EMI/EMC測定｜プリコンプライアンス・テスト

EMIとは電磁干渉のことで、電磁エネルギーが電子機器の動作を妨害することによって発生します。RFI（無線周波数干渉）と呼ばれることもあります。EMIの発生源は、スイッチング電源やパソコンなどの他の電気機器などの人工的なものから、雷雨や太陽放射、あるいは宇宙雑音などの自然発生的なものまであります。

EMC（電磁両立性）とは、他の電子機器やEMIの発生源がある環境において、それらの機器に影響を与えることなく、意図したとおりに動作する機器の能力のことです。他の機器やシステムに悪影響を与えるほど電磁環境に影響を及ぼさない機器をEMC適合品と言います。

EMC試験とは、機器の電磁両立性を評価する試験です。多くの企業が、EMIやEMCの国内・国際規制への適合を確認するために、専門の試験施設のサービスを採用しています。しかし、EMC試験には費用がかかります。そのため、たとえ製品が不合格になるとしても、社内でEMCプリコンプライアンス・テストを実施する企業が少なくありません。また、高度なラボがあれば、自社内でEMCコンプライアンス・テストを行うことも可能です。

電子機器がEMC試験所に提出された際に、試験所が実施するEMC試験には多くの種類があります。一般的には、EMC試験はイミュニティ試験とエミッション試験の2つに分類されます。

イミュニティ試験

イミュニティ試験とは、被測定物（DUTまたはEUTとも呼ばれる）にRFエネルギーを照射し、その環境下でDUT/EUTが正常に動作するかどうかを判定するプロセスです。

エミッション試験

エミッション試験とは、DUT/EUTのRFエミッション（放射および伝導の両方）を測定し、そのエミッションレベルが適切な規格で定義された制限を超えないかどうかを判断するプロセスです。エミッション試験には、放射エミッション試験と伝導エミッション試験の両方が含まれます。

• 放射エミッションとは、電子機器から意図的または非意図的に放出される電磁エネルギーのことです。放射試験は、DUTまたはEUTから発せられる放射が適用される制限に適合していることを確認するために実施されます。
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• 伝導エミッションとは、機器から電源コードへ電磁エネルギーが結合することです。放射エミッションと同様に、電子機器からの伝導エミッションの許容値は、異なる規制機関によって管理されています。エミッションレベルが該当する許容値以下であることを確認するためにテストが実施されます。

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EMC適合試験は、機器の製造前にオフサイトで行われるのが一般的です。オープンサイト（OATS: Open-air test sites）はほとんどの規格で使用されている標準的な場所です。特に、大型機器システムのエミッション試験に有効です。しかし、物理的なプロトタイプのRFテストは、屋内の専用の無響室で行われることが多くなっています。無響室の他にも、残響室、ギガヘルツ横波電磁セル（GTEMセル）などがあります。

プリコンプライアンス・テストを考慮しない場合、約50％の製品が最初のEMC試験に合格しています。そのため、合格の可能性を高めるためには、機器がテストされる過程と規格を理解することが不可欠です。

1. 基準を知る: 放射および伝導放出のテスト手順と制限を規定するさまざまな EMC 規格があります。これらは国やテスト対象の機器の種類によって異なります。テストの最初のステップは、製品に適用される規格を決定し、準拠に必要なテスト手順と制限を調査することです。
2. EMCプリコンプライアンス・テストの実施: EMCコンプライアンス試験は、最長で2週間かかることがあります。試験予約ができるまでの時間を含むと、さらに時間がかかります。また、1回の提出で最大約250万円の費用がかかります。EMC対応に失敗すると、設計変更に高額な費用がかかったり、製品発売の遅延を招く可能性もあります。また、プリコンプライアンス・テストを考慮しない場合、50％近くの製品が最初のEMC試験に不合格となるため、試験所への訪問を繰り返すことになり、時間の経過とともにコストが倍増していく可能性があります。
3. EMC試験所の検索: プリコンプライアンス・テストを経て、問題なくテストに合格した製品は、EMC試験所による正式な認定を受ける必要があります。認定された試験所はEMC試験のゴールドスタンダードです。認定された試験所を選ぶことは、製品が市場に出る準備ができていることを保証するために、絶対ではありませんが、常に推奨されています。ただし、「認証」認可手続きに該当する機器など、FCC認定試験所による認証が必要な場合もあります。

The goal of EMC pre-compliance testing is to mimic the compliance test set up within an acceptable margin to uncover potential problems and reduce risk of failure prior to the expensive compliance test. EMC 事前コンプライアンス テストには通常、次の内容が含まれます。

• 準尖頭値検出機能付き スペクトラム・アナライザ
• プリメインアンプ（オプション）
• 放射エミッション用の非金属製スタンド付きアンテナ
• 導通試験用の疑似電源回路網（LISN)
• 導通試験用パワーリミッター
• 診断用EMC近接場プローブ（オプション）
• デバッグを支援するための周波数と時間の相関機能を備えたオシロスコープ（オプション）
• EMC試験ソフト

テストサイトを選択する場合、測定しようとするDUTのエミッションレベルに影響を与える可能性のある外部信号を最小限に抑えることができるため、地方、会議室、地下室が良い選択肢となります。その他、精度を上げるために、接地面をよくする、テストエリア周辺の反射物を少なくするなどの配慮が必要です。

EMCプリコンプライアンス・テストは、製品がEMC試験に合格するための迅速で手頃な方法です。開発初期段階で、EMCに配慮した設計技術と診断技術を組み合わせて、外部および内部干渉の影響を受けにくい製品を構築します。開発サイクルの後半では、プリコンプライアンス・テストにより、コンプライアンス上の問題を発見し、EMC試験初回での合格確率を向上させます。

さらに、プリコンプライアンス・テストには以下のようなメリットもあります。

1. エラーを早期に発見し、潜在的な問題を解決する
2. 試験や設計のコストを削減する
3. プロジェクトがよりアジャイルになる
4. 失敗のリスクを減らし、コンプライアンス遵守を確実にする
5. 設計や開発の過不足に対処する
6. 完全なEMIコンプライアンス・チャンバとテクトロニクスのスペクトラム・アナライザ