通常は電波暗室を用いて行う測定を、電波暗室を使用せず、簡易に低コストで試験を行うことが可能である。

＜第２の実施形態＞
図３は本発明の第２の実施形態が適用された電磁妨害波耐力簡易試験装置の概略構成図である。本実施形態の電磁妨害波耐力簡易装置は、受信アンテナおよび送信アンテナを１つのアンテナで実現している。

図示する電磁妨害波耐力簡易試験装置では、アンテナに送受信切替部１１３を取付けることで、１つの送受信アンテナ１１２で受信および送信を可能としている。

１０１ 受信アンテナ
１０２ 受信部
１０３ 処理部
１０４ 記憶部
１０５ 演算部
１０６ 比較部
１０７ 閾値設定部
１０８ 表示部
１０９ 印加条件制御部
１１０ 送信部
１１１ 送信アンテナ
１１２ 送受信アンテナ
１１３ 送受信切替部

Claims (4)

1. 電磁妨害波耐力簡易試験装置であって、
   電子機器から放射される電磁妨害波を受信する受信アンテナと、
   前記受信アンテナに接続され、前記受信アンテナが受信した前記電磁妨害波を前記受信アンテナから受信する受信部と、
   前記受信部に接続され、前記受信した前記電磁妨害波の時間波形を周波数スペクトルに変換し、電界強度レベルを算出する信号処理部と、
   前記信号処理部に接続され、周波数スペクトルに変換された前記電磁妨害波を一時的に蓄積する記憶部であって、複数の前記周波数スペクトルに変換された前記電磁妨害波を蓄積する機能を有する、記憶部と、
   前記記憶部に接続され、前記記憶部に前記複数の前記数スペクトルに変換された前記電磁妨害波が蓄積されていた場合に、前記複数の前記数スペクトルに変換された前記電磁妨害波の差分をとる演算部と、
   前記演算部に接続され、前記差分と予め設定した閾値との電界強度レベルを比較し、前記閾値を上回る電界強度レベルに対応した周波数の抽出を行う比較部と、
   前記比較部に接続され、抽出した前記周波数を表示する表示部と、
   前記比較部に接続され、前記抽出した前記周波数を設定周波数とし、印加レベル、印加時間をさらに設定する印加条件制御部と、
   前記印加条件制御部に接続され、設定された設定周波数と、印加レベルと、印加時間とに基づき無線電波を生成する送信部と、
   前記送信部に接続され、前記送信部で生成された前記無線電波を放射する送信アンテナと
   からなることを特徴とする電磁妨害波耐力簡易試験装置。
2. 前記受信アンテナと前記送信アンテナが、送信、受信の両方が可能である同一のアンテナであり、前記同一のアンテナと、前記受信部および前記送信部に接続され、前記同一のアンテナの、受信用アンテナである場合と送信用アンテナである場合との間の切替を行う送受信切替部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の電磁妨害波耐力簡易試験装置。
3. 電子機器の電磁妨害波耐力試験を行う方法であって、
   電子機器停止時の電磁妨害波を測定するステップと、
   測定した前記電子機器停止時の電磁妨害波を周波数スペクトルに変換するステップと、
   前記電子機器停止時の前記周波数スペクトルを記憶部に記憶させるステップと、
   前記記憶部に複数の前記周波数スペクトルが記憶されているかを判定するステップと、
   前記複数の前記周波数スペクトルが記憶されていないと判定されたとき、電子機器動作時の電磁妨害波を測定するステップと、
   測定した前記電子機器動作時の電磁妨害波を周波数スペクトルに変換するステップと、
   前記電子機器動作時の前記周波数スペクトルを記憶部に記憶させるステップと、
   前記電子機器停止時の前記周波数スペクトルと前記電子機器動作時の前記周波数スペクトルとの差分をとるステップと、
   前記差分を、あらかじめ設定した閾値と比較するステップと、
   前記差分が前記閾値よりも小さいとき、電磁妨害波耐力試験を終了するステップと、
   前記差分が前記閾値以上のとき、前記差分が前記閾値以上である周波数を抽出するステップと、
   電磁妨害波印加時間および電磁妨害波印加レベルを設定するステップと、
   前記抽出した周波数と、設定した前記電磁妨害波印加時間と、設定した前記電磁妨害波印加レベルとを有する妨害波を前記電子機器に向けて印加するステップと
   を備えたことを特徴とする電磁妨害波耐力試験を行う方法。
4. 電磁妨害波を測定するステップの前に、前記電磁妨害波を測定し、かつ前記妨害波を印加するアンテナを、前記電磁妨害波を測定するように機能を切り替えるステップと、
   妨害波を前記電子機器に向けて印加するステップのあとに、前記アンテナを、前記妨害波を印加するように機能を切り替えるステップと
   をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の電磁妨害波耐力試験を行う方法。

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