【電子技術部】

KISTEC における放射エミッション測定の不確かさの評価
臼井 亮、鶴田 誠（電子技術部電磁環境グループ）

放射エミッション測定の測定系を図 2 に示す。供試機器

１．はじめにKISTEC では、1995 年より電波暗室・電磁波シールド室において EMC（電磁両立性: electromagnetic compatibility）からの放射ノイズはアンテナで受信され、整合用の減衰器を介してプリアンプへ入力される。プリアンプにより増幅試験業務を開始し、これまで、多くの企業の方にご利用いただいている。
EMC 試験には大きく分けて 2 種類のものがあり、一つは、電子機器から発生する不要な電磁ノイズが規格で決めら れ た 限 度 値 以 下 に 収 ま っ て い る か を 評 価 す る EMI（Electromagnetic Interference：電磁妨害）測定。もう一つされた信号は電波暗室と測定室の間にあるフィルタ盤を介して受信機へ入力される。測定には計測ソフトを使用する。
測定室

電波暗室

測定用PC

減衰器アンテナ

放射ノイズ
供試機器

は、規格で決められた電磁ノイズを電子機器へ与えて耐性能力を評価するイミュニティ（耐性: immunity）試験であり、これらの EMC 試験は電子機器の開発において不可欠GPIB受信機なものとなっている。
EMC 試験の試験規格は技術の変化に伴い試験方法や測フィルタ盤

プリアンプ

図 2 放射エミッション測定の測定系

定周波数範囲などが改定されてきたが、近年ではさらに測定の不確かさが求められるようになってきた。
日本国内では EMI 測定の自主規制を進めている（一財）VCCI 協 会 （ 以 下 VCCI ： Voluntary Control Council for

受信機：ROHDE&SCHWARZ ESU26
プリアンプ：SONOMA 310
バイコニカルアンテナ：Schwarzbeck BBA9106+ﾊﾞﾗﾝ VHA9103B
ログペリオディックアンテナ：Schwarzbeck VULP9118A

Interference by Information Technology Equipment）において、2019 年 4 月から不確かさの算出を求めるようになり、賛助会員である KISTEC でも対応が必須となった。

減衰器：HUBER+SUHNER 6dB
計測ソフト：テクノサイエンスジャパン TEPTO

2019 年度の研究報告では EMI 測定うち比較的算出が容易な電源ポート伝導エミッション測定の不確かさについて報告したが、2020 年度は、KISTEC において利用率が非常に高い、30MHz～1GHz における放射エミッション測定(30MHz-200MHz) 水平／垂直のバジェットシートを表 1、2 に、ログペリオディックアンテナ(200MHz-1000MHz) 水の不確かさについて記載する。なお、報告内容の性質上、2019 年度の研究報告と共通する箇所があり、記載内容が平／垂直のバジェットシートを表 3、4 に示す。入力量 Xiの測定量 V は次のとおりとなる。

３．不確かさの要因
放射エミッション測定のバイコニカルアンテナ

重複している部分があるが、ご容赦願いたい。

V=Vr+ac+GP+Fa+δVSW+δGP +δVpa+δVpr++δVnf+δMaa+δMar

２．放射エミッション測定の測定系+δFaf+δFah+δFadir+δFaph+δFacp+δFabal+δAN+δd+δANT+δh+δEamb

放射エミッション測定は、供試機器の筐体から発生する放射ノイズの測定を目的としており、KISTEC においては
図 1 の 3m 法電波暗室にて実施している。

図 3 バイコニカルアンテナ（左）とログペリオディックアンテナ（右）不確かさの要因である入力量の推定値 xi について検討した内容を以下に記載する。なお a)、f)を除き、入力量と

図 1 3m 法電波暗室における放射エミッション測定

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KISTEC研究報告2020（2020.8）

【電子技術部】

確 率 分 布 関 数 に つ い て は 、 VCCI 規 定 と CISPR16-4-j) アンテナ-アンプ間の不整合：δMaa は、アンテナとアン2(CISPR：国際無線障害特別委員会)を引用している。
a) 測定用受信機の読み：Vr は、測定系の不安定さや計測プの接続箇所の反射の影響に関する入力量である。アンテナ（減衰器含む）とアンプ（入力）の反射係数を実測し、合成して算出した。確率分布関数は U 字（除数√2）となる。
k) アンプ-測定用受信機間の不整合：δMar は、アンプ・フソフトの数値の丸め込みに関する入力量である。一般的な算出方法である平均値の実験標準偏差を求めたが、使用している計測ソフトの丸め込み（小数点 2 位以下を四捨五入）による影響の方が大きいため Vr は±0.05dB と推定し

ィルタ盤、測定用受信機の接続箇所の反射の影響に関する入力量である。アンプ（出力）の反射係数は実測値。フィ
ルタ盤の反射係数は一般的な値（1.2）
。測定用受信機の反た。確率分布関数は一様（除数√3）となる。
b) アンテナ-受信機 減衰量：ac は、アンテナ-受信機間を射係数は校正データから引用し、これらを合成して算出した。確率分布関数は U 字（除数√2）となる。
l) アンテナファクタ周波数補間：δFaf は、校正データから接続する同軸ケーブルで生じる高周波損失に関する入力量である。損失はネットワークアナライザにより測定しているため、ネットワークアナライザの校正データからレベル測定に関する不確かさを引用して ac を求めた。校正デ得られるアンテナファクタを周波数補間によって計算する際に生じる誤差に関する入力量であり、校正データから算出した。確率分布関数は一様（除数√3）となる。
m) アンテナファクタ高さ変動：δFah は、アンテナの設置ータからの引用であるため、確率分布関数は正規分布（除数 2）となる。
c) アンプの利得：GP はアンテナで受信した信号を増幅するプリアンプの利得に関する入力量である。利得はネット高さによるアンテナファクタの変動に関する入力量であり、CISPR16-4-2 が定める基準値を引用した。確率分布関数は三角（除数√6）となる。
n) 指向性の相違：δFadir は、各周波数におけるアンテナのワークアナライザにより測定しているため、ネットワークアナライザの校正データからレベル測定に関する不確かさを引用して GP を求めた。校正データからの引用である
ため、確率分布関数は正規分布（除数 2）となる。

指向性と最大受信レベルが得られるアンテナの高さに関する入力量であり、CISPR16-4-2 が定める基準値を引用した。確率分布関数は一様（除数√3）となる。
o) 位相中心差：δFaph は、アンテナの基準点から共振するd) アンテナ係数：Fa は、受信電圧を電界強度に変換するためのアンテナ係数に関する入力量であり、校正データから引用した。校正データからの引用であるため、確率分布関数は正規分布（除数 2）となる。

周波数のアンテナエレメントまでの距離の違いによる影響に関する入力量である。バイコニカルアンテナは、基準点とエレメントの位置が同じなので入力量は 0。ログペリe) 正弦波電圧：δVSW は、受信機の正弦波電圧測定に対する精度の入力量であり、校正データから引用した。校正デf) アンプの不安定さ：δGP は、アンプの電源投入から安定するまでのエージングの影響に関する入力量である。電源

オディックアンテナは高周波側の短いエレメントと低周波側の長いエレメントの中央付近に基準点があり、基準点から各エレメントまでの距離から入力量を算出した。確率分布関数は一様（除数√3）となる。

投入後 0 分、30 分、60 分、90 分、120 分でそれぞれ 10 回ずつ利得を測定して、平均値の実験標準偏差を求めたとこp) 交差偏波：δFacp は、アンテナの水平編波と垂直偏波の識別度に関する入力量である。6 面電波暗室内での測定結ろ、大きな変動は確認できなかったため、30 分後の平均値の実験標準偏差の最悪値を引用した。平均値の実験標準果の最悪値から算出した。確率分布関数は一様（除数√3）となる。

偏差からの引用であるため確率分布関数は正規分布（除数1）となる。

q) 平衡度：δFabal は、アンテナを上下逆にセットして測定したときの影響に関する入力量である。KISTEC ではアンg) パルス振幅応答：δVpa は、受信機のパルス振幅測定に対する精度の入力量である。校正データから引用すること

テナの上下を決めて測定を実施しているので 0 とした。
r) サイトの不完全さ：δΑN は、電波安室内の不要な反射にもできるが、校正時に使用するパルスは、実際の供試機器から発生する妨害波とは大きく異なるため、引用せず、代よる影響に関する入力量である。サイトアッテネーション
測定の最悪値から算出した。確率分布関数は三角（除数√

わりに CISPR16-4-2 が定める基準値を引用した。確率分布関数は一様（除数√3）となる。

6）となる。
s) 離隔距離：δd は、測定距離による影響に関する入力量h) パルス繰り返し率応答：δVpr は、受信機の繰り返しパルスに対する精度の入力量である。g)と同様の理由からである。距離を正確に測定できれば無視できるが、CISPR16-4-2 に準じて±0.1m として算出した値を引用し

CISPR16-4-2 が定める基準値を引用した。確率分布関数は一様（除数√3）となる。

た。確率分布関数は一様（除数√3）となる。
t) 試験テーブル材質の影響：δΑNT は、発泡スチロール、i) ノイズフロアの影響：δVnf は、受信機のノイズフロアが測定値に与える影響に関する入力量である。使用しているFRP、木材などのテーブル材質の反射の影響に関する入力量である。CISPR16-1-4 では 200MHz 以上の周波数帯域で受信機は CISPR 規格に適合したもので、ノイズフロアはVCCI 規格の限度値に対して 30dB 程度の余裕があるため、評価することが記載されている。当研究所では、発泡スチロールのテーブルを使用しており、影響は小さいと考える影響は無視できると考えた。

が、評価用のアンテナを所有していないため、CISPR16-4-ータからの引用であるため、確率分布関数は正規分布（除数 2）となる。

KISTEC研究報告2020（2020.8）

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2 が定める基準値を引用した。となっているが、これは n)指向性の相違の影響が大きいたu) 試験テーブルの高さ：δΑh は、試験テーブルの高さの誤差の影響に関する入力量である。当研究所で使用していめである。高周波帯域のログペリオディックアンテナではアンテナパターンが一様でない部分の影響が比較的大きる発泡スチロールのテーブルは、テーブルそのものは規格で決められた高さ 0.8m だが、材質が柔らかいため重量のく、アンテナが高い位置にあるときは供試機器との角度が大きくなり、アンテナパターンの正面から離れたところで重い EUT を設置した場合、僅かな誤差が考えられるため、CISPR16-4-2 に準じて±0.01m として算出した値を引用し供試機器からの放射ノイズを受信するため不確かさの入力量が大きくなっている。CISPR では入力量を小さくするた。確率分布関数は正規分布（除数 2）となる。
v) OATS 上の外来雑音の影響：δΕamb はオープンサイト

方法として、供試機器の方向へアンテナに傾斜角を付けて測定する方法が提案されている。また、測定距離が長い（OATS）で測定する場合の外来雑音の影響に関する入力量である。KISTEC では、電波暗室内で測定を行っている

10m 法電波暗室では 3m 法電波暗室に比べて供試機器との角度が小さいため入力量は小さくなる。

ので影響は無視できると考えた。

今のところ VCCI では不確かさの算出を要求してはいるが、測定結果への適用までは要求していない。しかし、

４．拡張不確かさの算出
標準不確かさ ciu(xi)は、感度係数 ci を 1 とし、xi の不確

CISPR では、不確かさが基準値より大きい場合は測定値に不確かさを加えて評価する必要があり、VCCI でも、将来かさを除数で除して算出する。次に合成標準不確かさ
uc(y)を次式により算出する。

的には適用する可能性もあることから、不確かさの算出は、重要な課題と言える。今回、KISTEC における放射エミッション測定の不確かさは CISPR の基準値内に収まっていたが、今後は、CISPR 基準値を引用した入力量の再検討や、

𝑢𝑢𝑐𝑐 (𝑦𝑦) = �� 𝑐𝑐𝑖𝑖2 𝑢𝑢2 (𝑥𝑥𝑖𝑖 )𝑖𝑖

測定系の改善など行い KISTEC における不確かさをより小さくしたいと考える。

この合成標準不確かさに、次式のとおり包含係数 k=2 を乗ずることにより拡張不確かさ Ulab を算出する。

【参考文献】Ulab =2uc(y)（一財）VCCI 協
1.VCCI32-1-3:2016 測定装置の不確かさ，会，(2016)
2.CISPR16-4-2 Edition2.1 Specification for radio disturbanceand immunity measuring apparatus and methods - Part 4-2:

５．結果および考察
KISTEC における放射エミッション測定の不確かさを算出した結果、拡張不確かさ Ulab はバイコニカルアンテ
ナ水平 3.3dB、垂直 3.9dB、ログペリオディックアンテナ

Uncertainties, statistics and limit modelling - Measurement
instrumentation uncertainty，CISPR，(2014)

水平 3.6dB、垂直 5.0dB（Ulab は包含係数 k=2 として求めた拡張不確かさで、約 95%の信頼の水準を持つと推定さ

3.今井秀孝ほか， 測定における不確かさの表現ガイド[GUM]ハンドブック，日本規格協会，(2018)
4. 臼井亮，鶴田誠，KISTEC における電源ポート伝導エミッション測定の不確かさの評価，KISTEC 研究報告，(2019)れる区間を定める。
）となった。CISPR で提示されている
基準値 Ucispr は 6.3dB であり、いずれも基準値内に収まっている。ログペリオディックアンテナ垂直で若干大きな値

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KISTEC研究報告2020（2020.8）

【電子技術部】

表 1 放射エミッション測定，バイコニカルアンテナ (30MHz-200MHz) 水平のバジェットシート
入力量a)測定用受信機の読みb)アンテナ-受信機 減衰量c)アンプの利得d)アンテナ係数・受信機補正値：e)正弦波電圧f)アンプの不安定さg)パルス振幅応答h)パルス繰り返し率応答i)ノイズフロアの影響j)不整合:アンテナ-アンプk)不整合:アンプ-測定用受信機
・バイコニカルアンテナ補正l)アンテナファクタ周波数補間m)アンテナファクタ高さ変動n)指向性の相違o)位相中心位置p)交差偏波・サイト補正r)サイトの不完全さs)離隔距離t)試験テーブル材質の影響u)試験テーブルの高さv)OATS上の外来雑音の影響

確率分布関数dB0.05

一様0.28K=20.14±0.28

K=20.14Fa±0.62

K=20.31δVSW±0.25

K=20.13±0.002

K=10.002±1.5

一様0.87±1.5

一様0.87±0ac
GPδGP
δVpa
δVpr
δVnf±ciu(xi)
dB±Vr

0.03

0.43-0.45

U字0.31δMar0.17-0.17

U字0.12

δFaf±0.2

一様0.12±1

一様0.58±0
一様0.48δMaaδFahδFadir
δFaphδFacpq)平衡度

標準不確かさxiの不確かさXi±00.79

δFabal±δAN-0.87
02.25-0.87

三角0.64

δd±0.3

一様0.17

δANT±0δh±0.1

K=20.05

δEamb±0合成標準不確かさ 1.7dB
拡張不確かさ

3.3dB (Ucispr=6.3)

表 2 放射エミッション測定，バイコニカルアンテナ (30MHz-200MHz) 垂直のバジェットシート
入力量a)測定用受信機の読みb)アンテナ-受信機 減衰量c)アンプの利得d)アンテナ係数
・受信機補正値：e)正弦波電圧f)アンプの不安定さg)パルス振幅応答h)パルス繰り返し率応答i)ノイズフロアの影響j)不整合:アンテナ-アンプk)不整合:アンプ-測定用受信機・バイコニカルアンテナ補正l)アンテナファクタ周波数補間m)アンテナファクタ高さ変動o)位相中心位置p)交差偏波q)平衡度・サイト補正r)サイトの不完全さs)離隔距離t)試験テーブル材質の影響u)試験テーブルの高さv)OATS上の外来雑音の影響

確率分布関数dB0.05一様±0.28

K=20.14±0.28

K=20.14Fa±0.62

K=20.31δVSW±0.25

K=20.13±0.002K=10.002±1.5

一様0.87±1.5

一様0.87

acGP

δGP
δVpa
δVpr
δVnf

0.03

00.43-0.45

U字0.31δMar0.17-0.17

U字0.12

δFaf±0.2

一様0.12

δMaa

δFah±±0.5

一様0.29

δFadir±1

一様0.58±0-0.87

一様0.480

一様0.00δFaph
δFacp0.79

δFabal±δAN3.39-2.26

三角1.15

δd±0.3

一様0.17

δANT±0δh±0.1

K=20.05

δEamb±0合成標準不確かさ 2.0dB
拡張不確かさKISTEC研究報告2020（2020.8）

ciu(xi)dB±Vrn)指向性の相違 距離3m,<130MH δFadir
距離3m,>130MHz

標準不確かさxiの不確かさXi32

3.9dB (Ucispr=6.3)

【電子技術部】

表 3 放射エミッション測定，ログペリオディックアンテナ (200MHz-1000MHz) 水平のバジェットシート
入力量a)測定用受信機の読みb)アンテナ-受信機 減衰量c)アンプの利得d)アンテナ係数
・受信機補正値：e)正弦波電圧f)アンプの不安定さg)パルス振幅応答h)パルス繰り返し率応答i)ノイズフロアの影響j)不整合:アンテナ-アンプk)不整合:アンプ-測定用受信機
・ログペリアンテナ補正l)アンテナファクタ周波数補間m)アンテナファクタ高さ変動n)指向性の相違o)位相中心位置p)交差偏波q)平衡度・サイト補正r)サイトの不完全さs)離隔距離t)試験テーブル材質の影響u)試験テーブルの高さv)OATS上の外来雑音の影響

標準不確かさxiの不確かさXi

確率分布関数dB

ciu(xi)dB±0.05

一様±0.28

K=20.14±0.28

K=20.14Fa±0.62

K=20.31δVSW±0.25

K=20.13±0.002K=10.002±1.5

一様0.87±1.5

一様0.87±0VracGPδGPδVpaδVprδVnf

0.030.29-0.31

U字0.21δMar0.25-0.26

U字0.18δFaf±0.18

一様0.10±0.3

一様0.17±1

一様0.580.91-0.92

一様0.53

1.08-1.24

一様0.67δMaaδFahδFadirδFaphδFacpδFabal±δAN01.81-0.78

三角0.53

δd±0.3

一様0.17

δANT±0.5

一様0.29δh±0.1

K=20.05

δEamb±0合成標準不確かさ 1.8dB
拡張不確かさ

3.6dB (Ucispr=6.3)

表 4 放射エミッション測定，ログペリオディックアンテナ (200MHz-1000MHz) 垂直のバジェットシート
入力量a)測定用受信機の読みb)アンテナ-受信機 減衰量c)アンプの利得d)アンテナ係数
・受信機補正値：e)正弦波電圧f)アンプの不安定さg)パルス振幅応答h)パルス繰り返し率応答i)ノイズフロアの影響j)不整合:アンテナ-アンプk)不整合:アンプ-測定用受信機
・ログペリアンテナ補正l)アンテナファクタ周波数補間m)アンテナファクタ高さ変動n)指向性の相違o)位相中心位置p)交差偏波q)平衡度・サイト補正r)サイトの不完全さs)離隔距離t)試験テーブル材質の影響u)試験テーブルの高さv)OATS上の外来雑音の影響

標準不確かさxiの不確かさXi

確率分布関数dB

ciu(xi)dB±0.05

一様±0.28

K=20.14±0.28

K=20.14Fa±0.62

K=20.31δVSW±0.25

K=20.13±0.002

K=10.002±1.5

一様0.87±1.5

一様0.87±0VracGP

δGPδVpaδVprδVnf

0.030.29-0.31

U字0.21δMar0.25-0.26

U字0.18δFaf±0.18

一様0.10±0.1

一様0.06±3.2

一様1.85

0.91

-0.92

一様0.53

1.08-1.24

一様0.67δMaaδFahδFadir
δFaphδFacpδFabal±δAN

01.67-1.23

三角0.59δd±0.3

一様0.17

δANT±0.5

一様0.29δh±0.1

K=20.05

δEamb±0合成標準不確かさ 2.5dB
拡張不確かさ33

5.0dB (Ucispr=6.3)

KISTEC研究報告2020（2020.8）