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せいかつもと
7 years ago
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1 2 Use of Electromagnetic Energy and Resultant Noises SUGIURA Akira Recently, the advent of RF-ID systems and PLC systems have raised a new problem of electromagnetic interference (EMI) between newly developed systems and other various systems including radio stations using the shortwave band. In this connection, EMI limits for a variety of equipment are reviewed and compared in terms of the radiated field strength. Investigations are extended to cover the environmental noises, indicating the necessity for surveying recent noise environments in a large scale. Electromagnetic environment, Electromagnetic disturbance, EMI limit, Man-made noise, PLC 5

特集 EMC 特集たこのため 1960 年代になって人工衛星を用 10 GHz では 35μV/m 以下としている 3 なおいる衛星通信が登場するとともに短波帯通信の短波帯以下では距離 3 m の位置は電磁界が複雑利用は衰退してきたしかしながら現在でも短な近傍界であるため測定距離は 10 m が妥当と波帯の電波は航空通信遭難通信等を含む海思われる上通信

2 特集 EMC 特集たこのため 1960 年代になって人工衛星を用 10 GHz では 35μV/m 以下としている 3 なおいる衛星通信が登場するとともに短波帯通信の短波帯以下では距離 3 m の位置は電磁界が複雑利用は衰退してきたしかしながら現在でも短な近傍界であるため測定距離は 10 m が妥当と波帯の電波は航空通信遭難通信等を含む海思われる上通信遭難通信等を含む短波放送アマチュさらに無線局の受信設備も一般にヘテロダイア無線ン検波を使用しているため不要電磁波を放射し MHz 電波天文のほか固定通信移動通信ているこのため電波法では受信設備の副次発 27 MHz 帯の市民ラジオラジオマイクラジコ射を 4 nw 以下に制限している 4 ン等の各種業務に使用されているこれらの無線局はおのおの定められた電力の 2.2 高周波利用設備電磁波を発射して通信を行っているが図 1 に示無線局の外に電磁エネルギーを利用するものとすように変調に伴って発生する帯域外発射やして電線路に 10 khz 以上の信号電流を流し不必要なスプリアス波を発射しこれが他の無線これに送受信器を電磁結合させた通信設備や遮局等を妨害することがある蔽空間内で電磁エネルギーを利用する設備などがこのため我が国では例えば基本周波数 30 あり我が国では高周波利用設備と総称してい MHz 以下の無線局のスプリアス発射を原則とる 5 なお前者は通信設備と呼んでおり図 3 して 50 mw 以下かつ基本周波数の平均電力に具体例を示す昨今話題になっている PLC もより 40 db 以上低い値に制限している 2 また図 3 a の範疇に入るまた後者には電磁調理器各国とも微弱電波を利用する無線局を免許不要や電子レンジが含まれ我が国では医療工業用としその電磁波の電界強度の許容値をパソコン加熱各種設備に分類されているが国際的には等の不要電磁波と同程度に設定している例えば ISM Industrial, Scientific and Medical 設備と総称我が国では図 2 のように 322 MHz 以下ではされている距離 3 m において 500 μv/m 以下 322 MHz 我が国の電波法では高周波利用設備を無線局に対する妨害源として扱い漏えいする電磁波を制限している例えば許可不要の誘導通信設備図1 無線局から発射される電磁波図2 微弱電波無線局の許容値 B は測定器の 6dB 帯域幅 6 情報通信研究機構季報Vol.52 No 図3 高周波利用設備通信設備

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特集電磁波利用と電磁環境図7 様々な機器設備の不要電磁放射に関する許容値の比較距離 10m における電界強度に換算した値 JP/low 我が国の微弱無線局 JP/Rv 受信機の副次発射 JP/IC 誘導通信設備 JP/ISM ISM 設備 50 500W CIS/QP CISPR 22 の準尖頭値 CIS/Av CISPR 22 の平均値 CIS/Peak CISPR

4 mw 程度になるただしこのような全周波数にわたる放射は起こり得ないため実際には上記の値より数桁小さく μw 程度と想定される 2.5 環境雑音前節では個々の無線設備や電気電子機器から図8 人工雑音源による環境雑音の周波数特性 ITU-R P.

5 特集電磁波利用と電磁環境図7 様々な機器設備の不要電磁放射に関する許容値の比較距離 10m における電界強度に換算した値 JP/low 我が国の微弱無線局 JP/Rv 受信機の副次発射 JP/IC 誘導通信設備 JP/ISM ISM 設備 W CIS/QP CISPR 22 の準尖頭値 CIS/Av CISPR 22 の平均値 CIS/Peak CISPR 22 の尖頭値 30 MHz 1 GHz では 120 khz 1 GHz 3 GHz では約 1 MHz であるしたがって機器が 3 MHz 3 GHz の全域にわたって距離 10 m において 40 dbμv/m の電磁波を放射すると仮定するとその機器の不要電磁波に関する全放射電力は 0. 4 mw 程度になるただしこのような全周波数にわたる放射は起こり得ないため実際には上記の値より数桁小さく μw 程度と想定される 2.5 環境雑音前節では個々の無線設備や電気電子機器から図8 人工雑音源による環境雑音の周波数特性 ITU-R P 放射される不要電磁波電波雑音のレベルについて述べたが本節ではそれらの集積結果である Fa は以下で定義される雑音指数である環境雑音のレベルについて簡単に述べる 5 環境雑音には空電等による自然雑音と人間の活動に伴う人工雑音が存在するが HF UHF なお測定にモノポールアンテナを用いれば受の周波数帯では人工雑音が継続的かつ顕著であ信電力はダイポールアンテナに比べて半分になるるこの人工雑音環境に関しては年のでに米国で膨大な調査が行われておりその結果を図 8 にまとめて示すこの図は米国の様々な環 6 境 103 か所で 250 khz 250 MHz のうちの 8 10 周波数を同時に受信し日中に主として測定車したがって T 290K 及び Boltzmann 定数κをを移動させながらあるいは固定点で雑音電力を式 5 に代入すれば式 6 より電界強度中央値測定し統計処理した結果である 13 ここでと雑音指数に関する次式が得られるただし B 9

特集うち磁界強度に関する水平方向の距離減衰特性を図 10 に示すただし単線上の電流最大値が 1mA の場合の磁界強度を表した同様に大地面の状態が Medium dry ground の場合についても計算したが Medium dry ground 上における磁界強度は Wet ground 上に比べて大地反射の影響が少ないため周波数依存性電磁波利用と電磁環境

7 特集うち磁界強度に関する水平方向の距離減衰特性を図 10 に示すただし単線上の電流最大値が 1mA の場合の磁界強度を表した同様に大地面の状態が Medium dry ground の場合についても計算したが Medium dry ground 上における磁界強度は Wet ground 上に比べて大地反射の影響が少ないため周波数依存性電磁波利用と電磁環境も少なくそのレベルは Wet ground に関する計算結果とほぼ重なったまた電界強度も同時に計算したが電界強度と磁界強度の比は特性イン図10 水平線路の電流によって生じる磁界の距離特性 Wet ground Ht 2m 図11 水平線路の電流によって生じる磁界の地上高特性 Wet ground Ht 2m 図12 垂直線路の電流によって生じる電磁界図13 垂直線路の電流によって生じる電界の距離特性 Wet ground Hr 6m ピーダンス 377Ωに近かったなお図 9 では線路が水平に配置されており水平偏波の大地面反射波が逆位相になるため線路から 10 m 以上離れれば電磁界強度は距離 2 乗に反比例して減衰することが分かる水平線路から発生する電磁界の高さ方向の減衰特性は一般に受信点の高さが Hr λ/2πでかつアンテナの長さ L よりも十分高ければ Hr L 高さ Hr の 1 乗に反比例して減衰するそれより近傍では 2 乗に反比例して減衰するなお周波数 f MHz 75/Ht MHz 近傍では大地面反射によって放射波の強度が 2 倍近くになることがあるまた図 11 から電磁界のレベルは周波数によって相当変化することが分かるまた図 10 と比較すると水平方向よりも垂直方向の電磁界の減衰が少ないことが分かる b 垂直線路の電流によって生じる電磁界図 12 に示すように垂直に張られた線路に高周波電流が流れた場合の電磁界も計算したただし線路は長さ L 5.6 m の単一導線でその中心を高さ 3.2 m に設置し中心から給電して線路上の最大電流が Imax 1mA になるようにしたなおアンテナ長 5.6 m は 2 階建て家屋を想定して選んだものであるまた大地面の条件としては Wet ground Medium dry ground についてモーメント法による数値計算を行ったその結果を図 13 に示すこの結果と水平線路に関する図 10 を比べると遠距離になれば垂直線路の電磁界は減衰が少ないため相対的に顕著になることが分かるただし遠距離になれば垂直偏波に関する大地の反射係数が 1 に近づくため水平偏波と同様に電磁界強度は距離の 2 乗に反比例して減衰することが図 13 からも理解できる 11

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10 CISPR 22, CISPR , CISPR , T. Shinozuka, A. Sugiura, and A. Nishikata, Rigorous analysis of a loop antenna system for magnetic interference measurement, IEICE Trans. Commun., E76-B, No.1, pp.20-28,

Microsoft PowerPoint - 資料 CISPR11国内答申委員会報告 rev7.pptx

Microsoft PowerPoint - 資料 CISPR11国内答申委員会報告 rev7.pptx 資料 101-1-1 電波利用環境委員会報告概要国際無線障害特別委員会 (CISPR) の諸規格のうち工業科学医療用装置からの妨害波の許容値及び測定法について 1. 国際無線障害特別委員会 (CISPR) について目的無線障害の原因となる各種機器からの不要電波 ( 妨害波 ) に関しその許容値と測定法を国際的に合意することによって国際貿易を促進することを目的とする 1934 年 ( 昭和