自動車部品のEMC試験では、ケーブルの長さや接地条件により共振が発生し、不要放射を増大させる。記事はその発生機構を解析し、シールド強化や構造最適化などの抑制策を提案している。
要約 by ChatGBT
要点・内容の流れ
- 問題提起と背景
自動車用電子部品のEMC（電磁適合性）試験では、被試験装置（DUT）と試験システム（バッテリー、負荷シミュレータなど）を接続するために一定長のケーブル束が用いられる。長いケーブルは共振を引き起こし、それが放射エミッションや耐性試験での異常となることがある。Signal Integrity Journal
設計者や試験技術者は、ケーブル共振が発生しやすい周波数を予測し、試験失敗を防ぐための対策を講じることが求められる。Signal Integrity Journal - ケーブル共振の典型的な振る舞い
- EMC 試験で、特定周波数帯域にて広帯域のエミッションピークが現れることがある。この場合、基板近傍のスキャンではピークが見られず、ケーブルが原因である可能性が高い。Signal Integrity Journal
- たとえば、DMS（ドライバーモニタシステム）において、1.8 m のケーブルを用いた試験で、33.5 MHz に顕著なピークが観測されたが、コネクタ直近の信号スペクトルや近傍スキャンでは対応するピークがなく、ケーブル共振が疑われた。Signal Integrity Journal
- また接地の状態（どちらの端がアースされているか、浮いているか）によって共振周波数が変化することも示されている。Signal Integrity Journal+1 - 共振の発生メカニズム
- ケーブルを「折り返しモノポール」あるいは「1/4波長共振器」としてモデル化でき、1/4波長（λ/4）に相当する長さで共振が起こる。Signal Integrity Journal
- ただし、ケーブルが水平に敷設されていることや、近傍の構造（支持材料、誘電率、被試験装置・負荷など）の寄生容量成分によって、実測共振周波数は単純なλ/4 推定より低くなることが多い。Signal Integrity Journal
- 共振の励起には、通信チャネル信号や電源ノイズが関与する。すなわち、ケーブルが単にアンテナとして振る舞うだけでなく、信号・ノイズが誘起源となって共振構造を駆動する。Signal Integrity Journal
- ケーブルのシールド性能（SE: Shielding Effectiveness）およびスクリーンの伝送インピーダンス（transfer impedance）が、どれだけノイズが共振構造に入り込むかを左右する。Signal Integrity Journal
- また、コネクタの設計不良（遮蔽不完全など）や、差動チャネルの不均衡によるモード変換（DM → CM 変換）が、共振ノイズの強度を高める要因となる。Signal Integrity Journal+1 - 設計上・試験上の対策
- 共振構造そのものを最適化する：例えば、ケーブルの終端・接地条件を変えることで共振周波数をシフトできる。Signal Integrity Journal
- 共振構造にノイズが励起されないよう、ノイズ源と共振系の結合を抑制する：
a. ケーブルシールド性能を上げる（シールドの質、コネクタの遮蔽設計）Signal Integrity Journal+1
b. 差動チャネルの対称性を確保する（不均衡によるモード変換を抑える）Signal Integrity Journal+1
c. コネクタ付近の電源ノイズ設計改善、PCBレイアウトの見直し、追加シールドの導入などSignal Integrity Journal
- 実証例として、プラスチック筐体のカメラモジュールに対し、銅箔で筐体およびケーブル近傍を遮蔽し直したところ、共振ピークが大幅に低減された例が紹介されている。Signal Integrity Journal - 結論
- 自動車部品の EMC 試験において、ケーブル共振は予測可能な周波数域（特に 1.8 m 長のケーブルで 30～40 MHz あたり）で広帯域エミッションを引き起こしやすい。Signal Integrity Journal
- 接地構成、複数ケーブルの結合、ハーネス内相互作用、高次高調波などによって共振振る舞いが複雑化する。Signal Integrity Journal
- 最も実用的な対策は、設計段階で共振メカニズムを理解した上で、共振を避ける構造設計と、ノイズ励起機構を抑える工夫を併用すること。Signal Integrity Journal+1
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