[ Home > 電気製品の EMC／安全適合性 > バナナの皮 ]
今進んでいる LTE、及び LTE Advanced 第4世代携帯電話の世界的な配備の結果として、 干渉が生じるであろう。 私は、いくつかの仮定を置き、それぞれの LTE-A 基地局の周辺での ユーザーのハンドセット全ての累積的な電力スペクトラム密度を、 そして物理的に近い他の国家地上局へのノイズの干渉をモデル化した。
我々はそれぞれの国家地上局の経度と緯度を知っているが、 LTE-A 基地局が置かれる場所は知らないので、 携帯基地局が制限され (ハンドセットの制限は困難だが、 サービスを提供する基地局がなければ干渉はそれほど問題とならない) 協調が行なわれるであろう、協調と排除のための円形の領域を仮定した。
そのアンテナが固定 (天空の一点を向く) されておらず、 ユーザーのハンドセットの集積からの電力と交差するであろう、 プログラムされた軌跡に沿って動くため、極軌道衛星地上局が問題となることに気付いた。 極軌道衛星地上局のための排除ゾーンは 300〜400km であるが、 GEOSYNC のための排除ゾーンは 30〜35km であり、 これは携帯電話会社でのノンスターターとして知っているかも知れない。 従って、極軌道衛星施設は、定義上、極軌道でのデータ・ダウンロードでの問題を生じ、 空間 (マルチプル・アンテナ) ダイバーシティーのような、 干渉緩和戦略を用いなければならないであろう。
干渉のモデル化に用いたソフトウェアは Visualyse (UK の Transfinite Systems) であったが、 ユーザーのハンドセットの電力スペクトラム密度の算出に用いたソフトウェアは Excel であった。 私は、その作業が非常に複雑な問題、 おそらくは私のキャリアの中で最も複雑なものであることに気付き、 この分野での他の研究を探している。
(Kindly provided by Tim Cash on 2nd September, cash.tim@gmail.com, www.linkedin.com/in/timcash/.)
例えば、テレコム企業の一部が、 それらの機器 (Part 15 非意図放射器) が WLAN デバイスからの干渉を受けるため、 交換局での WLAN デバイスの禁止や制限を行なっている。 問題は WLAN デバイス自身ではなく、 それらのデバイスの試験に用いられている産業イミュニティ規格が WLAN からの「現実世界」の送信機エミッションを用いていないという事実である。
FCC は、First Report and Order 01-278 で、 レーダー検知器 (それらは 960MHz 以上で動作する受信器として除外されていた) が証明を受けることを求めた。 この処置は、レーダー検知器によってサービスが妨害された VSAT (衛星ターミナル) 運用事業者からの深刻な苦情に対するものであった。 時々、FCC は、 Part 12 WLAN 機器を運用している WISP (ワイヤレス・インターネット・サービス・プロバイダ) に 特定の干渉問題が解決されるまで運用を中止するように要求してきた。
(Taken from the article “A look at Part 15 interference problems” by David A case NCE, NCT, Cisco Systems Inc., in Interference Technology magazine's EMC Directory & Design Guide 2005. www.interferencetechnology.com.)
電力品質は、ここ10年から20年のあいだ 産業界と学術界の双方で多くの注目を受けてきた主題である。 電力品質は、電力網と顧客のあいだ、 そして電力網とそれに接続される機器のあいだの相互作用に関係し、電圧と電流に反映される。
この分野での研究やその他の発展の大部分は比較的遅く低周波の現象に集中しており、 主に注目されるのは、電圧ディップ (50ms 程度から数秒のあいだの電圧振幅の低下)、 そして低周波高調波 (2kHz 程度までの周波数成分による波形歪み) である。 これらの現象はかなり良く理解されており、いくつかの規格がこの領域をカバーする。
より高い周波数、2kHz 以上の現象についてはそのような広範な理解はなく、 この領域をカバーする完全に揃った規格に近いものもない。 電力網に接続される、蛍光灯や太陽電池パネルのような現代的な省エネルギー機器は、 しばしば、数 kHz から数百 kHz の範囲となり得るスイッチング周波数のスイッチング技術を用いる。 電力網は、例えば検針やシステム制御などの通信のためにも用いられる。 この電力線通信と呼ばれるものは同一の周波数範囲を用いている。
この論文で関心のある主な周波数範囲は、2〜150kHz の範囲である。 この周波数範囲をカバーする2つの全く異なる測定法がある: 時間ドメイン・ベースのもの、そして周波数ドメイン・ベースのもの。 この論文では時間ドメイン・ベースの測定が用いられる。 これは異なる分析ツールのあいだでの選択の機会を与え、他のものとともに、 時間 - 周波数ドメイン複合が関心のある周波数範囲での波形歪みを述べる 有用なツールとなることが示されている。
この論文で示す測定の大半は高周波安定器で給電される蛍光灯についてのものである。 このタイプの負荷は、厳しい高調波限度のため、 アクティブ力率補償と呼ばれるより先進的なスイッチング技術を用いた最初のものの1つである。 このテクニックは、コンピュータのような他の低電力機器でより多くの周波数を用いるようにもした。 店舗などの照明設備は通常は一緒に接続される多数の安定器を含み、 例えばエミッションやイミュニティの規格の制定のためには、その相互作用が重要となる。
この研究で示した安定器の測定は 2〜150kHz の周波数範囲の歪みに3種類あることを示した: 狭帯域歪み、広帯域歪み、そして反復性振動。 反復性振動は、これまで認識されていなかった、新しい種類の電力品質歪みである。
これまで、コミュテーション・ノッチに似た反復性振動が、 非産業顧客が用いる大量生産機器について述べられたことはなかった。 ラボでの実験で用いられた異なる種類の多数の照明で、 反復性振動がピークで 5V 程度に達することが示された。
測定は3種類の歪みが個々のデバイスから電力網へ全く異なる方法で拡がることを示した。 この知識はエネルギー効率の良い機器に対するエミッション要求の設定のために重要である。
(Extracted from the Abstract and Conclusions sections of “On High-Frequency Distortion in Low-Voltage Power Systems”, PhD Thesis by Anders Larsson, Division of Energy Engineering, Department of Engineering Sciences and Mathematics, Lulea University of Technology, Printed by Universitetstryckeriet, Lulea 2011, ISSN: 1402-1544, ISBN 978-91-7439-218-0, www.ltu.se, download from http://pure.ltu.se/portal/en/publications/on-highfrequency-distortion-in-lowvoltage-power-systems(f614e609-6938-4bd0-a656-eece9cf3e2c2).html)
軍事施設に近い家のガレージ・ドア・オープナーとの干渉のいくつかの例があることを、 FCC が最近のパブリック・ノーティス (DA 05-424) で報告した。 その干渉が起きた時、コントローラは正しく動かない。 到達距離が短くなるか、あるいは全く動かなくなる。 有線の手動制御器は影響されない。
オープナーは「受容のもと」での運用の権利を与える FCC Part 15 のもとで規制されているので、 法的には、ガレージ・ドア産業は提訴していない。 それらは干渉を引き起こしてはならず (これはそうすることを許されていないという意味であり、 そうすることがあり得ないという意味ではない ―― 編集者)、 免許を受けたサービスからのいかなる干渉も受容しなければならない。 それでも、法律があり、社会との関係がある ―― 影響された機器の製造業者と同様、多くのマイホーム所有者が混乱させられている。
ここで技術的に起きていることを述べよう。 問題は、これらのガレージ・ドア開閉システムで用いられている受信器が 通常はかなり単純な超再生ユニットであることである。 超再生受信器は、その単純さを考えると驚くほど高感度となり得るが、大きな弱点を持つ: それらは選択性が著しく低く、所望の動作周波数の 10MHz の範囲内の信号に容易に捉えられる。
これはこの用途での長所と短所の双方を持つ。 その長所は、受信器とコントローラの周波数が正確に一致している必要がないことである。 その短所は、かなり広い周波数範囲の近傍の強い信号 ――軍事基地の無線からのもののような―― が 受信器に作用し、所望のコントローラの周波数をオーバーライドし、 それらのあいだの通信を阻止し得ることである。
保安上の理由のため、DoD (国防総省) は使用している正確な周波数の公表を望まず、 これは設計での回避を困難とする。 技術的な解決策がある ―― より選択性の高い受信器を作り、動作周波数をより正確に一致させる。 将来 FCC は公式な規則制定を通じてそれを行ない、 225〜400MHz 前後で動作する多くの種類のデバイスに影響を与えるかも知れない。 それまで、FCC、国防総省、そして米国電気通信情報庁は、 消費者への影響を最小限とする ――おそらくは、局所的に使用されているものと異なる周波数で動作する、 置き換え可能な送信器/受信器のペアの開発による―― ために、デバイス製造業者とともに作業を行なっている。
(Taken from Conformity magazine, April 2005, Newsbreaks, page 10. Conformity Magazine used to provide a wonderful archive of articles on EMC and other issues, which was maintained for some time by a 3 rd Party after it folded. However, even that seems to have disappeared now, which is a great pity. Web searches now seem to only find the February and June 2006 editions in `nxtbook' format.)
長年、補聴器と電話機は、時に問題を起こしながら共存してきた。 補聴器の設計上の制約のため、電話の受話器を補聴器のマイクの近くに置くことは時に厄介で、 音の帰還によるハウリングを引き起こし得る。
数十年前、多くの補聴器が、音響出力ではなく電話の受話器からの漏洩音声周波数磁界に反応する、 「テレコイル」として知られる磁界検出コイルを内蔵し始めた。 この結合モードはより明確な音を得ることができ、 周囲の雑音のピックアップを避けられる。 その重要性は、他のこととともに電話器の磁界の最小限の要求を定める 1988 Hearing Aid Compatibility (HAC) Act (Public Law 100-394) に 従った米国連邦規則をもたらした。
だが、携帯電話はこれらの HAC 要求から除外された。 広範な携帯電話の使用の到来とともに、 ワイヤレス・デバイスについての除外は後に部分的に解除された [1]。
1990年台にデジタル携帯電話がアナログ電話を置き換え始めると、 大きな両立性上の事項として無線周波干渉 (RFI) が急速に現れた。 マイクロホンとテレコイルの双方の動作モードの補聴器内の様々な半導体接合で自乗則検波され得る、 ワイヤレス・デバイスの RF フィールドの振幅変調 (AM) エンベロープに関係する音声周波干渉が 主な RFI の懸念となり、そうあり続けている。
最も干渉を起こしやすいワイヤレス・デバイス送信プロトコルは、 搬送波が送信時間の一部についてのみ繰り返してオンとなる、 何らかの形の時分割多重化を用いるものである。 このパルス動作は、典型的には音声周波数帯の近くかその中の繰り返し率で生じる。 主な例は 216.7Hz の繰り返し率で 1/8 のデューティー・サイクルでパルスする GSM [2] 変調である。
(From “Radio Frequency Immunity Testing of Hearing Aids” by Stephen D. Julstrom, Linda K. Kozma-Spytek and Brian B. Beard, in IEEE Electromagnetic Compatibility Magazine - Volume 2 - Quarter 2 - 2013, from: http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=6550935.)
火薬点火回路は、典型的には、慎重な設計において特に、特別な注意を必要とする。 そのような回路の接地に関係する最大の脅威は、 「火薬地絡電流」として知られているものである。
点火イベント中、20A に達するシャーシ電流が宇宙機のシャーシや構造体を通って流れるかも知れない。 この電流は、それが点火された時に作られるイオン化された導電性の経路を通る、 EIED (電気点火爆発デバイス; ブリッジ・ワイヤ作動型デバイスとも呼ばれる) の ブリッジ・ワイヤの正極のリードとのあいだで形成される短絡回路によって生じる。 (この現象は極めて頻繁に、全点火イベントの 25% 程度で生じ、 いくつかの宇宙機の変調と失敗の原因であることが示されている。)
意図的なターン・オフ・スイッチによって分離されていない ダイレクト・エネルギー・トランスファー・システム (メイン・バッテリー・バスから直接スイッチされる点火デバイス) においては、この地絡電流は無期限に持続し得る。 地絡電流は、近傍の敏感な回路に結合する磁界干渉とともに、一時的な全電源喪失をもたらし得る
(Taken from Chapter 10.4.3.2 “Spacecraft Internal Grounding Considerations”, in “Grounds for Grounding, A Circuit-to-System Handbook” by Elya B. Joffe and Kai-Sang Lock, IEEE/Wiley, 2010, ISBN: 978-0471-66008-8.)
(100個毎のバナナの皮は、ユーモア、 あるいは認知された境界の拡大の主張のいずれかから選ばれる。 これは後者の1つである ―― 編集者)
贈り物を受け取ることは、それを贈ることよりも危うい。
「テレビ、PCモニタ、そしてその他の電子デバイスからの電磁放射の悪影響」
からの保護を与えると主張されている「Forpost 1」を贈られて悩まされた
Aaron Watson の苦境を考えて欲しい。
ーーー 考えてくれてどうも。
ウェブサイト www.spinor.kiev.ua は Forpost 1 を接着型の円盤として示している。 これを他の接着型のものと差別化する、そのユニークな売りどころは、 電磁界の「ねじれ (情報) 成分」に対する保護である。 「ねじれ成分」と「電磁界」で探した380のウェブ・ページの多くは 「生体エネルギー」と「新エネルギー技術」について述べている。 本当の科学者からは何も得られていない。
そのメカニズムは、この種の事項での常として、謎めいている。 米国特許 6563043 は「アウター・ボディー、塩類溶液、そしてリング」について述べている。 そのリングは「最初の右旋回フィールドを発生」する「トポロジー的共振器」であり得る。 そのトポロジーは興味深い: それは「断面が円筒」であり得る。
Aaron は、その中に何があるかを調べるために そのデバイスを Feedback Kitchen のラボに送ることを提案した。 彼がプレゼントがどこに行ったかを義母に説明する方法を見付け次第、我々はそれを受け取る。
(The above is from `Feedback', New Scientist, 24/31 Dec 2011, page 96, www.newscientist.com. The Editor thought he should provide Banana Skin readers with at least the starting points for investigating whether the dismissive tone of the above item was justified, see below...)
編集者は、以下の文章と図を http://spinor.kiev.ua/eng/index.php?p=8 で見付けた
Forpost-1 デバイスは、 テレビ、PCモニタ、そして他の電子デバイスからの電磁放射のねじれ (情報) 成分の悪影響からの、 確実でユーザー・フレンドリーな保護を与える。
最近の研究は、テレビ (PCモニタ) のねじれ (情報) 成分が 人の健康に影響する最も重要な要因であることを明らかにした。
テレビ、PCモニタの放射のねじれ (情報) 成分への長期的な曝露は、人の健康を悪化させ、 頭痛、過労、視力と記憶の低下、睡眠障害、血中の白血球とリンパ球のレベルの低下、 免疫障害を引き起こす; それは内分泌と生殖システムに悪影響を与える。 子供と妊婦はねじれ (情報) フィールドに最も影響され易い。
Forpost-1 デバイスはテレビ (PCモニタなど) のねじれ (情報) 成分の有害な効果を中和し、 テレビ (その他の任意の電子デバイス) の周囲に生理学的に安全な領域を作る。
「Forpost-1」デバイスは、電気自動車、トロリー・バス、そして地下鉄の電気システムの 悪影響の中和に使用できる。......
―――― 訳者がここで力尽きたため以下省略; 関心のある方は原文を参照
スイッチング事象中のガス絶縁機器からのエミッション・レベルの定量化が そのような過酷な電磁環境で動作する制御デバイスの EMC 設計のために重要であることがわかる。
制御回路に誘導した/伝導した電圧に伴う、 GIS のスイッチング動作に際しての一次/二次機器の誤動作が、 多くの著者から報告されている。
(Taken from: “Computation of EMI Fields in a High Voltage Gas Insulated Substation during Switching Operations”, by M M Rao, M J Thomas and B P Singh, presented at the IEEE International EMC Symposium, Boston, MA, USA, 18-22 August 2003, ISBN: 0-7803-7835-0/03.)
何年ものあいだ NATO 諸国で用いられている一部の機器の場合のように、 兵器が規格で与えられた環境条件に適合しないことが明らかとなったならば、 シールドの方法を検討しなければならない。
その例は、30年以上前に開発され、RF 電磁界に敏感であることがわかった、 MILAN など数種類の誘導ミサイルである。 30年にわたり、そのミサイル・システムは40ヶ国近くの対戦車防衛の中心となっている。 歩兵部隊は、2005年のかなり先まで、MILAN に依存し続けるであろう。
使用されている MILAN の数の多さを考えると、ミサイル自身を強化し、 厄介な RF 環境での安全な運用を確かとすることは不可能である。 だが、大抵は、その兵器は短い運用時間のあいだに強いフィールドに曝されそうにないので、 これは必要ではない。 保管、そして特に輸送に際しては、シールドの可能性がある。
(Taken from “The Safety of ordnance in high frequency and pulsed electromagnetic fields”, by M Koch and W Zappe, in EMC Society of Australia Newsletter, Sep 2004 Issue Number 27, page 11, http://www.engineersaustralia.org.au/emcsa#news.)
だが、VSD はモータに非正弦波の PWM 電圧を供給するので、 標準的な真の実効値型マルチメータは PWM (パルス幅変調) ドライブの出力側を確実に測定できない。 真の実効値型 DMM はモータに印加される非正弦波電圧の加熱効果を読むが、 モータ・コントローラからの出力電圧の読みは基本成分 (30〜60Hz) の実効値を表示するだけである。
この不一致の原因は帯域幅とシールドである。 今日の真の実効値型デジタル・マルチメータの多くは 20kHz 程度までの帯域幅を持ち、 基本成分 ――モータはこれに応答する―― のみでなく、VSD が発生する高周波成分全てに応答する。
そして、もし DMM が高周波ノイズに対してシールドされていないならば、 ドライブの高周波ノイズ・レベルは測定の食い違いを悪化させ得る。 この帯域幅とシールドの問題の組み合わせは、多くの真の実効値型計器が、 ドライブ・コントローラが示すものよりも 20〜30% 高い読みを表示することを意味する。
(From “Driving for test accuracy” by Fluke, in the “Troubleshooting” section of Drives & Controls magazine, October 2005, http://www.drivesncontrols.com.)
Last update: 2013-10-27