Introduction for Intra EMC and Countermeasurement

Introduction for Intra EMC and Countermeasurement

Wednesday, Jul 10, 2019| Tags: motivation, inspiration

このブログは、デバイスの小型化によるイントラEMC(または自家中毒)についての紹介になります。イントラEMCの説明に入る前に、そもそも、なぜデバイスを小型化が必要かということと、一般的なEMCについて説明します。

デバイスの小型化がなぜ必要か

  • 利用者にとって

    • 持ち運びしやすい
    • 場所をとらない
  • 開発者にとって

    • 放熱の低減
    • 低消費電力
    • 省エネ
    • 高周波が扱いやすくなる

特に開発者にとってのメリットを補足すると、機器が小型化し、素子や線路が小型化すると発生する熱が少なくなります。これは素子抵抗や線路抵抗が小さくなるからであり、熱対策にとても有利です。

また高周波回路になればなるほど小型化が必要となってきます。回路内のモジュールどうしをつなぐときに、入力端と出力端のインピーダンスをそろえるために、高周波回路になればなるほど、モジュール間の距離は短くしなければなりません。

デバイス小型化は、利用者にとってのメリットもさることながら、高周波デバイスを実装するためには避けて通れない課題であると考えられます。

一般のEMC

一般のEMCとは、異なるデバイス間で発生する不具合のことを対象としています。例えば、電子レンジが動作周波数は2.5GHzであり、これが要因となって2.4GHzWifi通信に不具合を与えるというのが、家庭等の日常生活内で観察されるEMC問題です。

無線機計測の実務では、無線機と計測器をつなぐケーブルが、アンテナとして動作する場合があり、無線機から電波に他の電波が混入することがあります。これは無線機側の電波の発射をとめることで、計測中の無線機によるものかどうかを区別することができます。(余談ですが、電波の発射を容易にON/OFFできることは無線機の設計上重要なポイントとなります。)

こうしたEMC対策としては、装置に十分なシールドを施して、他の周波数に対する影響を受けないように自己防護を図るか、いよいよの時は電波法による調整が図られることになります。

イントラEMC(または自家中毒)

イントラEMCは、装置内で発生するEMC問題であり、スマートフォン等ように小型化した筐体の中に、ディスプレイのためのLCD装置、LTE, Wifi, BlueTooth等の様々な通信規格のモジュール、MPUやアクセラレータがぎっしり詰まっている装置で発生する問題です。

家庭用の電子レンジとWifi通信機器の間には、距離と空気があることに対して、イントラEMCが問題となる装置では、距離も空気もなく、モジュールから漏れる電波は、基板や回路や筐体を伝って他のモジュールへ影響を与える可能性があります。

また一般のEMC問題では、シールド対策を施せるスペース的な余裕があったが、イントラEMCではシールド対策を施せる余裕はないし、その解決は自分自身(装置自身)で図らなければなりません。

イントラEMC(または自家中毒)の対策

モジュール単体では十分な性能をもっているとしても、それをデバイスに組み込んで製品とした際に、イントラEMCにより、その性能が十分に発揮できないことを前提として対策を行う必要があります。

大きな流れは、フレームワークデザインで、モジュール等のレイアウトを検討し、ボードデザインに落とし込み、試作または製品段階で適切な評価を行うことであるが、その中でシミュレーションと実測・評価が重要となってきます。

まとめ

5G通信が普及しつつありますが、Wifiはすでに社会の重要な通信基盤となっているので、今後も適材適所で使用されていくものと思います。

特に5Gスタンドアローンシステムは、技術的にも、経済的にも、法制度の整備の観点からも、全てのワイヤレス通信に取って代わるものではないでしょう。

そのため、今やどこでも使われているWifi通信を使ったアプリケーションを高品質で作ることは、無線通信技術者にとって必須の技術を言えます。

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