JP4198690B2 - ノイズ測定方法、ノイズ測定プログラム、およびノイズ測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、被測定装置に搬送波を入力し、被測定装置が出力した搬送波を除去した信号に含まれるノイズを測定するノイズ測定方法、ノイズ測定プログラム、およびノイズ測定装置に関する。

従来、この種のノイズ測定方法としては、半導体装置等の被測定装置の特性を測定するとともに、例えば携帯電話機の使用により想定されない電磁波が被測定装置に入力されてしまう等の外来によるノイズレベル値を測定するものであって、測定されたレベル値が予め定められた値より小さいときは、測定された被測定装置の特性を出力し、測定されたレベル値が予め定められた値より大きいときは、外来によるノイズ（以下、外来ノイズという。）を含むものとして被測定装置の測定結果を無効にするとともに、被測定装置の特性を再度測定するものが知られている。（例えば特許文献１参照。）。

また、上述したノイズ測定方法に用いられるノイズ検出部は、被測定装置の特性によるノイズ（以下、内部ノイズという。）が発生しても、測定されたレベル値が予め定められた値より小さければ、外来ノイズとして検出せず、測定されたレベル値が予め定められた値より大きいときに、外来ノイズとして検出するようになっている。
特開平７−２６０８７５号公報

しかしながら、上述したノイズ測定方法では、測定されたレベル値が予め定められた値の大小に応じて外来ノイズを特定しているため、被測定装置が出力した内部ノイズを含む搬送波の特性に依っては、内部ノイズなのか外来ノイズなのかを特定することができない等により、被測定装置が出力した内部ノイズのレベル値を正確に測定することができないという問題があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、被測定装置が出力した内部ノイズの測定精度を高めることができるノイズ測定方法、ノイズ測定プログラム、およびノイズ測定装置を提供することを目的とする。

本発明のノイズ測定方法は、被測定装置に搬送波を入力し、当該被測定装置からの内部ノイズおよび当該被測定装置への外来ノイズを含んだ出力から当該搬送波を除去した信号をスペクトラムアナライザで測定するノイズ測定方法において、測定対象となった所定の周波数範囲から所定の間隔で順次それぞれの周波数に対応するレベル値を測定する段階と、前記測定したそれぞれの周波数に対応したレベル値のうち１つに対して、その１つの周波数の近傍にある複数の周波数に対応したレベル値との差分をそれぞれ算出する段階と、前記１つの周波数と異なる周波数に対応したレベル値に対して、該異なる周波数の近傍にある複数の周波数に対応したレベル値との差分をそれぞれ算出する段階と、前述したような算出する段階を同様に順次繰り返し差分を算出する段階と、これらの算出した差分が所定の値以内にある場合にこれらレベル値が内部ノイズの値と判定する段階とを有している。

また、本発明のノイズ測定方法は、前記これらの算出した差分が所定の値を超えた場合には外来ノイズの値と判定する段階を有している。

本発明のノイズ測定プログラムは、被測定装置に搬送波を入力し、当該被測定装置からの内部ノイズおよび当該被測定装置への外来ノイズを含んだ出力から当該搬送波を除去した信号をスペクトラムアナライザが測定したときの測定データを処理するノイズ測定プログラムにおいて、測定対象となった所定の周波数範囲から所定の間隔で順次それぞれの周波数に対応するレベル値を測定する段階と、前記測定したそれぞれの周波数に対応したレベル値のうち１つに対して、その１つの周波数の近傍にある複数の周波数に対応したレベル値との差分をそれぞれ算出する段階と、前記１つの周波数と異なる周波数に対応したレベル値に対して、該異なる周波数の近傍にある複数の周波数に対応したレベル値との差分をそれぞれ算出する段階と、前述したような算出する段階を同様に順次繰り返し差分を算出する段階と、これらの算出した差分が所定の値以内にある場合にこれらレベル値が内部ノイズの値と判定する段階とをコンピュータに実行させる。

また、本発明のノイズ測定プログラムは、前記これらの算出した差分が所定の値を超えた場合には外来ノイズの値と判定する段階を有している。

本発明のノイズ測定装置は、被測定装置に搬送波を入力し、当該被測定装置からの内部ノイズおよび当該被測定装置への外来ノイズを含んだ出力から当該搬送波を除去した信号をスペクトラムアナライザが測定したときの測定データを処理するノイズ測定装置において、測定対象となった所定の周波数範囲から所定の間隔で順次それぞれの周波数に対応するレベル値を測定したときの前記測定データを入力する測定データ入力手段と、前記測定したそれぞれの周波数に対応したレベル値のうち１つの周波数を順次選択する周波数選択手段と、前記周波数選択手段が選択した前記１つの周波数に対して、その１つの周波数の近傍にある複数の周波数に対応したレベル値との差分をそれぞれ算出し、前記１つの周波数と異なる周波数を前記周波数選択手段が選択したときに、該異なる周波数に対応したレベル値に対して、当該周波数の近傍にある複数の周波数に対応したレベル値との差分をそれぞれ算出し、さらに前述したような算出を同様に順次繰り返し差分を算出する差分算出手段（１３）と、これらの算出した差分が所定の値以内にある場合にこれらレベル値が内部ノイズの値と判定するノイズ判定手段（１４）とを備えた構成を有している。

また、本発明のノイズ測定装置の前記ノイズ判定手段は、これらの算出した差分が所定の値を超えた場合には外来ノイズの値と判定する構成を有している。

本発明は、被測定装置が出力した内部ノイズの測定精度を高めることができるノイズ測定方法、ノイズ測定プログラム、およびノイズ測定装置を提供するものである。

以下、本発明の実施の形態に係るノイズ測定システムについて、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るノイズ測定システムの構成図である。図１に示すように、本発明の実施の形態に係るノイズ測定システムは、ノイズを測定するノイズ測定装置１０、搬送波の周波数を含む周波数帯域によって構成される信号を発生する信号発生器２０、信号から所定の周波数帯域を抽出するバンドパスフィルタ３０、信号測定の対象となる被測定装置４０、搬送波を除去するバンドパスフィルタ５０、および各周波数のレベル値を測定するスペクトラムアナライザ６０によって構成される。

ノイズ測定装置１０は、コンピュータ等であり、信号発生器２０、バンドパスフィルタ３０、バンドパスフィルタ５０、およびスペクトラムアナライザ６０に接続されている。ノイズ測定装置１０は、バンドパスフィルタ３０およびバンドパスフィルタ５０における所定の周波数帯域を設定することができる。

また、ノイズ測定装置１０は、信号発生器２０が出力する搬送波の周波数、および周波数におけるレベル値等を設定でき、設定した周波数やレベル値によって構成される搬送波の出力を信号発生器２０に指示することができ、また、スペクトラムアナライザ６０が測定した各周波数のレベル値を入力する。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係るノイズ測定システムの動作について、図面を用いて以下に説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る信号が処理される様子について説明するための図である。

まず、信号発生器２０は、事前に設定された搬送波の周波数やそのレベル値によって構成される信号をバンドパスフィルタ３０に出力する。ここで、点Ａにおける信号を図２（Ａ）に示す。信号発生器２０が出力した信号を構成する搬送波の片側にある測定対象の周波数帯域（以下、測定周波数帯域という。）には、ノイズが発生することがある。なお、測定周波数帯域は、１つの側波帯、すなわちＳＳＢ（Single Side Band）である。

バンドパスフィルタ３０には、事前に測定周波数帯域が設定されており、バンドパスフィルタ３０は、信号発生器２０から出力された信号から、測定周波数帯域に含まれるノイズを除去し、ノイズを除去した信号を被測定装置４０に出力する。ここで、点Ｂにおける信号を図２（Ｂ）に示す。バンドパスフィルタ３０が出力した測定周波数帯域に含まれるノイズが除去されている。

バンドパスフィルタ３０が出力した信号は、被測定装置４０を介してバンドパスフィルタ５０に出力される。ここで、点Ｃにおける信号を図２（Ｃ）に示す。被測定装置４０が出力した搬送波の片側にある測定周波数帯域には、ノイズが発生している。

バンドパスフィルタ５０には、事前に信号発生器２０に設定したときの搬送波の周波数と同一の周波数が設定されており、バンドパスフィルタ５０は、被測定装置４０から出力された信号から搬送波を除去し、測定周波数帯域にあるノイズとなる信号をスペクトラムアナライザ６０に出力する。

ここで、点Ｄにおける信号を図２（Ｄ）に示す。バンドパスフィルタ５０が出力した信号には、搬送波が除去されており、被測定装置４０が出力した測定周波数帯域にノイズを含む信号が、スペクトラムアナライザ６０に入力される。

スペクトラムアナライザ６０は、事前に測定周波数帯域が設定されており、バンドパスフィルタ５０によって搬送波が除去されたノイズを含む信号を測定する。ここで、スペクトラムアナライザ６０が測定する信号の実際の波形を図３に示す。なお、信号には、被測定装置４０に対して想定されない電磁波の入力等による外来ノイズ９が含まれることがある。

図３に示すように、外来ノイズ９は、外来ノイズ９における近傍の周波数に対応するレベル値と比較すれば突出して大きなレベル値となる。なお、図３に示した信号のうち外来ノイズを除いたものは、内部ノイズである。

スペクトラムアナライザ６０は、測定周波数帯域のうちレベル値が最も大きい周波数（以下、センター周波数という。）を検索し、検索したセンター周波数を中心に所定の個数の周波数を測定周波数帯域から抽出する。本発明の実施の形態においては、図３に示すように所定の個数を、例えば５０１とする。

また、スペクトラムアナライザ６０は、例えば、抽出した５０１箇所の周波数に対応するレベル値に関する測定データを生成し、ノイズ測定装置１０は、スペクトラムアナライザ６０によって生成された測定データを入力する。なお、本発明の実施の形態では、５０１箇所の周波数に対応した各測定データをＡｎ（ｎ＝０〜５００）として表す。

なお、本発明の実施の形態では、センター周波数を中心に抽出した測定データを対象にしているが、測定周波数帯域を対象としている場合、スペクトラムアナライザ６０は、測定周波数帯域全体から測定データを生成するようにしてもよい。

図４は、本発明の実施の形態に係るノイズ測定装置の構成図である。図４に示すように、ノイズ測定装置１０は、コンピュータであり、すなわちＣＰＵ、メモリ、キーボードやディスプレイ等の入出力機器、およびノイズ測定装置１０以外の外部機器と通信する通信インタフェースを有し、測定データ入力手段１１、周波数選択手段１２、差分算出手段１３、ノイズ判定手段１４、および外部機器にデータを設定するデータ設定手段１５によって構成される。

なお、測定データ入力手段１１、周波数選択手段１２、差分算出手段１３、ノイズ判定手段１４、およびデータ設定手段１５は、ＣＰＵによって実行されるプログラムのモジュール等である。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係るノイズ測定装置の動作について、図面を用いて以下に説明する。図５は、本発明の実施の形態に係るノイズ測定装置に実行させるノイズ測定プログラムのフローチャートである。

まず、ノイズ測定装置１０を使用する使用者は、データ設定手段１５を介して、信号発生器２０が出力する搬送波の周波数、および周波数におけるレベル値等や、バンドパスフィルタ３０における周波数帯域およびスペクトラムアナライザ６０における測定周波数帯域、並びにバンドパスフィルタ５０における周波数帯域を設定する。そして、搬送波の出力を信号発生器２０に指示し、ノイズの測定を開始する。

測定後、測定データ入力手段１１は、スペクトラムアナライザ６０から各測定データを入力する（Ｓ１）。なお、スペクトラムアナライザ６０が有する各測定データをメモリカード等の記憶媒体に記憶させ、測定データ入力手段１１は、この記憶媒体から各測定データを入力するようにしてもよい。

次に、周波数選択手段１２は、測定データ入力手段１１で入力した各測定データＡｎ（ｎ＝０〜５００）のうち、ｎを０から５００まで順に決めて測定データＡｎを選択する。よって、周波数選択手段１２が最初に選択するのは、測定データＡ０の周波数であり、最後に選択するのは、測定データＡ５００の周波数である。図５では、周波数選択手段１２は、ｎを０に初期化した（Ｓ２）後、ｎが５００を超えたか否かを判定する（Ｓ３）。

ｎが５００を超えていない場合、周波数選択手段１２は、測定データＡｎの周波数を選択する（Ｓ４）。なお、このように、センター周波数を中心に抽出した測定データＡｎを対象にしている場合、周波数選択手段１２は、測定データＡｎの周波数を選択するが、測定周波数帯域全体を対象にしている場合、周波数選択手段１２は、測定周波数帯域から順次１つの周波数を選択する。

差分算出手段１３は、周波数選択手段１２によって選択された測定データＡｎのレベル値と、選択された測定データＡｎの周波数に近傍する複数の周波数に対応するそれぞれのレベル値との差分を算出する（Ｓ５）。

また、ノイズ判定手段１４は、差分算出手段１３によって算出されたそれぞれの差分すべてが所定の値を超えるか否かを判定し（Ｓ６）、所定の値を超えない場合、測定データＡｎの周波数に対応するレベル値を内部ノイズと判定し、それぞれの差分の何れかが所定の値以上の場合、測定データＡｎの周波数に対応するレベル値を外部ノイズと判定する。

なお、Ｓ５で説明した近傍する複数の周波数とは、例えば、任意の１つの周波数Ａｎの前後にそれぞれ連続した５個の周波数Ａｋ（ｋ＝ｎ＋１からｋ＝ｎ＋５およびｋ＝ｎ−５からｋ＝ｎ−１）、または、任意の１つの周波数Ａｎが所定の周波数範囲の下限であった場合には、周波数Ａｎよりも高い周波数５個の周波数Ａｋ（ｋ＝ｎ＋１からｋ＝ｎ＋５）などをいう。

また、外来ノイズの立ち上がりが緩やかな場合には、選択された測定データＡｎの周波数に近傍する周波数を増やし、近傍する周波数を周波数Ａｋ（ｋ＝ｎ＋１からｎ＋１０およびｋ＝ｎ−１０からｎ−１）にしたり、近傍する周波数を増やさずに、近傍する周波数を周波数Ａｋ（ｋ＝ｋ±２，ｋ±４，ｋ±６，ｋ±８，ｋ±１０）にして、差分算出手段１３が差分を算出するときの周波数の範囲を広げることで、ノイズ判定手段１４が外来ノイズの有無を精度よく判定することができる。

ここで、所定の値を仮に３デシベルとし、選択された測定データＡｎの周波数に近傍する周波数を前後５個の周波数とすれば、内部ノイズと判定するための判定式は、式（１）によって表される。また、図６は、測定データＡｎの周波数に近傍する前後５つの周波数を示す図である。なお、ｎが０から４までの場合、または、ｎが４９６から５００までの場合には、例えば、図７に示すような判定式をとる。

また、差分算出手段１３によって算出されたそれぞれの差分のうち何れかが所定の値以上だったとき、外部ノイズとなる測定データＡｎを無効とし、周波数選択手段１２は、ｎを１つ加算し（Ｓ９）、Ｓ３以降の処理が繰り返される。

内部ノイズと判定された最初の測定データＡｎは、予め設定された最大ピークレベルと比較し（Ｓ７）、比較した結果、最大ピークレベルよりも大きければ、内部ノイズと判定された最初の測定データＡｎのレベル値を最大ピークレベルとして記憶し（Ｓ８）、周波数選択手段１２はｎを１つ加算する（Ｓ９）。以降、内部ノイズと判定された測定データＡｎは、Ｓ８の処理で記憶された最大ピークレベルと比較し（Ｓ７）、比較した結果、最大ピークレベルよりも大きければ、内部ノイズと判定された測定データＡｎのレベル値を最大ピークレベルとして記憶し（Ｓ８）、周波数選択手段１２はｎを１つ加算し（Ｓ９）、Ｓ３以降の処理が繰り返される。

ｎが５００を超えた場合、測定は終了する。なお、内部ノイズの最大ピークレベルを見つけることで、被測定装置４０の特性を確認することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るノイズ測定装置は、任意の１つの周波数に対応するレベル値が、それぞれの差分すべてが所定の値を超えないとき内部ノイズと判定されるため、内部ノイズと外来ノイズとを確実に区別することができる。従って、内部ノイズだけを測定することができるため、被測定装置４０が出力した内部ノイズの測定精度を高めることができる。

以上のように、本発明は、被測定装置が出力した内部ノイズの測定精度を高めることができるという効果を有し、ノイズ測定方法、ノイズ測定プログラム、およびノイズ測定装置等として有用である。

本発明の実施の形態に係るノイズ測定システムの構成図 本発明の実施の形態に係る信号が処理される様子について説明するための図 スペクトラムアナライザが測定する信号の実際の波形を示す図 本発明の実施の形態に係るノイズ測定装置の構成図 本発明の実施の形態に係るノイズ測定装置に実行させるノイズ測定プログラムのフローチャート 測定データＡｎの周波数に近傍する前後５つの周波数を示す図 ｎが０から４まで、ｎが４９６から５００までの場合の判定式を示す図

符号の説明

９ 外来ノイズ
１０ ノイズ測定装置
１１ 測定データ入力手段
１２ 周波数選択手段
１３ 差分算出手段
１４ ノイズ判定手段
１５ データ設定手段
２０ 信号発生器
３０、５０ バンドパスフィルタ
４０ 被測定装置
６０ スペクトラムアナライザ

Claims (6)

1. 被測定装置（４０）に搬送波を入力し、当該被測定装置からの内部ノイズおよび当該被測定装置への外来ノイズを含んだ出力から当該搬送波を除去した信号をスペクトラムアナライザ（６０）で測定するノイズ測定方法において、
   測定対象となった所定の周波数範囲から所定の間隔で順次それぞれの周波数に対応するレベル値を測定する段階と、
   前記測定したそれぞれの周波数に対応したレベル値のうち１つに対して、その１つの周波数の近傍にある複数の周波数に対応したレベル値との差分をそれぞれ算出する段階と、
   前記１つの周波数と異なる周波数に対応したレベル値に対して、該異なる周波数の近傍にある複数の周波数に対応したレベル値との差分をそれぞれ算出する段階と、
   前述したような算出する段階を同様に順次繰り返し差分を算出する段階と、
   これらの算出した差分が所定の値以内にある場合にこれらレベル値が内部ノイズの値と判定する段階とを含むノイズ測定方法。
2. 前記これらの算出した差分が所定の値を超えた場合には外来ノイズの値と判定する段階を含む請求項１に記載のノイズ測定方法。
3. 被測定装置（４０）に搬送波を入力し、当該被測定装置からの内部ノイズおよび当該被測定装置への外来ノイズを含んだ出力から当該搬送波を除去した信号をスペクトラムアナライザ（６０）が測定したときの測定データを処理するノイズ測定プログラムにおいて、
   測定対象となった所定の周波数範囲から所定の間隔で順次それぞれの周波数に対応するレベル値を測定する段階と、
   前記測定したそれぞれの周波数に対応したレベル値のうち１つに対して、その１つの周波数の近傍にある複数の周波数に対応したレベル値との差分をそれぞれ算出する段階と、
   前記１つの周波数と異なる周波数に対応したレベル値に対して、該異なる周波数の近傍にある複数の周波数に対応したレベル値との差分をそれぞれ算出する段階と、
   前述したような算出する段階を同様に順次繰り返し差分を算出する段階と、
   これらの算出した差分が所定の値以内にある場合にこれらレベル値が内部ノイズの値と判定する段階とをコンピュータに実行させることを特徴とするノイズ測定プログラム。
4. 前記これらの算出した差分が所定の値を超えた場合には外来ノイズの値と判定する段階を含む請求項３に記載のノイズ測定プログラム。
5. 被測定装置（４０）に搬送波を入力し、当該被測定装置からの内部ノイズおよび当該被測定装置への外来ノイズを含んだ出力から当該搬送波を除去した信号をスペクトラムアナライザ（６０）が測定したときの測定データを処理するノイズ測定装置（１０）において、
   測定対象となった所定の周波数範囲から所定の間隔で順次それぞれの周波数に対応するレベル値を測定したときの前記測定データを入力する測定データ入力手段（１１）と、
   前記測定したそれぞれの周波数に対応したレベル値のうち１つの周波数を順次選択する周波数選択手段（１２）と、
   前記周波数選択手段が選択した前記１つの周波数に対して、その１つの周波数の近傍にある複数の周波数に対応したレベル値との差分をそれぞれ算出し、前記１つの周波数と異なる周波数を前記周波数選択手段が選択したときに、該異なる周波数に対応したレベル値に対して、当該周波数の近傍にある複数の周波数に対応したレベル値との差分をそれぞれ算出し、さらに前述したような算出を同様に順次繰り返し差分を算出する差分算出手段（１３）と、
   これらの算出した差分が所定の値以内にある場合にこれらレベル値が内部ノイズの値と判定するノイズ判定手段（１４）とを備えたことを特徴とするノイズ測定装置。
6. 前記ノイズ判定手段は、これらの算出した差分が所定の値を超えた場合には外来ノイズの値と判定する請求項５に記載のノイズ測定装置。

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