Figure 1: 測定セットアップ図
[ Home > 電気製品の EMC／安全適合性 > EMC+Compliance Journal より ]
翻訳: T.Sato
そのアダプタはデータを 2MHz から 26.5MHz に拡がるスペクトラムに拡散する変調を用い、 このスペクトラムを標準的な 13A 主電源プラグの ライブとニュートラルのあいだに差動信号として印加する。 それは使用可能な任意の主電源ソケットに差し込むことができ、 環状主回路上の他の箇所の対となるアダプタが 受信された信号を Ethernet 形式に再変換する。 それらのアダプタは「プラグ・アンド・プレイ」として供給されており、 電源が入れられるとリンクを自動的にネゴシエートし、 一旦セットアップされてしまえばそれ以上の世話を必要としない。
このアプローチは、 特にワイヤレス・ネットワークが不可能、あるいは不適当である状況で 屋内で広帯域データをやりとりするための、非常に便利で実現しやすい方法である。 だが、それは、他の有線や無線の手法と異なり、 近所の、そしておそらくはそれよりも遠くの、 罪のない第三者の無線スペクトラム・ユーザーに対する干渉の顕著な懸念をもたらす。 これらは [1] である程度深く述べたので、 ここでは実際に供給されているアダプタの性能に集中する。
一方のユニットの Ethernet ポートは 試験ユニットの隣りに置かれたバッテリー動作のラップトップに 短い (50cm) UTP ケーブルを介して接続された； もう一方のユニットの Ethernet ポートは 2m UTP ケーブルを介してローカルな Ethernet ルータに接続された。 スタンバイ・モード、あるいは連続的にデータ通信を行なっている時の アダプタのエミッションの試験のために、 その Ethernet リンクを介してファイル転送を始動できる。
計測器は、アドバンテスト R4131B スペクトラム・アナライザである。 測定法は CISPR22:2005 で述べられている通りで、ライブとアース、 及びニュートラルとアースのあいだの電圧レベルが別々に測定され、 それぞれの周波数での最大レベルが取られた。 この意義は後で明らかになるだろう。
Class B (住宅) 準尖頭値限度との比較の結果は Figure 2 に示し、 Class B 平均値限度との比較の結果は Figure 3 に示す。 放射性エミッション試験は行なわなかったものの、 放射周波数帯に入るかも知れないエミッションがないかどうかを見るために、 伝導性エミッションの上限周波数の 30MHz よりも上までの測定が行なわれた。 それぞれのプロットに3セットのデータが示されている； ユニットを挿し、だが「Quiescent (静止)」と書かれているスイッチを押して (STATUS LED が赤になる)； ユニットをスタンバイにして、すなわち全ての LED が緑になり、 だがデータは転送せず； そしてそのリンクを介して連続的にファイル転送を行なって。 典型的な試験所のプラクティスと同様、 準尖頭値測定はスポットの周波数で行なわれ、 プロット上の菱形で示されている。
試験セットアップの影響の確認のために、スタンバイ・モードにおいて、 それらの Ethernet リンクは1つづつ切り離され、 ラップトップは試験用グランドプレーンに対して動かされた。 測定結果への影響は見られず、 それらが Ethernet ポートやグランドプレーンとは無関係に ライブとニュートラルの端子のあいだに発生させられていたことを示す。 これは、そのエミッションが主に差動モード (L - N) であり、 コモンモード (LN - E) ではないことを示すために、 LISN を診断的に用いて確認された。 全ての周波数での値は、 ライブとニュートラルのラインで実質的に同一であった。
ここで目立つ結果は、平均値と準尖頭値の双方の限度について、 飛び飛びの周波数ではなく、伝導性エミッションの範囲にわたって、 そのシステムが CISPR 限度をおおよそ 30dB 超えていることである。 データを伝送していない時には平均値のレベルは低下するが、 それでも限度よりもかなり高く、 準尖頭値ではそのユニットが伝送を行なっているかどうかで実質的に違いはない。 ユーザーが故意にユニットのスイッチを切る ――この場合は、「Quiescent (静止)」のトレースで示すように その製品は余裕を持って適合するだろう―― のでない限り、それらは1日24時間全信号を送るであろう。
これらのノッチは工場から供給されたままで、変更できない； また、これも供給されたままで、26.5〜28MHz の周波数範囲については、 27.12MHz ISM周波数を用いるワイヤレス・マウス接続への干渉の防止のための 特別な除外がある。 これはそのユニットのウェブ・ユーザー・インターフェースを介して無効化でき、 この場合、エミッションは 28MHz まで拡がり、 実際にこれが近傍のワイヤレス・マウスに干渉することが実験的に見出された。 付随するデータ転送レートの低下と引き換えに、 このインターフェースを介して追加の独自のノッチを挿入することもできる。 技術的な能力のあるユーザーは 特定の周波数での干渉問題の緩和のためにこれを行なえるであろうが、 普通のユーザーの手の中での干渉管理のデフォルトの手法として提案するのは 不合理であろう。
そのウェブ・ユーザー・インターフェースは、供給されたままの 双方のユニットで電力制御が有効となっていることも示したが、 主電源へ送られる RF の量を最小化するために 電力レベルがリアルタイムで調整されている気配はない。
ノッチの使用は、さらなる懸念 ――相互変調―― を生じる。 上の図のプロットは LISN の回路内の トランジェント・リミッタを入れずにとられた。 下の Figure 5 は、計測器のフロントエンドの保護のための 一部のテストラボでの標準的なプラクティスでもある、 リミッタの挿入の影響を示す。 示されている測定システムのリミッタは、 測定ポイントにおいて 1V 程度のクリッピング閾値を意味する、 数 dB の減衰器の前の逆向きのシリコン・ダイオードのペアである。 通常の EMC 試験におけるリミッタの影響は [3] で述べられている。 Figure 5 において、 リミッタは測定の見掛け上のノイズ・フロアを 70dBμV まで上げ、 ノッチを埋めている。 これは、リミッタの非線型性によって生じた相互変調が 元の信号には存在しなかった周波数成分を生じるためである; もし元の信号が広帯域であれば、Figure 5 で明らかなように、 相互変調は、発生源のスペクトラムよりも上を含む、 ノッチされていた全ての周波数を覆うであろう。
これは測定システムのアーティファクトである； 数百 mV の総ピーク振幅は、 標準的なリミッタを非線型領域まで押しやるのに全く充分である。 だが、どのような主電源網も様々な非線型デバイス ――主として、任意の接続された電子装置の入力の整流ダイオードや、 例えば調光器のトライアック―― を含みそうであるので、これは PLT 設備に関係する。 従って、測定セットアップ内で相互変調に対して保護すべきではあるが、 実世界では、そして個々の設備に依存して、 不可避な非線型性がその目的を損なうであろうから、 無線スペクトラムの任意の部分の保護のためにノッチに頼ることは危険である。
(EN 55022:2006 への参照)
その他の規定や技術文書:
CIS/I/89/CD Amendment to CISPR 22: PLC (電力線通信) に用いられるポートの妨害測定の方法に関する、 通信システムへのその適用の明確化
PowerGrid 902 TCF: PowerGrid 902 の技術構成ファイル、参照 PG902CTTCF0508v1
...
ENAC 認定試験所 190/LE1113-4 ITACA によって発行された CISPR I/89/CD 試験報告書 IE_ICEM_COM080101-IN
従って、EMC 指令と低電圧指令の必須要求と規定に適合する。
CISPR/I/89/CD で提案された方法は、 RF 広帯域通信のために用いる際の主電源の平衡を当てにする。 その前置きは、次のように言明する：
現在の文書は、 PLC 機器が機能するためには正の信号対雑音比を持たなければならず、従って 主電源上のより高い信号レベルを許容されなければならないという原則に基づく。 このため、複合用途のポートでの干渉の可能性は、2回測定される：
1) 電力消費装置としての機能で (すなわち、通信機能を無効化して)、 見慣れたV回路網と CISPR 22 の表1と表2の限度を用いて、そして；
2) 通信デバイスとしての機能で、 この文書中で規定されたT回路網を用い、CISPR 22 の表3と表4の限度を適用して。
各国の委員会は、異なる機能に対する別々の限度の適用は CISPR/I での新しいアプローチであることを通知され、 このアプローチにコメントするように求められる。
最初のセンテンスは大いに議論の余地があり、 その文書の失敗に寄与した可能性が高いが、 PG902 アダプタに関してはその技術的基礎も受け入れられない。
明らかに、そのデバイスが無効化され、それでも電力を消費するならば、 上のケース 1) を満足し、先のグラフから読み取れるように、 CISPR 22 の通常の限度に容易に適合する。 だが、PG902 については、「無効化」と「スタンバイ」の区別は重要である； 電源が入れられた時、そのユニットは1日24時間スタンバイ・モードで動作し、 データを伝送していない時でさえも全スペクトラム信号を送る。 「通信機能無効化」状態は、実世界では無意味である。
ケース 2) は「この文書で規定されたT回路網」を参照しており、 これは 30±6dB の平坦な不平衡減衰量(LCL)を持つ回路網である。 著者は、ケース 2) で参照されている限度に適合するかどうかを見るために、 そのサンプルをこの回路網を用いて測定することはできなかった。
積極的な試験所は疑いなくそれを作れるであろうが、 出版された規格でそのような回路網を規定したものはないので、 市販されてはいない。 だが、その信号はライブとニュートラルのあいだに差動で印加されるので、 通常の LISN で測定された先のグラフに現れているレベルのエミッションは、 30±6dB の LCL のT回路網で測定した時に テレコムポート限度に丁度適合する程度となり得る。
従って、 CISPR/I/89/CD を EMC 指令に基づく EMC 技術アセスメントへの寄与として額面通りに取れば、 PG902 はそれに適合すると示すことが可能であっただろう。
だが、CISPR/I/89/CD を額面通りに取ることはできない。 それは、CISPR で撤回されたことを別として、 それが持っていたかも知れない限られたメリットでさえも 実質的に吹き飛ばすステートメントを含む。
T回路網の規定を述べながら、それは次のように言明する (そしてその言葉は前置きで繰り返されている):
このISNは、PLC機器が対称に駆動する2本の導体 ――通常はフェーズとニュートラル―― が一緒に配線された 低圧配電網を代表するだけである。 そのISNは、ある種の遠隔スイッチが付けられた回路のように、 駆動される導体の一方が駆動される導体の他方と別に引かれている回路網を 代表するためには不適切である。
例えばライブのワイヤがニュートラルの帰路から離れて 照明スイッチやその他のスイッチ回路へ引かれ、また戻ることがある、 そのように独立して引かれた主電源配線は、 少なくともUKではありふれている。 これは実質的にフェーズとニュートラルの導体を不平衡とし、 30dB の LCL の仮定を台無しにする。
従って、CISPR/I/89/CD に対するどのような測定結果も、 UK の住宅で用いる製品の適合の正当化の主張のためには使用できない。 また、これが CISPR/I 内でのその文書の拒絶の理由であったろう。
次に、これは EMC 指令に対する公式な姿勢に関して どのようなメッセージを与えるだろうか？ 間違いなく、BT は CISPR で顕著な影響力を振るっており、 EMC の世界での余所者ではない。 EMC Journal の読者のほとんどは、 EMC 指令のために整合化された欧州統一規格への 彼らの製品の適合を確かとするために選ばれた、 企業内のコンプライアンス・エンジニアであろう。 これは、そうするようにという法的な要求があるためである。 EMC は簡単な分野ではない； 実際に規格に適合していることを確かめるための 設計と試験の双方に相当の労力とコストが必要である。 もし、明らかに適合しない大量の製品をエンドユーザー向けの市場に出すことで、 BT がこれらの規格を無視できるというのであれば、 他の企業がこの努力を続ける価値は何だろうか？
[2] www.bt.com/vision
[3] The hazard of the transient limiter, Tim Williams, Elmac Services, EMC Journal March 2007 Issue 69 pp 22-24
[4] BT Vision Extends Comtrend Power Line Deal, Jan Harris, IPTV Watch, October 29, 2008
[5] PowerGrid 902 Quick User Guide for UK, Comtrend, p.14; from www.comtrend.com; DoC dated 24th April 2008
[6] CISPR/I/89/CD, Amendment to CISPR 22: Clarification of its application to telecommunication system on the method of disturbance measurement at ports used for PLC (Power Line Communication), CISPR/I, 14th November 2003
[7] www.ukqrm.org
これは、EMC+Compliance Journal に掲載された記事を、 その許諾を得て T. Sato が翻訳したものです。 この翻訳については、原著者らはいかなる責任も持ちません。 これについての意見、質問などは VEF00200@nifty.com (T.Sato) 宛にお送り下さい。
Last update: 2009-07-04