JP3825133B2 - 電磁界強度算出装置及び方法並びにプログラム記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、モーメント法を使って、電気回路装置の放射する電磁界強度を算出する電磁界強度算出装置及び方法と、その電磁界強度算出装置を実現するプログラムを記録するプログラム記録媒体とに関し、特に、電気回路装置に実装される多層プリント板の高精度のモデルを構築することで、電気回路装置から放射される電磁界強度を高精度で算出できるようにする電磁界強度算出装置及び方法と、その電磁界強度算出装置を実現するプログラムを記録するプログラム記録媒体とに関する。
【0002】
電気回路装置に対する社会的規制として、一定のレベル以上の不要な電波やノイズを放射してはならないということがあり、各国の規格で厳しく規定されるようになってきた。
【0003】
このような電波規格を満足させるために、シールド技術やフィルタ技術等のような種々の対策技術が用いられるが、これらの対策技術の採用に当たって、それらがどの程度電波を減少できるのかを定量的に算出できるようにするシミュレーション技術の開発が必要である。
【0004】
このようなことを背景にして、本発明者らは、モーメント法を使って、電気回路装置の放射する電磁界強度を算出するシミュレーション技術の発明を開示してきた。このシミュレーション技術を確立していくには、電気回路装置の正確なモデルを構築していく必要がある。
【0005】
【従来の技術】
物体の放射する電磁界強度は、物体各部に流れる電流や磁流を求めて、それを公知の電磁波放射の理論式に代入することでシミュレーションできる。この物体各部に流れる電流や磁流は、理論的には、マックスウェルの電磁波方程式を与えられた境界条件の下に解くことで得られる。
【0006】
これを解くものとしてモーメント法がある。モーメント法は、マックスウェルの電磁波方程式から導かれる積分方程式の解法の1つで、物体を小さな要素に分割して電流や磁流の計算を行う手法であり、3次元の任意形状物体を扱うことができる。このモーメント法についての参考文献としては、「H.N.Wang, J.H.Richmond and M.C.Gilreath:"Sinusoidal reaction formulation for radiation and scattering from cond-ucting surface" IEEE TRANSACTIONS ANTENNAS PROPAGATION vol.AP-23 1975 」がある。
【0007】
このモーメント法では、シミュレーション対象となる電気回路装置の構造をメッシュ化し、処理対象の周波数を選択すると、その周波数について、メッシュ化された要素間の相互インピスーダンスや相互アドミッタスや相互リアクションを所定の計算処理によって求めて、その求めた相互インピスーダンス等と構造情報で指定される波源とをモーメント法の連立方程式に代入し、それを解くことで各要素に流れる電流や磁流を求めることになる。
【0008】
すなわち、金属対象物を扱うときには、金属部分を解析対象としてメッシュ化し、メッシュ化した金属要素間の相互インピーダンスZijを求め、この相互インピーダンスZijと、波源Vi と、メッシュ化した金属要素に流れる電流Ii との間に成立するモーメント法の連立方程式
〔Zij〕〔Ii 〕=〔Vi 〕
を解くことで電流Ii を求めて、この結果から電磁界強度を算出する方法を採っている。「〔 〕」はマトリックスを表している。
【0009】
ここで、メッシュに、抵抗やコンデンサやリアクタンスが存在するときには、それらは、そのメッシュの自己インピーダンス成分に加わることになる。
ところで、電気回路装置では、高密度実装を実現する場合、電源層とグランド層と信号層とが絶縁物を介して層構造で配設される多層プリント板を実装することが多い。
【0010】
この多層プリント板は、4層構造を持つもので説明するならば、図15(a)に示すように、第1の信号層20と、ガラスエポキシ等で構成される第1のコア材21と、厚み調整や接着等のために用意される絶縁材で構成される第1のプリプレグ22と、電源層23と、ガラスエポキシ等で構成される第2のコア材24と、グランド層25と、厚み調整や接着等のために用意される絶縁材で構成される第2のプリプレグ26と、ガラスエポキシ等で構成される第3のコア材27と、第2の信号層28という9つの層が積層されることで構成されている。
【0011】
この第1の信号層20や第2の信号層28は、銅箔等の金属で構成される回路パターンを実装するものであって、図15(b)に示すように、その上に、チップ部品等の回路部品を配置することで電子回路を実装する。この電子回路と電源層23やグランド層25との間には、Viaと呼ばれる層間を電気的に接続するための穴が用意されていて、このViaを介して、電子回路に電源やアースが供給されることになる。
【0012】
このように、多層プリント板の信号層には、電子回路が実装され、この電子回路から強い電磁界強度が放射されることになる。
これから、従来では、シミュレーション対象となる電気回路装置が多層プリント板を持つときには、多層プリント板の電源層とグランド層との間に備えられる誘電体を無視して、電源層を厚さのない金属板に置き換えるとともに、グランド層を厚さのない金属板に置き換えることで、多層プリント板をモデル化するという構成を採っていた。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、多層プリント板の信号層に実装される電子回路が動作することでノイズが発生し、このノイズに従って、多層プリント板の電源層やグランド層にも高周波電流が流れ、これにより、電源層とグランド層との間に設けられる誘電体が共振現象を引き起こしマイクロストリップアンテナとして働くことで、多層プリント板から無視できない電磁界強度が放射されることになる。
【0014】
すなわち、図15(a)に示した4層プリント板で説明するならば、電源層23が、Viaを介して、第1の信号層20や第2の信号層28に電源を供給し、グランド層25が、Viaを介して、第1の信号層20や第2の信号層28にアースを供給することから、第1及び第2の信号層20,28に実装される電子回路の動作に応じて、図16に示すように、電源層23とグランド層25との間にノイズ源が存在することになる。
【0015】
そして、このノイズ源が、図17に示すように、電源層23及びグランド層25に高周波電流を流し、これにより、電源層とグランド層との間に設けられる誘電体が共振現象を引き起こしマイクロストリップアンテナとして働くことで、多層プリント板から無視できない電磁界強度が放射されることになる。
【0016】
近年、多層プリント板の信号層に実装されるMPU等の高速化に伴って、この電源層やグランド層に流れる高周波電流が無視できなくなり、それに伴って、この誘電体の共振現象により多層プリント板から放射される電磁界強度が無視できなくなってきた。
【0017】
しかしながら、従来技術のように、電源層とグランド層との間に設けられる誘電体を無視して、電源層を厚さのない金属板に置き換えるとともに、グランド層を厚さのない金属板に置き換えることで、多層プリント板をモデル化するという構成を採っていたのでは、この誘電体の共振現象により多層プリント板から放射される電磁界強度を算出することができず、これがために、多層プリント板から放射される電磁界強度を正確に算出できないという問題点があった。
【0018】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、電気回路装置に実装される多層プリント板の高精度のモデルを構築することで、電気回路装置から放射される電磁界強度を高精度に算出できるようにする新たな電磁界強度算出装置及び方法の提供と、その電磁界強度算出装置を実現するプログラムを記録する新たなプログラム記録媒体の提供とを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
図1に本発明の原理構成を図示する。
図中、1は本発明を具備する電磁界強度算出装置であって、モーメント法を使って、電気回路装置の放射する電磁界強度を算出するものである。
【0020】
本発明の電磁界強度算出装置1は、入力手段10と、抽出手段11と、モデル生成手段12と、生成手段13と、算出手段14とを備える。
入力手段10は、解析対象となる電気回路装置の構造情報を入力する。抽出手段11は、入力手段10の入力する電気回路装置の構造情報から、電源層とグランド層とその2つの層の間に誘電体とを持つ多層プリント板の構造情報を抽出する。
【0021】
モデル生成手段12は、入力手段10の入力する電気回路装置の構造情報から、モーメント法を適用するための電気回路装置のモデルを生成する。生成手段13は、モデル生成手段12に展開されて、抽出手段11の抽出する多層プリント板の構造情報に基づいて、モーメント法を適用するための多層プリント板のモデルを生成する。
【0022】
算出手段14は、モデル生成手段12の生成した電気回路装置のモデルに基づき、モーメント法を用いて電気回路装置の放射する電磁界強度を算出する。
ここで、本発明の電磁界強度算出装置1の持つ電磁界強度算出機能は具体的にはプログラムで実現されるものであり、このプログラムは媒体で提供されて、電磁界強度算出装置1に格納されてメモリ上で動作することで、本発明を実現することになる。
【0023】
このように構成される本発明の電磁界強度算出装置1では、抽出手段11が多層プリント板の構造情報を抽出すると、生成手段13は、その抽出された多層プリント板の構造情報に基づき、電源層を碁盤の目形状に分割することで金属パッチを生成して、その分割の区画単位線毎に、それらの区画単位線からグランド層に向けて互いに接続されない形式で直立して設けられる第1の導電性パッチを生成し、更に、グランド層を電源層と同一の碁盤の目形状に分割することで金属パッチを生成して、その分割の区画単位線毎に、それらの区画単位線から電源層に向けて互いに接続されない形式で直立して設けられるとともに、対となる第1の導電性パッチと僅かな隙間をもって設けられる第2の導電性パッチを生成し、更に、対となる第1の導電性パッチと第2の導電性パッチとの間にコンデンサを設け、更に、電源層の金属パッチを分割することで三角形状パッチを生成するとともに、グランド層の金属パッチを分割することで三角形状パッチを生成して、その2つの三角形状パッチの頂点間に波源となるノイズ源を設けることで、多層プリント板のモデルを生成する。
【0024】
このとき、生成手段13は、コンデンサに対して、抵抗とリアクタンスのいずれか一方又は双方を直列接続する多層プリント板のモデルを生成することがある。また、電源層とグランド層との間にバイパスコンデンサが設けられるときには、そのバイパスコンデンサの配設位置に設けられる第1の導電性パッチと第2の導電性パッチとの間に、バイパスコンデンサを設ける多層プリント板のモデルを生成することがある。
【0025】
この多層プリント板のモデルの生成を受けて、算出手段14は、その生成された多層プリント板のモデルに基づき、モーメント法を用いて電気回路装置の放射する電磁界強度を算出する。
【0026】
このとき、算出手段14は、電源層及びグランド層の金属パッチに抵抗成分情報を含ませて、モーメント法を用いて電気回路装置の放射する電磁界強度を算出することがある。
【0027】
このように、本発明の電磁界強度算出装置1によれば、モーメント法を使って、電気回路装置の放射する電磁界強度を算出する構成を採るときにあって、電気回路装置に実装される多層プリント板を高精度にモデル化できるようになることから、多層プリント板から放射される電磁界強度を高精度に算出できるようになることで、電気回路装置から放射される電磁界強度を高精度に算出できるようになる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に従って本発明を詳細に説明する。
図2に、本発明の電磁界強度算出装置1の実行する処理フローの一実施例を図示する。ここで、図中、100は入力データファイルであって、解析対象となる電気回路装置の構造情報を格納するもの、200は出力データファイルであって、算出結果の電磁界強度を格納するものである。
【0029】
本発明の電磁界強度算出装置1は、起動されると、図2の処理フローに示すように、先ず最初に、ステップ1で、入力データファイル100から、解析対象となる電気回路装置の構造情報を読み込み、続くステップ2で、この読み込んだ構造情報に基づいて、解析対象の電気回路装置をメッシュに分割してモーメント法を適用するためのモデルを生成する。このモデル化処理については後述する。
【0030】
続いて、ステップ3で、処理対象となる周波数の中から未処理のものを1つ選択し、続くステップ4で、全周波数の選択を完了したのか否かを判断して、全周波数の選択を完了したことを判断するときには、処理を終了する。
【0031】
一方、全周波数の選択を完了していないことを判断するとき、すなわち、ステップ3で周波数を選択できたことを判断するときには、ステップ5に進んで、グリーン関数を使って、分割されたメッシュ間の相互インピーダンスZij(i=1〜n,j=1〜n)を算出する。なお、説明の便宜上、ここでは、解析対象が金属物であることを想定して、相互インピーダンスのみを算出することを想定している。
【0032】
続いて、ステップ6で、ステップ5で算出した相互インピーダンスZijと、構造情報で指定される波源の電圧値Vi とを使い、モーメント法の連立方程式
〔Zij〕〔Ii 〕=〔Vi 〕
を解くことで、各メッシュに流れる電流Ii を算出する。
【0033】
続いて、ステップ7で、予め指定される観測点の中から未処理のものを1つ選択し、続くステップ8で、全観測点の選択を完了したのか否かを判断して、全観測点の選択を完了したことを判断するときには、次の周波数を処理すべくステップ3に戻っていく。
【0034】
一方、全観測点の選択を完了していないことを判断するとき、すなわち、ステップ7で観測点を選択できたことを判断するときには、ステップ9に進んで、ステップ6で算出した各メッシュに流れる電流Ii が、ステップ7で選択した観測点にもたらす電磁界強度を算出して、その算出結果を出力データファイル200に格納してから、次の観測点を処理すべくステップ7に戻っていく。
【0035】
このようにして、本発明の電磁界強度算出装置1は、モーメント法を用いて、解析対象となる電気回路装置から放射される電磁界強度を算出していくように処理するのである。
【0036】
次に、図3に示す処理フローに従って、図2の処理フローのステップ2で実行するモデル化処理について説明する。
本発明の電磁界強度算出装置1は、モデル化処理に入ると、図3の処理フローに示すように、先ず最初に、ステップ1で、解析対象となる電気回路装置の構造情報から、その電気回路装置が多層プリント板を持つのか否かを判断して、多層プリント板を持つことを判断するときには、ステップ2に進んで、その多層プリント板の構造情報を抽出する。
【0037】
続いて、ステップ3で、抽出した多層プリント板の構造情報から、その多層プリント板の電源層を碁盤の目形状に分割することで金属パッチを生成するとともに、その多層プリント板のグランド層を電源層と同一の碁盤の目形状に分割することで金属パッチを生成する。
【0038】
すなわち、図4に示すように、多層プリント板30の電源層31を長方形状の金属パッチ33に分割するとともに、多層プリント板30のグランド層32を同一長方形状の金属パッチ34に分割するのである。
【0039】
続いて、ステップ4で、電源層31を分割する区画単位線毎に、それらの区画単位線からグランド層32に向けて互いに接続されない形式で直立して設けられる長方形状の導電性パッチを生成し、更に、グランド層32を分割する区画単位線毎に、それらの区画単位線から電源層31に向けて互いに接続されない形式で直立して設けられるとともに、対となる電源層31の導電性パッチと僅かな隙間をもって設けられる長方形状の導電性パッチを生成する。
【0040】
すなわち、図5に示すように、電源層31の区画単位線35からグランド層32に向けて互いに接続されない形式で直立して設けられる長方形状の導電性パッチ36を生成するとともに、グランド層32の区画単位線37から電源層31に向けて互いに接続されない形式で直立して設けられるとともに、対となる導電性パッチ36と僅かな隙間をもって設けられる長方形状の導電性パッチ38を生成するのである。
【0041】
続いて、ステップ5で、図6(a)に示すように、対となる導電性パッチ36と導電性パッチ38との間に、コンデンサ39を設ける。このとき、導電性パッチ36,38の中間位置に設けることが好ましい。
【0042】
このとき設けるコンデンサ39の容量Cp は、電源層31とグランド層32との間に設けられる誘電体が形成するコンデンサの容量をC、対となる導電性パッチ36と導電性パッチ38との組の数をNで表すならば、「Cp =C/N」で決定する。
【0043】
更に、電源層31とグランド層32との間に設けられる誘電体の誘電体損を考慮することで、より高精度の多層プリント板モデルを構築する場合には、図6(b)に示すように、コンデンサ39に対して、抵抗RとリアクタンスLとを直列接続する構成を採る。
【0044】
続いて、ステップ6で、電源層31とグランド層32との間に存在するノイズ源をモデル化するために、ノイズ源位置に設けられる電源層31の金属パッチ33を分割することで、その金属パッチ33から三角形状パッチを生成するとともに、ノイズ源位置に設けられるグランド層32の金属パッチ34を分割することで、その金属パッチ34から三角形状パッチを生成して、その2つの三角形状パッチの頂点間にノイズ源を設ける。
【0045】
すなわち、図7に示すように、ノイズ源位置(例えば図4のA点)に設けられる電源層31の金属パッチ33を分割することで三角形状パッチ40を生成し、ノイズ源位置に設けられるグランド層32の金属パッチ34を分割することで三角形状パッチ41を生成して、その2つの三角形状パッチ40,41の頂点間に、金属ワイヤ42を使ってノイズ源43を設けるのである。
【0046】
続いて、ステップ7で、入力データファイル100から読み込んだ構造情報に従って、電源層31とグランド層32との間にバイパスコンデンサが設けられているのか否かを判断して、設けられていることを判断するときには、ステップ8に進んで、図8に示すように、バイパスコンデンサ位置(例えば図4のB点)に設けられる導電性パッチ36,38の間に、読み込んだ構造情報の指定する容量を持つバイパスコンデンサ44を設ける。このとき、導電性パッチ36,38の中間位置に設けることが好ましい。
【0047】
そして、ステップ8の処理を終了し、また、ステップ1で、多層プリント板が存在しないことを判断し、また、ステップ7で、バイパスコンデンサが存在しないことを判断するときには、ステップ9に進んで、解析対象となる電気回路装置の残りの部分のモデルを生成する。
【0048】
このようにして、本発明の電磁界強度算出装置1は、図2及び図3の処理フローに従って、解析対象となる電気回路装置が多層プリント板30を持つときには、その多層プリント板30の持つ電源層31とグランド層32とその2つの層の間に設けられる誘電体とを、導電性パッチ36と導電性パッチ38とコンデンサ39とノイズ源43とでモデル化する構成を採って、このモデルを使って、電気回路装置から放射される電磁界強度をモーメント法を使ってシミュレーションする構成を採るのである。
【0049】
この電磁界強度の算出にあたって、電源層31及びグランド層32の金属表皮効果による損失を考慮する(電源層31及びグランド層32の金属の厚みや材料を考慮する)ことで、より高精度に電磁界強度を算出する構成を採る場合には、電源層31の金属パッチ33と、グランド層32の金属パッチ34とが抵抗値を持つことを想定して、電磁界強度を算出していく構成を採ることになる。
【0050】
ここで、図2及び図3の処理フローを実現するプログラムは、媒体で提供されて、本発明の電磁界強度算出装置1に格納されてメモリ上で動作することになる。
【0051】
次に、本発明の電磁界強度算出装置1で生成した多層プリント板モデルの生成理由について説明する。
この多層プリント板モデルに用いた導電性パッチ36,38は長方形状を示す。このような長方形状のパッチには、図9(a)に示すように、長辺と短辺に平行となる電流が流れる。
【0052】
2次元の広がりを持つサーフェィスパッチ間の相互インピーダンスは、図9(b)に示すように、ワイヤ間の相互インピーダンスを積分していくことで求めるのが効率的である。これから、サーフェィスパッチを流れる電流として直交する電流を想定することで、サーフェィスパッチ間の相互インピーダンスが求められることになる。従って、長方形状パッチには、図9(a)に示すように、長辺と短辺に平行となる電流が流れるのである。
【0053】
一方、多層プリント板30の電源層31とグランド層32との間に設けられる誘電体には、電源層31からグランド層32に向けて、あたかも雨が降るような形態で変位電流が流れる。従って、電源層31とグランド層32との間に設けられる誘電体の高精度モデルを構築するには、この変位電流を実現するモデルを生成する必要がある。
【0054】
そこで、本発明では、図10に示すように、互いに接続されることのない導電性パッチ36と、互いに接続されることない導電性パッチ38とを用いる多層プリント板モデルを生成した。
【0055】
すなわち、隣接する導電性パッチ36の間は切断されていることから、電源層31に接続される導電性パッチ36を流れる電流は、電源層31からグランド層32に向かうもののみとなるとともに、隣接する導電性パッチ38の間は切断されていることから、グランド層32に接続される導電性パッチ38を流れる電流は、電源層31からグランド層32に向かうもののみとなり、電源層31とグランド層32との間に設けられる誘電体を流れる変位電流の向きと一致する。
【0056】
そして、導電性パッチ36は、長方形状を持つことで2次元的な形態で電流を流すとともに、導電性パッチ38は、長方形状を持つことで2次元的な形態で電流を流し、あたかも雨が降るような形態で流れる変位電流をよくモデル化する。これに対して、図7に示したノイズ源モデルを利用して、図11に示すような誘電体モデルを用いると、電流がまばらに流れることになって、あたかも雨が降るような形態で流れる変位電流をよくモデル化できないことになる。
【0057】
このように、導電性パッチ36と導電性パッチ38とコンデンサ39とで定義されるモデルは、多層プリント板30の電源層31とグランド層32との間に設けられる誘電体を高精度にモデル化することになる。
【0058】
これから、本発明の電磁界強度算出装置21では、多層プリント板30の電源層31とグランド層32との間に設けられる誘電体を、導電性パッチ36と導電性パッチ38とコンデンサ39とでモデル化する構成を採ったのである。
【0059】
また、図7に示したように、本発明の電磁界強度算出装置1では、電源層31の金属パッチ33を分割することで三角形状パッチ40を生成し、グランド層32の金属パッチ34を分割することで三角形状パッチ41を生成して、その2つの三角形状パッチ40,41の頂点間に、金属ワイヤ42を使ってノイズ源43を設けるモデルを生成する。
【0060】
三角形状のパッチには、図12に示すように、三角形の頂点に向かう(三角形の頂点から出る)形態で電流が流れる。そのような向きにワイヤを配置することで、相互インピーダンスを求めることが効率的だからである。
【0061】
一方、長方形状を持つ金属パッチ33,34の任意の点に、ノイズ源43に接続される金属ワイヤ42を接続していくことは不可能である。金属ワイヤ42から流れ出る電流や、金属ワイヤ42に流れ込む電流の向きは、その性格上、接続点を中心とする放射形態となるからである。しかるに、長方形状のパッチには、図9(a)に示したように、長辺と短辺に平行となる電流が流れ、放射形態を示す電流は流れない。
【0062】
これから、本発明の電磁界強度算出装置1では、放射形態の電流が流れる三角形状パッチ40,41を生成して、その2つの三角形状パッチ40,41の頂点間に、金属ワイヤ42を使ってノイズ源43を設けるモデルを生成することで、電源層31とグランド層32との間に設けられるノイズ源43を高精度にモデル化する構成を採ったのである。
【0063】
しかも、このモデルに従うと、三角形状パッチ40,41の頂点位置は金属パッチ33,34の任意の点に設定することができるので、金属パッチ33,34の大きさが大きくても、ノイズ源43を本来の位置にモデル化できることになる。
【0064】
また、図8に示したように、本発明の電磁界強度算出装置1では、電源層31とグランド層32との間にバイパスコンデンサが設けられているときには、電源層31に接続される導電性パッチ36と、グランド層32に接続される導電性パッチ38との間に、バイパスコンデンサ43を設けるモデルを生成する。
【0065】
このように、本発明の電磁界強度算出装置1では、導電性パッチ36,38を利用してバイパスコンデンサ43を設けるモデルを生成するので、バイパスコンデンサ43を設けるモデルを簡単に生成できるようになる。
【0066】
次に、本発明者が提案した多層プリント板モデルの有効性を検証するために行った検証実験の結果について説明する。
この検証実験では、図13に示すように、大きさが13cm×13cmで、厚さが0.9mmで、上面及び下面に銅箔面を持つガラスエポキシ(εr =4.7という誘電率を持つ)のプリント板を想定するとともに、実際にそのプリント板を用意し、そして、図中に示すそのプリント板のA点の上下面に、実効値1Vの正弦波を出力するノイズ源(50Ωの抵抗を介して、上下面の間に接続される)が存在することを想定するとともに、実際にそのノイズ源を用意することで行った。従って、このプリント板は、615pFの容量を持つ。なお、以下では、説明の便宜上、このプリント板を検証用プリント板と称することにする。
【0067】
この検証実験では、先ず最初に、検証用プリント板を想定して、本発明者が提案したモデルに従って、想定した検証用プリント板をモデルに変換し、それに対してモーメント法を適用することで、ノイズの周波数を20MHzから1000MHzまでスイープするときの、A点におけるインピーダンス(上下面の間のインピーダンス)を算出する。ここで、このときの検証用プリント板の上下面のメッシュサイズは、1cm×1cmである。
【0068】
続いて、実際に用意した検証用プリント板のA点の上下面に、実際に用意したノイズ源を使って、周波数を20MHzから1000MHzまでスイープしながら、実効値が1Vの正弦波を示すノイズを与え、インピーダンス測定器を用いて、そのときのA点におけるインピーダンス(上下面の間のインピーダンス)を測定して、その測定値と、先に算出したモーメント法による算出値とを比較することで行った。
【0069】
図14に、この検証実験の実験結果を図示する。
図中に示す実線が、モーメント法による計算値であり、□印が、インピーダンス測定器による測定値である。この両者がよく一致することで、本発明者が提案したモデルの有効性を検証できた。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電磁界強度算出装置によれば、モーメント法を使って、電気回路装置の放射する電磁界強度を算出する構成を採るときにあって、電気回路装置に実装される多層プリント板を高精度にモデル化できるようになることから、多層プリント板から放射される電磁界強度を高精度に算出できるようになることで、電気回路装置から放射される電磁界強度を高精度に算出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成図である。
【図2】本発明の実行する処理フローの一実施例である。
【図3】本発明の実行する処理フローの一実施例である。
【図4】多層プリント板モデルの説明図である。
【図5】導電性パッチの説明図である。
【図6】誘電体モデルの説明図である。
【図7】ノイズ源モデルの説明図である。
【図8】バイパスコンデンサモデルの説明図である。
【図9】長方形状パッチに流れる電流の向きの説明図である。
【図10】導電性パッチに流れる電流の向きの説明図である。
【図11】別の誘電体モデルの説明図である。
【図12】三角形状パッチに流れる電流の向きの説明図である。
【図13】検証実験で想定(用意)したプリント板の説明図である。
【図14】検証実験結果の説明図である。
【図15】4層プリント板の説明図である。
【図16】ノイズ源の説明図である。
【図17】高周波電流の説明図である。
【符号の説明】
1 電磁界強度算出装置
10 入力手段
11 抽出手段
12 モデル生成手段
13 生成手段
14 算出手段
Claims (7)
- モーメント法を使って、電気回路装置の放射する電磁界強度を算出する電磁界強度算出装置において、
解析対象となる電気回路装置の構造情報を入力する入力手段と、
入力された電気回路装置の構造情報から、電源層とグランド層とその2つの層の間に誘電体とを持つ多層プリント板の構造情報を抽出する抽出手段と、
抽出された多層プリント板の構造情報に基づき、電源層を碁盤の目形状に分割することで金属パッチを生成して、その分割の区画単位線毎に、該区画単位線からグランド層に向けて互いに接続されない形式で直立して設けられる第1の導電性パッチを生成し、更に、グランド層を電源層と同一の碁盤の目形状に分割することで金属パッチを生成して、その分割の区画単位線毎に、該区画単位線から電源層に向けて互いに接続されない形式で直立して設けられるとともに、対となる該第1の導電性パッチと僅かな隙間をもって設けられる第2の導電性パッチを生成し、更に、対となる該第1の導電性パッチと該第2の導電性パッチとの間にコンデンサを設けることで、多層プリント板のモデルを生成する生成手段と、
生成された多層プリント板モデルに基づき、モーメント法を用いて電気回路装置の放射する電磁界強度を算出する算出手段とを備えることを、
特徴とする電磁界強度算出装置。 - 請求項1記載の電磁界強度算出装置において、
前記生成手段は、電源層の金属パッチを分割することで三角形状パッチを生成するとともに、グランド層の金属パッチを分割することで三角形状パッチを生成して、その2つの三角形状パッチの頂点間にノイズ源を設けるモデルを生成することを、
特徴とする電磁界強度算出装置。 - 請求項1又は2記載の電磁界強度算出装置において、
前記生成手段は、コンデンサに対して、抵抗とリアクタンスのいずれか一方又は双方を直列接続するモデルを生成することを、
特徴とする電磁界強度算出装置。 - 請求項1、2又は3記載の電磁界強度算出装置において、
前記生成手段は、対となる第1の導電性パッチと第2の導電性パッチとの間に、バイパスコンデンサを設けるモデルを生成することを、
特徴とする電磁界強度算出装置。 - 請求項1、2、3又は4記載の電磁界強度算出装置において、
前記算出手段は、電源層及びグランド層の金属パッチに抵抗成分情報を含ませて、モーメント法を用いて電気回路装置の放射する電磁界強度を算出することを、
特徴とする電磁界強度算出装置。 - 入力手段と抽出手段と生成手段と算出手段とを備えて、モーメント法を使って、電気回路装置の放射する電磁界強度を算出する電磁界強度算出装置で実行される電磁界強度算出方法において、
前記入力手段は、解析対象となる電気回路装置の構造情報を入力し、
前記抽出手段は、入力された電気回路装置の構造情報から、電源層とグランド層とその2つの層の間に誘電体とを持つ多層プリント板の構造情報を抽出し、
前記生成手段は、抽出された多層プリント板の構造情報に基づき、電源層を碁盤の目形状に分割することで金属パッチを生成して、その分割の区画単位線毎に、該区画単位線からグランド層に向けて互いに接続されない形式で直立して設けられる第1の導電性パッチを生成し、更に、グランド層を電源層と同一の碁盤の目形状に分割することで金属パッチを生成して、その分割の区画単位線毎に、該区画単位線から電源層に向けて互いに接続されない形式で直立して設けられるとともに、対となる該第1の導電性パッチと僅かな隙間をもって設けられる第2の導電性パッチを生成し、更に、対となる該第1の導電性パッチと該第2の導電性パッチとの間にコンデンサを設け、更に、電源層の金属パッチを分割することで三角形状パッチを生成するとともに、グランド層の金属パッチを分割することで三角形状パッチを生成して、その2つの三角形状パッチの頂点間にノイズ源を設けることで、多層プリント板のモデルを生成し、
前記算出手段は、生成された多層プリント板モデルに基づき、モーメント法を用いて電気回路装置の放射する電磁界強度を算出することを、
特徴とする電磁界強度算出方法。 - モーメント法を使って、電気回路装置の放射する電磁界強度を算出する電磁界強度算出装置を実現するプログラムが記録されるプログラム記録媒体であって、
解析対象となる電気回路装置の構造情報を入力する入力手段と、
入力された電気回路装置の構造情報から、電源層とグランド層とその2つの層の間に誘電体とを持つ多層プリント板の構造情報を抽出する抽出手段と、
抽出された多層プリント板の構造情報に基づき、電源層を碁盤の目形状に分割することで金属パッチを生成して、その分割の区画単位線毎に、該区画単位線からグランド層に向けて互いに接続されない形式で直立して設けられる第1の導電性パッチを生成し、更に、グランド層を電源層と同一の碁盤の目形状に分割することで金属パッチを生成して、その分割の区画単位線毎に、該区画単位線から電源層に向けて互いに接続されない形式で直立して設けられるとともに、対となる該第1の導電性パッチと僅かな隙間をもって設けられる第2の導電性パッチを生成し、更に、対となる該第1の導電性パッチと該第2の導電性パッチとの間にコンデンサを設け、更に、電源層の金属パッチを分割することで三角形状パッチを生成するとともに、グランド層の金属パッチを分割することで三角形状パッチを生成して、その2つの三角形状パッチの頂点間にノイズ源を設けることで、多層プリント板のモデルを生成する生成手段と、
生成された多層プリント板モデルに基づき、モーメント法を用いて電気回路装置の放射する電磁界強度を算出する算出手段とを実現するプログラムが記録されることを、
特徴とするプログラム記録媒体。
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