E - 一般財団法人 VCCI協会

解説
EMC 技術者教育用電磁界アニメーション
一般財団法人　VCCI協会
教育研修専門委員会
まえがき
このアニメーションは、一般財団法人VCCI協会が EMC 技術者教育
の補足資料として開発したものです。
分かりにくい電磁界の現象を、アニメーションにすることにより、より深く
理解してもらうことが目的です。
2
【シート 2】
解析モデルおよび解析手法
取り扱っているモデルおよび現象は、
①半波長ダイポールアンテナ
②オープンエンド導波管
③マイクロストリップライン
④筐体からの漏洩電磁波
⑤ケーブルからの放射
です。アニメーション化するためには電磁波解析を行う必要がありますが、ここでは、
ここに記載されているような、それぞれの現象に適した解析手法を用いています。
解析モデルおよび解析手法
解析モデルおよび解析手法
No.
No.
１
１
2
2
3
3
4
4
5
5
モデル
モデル
解析手法
解析手法
半波長ダイポールアンテナ
半波長ダイポールアンテナ
モーメント法
オープンエンド導波管
モーメント法
オープンエンド導波管
マイクロストリップライン
FDTD法
マイクロストリップライン
FDTD法
筐体からの漏洩電磁波
筐体からの漏洩電磁波
モーメント法
ケーブルからの放射
モーメント法
ケーブルからの放射
2
2
シート
シート
3∼ 9
3∼ 9
10∼14
10∼14
15∼20
15∼20
21∼28
21∼28
29∼35
29∼35
All Rights Reserved Copyright Ⓒ 2005 VCCI
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3
【シート 3】
半波長ダイポールアンテナ・・・・自由空間における放射
【シート 4】
アンテナ周辺の電界(Ey)
半波長アンテナは、ＣＩＳＰＲのＥＭＩ測定などに使用されるもっとも基準となるアン
テナです。アンテナエレメント長が対象とする周波数の波長の 1/2 なので、半波長ダ
イポールアンテナと呼ばれています。まず、自由空間に存在する半波長アンテナの
放射現象をアニメーション化しています。解析モデルは、
・解析周波数[MHz] ： 30, 100, 200
・アンテナ 長さ[m] ： 5.0, 1.5, 0.75
直径[mm]： 1.0
波源
： 1Vrms 正弦波 内部インピーダンス 50Ω
アンテナの長さは、各解析周波数の波長に対して、その 1/2 になっています。
表示領域は、アンテナ中心から±10[m]の x−y 平面と x−z 平面であり、アンテナに
平行な電界成分( Ey )を表示します。
上段のアニメーションは、x−y 平面における Ey 成分の電界分布を示しています。
電界が波となって、x 方向に伝搬していく様子が分かります。また、周波数が高くなる
ほど波の山と谷の間隔が細かくなっています。
下段のアニメーションは、x−z 平面における Ey 成分の電界分布を示しています。
この方向から見ると、電界Eyはアンテナに対して同心円状に伝搬していくことが分か
ります。
アニメーション
アンテナ周辺の電界(E)y)
アンテナ周辺の電界(E
y
１．半波長ダイポールアンテナ
１．半波長ダイポールアンテナ
自由空間における放射
自由空間における放射
30MHz
30MHz
解析モデル
解析モデル
•解析周波数：30MHz, 100MHz, 200MHz
•解析周波数：30MHz, 100MHz, 200MHz
•アンテナ
•アンテナ
長さ：5.0m, 1.5m, 0.75m
長さ：5.0m, 1.5m, 0.75m
直径:1.0mm
直径:1.0mm
波源：1Vrms正弦波 出力インピーダンス50Ω
波源：1Vrms正弦波 出力インピーダンス50Ω
電界表示領域
アンテナ中心から±10mのx-y平面，x-z平面
電界表示領域
z アンテナ中心から±10mのx-y平面，x-z平面
アンテナに平行な電界成分（Ey）を表示
z アンテナに平行な電界成分（E
y）を表示
20m
20m
200MHz
200MHz
z
z
20m
20m
y
y
x
x
y
y
20m
x
x 20m
30MHz
30MHz
x-z平面
x-z平面
100MHz
100MHz
200MHz
200MHz
z
z
アンテナ
アンテナ
z
20m
20m
x
x-y平面
x-y平面
100MHz
100MHz
x
3
3
y
z
x
x
y
4
y
y
x
4
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x
4
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【シート 5】
大地面の影響（水平ダイポール）
【シート 6】
アンテナ周辺の電界(Ey) ・・・・水平ダイポール
大地面が存在する場合は、アンテナの放射現象は自由空間の場合と異なってきま
す。
解析モデルに関して、周波数、アンテナの構造、波源は自由空間の場合と同じです。
アンテナは、大地面上 1m の高さに水平に置かれています。このようなアンテナを水
平ダイポールアンテナと呼びます。
電界の表示領域は、アンテナの中心を通る x−z 平面です。
上段に大地面ありの場合の x−z 平面における Ey 成分の電界分布を示していま
す。
下段には、比較のため、大地面なし（自由空間）の場合を示しています。
自由空間の場合、Ey 成分の電界はアンテナに対して同心円状に伝搬します。しかし、
大地面ありの場合は、大地面のインピーダンスが低いため、大地面における Ey 成分
の電界はゼロになるように、電界が分布します。
アニメーション
アンテナ周辺の電界（E）y）
アンテナ周辺の電界（E
y
大地面の影響（水平ダイポール）
大地面の影響（水平ダイポール）
大地面あり
大地面あり
30MHz
30MHz
解析モデル
解析モデル
•解析周波数：30MHz, 100MHz, 200MHz
•解析周波数：30MHz, 100MHz, 200MHz
•アンテナ 長さ：5.0m, 1.5m, 0.75m
•アンテナ 長さ：5.0m, 1.5m, 0.75m
直径:1.0mm
直径:1.0mm
波源：1Vrms正弦波 出力インピーダンス50Ω
波源：1Vrms正弦波 出力インピーダンス50Ω
z
20m
20m
200MHz
200MHz
20m
20m
z
z
水平ダイポール
水平ダイポール
100MHz
100MHz
z
20m
20m
波源
波源
∼
∼
20m
20m
大地面なし（自由空間）
大地面なし（自由空間）
100MHz
30MHz
100MHz
30MHz
アンテナ
アンテナ
2m
2m
アンテナ
アンテナ
y
x
x
z=0 大地面
z=0 大地面
z
5
z
z
y
5
z
y
大地面
大地面
y
200MHz
200MHz
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5
x
x
x
6
6
x
y
y
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【シート 7】
大地面の影響(垂直ダイポール)
【シート 8】
アンテナ周辺の電界(Ez)・・・・垂直ダイポール
大地面が存在する場合で、アンテナの中心点が大地面上 2.75m のところに垂直に
置かれている場合について示します。
このようなアンテナを垂直ダイポールアンテナと呼びます。
解析モデルに関して、周波数、アンテナの構造、波源は自由空間および水平ダイポ
ールの場合と同じです。
電界の表示領域は、アンテナを含む x−z 平面です。
上段に大地面ありの場合の x−z 平面における Ez 成分の電界分布を示していま
す。
下段には、比較のため、大地面なし（自由空間）の場合を示しています。
自由空間の場合、Ez 成分の電界はアンテナ中心から上下対称に電界が分布してい
ます。しかし、大地面ありの場合は、大地面の影響により電界の分布が異なってきま
す。垂直ダイポールが放射する電界 Ez は、水平ダイポールの場合の Ey 成分とは異
なり、大地面上の電界はゼロとはなりません。
アニメーション
アンテナ周辺の電界（E）z）
アンテナ周辺の電界（E
z
大地面の影響（垂直ダイポール）
大地面の影響（垂直ダイポール）
解析モデル
解析モデル
大地面あり
大地面あり
30MHz
30MHz
•解析周波数：30MHz, 100MHz, 200MHz
•解析周波数：30MHz, 100MHz, 200MHz
•アンテナ 長さ：5.0m, 1.5m, 0.75m
•アンテナ 長さ：5.0m, 1.5m, 0.75m
直径:1.0mm
直径:1.0mm
波源：1Vrms正弦波 出力インピーダンス50Ω
波源：1Vrms正弦波 出力インピーダンス50Ω
z
z
z
アンテナ
アンテナ
20m
20m
大地面なし（自由空間）
大地面なし（自由空間）
100MHz
30MHz
100MHz
30MHz
波源
波源
∼
∼
y
x
z=0 大地面
z=0 大地面
200MHz
200MHz
z
z
2.75m
2.75m
アンテナ
アンテナ
y
大地面
大地面
x
200MHz
200MHz
20m
20m
z
20m
20m
20m
20m
垂直ダイポール
垂直ダイポール
100MHz
100MHz
y
y
7
7
z
z
x
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6
x
8
8
x
x
y
y
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【シート 9】
送受信アンテナ
条件：周波数
：30MHz、水平偏波
送信アンテナ ：1/2 波長ダイポールアンテナ
受信アンテナ ：1/2 波長ダイポールアンテナ
アンテナ間距離 ：12.5m
電波が受信アンテナにどのように取込まれるかを直感的に理解できるようにアニ
メーション化します。受信アンテナの先端部に電界が集中している様子がわかります。
この様子からも類推できるますが、エレメントの先端の形状がアンテナの特性に大
いに寄与しています。また、受信アンテナの後方の電波の伝わり方を見ると、半波長
程度離れた空間の電界はすでに受信アンテナの影響がなかったかのような状態に
回復していることがわかります。
アニメーション
送受信アンテナ
送受信アンテナ
解析モデル
解析モデル
電界表示領域
電界表示領域
受信アンテナ周囲の電界
受信アンテナ周囲の電界
x-y平面におけるEyの分布
x-y平面におけるEyの分布
20m
20m
受信アンテナ
受信アンテナ
12.5m
12.5m
送信アンテナ
送信アンテナ
20m
z
20m
z
x
•周波数
•周波数
•送信アンテナ
•送信アンテナ
•受信アンテナ
•受信アンテナ
y
y
x
30MHz
30MHz
長さ：5.0m，直径：8.0mm
長さ：5.0m，直径：8.0mm
波源：1Vrms正弦波
波源：1Vrms正弦波
長さ：5.0m，直径：8.0mm
長さ：5.0m，直径：8.0mm
負荷：50Ω
負荷：50Ω
9
9
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7
【シート 10】
オープンエンド導波管
【シート 11】
導波管内の電磁界・・・・等高線表示
導波管は、導体でできた長方形の断面をもつ管であり、特定の周波数の電磁波を
低損失で伝搬することができます。オープンエンド導波管は、終端が開口されている
導波管であり、終端部から漏れる電磁波を利用することにより、1GHz を超える場合
の標準電界発生ツールとして使われています。
本シートは、電界分布と磁界分布を等高線表示により示した場合のアニメーション
です。導波管内を電界と磁界が伝搬していく様子が分かります。
アニメーション
２．オープンエンド導波管
２．オープンエンド導波管
導波管内の電磁界
導波管内の電磁界
等高線表示
等高線表示
解析モデル
解析モデル
導波管寸法：29mm×58mm×500mm
• • 導波管寸法：29mm×58mm×500mm
WRJ-4相当（遮断周波数2.6GHｚ）
WRJ-4相当（遮断周波数2.6GHｚ）
解析周波数：3GHz
• • 解析周波数：3GHz
z
電界分布
電界分布
磁界分布
磁界分布
z
500mm
500mm
x
x
y
y
• 導波管寸法：29mm×58mm×500mm
• 導波管寸法：29mm×58mm×500mm
WRJ-4相当（遮断周波数2.6GHｚ）
WRJ-4相当（遮断周波数2.6GHｚ）
• 解析周波数：3GHz
• 解析周波数：3GHz
29mm
29mm
波源
波源
58mm
58mm
10
10
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8
11
11
z
x
x
z
y
y
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【シート 12】
導波管内の電磁界・・・・ベクトル表示
【シート 13】
導波管開口部からの放射
本シートは、電界分布と磁界分布をベクトル表示により示した場合のアニメーション
です。電界は z 方向に発生し、y 方向に伝搬しています。磁界は、電界とループ状に
鎖交するように発生しながら、y 方向に伝搬しています。
導波管の開口部から電界が漏れる様子が、アニメーションにより示されています。
表示領域は、10λ×10λ（λは波長）です。z 方向の電界(Ez)が、終端部から同心円
状に伝搬しています。
アニメーション
アニメーション
導波管開口部からの放射
導波管開口部からの放射
導波管内の電磁界
導波管内の電磁界
ベクトル表示
ベクトル表示
電界表示領域
電界表示領域
磁界分布
磁界分布
電界分布
電界分布
電界（E ）
電界（Ez）z
導波管
導波管
0.2m
0.2m
0.8m
0.8m
1m=10λ
1m=10λ
z
z
• 導波管寸法：29mm×58mm×500mm
• 導波管寸法：29mm×58mm×500mm
WRJ-4相当（遮断周波数2.6GHｚ）
WRJ-4相当（遮断周波数2.6GHｚ）
• 解析周波数：3GHz
• 解析周波数：3GHz
12
12
z
x
x
z
x
y
x
y
y
• 導波管寸法：29mm×58mm×500mm
• 導波管寸法：29mm×58mm×500mm
WRJ-4相当（遮断周波数2.6GHｚ）
WRJ-4相当（遮断周波数2.6GHｚ）
• 解析周波数：3GHz
• 解析周波数：3GHz
y
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13
13
9
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【シート 14】
導波管開口部付近の電界(Ez)拡大図（３λ×３λ）
本シートはオープンエンドからの放射を拡大して、アニメーション表示したもので
す。
電界(Ez)が漏れる様子が、より詳細に分かります。
アニメーション
導波管開口部付近の電界(E)拡大図
z)拡大図
導波管開口部付近の電界(E
z
（3λ×3λ）
（3λ×3λ）
電界表示領域
電界表示領域
z
x
x
z
0.3m
0.3m
y
y
0.3m
0.3m
(=3λ)
(=3λ)
導波管寸法：29mm×58mm×500mm
導波管寸法：29mm×58mm×500mm
WRJ-4相当（遮断周波数2.6GHｚ）
WRJ-4相当（遮断周波数2.6GHｚ）
• 解析周波数：3GHz
14
• 解析周波数：3GHz
•
•
14
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10
【シート 15】
マイクロストリップライン
【シート 16】
マイクロストリップ線路断面の電界(Ez)
マイクロストリップライン構造の線路に、波源としてガウシアンパルスを印加した時、
負荷側の終端の違い（50Ω（整合）、75Ω、開放、短絡）による反射を FDTD により基
板グラウンドとパターン間の電界強度(グラウンドプレーンと垂直方向の電界 Ez）を計
算させたものです。
マイクロストリップ線路の近傍に電界が集中しています。また、線路の端（断面の両
側）の電界が高いことがわかります。
マイクロストリップ線路断面の電界（E）z）
マイクロストリップ線路断面の電界（E
z
３．マイクロストリップライン
３．マイクロストリップライン
解析モデル
解析モデル
比誘電率 εr：4.7
比誘電率 εr：4.7
パターン
パターン
幅 : 300µm
受信端
受信端
50Ω, 75Ω, 開放, 短絡
50Ω, 75Ω, 開放, 短絡
300µm
断面図
20µm
300µm
断面図
20µm
εr：4.7
εr：4.7
z
Ez
Ez
y
15
15
y
電界表示領域
電界表示領域
z
x
基板グランドプレーンとパターン間の
180µm 基板グランドプレーンとパターン間の
180µm
電界強度Ezを表示．
グランドプレーン
グランドプレーン
z
波源の波形
1.2
波源の波形
1.2
1.0
1.0
0.8
0.80.6
0.6
0.4
0.4
0.2
0.2
0.0
0.0 0
100
400 500
200 300
100
0
200Time300
[ps] 400 500
Time [ps]
[Voltage]
[Voltage]
幅厚さ
: 300µm
: 20µm
厚さ
: 20µm
長さ
: 100mm
長さ : 100mm
送信端
送信端
ガウシアンパルス
ガウシアンパルス
x
この面の電界を
この面の電界を
等高線でプロット
等高線でプロット
z
y
y
拡大
拡大
電界強度Ezを表示．
16
16
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11
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【シート 17】
【シート 18】
伝播波形
信号伝播（Ez）
シート 15 の FDTD による計算結果です。整合終端(50Ωで終端）の場合、進行波の
みが表示され、反射波は観測されません。75Ωで終端した場合、進行波成分の一部
が反射波として反対方向に伝播する様子がわかります。負荷側を開放した場合、負
荷部での振幅が 2 倍となり、反射波の振幅は進行波と同じになります。短絡した場合
は、負荷部で振幅が０、反射波の振幅は進行波と振幅が同じで極性が逆になりま
す。
シート 15 の各モデルにおける波源と負荷での電圧波形です。単位長さ（1m）あたり
の伝搬遅延時間は約 7.2(ns/m)です。
75Ωで終端した場合、受信端での電圧は波源電圧の 1.2 倍になります。
アニメーション
伝搬波形
伝搬波形
信号伝搬（E）z）
信号伝搬（E
z
送信端および受信端の電圧
送信端および受信端の電圧 受信端：開放
受信端:短絡
受信端:短絡
2.5
2.5
2.0
2.0
1.5
1.5
1.0
1.0
0.5
0.5
0.0
0.0
-0.5
-0.5 0.0E+00
4.0E-10
0.4
4.0E-10
0.4
8.0E-10
0.8
8.0E-10
0.8
Time[ns]
time [s]
Time[ns]
time [s]
受信端：75Ω
受信端：75Ω
Voltage [V]
Voltage [V]
受信端:75Ω
受信端:75Ω
z
z
0
0.0E+00
0
x
x
y
y
解析時間：0∼1.3ns
解析時間：0∼1.3ns
17
17
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12
2.5
2.5
2.0
2.0
1.5
1.5
1.0
1.0
0.5
0.5
0.0
0.0
-0.5
-0.5 0.0E+00
0
4.0E-10
0.4
4.0E-10
0.4
1.2E-09
1.2
1.2E-09
1.2
送信端電圧
送信端電圧
受信端電圧
負荷電圧
受信端電圧
8.0E-10
0.8
8.0E-10
0.8
time [s]
Time[ns]
time [s]
Time[ns]
受信端：開放
波源電圧
送信端電圧
負荷電圧
波源電圧
送信端電圧
受信端電圧
負荷電圧
受信端電圧
Voltage [V]
Voltage [V]
波源電圧
送信端電圧
負荷電圧
波源電圧
送信端電圧
受信端電圧
負荷電圧
受信端電圧
Voltage [V]
Voltage [V]
2.5
2.5
2.0
2.0
1.5
1.5
1.0
1.0
0.5
0.5
0.0
0.0
-0.5
-0.5 0.0E+00
0
0.0E+00
0
受信端：50Ω
受信端：50Ω
0.0E+00
0
波源電圧
負荷電圧
波源電圧
2.5
2.5
2.0
2.0
1.5
1.5
1.0
1.0
0.5
0.5
0.0
0.0
-0.5
-0.5 0.0E+00
0
0.0E+00
0
4.0E-10
0.4
4.0E-10
0.4
8.0E-10
0.8
8.0E-10
0.8
time [s]
Time[ns]
time [s]
Time[ns]
1.2E-09
1.2
1.2E-09
1.2
18
18
1.2E-09
1.2
1.2E-09
1.2
受信端：短絡
受信端：短絡
波源電圧
送信端電圧
負荷電圧
波源電圧
送信端電圧
受信端電圧
負荷電圧
受信端電圧
Voltage [V]
Voltage [V]
受信端:開放
受信端:開放
受信端:50Ω
受信端:50Ω
4.0E-10
0.4
4.0E-10
0.4
8.0E-10
0.8
8.0E-10
time [s]0.8
Time[ns]
time
[s]
Time[ns]
1.2E-09
1.2
1.2E-09
1.2
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【シート 19】
線路コーナー部での信号伝播
【シート 20】
信号伝播（Ez）
プリント回路基板上のパターンを 90°曲げる場合、そのコーナーを円形（内側の半
径：5mm、外側の半径：10mm）にした場合と直角に曲げた場合について、FDTD で計
算します。
シート 19 のモデルの計算結果です。直角に曲げた場合、円形で曲げた場合と比較
して、角の部分で線路のインピーダンスの変化により、電界（Z 方向）が大きくなり、そ
の後、反射が発生している様子がわかります。
アニメーション
線路コーナー部での信号伝搬
線路コーナー部での信号伝搬
直角コーナーモデル
直角コーナーモデル
信号伝搬（E）z）
信号伝搬（E
z
円形コーナーモデル
円形コーナーモデル
直角コーナーモデル
直角コーナーモデル
z
x
z
y
y
x
x
y
y
60mm
60mm
波源
波源
波源
x
y
y
60mm
60mm
x
•比誘電率ε : 4.7
•比誘電率εr: r4.7
•基板厚さ：2mm
•基板厚さ：2mm
•線路幅 ：5mm
•線路幅 ：5mm
x
0.6
0.3
80mm
80mm
z
z
0.9
0.6
0.3
x
x
y
y
0.0
0
0.0
0
19
19
50mm
50mm
y
波源の波形
1.2
波源の波形
1.2
0.9
10mm
10mm
80mm 10mm
80mm 10mm
y
80mm
80mm
Voltage
[V]
Voltage
[arb.unit]
x
80mm 10mm 波源
80mm 10mm
Voltage
[V]
Voltage
[arb.unit]
x
z
円形コーナーモデル
円形コーナーモデル
z
100
100
200
time
200 [ps]
Time
[ps]
time [ps]
Time [ps]
300
300
400
400
20
20
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13
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【シート 22】
漏洩電磁界(Hy)
【シート 21】
筺体からの漏洩電磁波・・・・スリット長を変化させる
シート 21 のモデルの計算結果（磁界分布）です。 スリット長が波源の波長の 1/2
の時に共振します。
筺体の接続部分等に隙間がある時のシミュレーションです。隙間の長さが変わると
漏洩電磁波が変わる様子を示します。筐体内の波源の偏波面（スリットとの向き関
係）によって漏洩が変わることが分かるよう、種々の条件について計算しました。
アニメーション
漏洩電磁界(H)y)
漏洩電磁界(H
y
４．筐体からの漏洩電磁波
４．筐体からの漏洩電磁波
スリット長を変化させる
スリット長を変化させる
60mm
60mm
60mm
60mm
z
x
75mm (λ/4)
75mm (λ/4)
37.5mm (λ/8)
37.5mm (λ/8)
300mm １m
300mm １m
電磁界表示領域
電磁界表示領域
z
筐体
筐体
ダイポールアンテナ
ダイポールアンテナ
•ダイポールアンテナを筐体内中央に、スリットと直交方向に設置
•ダイポールアンテナを筐体内中央に、スリットと直交方向に設置
•解析周波数：1000MHz
•解析周波数：1000MHz
•波源
：1Vrms正弦波
•波源
：1Vrms正弦波
•筐体寸法：60mm×60mm×300mm
•筐体寸法：60mm×60mm×300mm
•スリット長：200mm (2/3λ), 150mm (1/2λ), 75mm (1/4λ), 37.5mm (1/8λ)
•スリット長：200mm (2/3λ), 150mm (1/2λ), 75mm (1/4λ), 37.5mm (1/8λ)
x
150mm (λ/2)
150mm (λ/2)
１m
１m
筐体
筐体
スリット
スリット
200mm (2λ/3)
200mm (2λ/3)
y
y
21
21
z
z
y
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14
y
22
22
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【シート 23】
筺体表面の電流分布
【シート 24】
電界の周波数特性（水平成分）
共振時におけるスリット部分での電流分布の表示、および磁界・電界分布の表示で
す。電界の向きはスリットと直交した向きにダイポールアンテナを置いた場合と同じ
です。
赤色部分*は大きな電流が流れていることを示しています。
スリットの周りを回るように電流が流れていることが分かります。
シート 21 のモデルを高さ Z=0.8m に配置し、半径 10m、高さ１-4m の円筒面（アンテ
ナ距離 10m でアンテナを 1-4m 変化、ターンテーブルを 1 回転させた時を想定して電
界強度を計算します。ただし、ｘｙ平面(大地面）は無反射と仮定したときの電界強度
(水平成分）の最大値を周波数ごとにプロットしたものです。波源の実効電圧は 1V で
す。１GHｚ付近において、共振がみられます（スリット長が 1/2 波長（150mm）によるも
の）。
CD-ROM を参照
アニメーション
電界の周波数特性(水平成分）
電界の周波数特性(水平成分）
筐体表面の電流分布
•水平距離：10m, 高さ：2.5±1.5m, 大地面無し
•水平距離：10m, 高さ：2.5±1.5m, 大地面無し
•波源は全周波数帯域にわたって1Vrms正弦波
•波源は全周波数帯域にわたって1Vrms正弦波
•スリット長：150mm
•スリット長：150mm
f = 1000MHz
f = 1000MHz
λ/2=150mm
λ/2=150mm
磁界(Hy)
スリット周囲の電流分布
スリット長:150mm
90
90
電界(Ex)
•赤色部分*は大きな電流が
流れていることを意味する．
•スリットを回るように電流が
流れていることが分かる．
x
0
-30
-30 0
0
z
23
y
15
z
x
モデル（z=0.8m）
モデル（z=0.8m）
y
y
円筒側面における最大値
円筒側面における最大値
を算出し、プロット。
を算出し、プロット。
500
500
1000
1500
2000
2000
1000
1500
Frequency
[MHz]
Frequency [MHz]
24
24
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z
z=4m
z=4m
z=1m
z=1m
30
30
0
計算条件
計算条件
10m
10m
60
60
E [dB V/m]
E [dB V/m]
*
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【シート 25】
【シート 26】
漏洩電磁界
スリット位置が稜にあるとき
シート 23 のモデルにおいて、スリットの位置を筺体の角(面と面の接合部）とした場
合です。筺体寸法、解析周波数、波源の位置に関しては、シート 21 のモデルと同じで
す。
2 つの面の境界にある場合、スリットが筺体のある面の中央にある場合とほぼ同
じレベルの放射が観測されます。
アニメーション
スリットが稜にあるとき
スリットが稜にあるとき
磁界(H )
磁界(Hy)y
200mm
200mm
筐体
筐体
スリット：150mm
スリット：150mm
電界表示
電界表示
領域
領域
筐体表面の電流分布
筐体表面の電流分布
１m
１m
１m
１m
磁界表示領域
磁界表示領域
200mm
200mm
ダイポールアンテナ
ダイポールアンテナ
z
z
y
筐体
筐体
•ダイポールアンテナを筐体内中央に、スリットと直交方向に設置
•ダイポールアンテナを筐体内中央に、スリットと直交方向に設置
•解析周波数：1000MHz
•解析周波数：1000MHz
•波源
：1Vrms正弦波
•波源
：1Vrms正弦波
•筐体寸法：60mm×60mm×300mm
•筐体寸法：60mm×60mm×300mm
25
25
漏洩電磁界
漏洩電磁界
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16
y
電界(E )
電界(Ex)x
x
z
x
26
26
z
y
y
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【シート 27】
波源の向きがスリットと平行の場合
【シート 28】
電磁界分布・電流
筐体のスリットに対し波源（ダイポールアンテナ）が平行にある場合の電磁界分布
と電流を検討します（シート 27∼28)
シート 22 と比較してください。波源のダイポールアンテナが筐体スリットの向きに対
して平行な場合は、電磁波が漏れにくくなります。
アニメーション
波源の向きがスリットと平行の場合
波源の向きがスリットと平行の場合
z
磁界(H )
磁界(Hy)y
z
漏洩電磁界
漏洩電磁界
筐体表面の電流分布
筐体表面の電流分布
１m
１m
スリット：150mm
スリット：150mm
１m
１m
磁界表示領域
磁界表示領域
ダイポールアンテナ
ダイポールアンテナ
z
筐体
筐体
y
x
y
x
y
•ダイポールアンテナを筐体内中央に、スリットと平行に設置
•ダイポールアンテナを筐体内中央に、スリットと平行に設置
•解析周波数：1000MHz
•解析周波数：1000MHz
•波源
：1Vrms正弦波
•波源
：1Vrms正弦波
•筐体寸法：60mm×60mm×300mm
•筐体寸法：60mm×60mm×300mm
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27
27
z
y
電界(E )
電界(Ex)x
x
z
x
28
28
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17
z
y
y
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【シート 29】
ケーブルからの放射
【シート 30】
コネクタ部構造の影響
基板からコネクタを介し同軸ケーブルに接続した場合の電磁界放射を検討します
（シート 29∼32）。
同軸ケーブルの長さはλ/４、また基板の長さもλ/４相当となっており、合計でλ/
２の長さになっています。
電界の様子を表示している領域は、2m×2m です。また、アニメーション表示する電
界は、基板のグランドパターンを基準として 10mm の高さの位置で表示します。
本解析では、結線部（コネクタ）が駆動源となり、同軸ケーブルと基板がアンテナ部
位となるモデルを想定しています。
このとき、コネクタ高さを変化させたときの影響を調べます。モデル A では、コネクタ
ピン高さ 3mm とし、モデル B では 0.5mm としています。
このコネクタによる影響を、次のスライドでアニメーション表示します。
コネクタ部構造の影響
コネクタ部構造の影響
５．ケーブルからの放射
５．ケーブルからの放射
解析モデル
解析モデル
電界表示領域
電界表示領域
波源
波源
パターン
パターン
z
同軸ケーブル
同軸ケーブル
x
x
z
y
モデル
モデル
y
負荷： 50Ω 整合終端
負荷： 50Ω 整合終端
パターン断面図
パターン断面図
200µm
200µm
z
z
εr ：4.7
εr ：4.7
y
y
同軸ケーブル∼PCBの接続部を右図
同軸ケーブル∼PCBの接続部を右図
のように変化させた場合の電磁界をア
のように変化させた場合の電磁界をア
ニメーション表示
ニメーション表示
2m
2m
3.0mm
3.0mm
2m
2m
z
110µm
110µm
z=0
z=0
z
モデルの高さ z = 0
x
モデルの高さ z = 0
x
電界表示領域の高さ z = 10mm
電界表示領域の高さ z = 10mm
モデルB
モデルB
z
y
z
y
x
•解析周波数：500MHz
•解析周波数：500MHz
•波源：1Vrms正弦波 出力インピーダンス50Ω
•波源：1Vrms正弦波 出力インピーダンス50Ω
•同軸ケーブル：1.5D2V相当 特性インピーダンス50Ω 長さ150mm
•同軸ケーブル：1.5D2V相当 特性インピーダンス50Ω 長さ150mm
•PCB：150mm×82.5mm 比誘電率＝4.7
•PCB：150mm×82.5mm
比誘電率＝4.7
•配線パターン：幅200µm
長さ92.5mm 特性インピーダンス50Ω
•配線パターン：幅200µm 長さ92.5mm 特性インピーダンス50Ω
29
29
モデルA
モデルA
x
y
y
0.5mm
0.5mm
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18
30
30
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【シート 31】
PCB 周囲の電界(Ex)
【シート 32】
電界の周波数特性（水平成分）
前のスライドで定義したモデル A と B の電界をアニメーション表示しています。
本解析では、同軸ケーブルと基板が半波長のダイポールアンテナとして電磁波を放
射しています。
アンテナ部の駆動源となっているグランド配線が長い方が、より大きな電磁波を放射
します。これは、信号電流のリターン電流がグランド配線を流れる際、グランド配線
のインダクタンス成分により電圧を発生し、アンテナ部を駆動すると考えられます。
上記結果から、ケーブル＋基板の構成では、コネクタ部のインダクタンスが小さい
物を選択すべきです。
アニメーション
全周波数帯域にわたって定電圧波源列(実効値１V)を与えた電界強度を示していま
す。シート 31 のアニメーションは 500MHz ですので、本グラフでも電界強度の違いが
確認できます。
これから、どの周波数においてもモデル A の方がモデル B よりも電界強度が高くな
ること、またいずれのモデルも 500MHz 程度までは周波数の上昇に伴って電界強度
が上昇していることがわかります。
PCB周囲の電界（EE）x）
PCB周囲の電界（
x
モデルＡ
モデルＡ
電界の周波数特性（水平成分）
電界の周波数特性（水平成分）
モデルＢ
モデルＢ
•水平距離：10m, 高さ：2.5±1.5m, 大地面無し
•水平距離：10m, 高さ：2.5±1.5m, 大地面無し
•波源は全周波数帯域にわたって1Vrms正弦波
•波源は全周波数帯域にわたって1Vrms正弦波
100
100
E [dB µV/m]
E [dBµV/m]
y
x
x
3.0mm
3.0mm
z
10m
10m
x モデル（z=0.8m） y y
x モデル
（z=0.8m）
60
60
y
z
z=4m
z=4m
z=1m
z=1m
80
80
40
40
0
0
計算条件
計算条件
モデルA
モデルA
モデルB
モデルB
250
250
500
500
Frequency
[MHz]
Frequency [MHz]
750
750
円筒側面における最大値
円筒側面における最大値
を算出し，プロット。
を算出し，プロット。
1000
1000
0.5mm
0.5mm
31
31
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19
32
32
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【シート 33】
ケーブル長の影響
【シート 34】
PCB 周囲の電界(Ex)
シート 29∼32 ではケーブル長を 150mm で計算しましたが、ここではケーブル長を
変えた場合の影響について検討します。(シート 33∼35)
シート 33 の条件での電界をアニメーション表示しています。ケーブル長が 150mm
(λ/4)の時が、最も放射が大きくなります。このとき、ケーブル長＋基板配線長の合
成で合計λ/２のダイポールアンテナとして振舞っています。
アニメーション
ＰＣＢ周囲の電界（EE）x）
ＰＣＢ周囲の電界（
x
ケーブル長の影響
ケーブル長の影響
前解析のモデルAにおいてケーブル長を30mm, 75mm,
前解析のモデルAにおいてケーブル長を30mm, 75mm,
150mm, 300mmと変化させた場合の電界の変化を調べる
150mm, 300mmと変化させた場合の電界の変化を調べる
解析周波数：500MHz
解析周波数：500MHz
ケーブル長 30mm (λ/20)
ケーブル長 30mm (λ/20)
ケーブル長 75mm (λ/8)
ケーブル長 75mm (λ/8)
ケーブル長 150mm (λ/4)
ケーブル長 150mm (λ/4)
ケーブル長 300mm (λ/2)
ケーブル長 300mm (λ/2)
z
x
x
30mm (λ/20)
30mm (λ/20)
75mm (λ/8)
75mm (λ/8)
150mm (λ/4)
150mm (λ/4)
300mm (λ/2)
300mm (λ/2)
z
y
y
y
33
33
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20
y
x
x
34
34
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【シート 35】
電界の周波数特性（水平成分）
ケーブル長の違いを全周波数帯域にわたって定電圧波源列(実効値1V)を与えた電
界強度を計算しています。
ケーブル長＋基板配線長＜λ/2 までは、ケーブルが短い方が電界強度は小さい。
それ以上の周波数では電界強度は一定値に近づいてきます。
電界の周波数特性(水平成分）
電界の周波数特性(水平成分）
•水平距離：10m, 高さ：2.5±1.5m, 大地面無し
•水平距離：10m, 高さ：2.5±1.5m, 大地面無し
•波源は全周波数帯域にわたって1Vrms正弦波
•波源は全周波数帯域にわたって1Vrms正弦波
120
120
E [dB µV/m]
E [dB µV/m]
30mm
30mm
500
500
10m
10m
x モデル（z=0.8m） y y
x モデル
（z=0.8m）
150mm
150mm
300mm
300mm
60
60
30
30
0
0
z
z=4m
z=4m
z=1m
z=1m
75mm
75mm
90
90
計算条件
計算条件
z
1000
1000
Frequency [MHz]
Frequency [MHz]
1500
1500
35
35
円筒側面における最大値
円筒側面における最大値
を算出し，プロット。
を算出し，プロット。
2000
2000
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21
一般財団法人　VCCI協会
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