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翻訳: T.Sato
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| Figure 1: 良質の近接磁界プローブの構造 |
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| Figure 2: より簡単な近接磁界プローブの設計 (あまり良くない) |
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| Figure 3: 最も単純な近接プローブの設計 (さらに良くない) |
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| Figure 4: シールドなし近接プローブを作るためのペーパー・クリップの使用 |
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| Figure 5: (執筆の時点で) 私が使用している様々な近接プローブ |
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| Figure 6: Aariona、Laplace Instruments、そして ETS-Lindgren からの近接プローブの例 |
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| Figure 7: Langer EMV-Technik からの多数の近接プローブ・キットの一部 |
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| Figure 8: Hewlett-Packard の有名な近接プローブ、
及び Agilent (すぐに Keysight Technologies に改名される) と Teseq (かつての Chase EMC)
から現在入手可能なもの |
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| Figure 9: Hameg と Com-Power からの近接プローブの例 |
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| Figure 10: 非常に安価なものを含む、携帯型のスペクトラム・アナライザの例 |
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| Figure 11: 携帯型の安価なスペクトラム・アナライザのもういくつかの例 |
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| Figure 12: 組み立て中の私の新しいプローブの外観 |
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| Figure 13: 組み立てが完了した私の新しい RG405 プローブ |
(欧州連合内での合法的な販売のための CE マーキングに関しては、 EMC 指令のもとでは EMC 試験を行なうという法的な要求はないことに注意することが重要であり、 これは新興企業にとって大きな助けである。 多くの成熟した企業がその製品の適合性の実証を助けるために EMC 試験所での試験を用いるが、 製品が該当する EMC 試験規格全てに合格し、それでも現実に EMI を生じたり受けたりし、 従って EMC 指令の必須要求に適合しないということがあり得ることに注意することが重要である。 この話題の議論はこの記事の範囲を超えるが、過去にしばしばそれについて書いてきた。)
近接 EMC プロービングを正確に行なうことは難しいが、 それはあるものの電磁特性を他のもののそれと比較するために使用できる 素晴らしい定性的な方法である。
この理由のため、コンピュータ・シミュレーションと同様、 近接プロービングは (一般に、まだ) 特定の EMC 試験所試験に合格するであろうことを証明するために使用できないものの、 EMC 問題の検出と修正を助ける大きな利益を持つ。
これらの EMC 問題は、 初期の概念実証から、設計、開発、認証、量産での品質保証、設置など、 そしてアップグレード、修理、そして更新に至る、 モジュール、機器、システム、あるいは設備 (この記事では、以降は「アイテム」と呼ぶ) の生涯の全ての段階で生じ得る.
リスキーな設計問題に対処する最良の時は、 設計変更のコストが小さく、設計の自由度が高い、 プロジェクトの開始のできる限り近くであることに、 我々全員が気付いているものと考える。 だが、多くの企業は依然として EMC 設計問題に関して当て推量を行ない、 EMC 問題の検出を、どのような変更も非常にコストを要し、設計の自由度が低い、 プロジェクトの終わり近くまで放置する。
2人の EMC コンサルタントに同じ質問をすると異なる答えが返されるというのは ありふれたジョークであるが、 私が会ったことがある全ての EMC コンサルタントが、 EMC 設計問題にプロジェクトの早期に対処すれば、 それを最後まで放っておいた場合と比較して、時間とコストが節約されるであろうことには同意する。
アイテムの構築のための材質の選択、そして構造的な設計は、 往々にして電子ハードウェアをそれに収める準備ができるかなり前に行なわれ、 後者は往々にしてソフトウェアが準備されてその機能全てが試験できるようになる幾分前となる。
プロジェクトの後期のこの段階で EMC 問題が見付かった時、異なる機構的材質、 及び/もしくは異なる機構的設計の選択がその問題を容易に解決できるであろう場合がしばしばあるが、 残念なことに、それらは、変更を行なうことは困難で、コストを要し、 また時間を要するかなり多くの確定事項がある点となる。
近接 EMC プロービングは低コストで非常に有用であり、 数十年にわたり、私 (そしてその他の多くの人々) はそれを EMC 試験への不合格を引き起こすかも知れない 電子アイテムからの「漏洩」を検出してその「弱点」を修正するために用いてきた。 この例は、[1]、[2]、及び [3] を参照。
これらのテクニックは EMC 設計の不備によって引き起こされる出荷の遅れの低減を助け得るし、 時には劇的にそうする。 例えば、近接プローブの恩恵なしに作業する技術者が既に数週間を費やして何も得なかったところで、 近接プローブを用いて数分で問題とその解決を見付けることはそれほど珍しくない。 これらの資料で述べられている近接プローブの使用方法を学んだ者は、 それなしでどうしていたのかと訝ることだろう!
だが、プロジェクトの非常に初期、ハードウェアやソフトウェアが設計されるかなり前、 機構設計が開始されて構造材が選択されている時に、 EMC 設計問題のリスク低減を非常に容易に行なうために近接プローブを使ういくつかの方法がある。
このテクニックについて時折読み、いずれそれを調査しようと決心していたが、 ご存知のように、時が経つのは早く...
ともかく、 時間とコストを節約する近接プローブ・テクニックについて終日のセミナーを行なうように頼まれ、 Scott Roleson [4] [5] [6]、Doug Smith [7]、 Dr. Arturo Mediano [8]、Ken Wyatt [9]、 最近の EMC-UK のイベントで Tim Williams が開いた EMC トレーニング・プログラム [10]、 そしてその他の多くの人々が述べた種類のテクニックに取り組む時がついにきたと考えた。
結果として私が集めた素材は EMC Journal での1回の記事よりも多いので、 この記事はほぼ序論のようなものである。
近接プローブを、ペーパー・クリップからでさえも、容易に作ることができる ―― Figure 1、2、3、及び 4 を参照。 最大のプローブ寸法 (すなわちループの対角か長軸) は、 PCB のような誘電体の大きな塊の近くに置かれた時でさえも 依然として「電気的に小さく」、最初の共振の周波数よりも充分に下にあるように、 測定される最大の周波数における波長の 1/6 よりも小さい (例えば、< 1GHz のためには直径 < 50mm) べきである。
そのタイプのケーブルの固さがプローブの形状に保つことを助け、 より再現性の良い結果を与えることから、 そしてそのソリッドな銅のシールドが非常に効果的であることから、 近接プローブは、しばしば「マイクロ波用セミ・リジッド」ケーブル、 例えば RG402 (外径約 3mm) や RG405 (外径約 2mm) から手作りされる。
もう1つの利点は、これらのセミ・リジッド・ケーブルの誘電体はソリッドなテフロンであり、 ハンダ付けの通常の温度で影響を受けないことである。 これらのタイプのケーブルに直接ハンダ付けするための SMA コネクタ (オスとメスの) は容易く入手でき、 頑丈で信頼できるプローブ・アセンブリの作成を助ける。
近接磁界プローブはしばしば「ループ」プローブと呼ばれるが、 それを円形に作る良い理由はない。 実際、現実にしばしばそうなるように平坦な面の上で用いる時、 矩形のプローブがいくつかの利点を持つ。 そして、セミ・リジッド・ケーブルを綺麗な円形に曲げようとするよりも 矩形に作る方がかなり容易であることに最近気付いた。
まだその実際の経験はないので、この記事で近接電界プローブについて話す予定はない。 だが、それが磁界と同様に電界を拾うことから、 私はしばしば「漏洩」や「弱点」を探す時にシールドなしループ・プローブ (Figure 4 のペーパー・クリップ・プローブのような) を使用する。 あり得る漏洩の性質 (すなわち、それが電界と磁界のいずれを漏洩させるのか) を知らない時、 シールドなしループ・プローブの使用はその発見の時間の節約を助け得る。
Figure 5 は 単に SMA PCB 実装型コネクタにハンダ付けされたエナメル銅線で作られた4つのプローブを示す: もっとしっかりと絶縁すべきであった (従って私は他の誰にもそれを使わせない) シールドなしループ・プローブ。
自分自身の近接プローブを作るのに時間を費やしたくない場合、 あるいは専門家としての見掛けが重要である場合、 例えば Figure 6、7、8、及び 9 のような近接プローブを EMC 試験機器の様々なサプライヤから購入できる。
近接プローブは、Figure 10 と 11 に示すもののような £800 からあるスペクトラム・アナライザとともに、大きな効果のために用いることができる。 これらは全て携帯型の計測器であり、 一部は主電源を必要とするが他のものは内蔵のバッテリで動作でき、 現場での問題の発見のために非常に手軽である。
スペクトラムの代わりに得られた波形を見て理解することを学ばなければならないであろうが、 既に持っているであろうオシロスコープとともに近接プローブを用いることもできる。 オシロスコープによっては FFT 機能を持つが、それが表示するスペクトラムが 同じものを同じプローブでスペクトラム・アナライザを用いて測定したものと 似ているのに気付くことは滅多にない。 だが、最近、CISPR 16 要求に適合している (あるいは、ほぼ適合している)、 そして当然伝統的な掃引狭帯域フィルタ型のスペクトラム・アナライザよりもかなり早い、 組み込みの「タイム・ドメイン」スペクトラム・アナライザを持つオシロスコープを Tektronix が供給していることを知った。
Roleson、Smith、Mediano、Wyatt、そして Williams の仕事を再現し、 漏洩の確認のために動作させられるハードウェアができる前に EMC 設計問題を見付けて解決するために近接プローブを使用するためには、 広帯域ノイズ発生器かトラッキング・ジェネレータ付きのスペクトラム・アナライザが必要である。
1GHz から 40GHz の使用可能上限周波数の多様な広帯域ノイズ発生器を 様々なサプライヤから入手可能である。 それらは、Comparison Noise Emitters (CNE)、Reference Noise Generators (RNG)、 Emissions Reference Sources (ERSs)、Comb Generators などと呼ばれているかも知れず、 ちょっと可愛らしい Universal Spherical Dipole Source (USDS) もある。
トラッキング・ジェネレータ付きの手頃なスペクトラム・アナライザを10年間探してきて (eBay で売られている中古の Agilent E7400 が気になっていた)、 結局、£1000 強で Rigol DSA 815 を購入した。 これは中国のブランドで、非常に高品質のプレゼンテーションと、 ある程度までは E7400 シリーズと (そして、その前身の、長年のあいだ EMC 産業の「緑の画面」のポータブルの働き者であった HP8591E とも) ほぼ同一のユーザー・インターフェースを持つ。
Ken Wyatt は 2012年に [11] でほぼ同一の機種をレビューし、 その価格/性能比に強い印象を受けた。 彼は [9] でもそれを使用した。
参考資料 [4] から [9] で述べられている作業を再現しようとして、 私の普段の手早く作れる安価な磁界プローブ構成法 (Figure 3) が 一部の敏感なタイプの測定で非常に変動の大きい結果を与えることに気付いた。 私は、それがあまり良く平衡しておらず、手の静電容量に対して、 そして金属や誘電性の物体 (あるいは体) への接近に対して非常に敏感であるために違いないと考えた。
試行錯誤によって、およそ 200mm のフェライト・チューブの追加が、 より良い、より再現性の良い性能を与え、 私の手早く容易に作れる近接プローブを使えるようにすることがわかった。 Figure 12 は、フェライト・チューブの列が露出した、作成中のそのようなプローブ2つを示す。
EMI 抑制用フェライト材はある程度導電性であり、 チューブと銅のシールドのあいだの接触抵抗による変動を避けたいと思った。 手の静電容量の影響もできる限り避けたかった。 そこで、プローブにチューブを通す前に、 銅のセミ・リジッド・ケーブルのシールドを熱収縮絶縁スリーブ (Figure 12 のフェライトの列の両端に少し見える黄色のもの) で覆った。
この予防策に価値があったかどうかはわからないが、良いことのように思われる。
そして、過去24年間にもらった様々なフェライト・サンプル・キットを漁って、 熱収縮スリーブの上に丁度被せられる内径のフェライトを見付けた。 Figure 12 が示すように、それらは主に Wurth、北川、 そして Steward (今は Laird Technologies が所有している) からのものであった。 近接プロービングで関心のある周波数範囲 ――私のケースでは 50〜1000MHz―― の中間付近で最大のインピーダンスを持つ限り、 使用するフェライトのタイプが非常に重要となるとは考えない。
熱収縮スリーブを被せられたセミ・リジッド・ケーブルに丁度合うようにするためには、 SMA コネクタはプローブにフェライトを取り付けた後にセミ・リジッドにハンダ付けすべきである。
少なくとも 200mm の長さのフェライトをプローブの「ハンドル」に挿し込んだ後で、
それが動き、おそらくは特性に影響しないようにするために、
その全体の上から熱収縮スリーブを被せた。
また、熱収縮スリーブは手の静電容量の影響の低減も助けるかも知れず、
おそらくフェライトの損傷
――それらは非常に脆く、荒っぽい取り扱いやアクシデントで容易に割れ得る――
からの保護を助けるであろう。
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| Figure 14: 2つの近接プローブによるシールドの不完全性の調査 ―― セットアップ (1) |
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| Figure 15: 近接プローブでのシールドの不完全性の調査 ―― 表示 (1) |
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| Figure 16: 2つの近接プローブによるシールドの不完全性の調査 ―― セットアップ (2) |
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| Figure 17: 2つの近接プローブによるシールドの不完全性の調査 ―― 表示 (2) |
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| Figure 18: 2つの近接プローブによるシールドの不完全性の調査 ―― セットアップ (3) |
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| Figure 19: 2つの近接プローブによるシールドの不完全性の調査 ―― 表示 (3) |
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| Figure 20: 2つの近接プローブによるシールドの不完全性の調査 ―― セットアップ (4) |
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| Figure 21: 2つの近接プローブによるシールドの不完全性の調査 ―― 表示 (4) |
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| Figure 22: 2つの近接プローブによるシールドの不完全性の調査 ―― セットアップ (5) |
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| Figure 23: 2つの近接プローブによるシールドの不完全性の調査 ―― 表示 (5) |
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| Figure 24: 2つの近接プローブによるシールドの不完全性の調査 ―― セットアップ (6) |
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| Figure 25: 2つの近接プローブによるシールドの不完全性の調査 ―― 表示 (6) |
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| Figure 26: 2つの近接プローブによるガスケットの不完全性の調査 ―― セットアップ (7) |
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| Figure 27: 2つの近接プローブによるガスケットの不完全性の調査 ―― 表示 (7) |
使用されている金属の箱は、 1992年の EMC 会議の休憩中のちょっとした息抜きのために週末に手動の工具を用いて作成した、 私の「有名なデモ・ボックス」である。 それ以来、それ ――そして専門家が作成した出来の良いバージョン―― を 世界中での何百回もの EMC のデモンストレーションのために用いてきた。
(私のデモ・ボックスは、 (無垢のアルミニウムと異なり) アルミニウム/亜鉛鋳造合金が 導電性ガスケットやその他の様々なものとの良好な接触のために重要な低接触抵抗を維持するので、 意図的に無塗装とし、その他の表面処理も行なっていない。 それはあまり見栄えが良くないが、 専門家が作成したバージョンは研磨による良好な鏡面仕上げとなっている。)
私のデモ・ボックスは、 エンクロージャ・シールド、ケーブル・シールド、そしてフィルタの グッド・プラクティスのデモンストレーションの手段として、 ノイジーな回路と、電源とデータのケーブルのためのコネクタを中に入れ、 漏洩を探すための伝統的な方法で近接プロービングを行なうことを想定している。
だが、ここでは、私が EMC 設計問題について知っていることのどれだけを トラッキング・ジェネレータ (TG) 付きのスペクトラム・アナライザ (SA) と 近接プローブを用いて発見できるかを調べるために、それを内部回路への給電なしで使用している。 そのような EMC 設計の欠陥を、設計の自由度が高く設計変更のコストが低い、 アイテムの機構設計の初期段階に確実に検出できるかどうかを調べる。
Figure 14 では、2つの近接プローブ ――片方は TG の RF 出力に、他方は SA の RF 入力に接続された―― を、デモ・ボックスの蓋のソリッドな金属板に近接させて保持している。 Figure 15 は SA の画面上の結果を示す: 2つのプローブのあいだで結合した RF エネルギーの尺度。
Figure 15 の振幅は 10dB/decade に設定され、 ノイズ・フロアの低減のために内部プリアンプはオンとされ、 RF アッテネータは (手動で) 0dB に設定され、 振幅軸の上端は -20dBm (比較 ――相対的な測定で、絶対的なものではない―― を行なおうとしており、 その単位は問題ではなく、dB だけである)。
横軸は 10MHz から 1GHz の周波数範囲をリニア・スケールで表示する。 分解能帯域幅 (RBW) は 120kHz、ビデオ帯域幅 (VBW) は 300kHz で、 Figure 20 と 21 を取得する時、RF 入力を過負荷としないように、 TG の出力レベルは -10dBm に設定している。
(RF アッテネータを -10dB に、TG を 0dBm に設定することもできたと思うが、 安価な SA で感度を最大とするために RF アッテネータを 0dB に設定するのが習慣となっていた。)
Figure 15 は、2つのプローブのあいだの結合が、 10MHz から 700MHz のあいだで -80dBm から -90dBm 程度 (リファレンス・レベルが -20dBm であるので、-60dB から -70dB の減衰) で、 1GHz 前後で -75dBm から -80dBm (-55dB から -60dB) に上昇することを示す。
ディスプレイ上で見られるリップルは、 同軸 50Ω 伝送線路の端を短絡する私のプローブ設計に生得的な インピーダンス不整合によって引き起こされた反射に伴うものの可能性が最も高い。 このリップルはこのタイプの測定では重要ではないので、私は気にしていない。 Figure 16 は、互いに、また金属の箱の蓋に対して同じ物理的関係の、 だが今度は、Figure 20 と 21 で見られる、より大きなスロットと同じ換気用開口面積を持つ 小さい穴の列の上に来るようにようにずらされた、2つのプローブを示す。
Figure 17 は、Figure 15 のセットアップ (1) とほぼ同一の、プローブ間の低い結合を示す。
Figure 18 は、これも互いに、また金属の箱の蓋に対して同じ物理的関係の、 だが今度は小さい穴の列とより大きなスロットのあいだの ソリッドな金属の上に来るようにようにずらされた、2つのプローブを示す。 Figure 19 は Figure 15 のセットアップ (1)、及び Figure 17 のセットアップ (2) とほぼ同一の、 2つのプローブのあいだの低い結合を示す。
Figure 20 は、前と同様、互いに、また金属の箱の蓋に対して同じ物理的関係の、 だが今度はより大きいスロットの上に来るようにようにずらされた、2つのプローブを示す。 Figure 21 はセットアップ (1)、(2)、及び (3) (それぞれ Figure 15、17、及び 19) で見たものよりも 顕著に高い、2つのプローブのあいだの結合を示す。
Figure 21 は、ほとんどの周波数範囲にわたって、 今度は受信プローブが -45dBm から -55dBm (すなわち -25dB から -35dB 下) を拾っており、 700MHz 程度以上から 1GHz で -35dBm (すなわち -15dB 下) まで上昇していることを示す。
2つの近接プローブのあいだの結合のおおよそ 35dB の上昇 (減衰の低下) が 箱の蓋の縁への近さによってではなくスロットによって引き起こされたのかどうかを見るために、 セットアップ (5) を Figure 22 に、その結果を Figure 23 に示す。
Figure 23 は、近接プローブのあいだの結合が、 再びセットアップ (1)、(2)、及び (3) と同程度となることを示す。
明らかに、そのより大きなスロットは、その箱の蓋の他の構造よりも、 50MHz から 1GHz 以上の範囲の RF エネルギーが 2つの近接プローブのあいだでより強く結合できるようにする。 これが、同じ換気用開口を持つ穴の列よりもスロットの方が かなり低いシールド効果を予期すべきことを示すと予期できるかも知れず、 実際、これがその伝統的な「デモ」の役割である 給電された箱の RF 漏洩をプロービングした時に見るものである。
さて、ようやくたどり着いた。 例えば CISPR 22 や 24 (EN 55022 や EN 55024) のような、 EMC 適合のための該当する出版された規格のいずれかに対して 試験所でアイテムを試験できるようにするハードウェアやソフトウェアが用意できるかなり前の、 プロジェクトの非常に初期に、機構的な EMC 設計の欠陥が明らかとされる。
そして、ここまでそれを述べてこなかったが、 ほとんどの近接プロービング・テクニックの非常に重要で有用な特徴は、 それらはほとんどどこでも、またいつでも、自分の机や組み立て/試験台上で行なうことができ、 言うまでもなくシールド・ルームを必要としないことである!
隣人が非常にノイジーな試作品を近くで動作させているならば、それが終わるまで待つ、 あるいは数メートル離れたより静かな場所に動く必要があるかも知れず、 状況によっては机かテスト・ベンチへの電源やその他のケーブル全て (SA への電源ケーブルのみでなく、それら全て) に クリップ式フェライト・チューブを取り付ける必要があることもわかるかも知れない。 だが、多くの場合、そのような手段は不要である。
高性能のシールド、かつ/もしくは 1GHz よりもかなり高いシールド周波数を必要とする場合、 セットアップ (2) (Figure 16) の穴の列が (大きなスロットほど悪くはないものの) 僅か過ぎるシールド効果しか与えないことがわかるであろう。
高性能シールドが必要な場合、(まだそれらを試していないものの) 助けとなるであろう、 この2プローブ法への多くの改善がある:
その代わりに、この記事の Figure 35 から 40 で示す「内部 RF 励起」法が より適切であることがわかるかも知れない。
シールドの欠陥の検出のための2プローブ法の話を続けよう。 私の「有名な」デモ・ボックスの蓋は、 その長い縁に沿ったガスケットの一部が欠けているのを除き、 それらのあいだに導電性ガスケットを挟んで本体に取り付けられている。
Figure 24 は、導電性ガスケットがあることがわかっている (それは箱に書かれている!) 蓋と本体の継目への2プローブ法の適用を示す。 これをセットアップ (6) と呼ぼう。 Figure 25 は (上のセットアップ (1)、(2)、(3)、及び (5) と同様)、 再び2つのプローブのあいだの低い結合を示す。
だが、Figure 26 と 27 に示すようにガスケットが欠けている側にプローブを適用した時、 それらのあいだの結合が 20dB から 30dB 増加することがすぐにわかる。
このテクニックは、プロジェクトの初期段階で適切なガスケット設計を使用できるようにするとともに、
ガスケットの取り付けが誤っていないかどうかを調べるための量産での、
またガスケットが腐食によって効果を失っていないかどうかを調べるための現場での障害発見に際して、
いずれの場合もガスケット (あるいはそれがあるべき場所) を見られるようにするために
アイテムを分解することを必要としない手早い診断ツールとして使用できるだろう。
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| Figure 28: 反射率計によるシールドの不完全性の調査 ―― ノーマライズ |
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| Figure 29: Figure 28 の方向性結合器の拡大 |
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| Figure 30: 反射率計によるシールドの不完全性の調査 ―― ノーマライズされた表示 |
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| Figure 31: 反射率計によるシールドの不完全性の調査 ―― セットアップ (8) |
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| Figure 32: 反射率計によるシールドの不完全性の調査 ―― 表示 (8) |
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| Figure 33: 反射率計によるシールドの不完全性の調査 ―― セットアップ (9) |
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| Figure 34: 反射率計によるシールドの不完全性の調査 ―― 表示 (9) |
この小さいモジュールは £80 で購入したもので、 100kHz から 2GHz で公称 -19.5dB の方向性結合の仕様となっている。 Figure 29 が示すように、私はそれを反射率計として逆向きに用いている。
この方法で用いることで、 「短絡」近接プローブによって引き起こされるインピーダンス不整合で反射されなかった RF は 応答上のディップとして明らかとされるであろうが、 Elmac Services の Tim Williams が警告してくれたように、 この方向性結合器の 20dB 程度の損失はこの手法を比較的低感度なものとする。 従って、Figure 30 と 32 で見られるように、縦軸を 1dB/div に設定した。 SA と TG の他の設定全ては上で述べた2プローブ法と同一である。
この方法での最初のステップは、Figure 28 に示すように プローブを金属のソリッドな部分に面して置いて測定値を「ノーマライズ」することである。 Figure 30 は結果の表示 ――ディスプレイの上端の 0dB の線に沿った直線―― を示す。
Figure 31 はノーマライズされたプローブを 箱の金属面からの距離を変えずに (常に金属面に触れるように置かれる) 箱の上側の大きなスロットの上に動かしたセットアップ (8) を示す。
Figure 32 は、(完璧なシールドがそうするようにプローブに 100% 反射する代わりに) シールドの不完全性の中へと失われたエネルギーによって引き起こされた ディップが最も深くなるように近接プローブを動かした時の結果の表示を示す。
最も深いディップはプローブをスロットの片端に置いた時に達成され、 これは共振している「偶発的スロット・アンテナ」からの磁界エミッションが最大となる位置であるので、 予想外のことではなかった。
ディップの周波数は最初の共振周波数 (すなわちスロットの長さが波長の 1/2 となる時) である 643MHz と良く相関する。
これは、スロットの共振周波数について何も明らかにしなかった、上で述べた2プローブ法と異なる。 これは、2プローブ法は、スロットの全長を励起してそれを共振させられるほど充分に拡がらない、 かなり局所的な渦電流のパターンのあいだの結合を測定するだけであるためと考える。
2プローブ法を使用する時、 スロットの両端にプローブを置けばスロットの最初の共振周波数が示されるということは、 充分にあり得る。
Figure 33 は私のデモ・ボックスのガスケットの欠落の同定に用いられている反射率計法を、 Figure 34 はその表示出力を示す。
Figure 34 のディップは 2.5dB 程度に過ぎないが、 Figure 31 のセットアップ (8) の より大きなスロットに対して測定されたディップと全く同一の周波数にある。 デモ・ボックスのガスケットの欠落の長さは蓋のスロットの長さと全く同一であり、 それらは同一の最初の共振周波数を持つであろうから、 これは予想外ではなかった。
従って、この手法はガスケットの欠落 (あるいは著しい劣化) があるという事実を同定するだけでなく、
その端を見付け、どれだけの長さが欠落しているかを
(繰り返すが、アイテムを分解することなしに) 同定できるようにする。
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| Figure 35: 内部照射によるシールドの不完全性の調査 ―― セットアップ (10) |
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| Figure 36: 内部照射によるシールドの不完全性の調査 ―― 内部の近接プローブ |
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| Figure 37: 内部照射によるシールドの不完全性の調査 ―― セットアップ (11) |
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| Figure 38: 内部照射によるシールドの不完全性の調査 ―― (10) と (11) の双方の表示 |
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| Figure 39: 内部照射によるシールドの不完全性の調査 ―― セットアップ (13) |
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| Figure 40: 内部照射によるシールドの不完全性の調査 ―― (12) と (13) の双方の表示 |
Figure 36 は、「隔壁貫通取り付け型」SMA コネクタを介して 箱の中に突き出した 95mm の (絶縁された) ワイヤに過ぎない、 近接プローブの位置を示す。 これは、ここでは箱の内側を TG からの RF エネルギーで「照射」するために用いられている、 近接電界プローブである。
Figure 35 はプローブを長いスロットから離して保持した時の黄色のトレースを示し、 Figure 37 は、黄色のトレース (トレース1) を「フリーズ」させ、 プローブを長いスロットの上に動かしながらピンクのトレース (トレース2) を更新しているところを示す。
Figure 38 は結果の表示を示す。 黄色いトレースは箱の蓋の上の、だが大きいスロットから離した近接プローブに対するものであり、 ピンクのトレースは、同じプローブを同じ方法で保持するが、 大きいスロットの中間に動かした時の同様のプロットを示す。
明らかに、可動の近接プローブは、大きいスロットの上にない時 (セットアップ (10)) も 箱の中の固定の電界プローブからのエミッションをいくらか拾っているが、 スロットの上にある時 (セットアップ (11)) に著しく多くのエミッションを拾っていることも明らかである。 Figure 39 と 40 は新しい「フェライト・ハンドル」プローブの1つを用いた全く同じ手順を示す (黄色のトレースのセットアップ (12) の写真はないが)。
これらの写真は、少なくともこの種の近接プローブ試験のためには、 通常のプローブがそのハンドルに 200mm のフェライトを持つものと同程度に良いことを示す。
材料の選択、組み立て手法、そして全体の設計のリスク低減のために 機構設計者が (あるいはそのために) プロジェクトの初期に行なうことができる、 この種の近接プローブ試験についてのより多くの素材があるが、 紙面が尽きたので、EMC Jounal の将来の号を待つ必要があるだろう。
[1] “EMC Testing”, by Tim Williams and Keith Armstrong,
EMC Compliance Journal, 2001-2002, available from
http://www.cherryclough.com and www.theemcjournal.com.
This is a series with 7 parts, and only Parts 1 and 2 are especially relevant
to close-field probing.
[2] “Signal and Noise Measurement Techniques Using Magnetic Field Probes”, by Doug Smith, IEEE 1999 International EMC Symposium, reprinted at http://emcesd.com/pdf/emc99-w.pdf.
[3] “Cost-effective use of close-field probing” webinars parts I and II, by Keith Armstrong, may be viewed at http://www.interferencetechnology.com/webinar-series (scroll down the webpage).
[4] “Evaluate EMI Reduction Schemes with Shielded-Loop Antennas”, Roleson S, EDN, 29(10):203―207, 1984, which does not seem to be available via Google.
[5] “Benchtop EMC Testing Techniques for Medical Equipment (using close-field probes)”, Scott Roleson, Medical Device & Diagnostic Industry Magazine, January 1998, available from http://www.mddionline.com/article/benchtop-emc-testing-techniques-medical-equipment.
[6] “Finding EMI Resonances in Structures”, Roleson S, EMC Test Design, 3(1):25―28, 1992, which also does not seem to be available via Google.
[7] “Measuring Structural Resonances”,
by Doug Smith, ‘Technical Tidbit, June 2006', available from
http://www.emcesd.com/tt2006/tt060306.htm.
There is a great deal more on close-field probing,
other useful diagnostic techniques and much else on EMC and especially ESD at Doug's website:
http://www.emcesd.com.
A quote from a visitor to this site: “Every time I browse your site, I never get any work done.
I spend hours on it and get in trouble.” - so don't complain that you were not warned!
[8] “Near field probes: Useful tools for Electronic Engineers”, Dr. Arturo Mediano, EMC-Europe 2013, Bruges, 2-6 Sept, Short Course 1.
[9] “Measuring Resonance in Cables”, Ken Wyatt, EDN, October 29, 2013, http://www.edn.com/electronics-blogs/the-emc-blog/4423597/Measuring-resonance-in-cables.
[10] For example, EMC-UK 2014: http://www.emcuk.co.uk/conference, but please note that this year's EMC-UK training programme might not cover close-field probing techniques as it often has in previous years.
[11] “First impressions - Rigol DSA815TG spectrum analyser”
by Kenneth Wyatt, in EDN, July 06, 2012,
http://www.edn.com/electronics-blogs/the-emc-blog/4389791/First-Impressions--Rigol-DSA815TG-Spectrum-Analyzer.
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: 2014-08-13