生産と技術

第59巻第２号（2007）

屋内高速電力線搬送通信からの漏洩電界と電波共存上の問題
研究ノート

北 川 勝 浩＊Emission from in-house broadband power line communications and wireless interference
Key Words：power line communications interference common mode
differential mode switch branch
電力線搬送通信（Power Line Communications,ところが，この許容値を満たすPLCを使用して以下PLC）は，50Hz./60Hzの商用電源を通すためいる建物から10m以上離れた地点において，環境雑の電力配線に高周波の信号を重畳して通信を行うも音をはるかに上回る漏洩が観測されている．私の実のであり，電力線が本来想定していない高周波を流験でも，9400kHzにおいて，建物から17m離れたすために，電磁界が漏洩して放送や無線通信に混信アンテナで環境雑音より40dB以上強い漏洩信号がを与える恐れがある．そのため，これまでは中波の受信され，建物の12m上方でも50dB以上強い漏洩ラジオ放送に混信を与えないように450kHz以下の信号が受信された．他にも，10255kHzで40dB以周波数に限って許可され，通信速度も低速であった．

上，放送に割り当てられている周波数帯においても，PLCをMbps以上に高速化してインターネットアク

11720kHz, 11740kHz, 11835kHzなどで実際の放送セスや家庭内LANに利用するために，2˜30MHzのに混信を与える漏洩信号が受信された．このうちひ周波数を使えるようにして欲しいという強い要望が

とつは，NHKの国際放送であるラジオジャパンへ数年前に経済団体から出され，２つの総務省研究会，の混信であった．10m離れれば環境雑音以下にな

情報通信審議会，電波監理審議会を経て，紆余曲折り，放送・通信に混信を与えないはずなのに，いっの後，昨年10月に屋内利用限定でその技術基準がたいどうしてこのようなことが起こるのであろう

定められた．この技術基準に基づくPLCが昨年末か．に松下電器から発売され，広く流通している．

今回定められた広帯域PLCの技術基準では，コ

広帯域PLCの技術基準は，放送や無線通信に妨モンモード電流しか規制していない．確かに，電力害を与えないように離隔距離10mにおいてPLCに線からの輻射に寄与するのは図１（a）に示すようによる漏洩電界を環境雑音と同程度以下にするというコモンモード電流である．問題は，そのコモンモー前提で定められた．しかし，最終的に決められた許ド電流はどこから来るのかということである．技術

容値は，電界そのものではなく，P L C から見た基準で定めているのは，PLCモデムからコンセン（すなわちコンセントでの）LCL（モード変換損失）トに注入されるコモンモード電流である．しかし，が16dBのときに，コモンモード電流を30dBμA以実際には，PLCモデムから通信のために電力線に送下（2〜15MHz）および20dBμA以下（15〜30MHz）信されるディファレンシャルモード電流が，屋内配とするというものである．

線の不平衡によって途中でコモンモード電流に変換されたものの方が原理的に大きくなり得る．この様子を模式的に図１（b）に示す．それでは，なぜこれ＊Masahiro KITAGAWAが技術基準から漏れているのであろうか．それは，1958年9月生
1983年大阪大学大学院，工学研究科，電子工学専攻，博士前期課程修了
現在，大阪大学，大学院基礎工学研究科，システム創成専攻，電子光科学領域，教授，理学博士，量子計算，エレクトロニクス
TEL 06- 6850- 6320
FAX 06- 6850- 6321
E-mail：kitagawa.m@ee.es..osaka-u.ac.jp

このモード変換が通常の情報機器の電源ポートでも通信ポートでも無視できるからと思われる．通信ポートからは高周波信号がディファレンシャルモード電流として供給されるが，接続されている通信線は平衡度が高いのでモード変換は無視できる．そのため，通信ポートから供給されるコモンモード電流だ69

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告［1］があり，今回の技術基準を否定する結論が出ている．具体的な配線が与えられれば，モーメント法によって漏洩電界を計算することは比較的容易なので，できるだけ多くの典型的な配線について計算しておくことは，技術基準を定める上で十分とは言（a）アンバランス電流＝ディファレンシャルモード電流＋コモンモード電流
遠方から見ると，逆向きに流れるディファレンシャルモード電流は打ち消しあって電波を出さず，同じ向きに流れるコモンモード電流がアンテナ電流として電波を出す．

えないが必要なことと考えられる．しかし，技術基準策定にあたって，実際には1つの非常に簡単なモデルに対する計算と測定しか行っておらず，そこから一般的な結論を導いている［2］ため，重要な効果を見落としてしまっている．

（b）電力線によってディファレンシャルモード電流がコモンモード電流に変換される
図１（a）フォールデッドダイポール効果（高域）

線路上の電流モードとその変化け考慮すればよい．一方，電源ポートに接続される電力線は平衡度が低いのでモード変換は無視できな
いが，変換される元になるディファレンシャルモード電流の高周波成分は通常無視できるほど小さいので，結果的にモード変換によって生成されるコモンモード電流は無視できる．そのため，電源ポートか（b）スタブによる位相差（全域）

ら供給されるコモンモード電流だけ考慮すればよ

図２

い．このように，通信ポートと電源ポートでは，理スイッチ分岐によるモード変換

由は異なるが結果的にモード変換は無視できて，ポ屋内電力配線でのモード変換の主要な原因は，照明ートから供給されるコモンモード電流だけ考慮すれの壁スイッチなどのスイッチ分岐と考えられる．図

ばよかった．ところが，PLCでは，平衡度が悪く２（a）はスイッチ分岐がフォールデッドダイポール

モード変換が起こり得る電力線に，ディファレンシアンテナとして動作することを示している．その特ャルモード電流として高周波信号を供給するので，性をモーメント法（NEC２）で計算すると図３の

図１（b）に示すように実際にモード変換によってコようになり，ディファレンシャルモード電流がほぼモンモード電流が生じてしまう．しかも，変換によ100%コモンモード電流に変換され，強い漏洩が起って生じるコモンモード電流の方が，ポートから直こることが分かる．また，分岐の長さが多少異なっ接注入されるコモンモード電流よりも大きくなっていても同様の現象が起こる．この効果は，一般家て，より深刻な漏洩問題を引き起こす可能性が高い．

庭の場合には主に24〜30MHzの高周波側で照明が屋内電力配線でのディファレンシャルモード電流ONになる夜間に現れる可能性がある．

からコモンモード電流へのモード変換についての定図２（b）は，スイッチ分岐によって生じる２線間量的かつ詳細な研究はおそらくまだ存在しない．実の位相差が，もっと一般的にモード変換を起こす場

験的には京都大学のグループによる示唆に富んだ報合を示している．例として，スイッチ配線が２m，70生産と技術

図３

図４

フォールデッドダイポール効果

第59巻第２号（2007）

スイッチ分岐の位相差によるモード変換

照明配線が５mのスイッチ分岐に，10mの配線を経波数特性を考えると，ディファレンシャルモード電由してPLCを接続した場合の電流分布をNEC２で流を40〜50dB下げない限り漏洩電界は環境雑音以計算したものを図４に示す．２つの曲線は２線の電下にはならないと見積もられる．しかし，全帯域に流の大きさ（絶対値）をそれぞれ示しており，それ渡ってそこまで信号レベルを下げれば，PLCの通らの差が大きいほどコモンモード電流が大きい．図信が成り立たないのは明らかである．かといって，４の9.25MHz，10.7MHz，19.3MHzで特にコモン妨害の申告に基づく個別対応でメイカーがノッチをモード電流が大きくなっているが，そこからわずか調整するというのでは，全ての家電製品にPLCをに0.1MHz異なるだけの9.26MHz，10.8MHzでは搭載するといった本格的な応用は望むべくもない．

コモンモード電流が少なくなっている．これは漏洩PLCは無線局と異なり，その所在は登録さえされ電界強度の大小とよく一致している．実際の建物にていないため，被害の申告や解決は難航する可能性

はさまざまな寸法のスイッチ分岐と配線が存在するが高い．通信・放送とPLCを真に共存させるには，が，漏洩電界の強さが周波数によって極端に異なる全てのPLCを登録するだけでなく，管理する必要ことを，この計算はよく反映している．建物内のがある．この具体的方法については，別の機会に譲PLCの台数を増やして行けば，スイッチ分岐でモりたい．

ード変換が強く起こる周波数と配線長の組み合わせ

参考文献

を満たす確率が高まり，漏洩電界が生じる周波数が増えてゆく．

［１］石原，梅原，森広，信学技報 Vol.105, No.643,

離隔距離での漏洩電界を当初の想定内に抑えるこ

EMCJ2005-145, p.43（2006年３月）とは，スイッチ分岐でのモード変換を無視した現行［２］総務省「高速電力線搬送通信に関する研究会の技術基準では原理的に不可能である．本稿で述べ報告書」第５章

た実験結果やスイッチ分岐の関与する漏洩の鋭い周71