放射エミッションが限度値を超えたときの確認ポイント

放射エミッション試験で限度値を超えると、すぐに部品を交換したくなりますが、手順に沿って進めることで対策のやり直し回数を大きく減らせます。以下は実務で使われている流れです。

ステップ1. まず測定を検証する

• 換算式を確認します。E = レシーバ読み値 + アンテナファクタ + ケーブル損失 + アッテネータ − プリアンプ利得。符号を1つ間違えるだけで結果が数dBずれます。プリアンプのオン/オフで換算値が同じになることも確認してください。(計算ツール:測定電圧 → 電界強度)
• 周囲ノイズを確認します。EUTをオフにして同じ構成でスキャンし、放送波や通信信号を切り分けます。
• 偏波とアンテナ高:両偏波および1〜4 mの高さスキャンでの最大値を使用したことを確認します。
• EUTのモード:最悪ケースのモード(最大負荷、最高クロック、全ポート動作)で試験したことを確認します。

ステップ2. 周波数パターンから原因を推定する

• 等間隔のピークはクロックの高調波です(f = n × f_clk)。25 MHzクロックなら25 MHzごとにピークが現れます。
• 100 kHz〜数MHzのスイッチング周波数の高調波が数十MHzまで続く場合は、スイッチング電源を疑います。数十〜数百MHzにわたるなだらかな山は、スイッチングエッジのリンギングであることが多いです。
• ピーク値と平均値の差が大きい場合は間欠的(バースト)な信号、差が小さい場合は連続的な狭帯域信号を示します。
• 周波数が構造物の長さと一致する場合は共振を疑います。ケーブルやスロットのλ/2とλ/4を計算してください。(計算ツール:周波数 ↔ 波長)

ステップ3. ケーブルがアンテナとして働いていないか確認する

放射エミッション不合格の多くは、ケーブル上のコモンモード電流が原因です。ケーブルを動かしたりフェライトを取り付けたりして読み値が目に見えて変わる場合、ケーブルが放射源です。その場合は、EUT内部でコモンモード電流が発生する箇所(グランドの不連続、フィルタの欠如)を探します。

ステップ4. 近傍界プローブで発生源をたどる

問題の周波数に合わせた近傍界プローブを基板や筐体の上で走査し、最も強い箇所を見つけます。それが発振器、電源段、コネクタのどの近くにあるかで対策が決まります。

ステップ5. 対策:発生源、次に経路、最後の手段

• 発生源の抑制:直列抵抗による立ち上がり時間の鈍化、スペクトラム拡散クロック、スナバ、スイッチングループ面積の縮小。最も安価で効果が長持ちします。(計算ツール:立ち上がり時間 → 帯域幅)
• 経路の遮断:I/Oフィルタ、コモンモードチョーク、デカップリング、連続したグランドプレーン、360°のケーブルシールド終端。
• 結合の抑制とシールド:開口からの漏れの低減(スロットはλ/20以下に保つ)、ガスケット、シールドカン。最後の手段です。

ステップ6. 再測定と記録

変更は1回につき1つだけ行い、同一条件で再測定して、改善量をdBで記録します。どの変更が何dB効いたかを把握しておくと、次の製品に知見を活かせ、試験成績書の裏付けにもなります。最後に、限度値に対して少なくとも3〜6 dBのマージンが確保できていることを確認してください。