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簡易的なEMC測定の 手法と扱い方
2016/6/15
株式会社東陽テクニカ
EMCマイクロウェーブ計測部
野村 晃弘
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EMCとは?
EMC
RE
EMI EMS
CS CE RS
R : Radiated (放射)
C : Conducted (伝導)
E : Emission (エミッション)
S : Susceptibility (感受性)
I : Interference (妨害)
電磁環境両立性
エミッション イミュニティ
放射 伝導 放射 伝導
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製品開発とEMC対策
各種近磁界プローブ・スキャナ・ファラデーケージ・電波暗箱・セル
小型電波暗室/シールドルーム
電波暗室(認証試験)
上流
研究開発
~設計
基板実装
完成品評価
下流
製品リリース
今回の紹介箇所
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①近磁界プローブ
1. 電子機器内での電磁波発生源の位置 を特定するために用いる 2. 電子機器内の電磁波耐性を確認 メリット - 発生源の特定が可能 デメリット - 手動測定のため、再現性に乏しい
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①近磁界プローブ
• 構成及び測定方法
プリアンプ
EUT 近磁界プローブ
スペクトラムアナライザ
or オシロスコープ
Freq.
Level
(必要な場合)
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②EMCスキャナ
1. 近磁界プローブを用いた自動測定装置
2. 電子機器内での電磁波発生源の位置を
特定するために用いる
メリット
- 自動測定による再現性の向上
- 高精度に電磁波発生源の位置を特定
デメリット
- 測定時間が長くなる場合がある
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②EMCスキャナ
• 構成及び測定方法
プリアンプ
EUT
EMCスキャナ
スペクトラムアナライザ
(必要な場合)
プローブを自動で走査
ソフトウェア
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③ファラデーケージ
ワークベンチファラデーケージ法とは
半導体のノイズ評価法としての測定法の1つに ワークベンチファラデーケージ法(以下WBFC法)がある。 -General IEC61967-1 -TEM Cell法 IEC61967-2 -Surface scan法 IEC61967-3 -VDE法 IEC61967-4 -WBFC法 IEC61967-5 -磁界プローブ法 IEC61967-6
-ICストリップライン法 IEC61967-8
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③ファラデーケージ
ファラデーケージの色々
1836年 Michael Faraday(1791-1867:イギリス)
① 金網のかごの中に入って落雷させ安全性を立証
② 導体で囲んだ空間内の電界強度を測定
ファラデーのかご Faraday Cage
(シールドケース)
+ Q
V
Cs
Cf Cm
ファラデー箱 Faraday Cage
(流入電荷計測器) ワークベンチファラデーケージ Workbench Faraday Cage (WBFC)
(コモンモードノイズ計測器・印加器)
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③ファラデーケージ
半導体用ファラデーケージの基本測定方法 o評価基板を金属箱の底面から30mmの位置に配置してインピーダンス を一定に保ち、金属箱と評価基板との間に発生するコモンモード電圧を 測定する。 o評価基板上のグランド電位などのコモンモードポイントの電圧を対金属 箱間において150Ω(※1)のインピーダンスで取り出し、50Ωの測定系に 変換し、測定を行なう。 ※1一般的にI/Fケーブルなどのコモンモードインピーダンスの平均値は150Ωとされている。
noise sources
Cpapasitic
Zcm Zcm
終端50Ω 測定系50Ω
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③ファラデーケージ
1. 金属板と評価基板との間に発生するコモンモード電圧を測定
2. 電子機器内のコモンモード電圧の揺らぎ耐性を評価
メリット - コモンモード電圧測定が可能 - 測定場所を選ばない (オフィス環境下) デメリット - 評価基板のGNDの取り方に工夫が必要
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③ファラデーケージ
ファラデーケージ スペクトラムアナライザ
ソフトウェア
プリアンプ
(必要な場合)
• 構成及び測定方法
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③ファラデーケージ
• 構成及び測定方法
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③FC-1000 ファラデーケージ
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
10 100
レベ
ル[d
Bu
V/m
]
周波数[MHz]
FC-1000 対策前後比較
対策前
対策後
タクシーメータ
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④電波暗箱・セル
1. 近傍界の電界強度を評価
2. 放射された電波を簡易的に評価できる機器
3. 対策前後の評価に使用
メリット
- 実際に放射された電波の測定が可能
- 測定場所を選ばない(オフィス環境下)
デメリット
- 評価器のサイズに限界がある
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④電波暗箱・セル
電波暗箱・セル スペクトラムアナライザ
ソフトウェア
プリアンプ
(必要な場合)
• 構成及び測定方法
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④電波暗箱・セル
• 構成及び測定方法
パワー アンプ
電波暗箱・セル
信号発生器
ソフトウェア
パワーセンサ
電界センサ
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④G-CELL セル(EMI)
• ノイズジェネレータCNEⅢのアンテナ部のみG-CELL内に配置
• 配線は固定
• ATT3dBとATT10dBを加えた場合で比較(差分は7dB)
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④G-CELL セル(EMI)
• デジカメを表示モードにしながら測定
• 配線は固定
• 結果を対策前後で比較
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④G-CELL セル(EMI)
• 車載搭載機器部品の測定
• 配線は固定
• 暗室とG-CELLの結果を比較
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④G-CELL セル(EMS)
40㎝
X ㎝
40㎝
X ㎝
• 電界強度を測定(均一面測定)
• 測定か所は下図赤丸5ポイント
※G-CELLのEUT設置 可能サイズは40cm角
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④G-CELL セル(EMS)
• 均一面の測定を実施(80MHz-1GHz)
⇒均一面サイズ:30cm x 30cm
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④G-CELL セル(EMS)
• 10V/m発生時の電力を確認
⇒電力2Wで10V/mの電界放射(80MHz-1GHz)
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④G-CELL セル(EMS)
• 均一面の測定を実施(1GHz-2GHz)
⇒均一面サイズ:20cm x 20cm
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④G-CELL セル(EMS)
• 10V/m発生時の電力を確認
⇒電力7Wで10V/mの電界放射(1GHz-2GHz)
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まとめ
• 4種類の簡易的な測定方法を紹介
- 近磁界プローブ、EMCスキャナ、ファラデーケ
ージ、電波暗箱・セル
• それぞれの特長を意識して使用することが重要
• 電波暗室の測定結果を参考にし、使うことが望ましい。
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製品紹介
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FC-1000 ファラデーケージ
Common-EMI(型式:FC-1000)の主な仕様
System
許容被測定物最大寸法(W×D×H):450x450x80(mm)
測定周波数範囲:10kHz~1GHz
Faraday Cage
最大外形寸法(W×D×H):950x780x230(mm)
質量:29.2kg
入出力電圧範囲:-48~+48VDC
入出力電流範囲:0~2ADC
測定系コネクタ:BNC(50Ω)
電源コネクタ:端子台(6系統)
信号コネクタ:端子台(3系統)
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FC-1000 ファラデーケージ
Common-EMI(型式:FC-1000)の主な仕様(続き)
PROBE
最大外形寸法(L×D):430 x φ20(mm)
質量:60g MAX
直流抵抗値:100Ω
被測定物接続コネクタ:ワニ口クリップ
測定系接続コネクタ:コンタクト
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FC-1000 ファラデーケージ
解決
FC-1000の特徴
半導体評価用WBFCの問題点
①内部共振の抑制がしきれない ②高周波領域の整合が取れない ③物理的に実装基板の測定が できない
①WBFCの蓋面に誘電損失型の電波吸収体の追加 ②PROBEの構造変更によるばらつきの減少 ③外形寸法の拡大 (最大450mm×450mm×80mmのEUTを想定)
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G-CELL TEM波広帯域伝送ライン
概要:
G-CELLはTEMセルを発展させた電波暗箱で、床面に設置された伝送ラインより、製品(EUT)に対して放射性のEMI・イミュニティ測定が簡易的に実施できます。
オフィス環境へ手軽に設置でき、電波無響室やオープンテストサイトでの本試験前に、予備測定や対策ツールとして最適です。
特長:
スペアナを接続して簡単にEMI測定
均一性の得られる放射イミュニティ試験
(アンプ出力2W程度で10V/m@80M-1GHz)
大型開閉方式でEUTの設置作業がとても容易
電源/信号線フィルタはカスタマイズ可能
オフィス環境に設置して、EMC対策を簡単に実施可能
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G-CELL TEM波広帯域伝送ライン
アプリケーション: 放射エミッション試験 放射イミュニティ試験
仕様: 周波数範囲:10k~1GHz (2GHz) 最大入力電力:150W (N型コネクタ) 外形寸法:70x70x70cm (突起物を除く) 有効EUTサイズ:40x40x40cm シールド性能:50dB以上 標準装備:シールドガラス窓 x1、照明 x1 ACフィルタ(単相20A) x1 BNC端子 x1、D-Sub9pin x1 安全用インターロック機能 オプション用パネル x1
※仕様は予告なく変更する場合がありますので、ご了承願います
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参考情報
• 近磁界プローブ 7405
• EMCスキャナ WM7400
• ファラデーケージ FC-1000
• 電波暗箱・セル G-CELL, MY5310S/SU
• 参考資料
http://www.keysight.com/main/home.jspx?cc=JP&lc=jpn
http://www.ets-lindgren.com/config/7405
http://www.morita-tech.co.jp/
http://www.micronix-jp.com/product/product_2.html
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キーサイト測定器との接続例
6/16/2016
プリアンプ
N90X0Bシリーズ シグナルアナライザ
RF RF
特長 - 不要な放射ノイズの影響を受け難く高いデータ再現性を実現
- 低ノイズフロアレベルでの測定が可能
- 電波暗室のノイズ測定に比べ手間や時間を大幅に短縮
- オフィス環境にてコモンモードノイズ測定が可能
コモンモードノイズ測定の場合
FC-1000 ファラデーケージ
キーサイト・テクノロジーのシグナルアナライ
ザは新シリーズになりました。
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N9038A MXE EMI レシーバ CISPR and Mil-STD standards適合製品 • 4つの周波数モデル
- 3 Hz to 3.6 GHz - 3 Hz to 8.4 GHz - 3 Hz to 26.5 GHz - 3 Hz to 44 GHz ※導入後の全ての周波数にアップグレード可能
• CISPR 16-1-1 2010 Compliance
- CISPR 帯域幅 (6dB and インパルス帯域)
- Quasi-Peak, EMI-Avg, RMS- Avg, APD
• MIL STD 461 Compliance - 6dB帯域幅 - Peak 検波
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リアルタイムスペクトラム オプション
• 広帯域キャプチャ
• 85 MHz帯域 3.6 GHzまで
• 40 MHz帯域 3.6 GHz以上
• 3.7usec以上の時間の信号のキャプチャ能力
• Frequency Mask Triggerで意図しない信号をしっかり捕まえ
ます(17.4usよりも長い時間続く信号)
• 広い帯域もステッチプロットで表示可能。測定の自由度を
実現出来ます
• 業界最高のフィルター、トリガータイプをサポート
• 既存のMXE EMIレシーバからのアップグレードも可能
EMCの規格試験を超えたノイズハンティングツール
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株式会社 東陽テクニカ
EMCマイクロウェーブ計測部
E-mail:emc@toyo.co.jp
http://www.toyo.co.jp/emc/
http://www.toyo.co.jp/cal-lab/
ご清聴、ありがとうございました。
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