1.はじめに
CISPR/TR16–4は、無線業務の保護に必要な妨害波許容値の算出に用いるモデルを記載した技術報告書（TR）である。このTRの初版は2003年11月に発行されており（前身はISM装置の許容値の決定法を記載した1987年発行のCISPR  23である)。 TR16-4-4の現行版2.2版は2020年4月の発行である[1]。この間、周波数1 GHz以上や30MHz以下の許容値モデルの追加、太陽光発電用の電力変換器の許容値設定への適用例の追加など、何度かの改定が行われてきた。しかしその結果、構成が複雑化し、また章や対象周波数によって考え方や用いる変数標記に一部相達が生じていた。さらに、近年の装置数の増加に伴う許容値設定法の見直しが度々CISPR総会の議題にのぼったことなどから、この技術報告書の第3版に向けた全面改訂が行われることとなった。この作業は現在、CISPR SC-HのWG8において行われており、2023年11月に第1CD (CIS/H/491/CD）が発行されている。本稿では改定に向けた現時点（2024年1月）における審議状況について述べる。なお現行版のTR16-4-4には無線干渉苦情統計の様式も含まれるが、これはCISPR/TR16-4-6として独立させることが決まっている。このため、ここでは許容値設定法についてのみ紹介したい。
2. CISPR/TR16-4-4を用い
た許容値設定の考え方
2.1　干渉シナリオここではまず、CISPR/TR16-4-4に基づく妨害波許容値設定の基本的な考え方を述べる。概念図を図１に国立研究開発法人情報通信研究機構松本音示す。受信機は無線業務のサービスエリアの端部で動作していると仮定し、所望波電界強度が利用可能な必要最小値Ewであるとする。また受信機から距離r離れて単一の妨害源があり（複数波源による妨害波の集積は考慮しない）、それにより生じている妨害波電界強度がE i (r)であるとする。無線受信の保護に必要な基本的な条件は、 E i (r) ≤ E w − R p  (dBμV/m) (1)と表される。ここでRpは同一チャネル混信保護比である。様々な無線業務に対する電界強度最小値と保護比は、IECのWEBベージ(https://www.iec.ch/ emc/radio-services-database）に公表されている無線業務データベースを参照する。無線保護のための許容値設定の概念図図1
2.2保護距離と最悪ケース許容値
次に、妨害波許容値を定義する距離dを定める必要がある。この距離は保護距離と呼ばれる。住宅環境においては保護距離10mが代表的な値として使われている。これは臨家にある受信機の保護を意図しているとされている。一般に妨害波電磁界強度は波源からの距離の減少に従って増加する。このため保護距離において許容値を満足する妨害源であっても、受信機までの離隔距離が保護距離よりも近ければ式(1)を満足しなくなる。したがって保護距離ｄは波源と保護されるべき受信機間の離隔距離の下限とみなされる。なお保護距離以内にある（受信機使用者が同一敷地で使用する）妨害源は、必要であれば受信機使用者がOFFする、あるいは場所を変えることなどの対処により干渉を回避できるとされている。式(1)において受信機に入力される妨害波強度が最大になる場合（「最悪ケース」と呼ぶ）を考えると、距離減衰が最小（すなわち離隔距離rが保護距離dに等しい）かつ、距離減衰以外の減衰要素が最小（妨害波の指向性が受信機を向き、所望波周波数に妨害波スペクトルがピークを持ち、受信時間に妨害波強度も最大となるなど）の場合となる。このような最悪ケースにおいても保護条件を満足する妨害波強度は、最悪ケース許容値と呼ばれ、 (2) Emax(d) = Ew — Rp  (dBpV/m)により表される。試験においてこの最悪ケース許容値への適合性を判断するためには、保護距離ｄと等しい測定距離dmにおいて、妨害液強度の方向、周波数、動作モードなどにおける最大値を検出し、式(2)に示す最悪ケース許容値と比較することになる。
2.3確率的要素を用いた許容値導出
実際の状況では、上記のような空間・時間・周波数領域の全てにおいて無線受信と一致した最大妨害波強度（すなわち最悪ケース）が常に発生するわけではないことを考慮する必要がある。さらに妨害波の位置や周波数スペクトルや時間変動、指向性は一般に予測は離しく、確率的な事象として扱うのが便利である。この点を考慮し、CISPR/TR16-4-4では許容値に影響を与えうるいくつかの要素を導入し、式(1)の条件が所定の確率（たとえば80%）で満足できるための許容値を算出する方法を示している。現行版では代表的な確率として下記が例示されている。 P1：妨害波放射が受信機方向へ指向する確率P2：受信機アンテナ指向性が妨害波源方向へ向く確率P3：受信機が固定である確率* P4：所望信号の周波数帯域に妨害波が入る確率P5：妨害液レベルが許容値に対しマージンを持つ確率・ P6：妨害波が無線受信へ大きな影響を与える確率P7：妨害波発生と無線受信の時間が一致する確率P8：妨害液源が無線受信に影響する場所に位置す
る確率
P9：受信機がサービスエリア端に位置し、かつ許容値程度の妨害波が発生する確率* P10：妨害液が建物による減衰を受ける確率ただし、＊を付したP3、P5、P9については、その定義や必性を疑問視する意見もSC-H/WG8内にあり、改訂版の第1 CDでは各国内委員会に意見照会を行っている。また、確率P6の影響の一部は、CISPR16-1-1で規定された測定受信機の重み付検波機能で補正されていることに注意が必要である。上記それぞれの確率に対応して、最悪ケースにおける妨害波受信電力からの干渉量の減少分（単位dB）を確率的要素（ランダム変数）とみなし、その平均値と標準偏差を定義する。たとえば確率P1に対応して、妨害液放射指向性の最大方向に対する妨害液放射強度の減少量（正の値）の平均をμ 1 、その周囲の標準偏差をσιとする。単位はいずれもdBである。次に許容値計算を簡単にするため、P1~P10にそれぞれ対応したランダム変数が独立で、その和が正規分布に従うと仮定する。これは個々のランダム変数の従う確率分布が既知であることが一般に期待できない一方で、有限な分散を持った独立な多数のランダム変数の和が正規分布に漸近する性質による。以上の仮定の下で、式(1)で表される無線の保護条件を確率αで満足するために必要な、保護距離ｄにおける最大許容可能な妨害液強度は下記で与えられる。
ただしμηとσηは、それぞれ確率Pnに関する確率的要素（妨害波強度の最悪ケースからの減少分dB）の平均値と標準偏差であり、t aは平均0、標準偏差1の標準正規分布のα分位点である。さらに製品からの妨害液強度が標準偏差σ iを持ち、許容値に対する適合率をβとすると、許容値は次のようになる。 Elimit(d) = E i (d) + t βσι
ここでtpは標準正規分布のβ分位点である。ただし許容債への適合確率と許容債に対するマージンの考え方についてはSC-Hの中でも議論があり、改定版の第１CDではt B σ iの項は除かれている。
2.4　系統的要素による妨害波許容値の変換
前節で述べた許容値は保護距離における電界強度(受信機がフェライトバーアンテナなど磁界アンテナを用いる場合は磁界強度）与えられている。試験場における妨害液測定において、上記と異なる測定条件を用いる場合は、次のような系統的要素を用いて許容値を変換する。 1）保護距離と異なる測定距離2）所望波の帯域幅と異なる測定分解能帯域幅3）電磁界強度と異なる測定量（例えば端子電圧やコモンモード電圧などの伝導妨害波強度） 4）アンテナの偏波損（測定偏波面が限定されている場合）なお、3）の放射妨害液強度と伝導妨害液強度の変換係数は実環境における実測結果の統計に基づくが、固定値（系統的要素）として扱われている。
3. CISPR/TR16-4-4の改定
に関する動向
本節では全面改訂における現時点（第１CD発行時点）における内容について述べる（今後の審議動向によって変更される可能性がある)。
3.1改定の基本方針
現行版からの主要な変更は下記の通りである。 1）技術報告書本編には周波数に依存しない許容値導出法とその説明を記載し、現在附則として収録されている特定の製品や周波数における許容値導出事例やその根拠は別の出版物「許容値の設定根拠」として独立させる。この出版物については、今後TR16- 4–4の改定が進んだ時点でドラフト作成作業が開始される予定である。 2）千渉苦情統計の部分を独立した出版物（CISPR/ TR16-4-6）として分離する。 3）周波数や章によって相違のあった系統的要素と確率的要素を整理する（定義の明確化、表記の統一含む）。特に周波数や時間の一致確率（一致/不一致の二値の場合）について、対応する確率的要素（dB単位の平均・標準偏差）の定義や表記法を整理し、許容値計算への適用方法と条件を明確化する。 4）許容値計算に用いることについて疑義のある確率的要素は、その旨を編集者注として記載し、各国NCに情報提供を妥請する。 5）無線薬務サービスエリア端部における所望波レベルの変動（標準偏差）は許容値計算から除外し、所堂波レベルは固定値とする（無線業務データベースには所望波レベル変動の情報がない。また保護比は一般には所望波レベルあるいは所望波/雑音電力比の関数になるが、これもCISPRエキスパートにとっては入手困難であるため） 6）各無線業務・周波数に対して計算された許容値に基づき、 1本の許容債ラインを周波数の関数として引く際の考え方を追記する。一方、従来のCISPR許容値設定法の基本的考え方は維持している。具体的には7） 1対１の干渉シナリオ（単一の妨害液源から一つの無線受信機への干渉を想定）。複数波源による妨害波の集積は考慮しない。 8）許容値を定義する波源・受信機間の距離（すなわち保護距離）よりも内側に存在する可能性のある妨害液源からの寄与は仮定しない。 9） 妨害液源と無線受信の空間・時間・周波数の一致の確率と対応する確率要素、および必要とされる無線受信の保護確率をそれぞれ考慮し、無線システムのサービスエリア端における所望波強度に対して所定の保護確率で正常受信が達成できる条件で許容債を調整する。 10）最終的な妨害波許容値は、本技術報告書に記載した方法により算出された「技術的許容値」 (Technical CISPR limitと呼んで最終的許容値とは区分）だけでなく、許容値への適合性判断のための測定法の離易度、製品が許容値に適合するための技術的離易度や経済的効果などの事項も考慮して定める。ただし上記事項は「non-technical」な要素として詳細は本技術報告書に含めない。上記変更点のうち、1)、2)は主として編集上の事項であるので、次節以降では3)確率的事項の定義と許容値計算への適用法について干渉シナリオを含めて紹介する。
3.2  干渉シナリオ
図2左に示すように複数の妨害源と無線受信機が混在する状況を想定する。波源はランダムな位置に置かれており、それぞれからの妨害液の放射指向方向もランダムとする。妨害波源の周囲の濃い部分は妨害波強度が強いことを模式的に表現している。任意の受信機に対する二次元の干渉シナリオを図2右に示す。受信機アンテナの指向性最大方向は所望波到来方向と一致している。また受信アンテナ位置を原点とし、干渉に寄与する妨害液源は受信機からの距離が保護距離dからr」までの円環状の領域内に密度ρでランダムに分布するとする。図２複数波源と受信機が混在する状況の模式図（左）と任意選択した受信機に対する干渉シナリオ次にいくつかの重要なパラメータについて述べる。 ①　規格化波源数πd²ρ：環境に対する波源の混雑度を示すパラメータとして、半径が保護距離dの円面積に波源密度を乗じた規格化波源数πd²ρを用いる。住宅環境において保護距離が10mとするとπd²はおよそ314m²であり、世帯当たりの平均的な敷地面積に近い（CISPR/H/WG8に提出された資料によるとオランダでは平均敷地面積の最頻値はほぼ400m²、日本では約200m²である）。従って保護距離10mの場合の規格化波源数は、波源となる装置の世帯普及率に相当する。 ②伝搬係数x :簡単のため、妨害液源を点液源で表し、妨害波電力の距離ｒによる減衰を、保護距離dを基準として次式で表す。
(5)ここで定数xは伝搬係数であり、周波数や状況により１～３程度の値となる。自由空間の適方界ではx=1である。短波帯における地表波伝搬やマイクロ液の市街地伝搬においては、伝搬係数は１よりも大きくなる。
3.3対象波源の選択と受信妨害波強度の分布
複数波源による妨害波の集積効果を考慮しない1対1の干渉シナリオでは、無線受信に影響する一つの波源による妨害液強度に対し、無線保護条件(式(1))を所定の確率で満足することが条件となる。なお、受信機のアンテナ指向性を確率要素として考慮する場合、アンテナ利得の最大方向は通常、到来方向と一致する。一方、妨害液に対するアンテナ利得は最大値からの差分（利得低下分）が確率要素となる。波源から受信機までの妨害液の減衰が、式(5)で表される距離減衰のみであれば、受信機に最も近い波源からの妨害液が対象となる。距離減衰以外の減衰要因が存在する場合、考廊すべき妨害液源の選択は次の２種類の考え方がある。
1）最寄りの波源
最も受信機に近い（距離減衰が最小の）波源を特定し、その波源からの妨害液に対して距離減衰以外の要因を考慮して受信妨害液強度の確率分布を推定し、所定の確率で無線保護条件（式(1)）を満足するように許容値を定める。図2に示す様に、保護距離ｄの外側に一様ランダムに波源が分布する場合、最寄りの波源までの距離は保護距離を下限として切り取られたレイリー分布となり、それによるdB単位の距離減衰は下限が0dBで切り取られた対数レイリー分布となる[2]。場所一致の確率要素の平均と標準偏差は、上記の距離減衰（dB）の確率分布から決定される。 2）最強の波源距離減衰とそれ以外の減衰の和（dB単位）が最小となる（すなわち受信点から見て最強の妨害波を発する：必ずしも最寄りの波源とは限らない）波源を対象として受信妨害液強度分布を推定し、所定の確率で無線保護条件（式(1)）を満足するように許容値を定める。この場合、対象となる波源までの距離は、距離減哀以外の減衰要素の取る値に依存する。したがって対象となる妨害波の距離減衰（場所一致の確率要素）と、それ以外の確率要素は独立ではなくなる点が１）と異なる。 3）最寄り波源と最強波源による受信妨害波強度の比較いくつかの波源密度について最強波源からの妨害波強度分布を計算した結果を図るの実線で示す。図中の矢印は、最強波源による規格化受信妨害波強度における80パーセンタイル値である。無線保護の確率が80％の場合、すなわち妨害液強度が式(1)の右辺E w – R pを確率80％で下回る場合、図3に示す80パーセンタイル値はE,, – Rpに相当する。従って図3における80パーセンタイル値が負の場合、横軸の0 dB（保護距離に波源があり距離減衰以外の減衰要素のない最悪ケースの受信妨害波強度）との差に相当する量だけ許容値の緩和が可能となる。比較のため最寄り液源による妨害液強度の確率分布を図3の点線で示す。最強波源による分布と比較すると、やや負（図の左側）にシフトしている。波源密度が小さい場合には最寄り波源と最強波源による妨害波分布は、それぞれの最頻値よりも右半分の分布では重なる部分が多い。しかし波源密度が高くなると両分布の差は増大する。このため例えば80パーセンタオイル値に基づく許容値計算結果の差も大きくなると考えられる。この点は以降の節で言及する。伝搬係数x=1、距離減衰以外のランダムな減衰は、平均10dB、標準偏差3dBの正規分布に従うと仮定
3.4確率要素による妨害波強度分布への影響
図４は、図３と同様の条件における、最強波源による受信妨害液電力の確率分布を、より小さい波源密度まで比較した結果である。 1）低波源密度条件下における確率要素の効果規格化波源数が0.03以下（保護距離を10mとした場合には普及率３％以下に相当）では、規最強波源による格化妨害液強度分布は類似した形状を示す。図４　最強波源による受信妨害波電力の確率分布の例。伝搬係数x=1、距離減衰以外のランダムな減衰は平均10dB、標準偏差3dBの正規分布に従うと仮定文献[2]に示す検討結果によると、これらの分布は対数レイリー分布に漸近し、その最頻値（分布のピーク）はxAρ + xAα(dB)、平均値はxAρ + xAα+ 2.5x (dB)で与えられることが知られている。ただし
xA ρ ≡ 10x log10(πd²ρ) (dB)
(αξ)は、距離減衰以外の妨害波振幅に対する全減哀要素（真值）の2/ x乗の平均値を表す（文献[2]では変数αを妨害液電力に対する減衰量としているので平均値は(α≠)と表されていることに注意)。最頻値と平均値の差は最頻値の正側に分布の裾が長い非対称性により生ずる。式(6)は規格化波源数（保護距離10mの場合は世帯普及率)のdB変換値であり、場所一致の確率要素による妨害波強度の平均低下分に相当する。一方式(7)は場所以外の確率要素による妨害波強度の低下分を表す。式(6) (7)の合計は10x log10 (πd²ρ (αñ) )となり、これは波源密度ρが場所以外の一致の確率要素によって間引かれて(α)倍に減少したのと等価である。以下に式(7)による波源間引き効果の例をいくつか述べる。
①　放射指向性および受信アンテナ指向性
各姉害波源の放射指向性と受信アンテナ指向性が真値でそれぞれ9t、9rで表され、それらの最大値がIt_max 、 Ir_maxであるとする。それぞれの最大利得方向が、全方向に対し一様ランダムな方向を取りうる場合、式(7)は（指向性が定義されるのは遠方界x =1であること、受信電力は指向性利得に比例すること、および指向性利得の全方位平均値は1であることを考廊すると）下記のようになる。
(8)ただしGt_max, Gr_maxは、最大指向性のdB表記である。式(8)の結果は、波源の間引き係数が最大利得の逆数に相当することを示す。所望波と妨害波の到来方向が同じ場合、受信アンテナの指向性利得は両者に対して同じ効果を与える。しかし指向性の鋭い受信アンテナは、実効的に寄与する可能性のある波源数を減らす効果があると解釈できる。 ②　妨害波強度が離散的二値分布に従う場合無線受信中に一定強度の妨害波が時間率P,で放射され、残りの時間率1-P,では強度ゼロの場合を考える。各液源が独立・ランダムにこのような放射を行う場合、式(7)は、 xA α = 10 xlog10(P7) (dB) (9)となる。これは波源数がP,倍に間引かれたのと等価であり、一致確率のdB変換値に伝搬係数ｘを乗じた結果になる。これは距離減衰が大きいほど、妨害波の発生が局所的であり、波源密度が低ければ干渉が発生しにくいことを反映している。無線信号の帯域内に妨害波が現れる確率がP 4の場合も同様であり。時間一と周波数一致が独立に生ずる場合は、下記で表される。 xA α = 10 xlog10(P7) + 10 xlog10(P4) (dB)      (10) 2）高波源密度条件下における確率要素の効果次に図4において規格化波源数が0.31（保護距離10mの場合には世帯普及率31％に相当）以上の条件における分布に注目すると、規格化波源数の増加に伴う最頻値の増加は頭打ちになり、最頻値の周囲に集中した分布に変化している。これは単一波源からの妨害波の強度が、最悪ケース（離隔距離が保護距離に等しい、すなわち距離減衰が最小、かつ距離減衰以外の要素が無い状態）における強度で頭打ちとなるためである。特に離隔距離の下限が保護距離で制限されている効果が大きいと考えられる。3.3 2）で述べた通り、規格化波源数が高い状態では、受信機からみた保護距離のすぐ外側に多数の波源が存在し、妨害波の距離減衰に大差がなくなる。このような状態で波源の間引き効果による最強妨害波強度の減少量は少ない。
4.妨害波許容値の導出
ここでは、最寄り波源を対象とした許容値設定と、最強波源を対象とした場合について述べ、両者を比較する。
4.1 最寄り波源を対象とした許容値導出
許容債導出に用いる場所一致の確率要素は、最寄り波源までの距離減衰となる。保護距離ｄの外側に一様ランダムに波源が分布する場合の、dB単位の距離減衰の平均値μ sと標準偏差σ sの例を図5に示す。図5  妨害波源が密度ρでランダムに分布する場合における最寄り波源までの距離減衰（dB）の平均値（上）と標準偏差（下）。伝擦減衰x=1。破線は近似式（11) (12)による。図の実線は3.3 1）に述べた対数レイリー確率分布を用いた数値計算によるが、以下の簡単な近似式が利用可能である（図５の破線で示す）。
いずれも規格化波源数πρd²と伝搬係数xから求めることができる。現行のTR16-4-4は、場所一致の確率要素として最寄り波源までの距離減衰の平均と標準偏差を定め、他の確率要素とは独立と扱う。またdB単位の確率要素の和が正規分布に従うと近似する。従って妨害液許容値の設定は、式(11) (12)で求めた場所一致の確率要素に対する平均と標準偏差を他の確率要素の平均、標準偏差と合わせて式(3) (4)に適用すれば導出できる。ただし、時間あるいは周波数領域で無線受信と妨害波発生が、ある確率Pで有/無の2値をランダムに取る場合は、妨害液強度に対しdB単位の平均値と標準偏差を用いることはできない。このような場合、3.4に述べたように波源数がP倍にランダムに間引かれたとみなし、（間引き後の）等価的波源密度Pρをρの代わりに式(11) (12)に代入して平均μ s、標準偏差σ sを求める。波源密度のＰ倍の低下に伴って、平均μ sと分散σ s²はともに増加するが、それぞれの増加分が有⁄無の2値で変化する確率要素に対応した平均と分散とみなされる。規格化波源数が増加した場合、最寄りの波源までの距離は保護距離に漸近するので、場所一致の確率要素である距離減衰の平均μπと標準偏差σπはともに0 dBに漸近する。その場合、最大許容可能な妨害波強度（式(3)）は場所一致の確率P8以外の確率に対応する要素から計算された平均和と標準偏差を用いた計算結果となる。
式(13)の値は最悪許容値Ew – Rpよりも大きくなる。 4.2 最強波源を対象とした許容値導出最強波源を対象とした場合、3.3で述べた通り場所一致の確率要素（すなわち最強波源までの距離減衰）は、一般に他の確率要素と独立でない。このため式(3) (4)は直接適用できない。所定の確率で無線保護が可能な許容値は、最強波源により生ずる妨害液強度の確率分布（図３の実線で例を示す）から算出することができるが、特殊な場合を除くと積分を含む数値計算が必要となる。その代わりとなる簡便な近似計算法が第１ CD[3]に記載されている。これは、3.4で述べた確率要素の影響を波源に対するランダムな間引き効果とみなし、間引き後の（仮想的な）波源分布における最寄り波源からの距離減衰の平均と標準偏差を求め、全確率要素の平均値と標準偏差の近似値するものである。式(11) (12)の密度ρに替えて間引き後の実効密度
E i (d) = E w — R p + htotal — ta σtotal  (dBμV/m)  (16)なお、減衰要素（真数）が複数の独立な確率要素の積である場合は、真値の間引き係数は、それぞれによる間引き係数の積、dB単位では和となる。例えば3.4に示す波源と受信アンテナの指向性（式(8)）や、時間・周波数の一致確率（式(9)(10)）などである。また、距離減衰以外のdB単位の確率要素が平均μ、標準偏差σの正規分布に従う場合には、間引き係数P a (真値)は次式で与えられる。
式(16)による許容値について規格化波源数を増加させた場合を考えると、平均（式(14))、標準偏差（式(15)）とも0 dBに漸近するので式(16)による許容値は最悪ケースにおける許容値E w – R p (式(2)）に漸近する。この点は最寄り波源に対する許容値（式（13））とは異なる。高い波源密度の状況においては、最強の波源に対する許容値設定の方が無線保護に対しては安全側となる。なおTR16-4-4の第1CD[3]では、上記2種類の許容値算出法を併記している。 4.3 最寄り波源と最強波源に対する許容値の比較図６は、最寄り波源と最強波源に対する許容値を規格化波源数の関数として比較した例である。距離減衰以外の減衰要素(dB)がない場合、および各波源に対して平均10dB、標準偏差3 dBの正規分布、あるいは平均20dB、標準偏差6 dBの正規分布に従う独立ランダムな減衰量が生ずるとした。伝撤係数xは1 （自由空間、遠方界）あるいは2（短波帯の地上波伝搬など）を仮定している。図の縦軸は最悪ケース許容値Ew – R pに対する許容値、すなわち緩和量に相当する。いずれの場合にも規格化波源数が0.1（保護距離dが10mの場合は世帯普及率10%に相当）以下では、規格化波源数の対数目盛に対し緩和量（dB単位）が傾き− xのほぼ直線になる。これは式(14)に示唆されるように波源密度が小さい場合は、最寄り波源までの2乗距離の平均値が波源密度と反比例な関係に近似できることによる。また自由空間( x = 1)よりも距離減哀の激しいx = 2の場合には、最寄り波源と最強波源に対する許容債の差は小さい。これは最寄りの波源がほぼ最強であるためであり、距離減衰が激しいほど場所一致の確率要素がそれ以外の要素よりも支配的であることを反映している。一方、規格化波源数が0.1を超えて増加すると、最寄り波源と最強波源に対する許容值の差が顕著になる。これは保護距離のすぐ外側に多くの波源が存在する場合、それぞれに対する距離減衰に大差がなくなるので、距離減衰以外の要素によって、最寄り波源が最強とならない確率が増えるためである。4.1、4.2に述べた通り、規格化波源数の増加に伴って、最強波源に対する許容値は縦軸0 dBすなわち最悪ケース許容値に漸近するのに対し、最寄り波源に対しては式(13)に示す正の値に漸近する。たとえば距離減衰以外の減衰要素が平均10dB、標準偏差3 dBの場合、保護確率80％、tg = 0.84であれば、最悪ケース許容値に対し10dB – 0.84*3 dB=7.48dBに漸近する。すなわち最強波源に対する許容値よりも緩和量が大きくなる。
4.4 許容値導出における注意事項
これまでに述べた許容値計算方法の適用時において、いくつかの注意すべき点を述べる。
1）異なる確率要素間の独立性
妨害液放射に関する確率要素間の独立性は重要である。たとえば無線受信と妨害波の周波数一致P4の確率要素（すなわち妨害波スペクトル）と、受信機方向における妨害液指向性の一致Plが独立とした場合、無線信号帯域内に現れる妨害波のスペクトル（およびその確率分布）は、妨害液放射方向に依存しないことを前提とする。しかし、異なるスペクトルを放射する複数の要素（たとえば装置に実装されたケープルや筐体のスリットなど）が混在する場合は、必ずしもそうではない。このような場合は2つの確率P1とP4に対する確率要素の積（dB単位の場合は和）をまとめて1つの確率要素として評価する。上記の例では、各放射方位角における妨害液の周波数特性を測定し、ある(方位角、周波数)に対する妨害液の相対強度（最大値からの低下量)の平均μ 184と標準偏差σ184を求める。 2）複数波源間の妨害波放射特性の独立性それぞれの液源は独立に動作し、その妨害波放射特性は同じ確率分布を持つと仮定している。たとえば夜間に一斉に点灯する街灯は、同じ動作時間率（点灯時間/24時間）を持つが、その動作は独立ランダムではない。このような場合は時間一致の確率要素は１ (dB単位では平均、標準偏差とも0)である。 3）確率要素を用いた許容値緩和量の上限これまで述べた許容値計算法では、図６に例示したように、規格化波源数が非常に小さい（距離減衰が平均的に大きい）場合や距離減衰以外の妨害液減衰が大きい場合に大きな許容値緩和量が算出される。しかし実際に許容値に適用するには下記のような緩和量の上限に注意が必要である。 ①　あるオンオフ比（オン状態のピーク電力とオフ状態のピーク電力の比）を持つ間欠的な妨害液に対しては、妨害波電力の過小評価を避けるために、時間一致の確率による緩和量は、オンオフ比の逆数よりも小さくすべきである。例えば、オンオフ比が30dBの場合、緩和量は30dB以下とするべきである。 ②　同様に、周波数一致確率から得られる緩和量は、被干渉受信機のフィルタの周波数選択性（あるいは受信フィルタの帯域外除去比）よりも小さい必要がある。 ③　建物が妨害波に減衰を与える確率から得られる緩和量は、建物による最大減衰量より小さい必要がある。 ④　被干渉受信機において妨害波による非線形効果を避けるために、被干渉受信機のダイナミックレンジまたは直線性の範囲を考慮して緩和量の上限を決めなければならない。本技術報告書の第１ＣＤでは、許容値設定過程の透明化を図るため、個々の製品（群）に対する許容値設定の過程を、導出に使用したパラメータとともに別の独立したCISPR出版物に収録することとしている。
5.まとめ
本稿では、無線保護のためのCISPR許容値設定モデルTR16-4-4の第3版に向けた全面改訂について、現時点（2024年1月、第1 CD発行時点）における状況について紹介した。この改定は、従来の許容値設定モデルと同様、1対１の干渉シナリオや確率要素を用いた許容値の調整などの基本的考えは維持している一方、近年議論されている装置数（波源数）の増加も考廊し、場所一致の確率要素の定義、周波数・時間の一致確率に対応した確率要素の扱いなどの明確化を図っている。この技術報告書には、仮定した確率要素の値から許容値を導出する手順や数式が、必要な仮定や条件とともに記載される。この導出法による許容値導出にあたっては、4.4で述べたような使用する確率要素の値や仮定の妥当性や、それらが実際の装置から生ずる妨害液特性を反映しているか否かの検証が重要であることを強調しておきたい。これは当該製品の妨害波特性に関する情報を持ち、許容値の決定を所掌とする製品委員会の重要な役割と考えられる。また、本技術報告書に示された方法により導出される許容値は第1 CDにおいては"Technical CISPR limit"として最終的な許容値と区別されていることにも注意が必要である。導出された許容値に対して、当該製品を適合させることが技術的に可能か否か、適合するために必要なコストや時間は許容可能か、適合性を判断するための適当な試験法が存在するか、あるいは開発可能か、などの観点での検討も重要である。このような"non-technical"な事項は本技術報告書には具体的には記載されていない。このためTR16-4-4に収録された許容値設定法は、様々な条件を仮定して許容値案を比較検討するためのツールとしての機能を持つと理解すべきである。
【参考文献】
[1] CISPR/TR 16-4-4 Specification for Radio Disturbance and Immunity Measuring Apparatus and Methods - Part 4-4: Uncertainties, statistics and limit modelling – Statistics of complaints and a model for the calculation of limits for the protection of radio services, Ed. 2.2, April 2020. [2] Y. Matsumoto, K. Gotoh, and Y. Yamanaka, "Effects of increasing number of disturbance sources on the setting of emission limits," IEEE Trans. EMC, vol. 65, no. 4, June 2023. [3] CIS/H/491/CD  "Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods - Part 4-4: The CISPR model for the calculation of limits for the protection of radio services," Nov. 2023.
NTTアドバンステクノロジ株式会社(NTT Advanced Technology Corporation)小松　周平 (Shuhei Komatsu)
1．調査背景と目的
30MHz以下の放射エミッションは、ループアンテナを用いて磁界測定を行うこととされており、アンテナの設置高は大地面から1.3mとすることが定められている。一方、30MHz以上の電界測定では、大地面での反射波と直接波との重ね合わせによりハイトパターンが生じることから、磁界測定とは異なり、アンテナ高を1mから4mまでの間で昇降させてエミッションの最大値を得る規定となっている。しかし、図1に示すように、磁界測定においてもアンテナ設置高を固定すると、EUTの設置状態や測定距離などの条件によっては、アンテナを昇降させる場合に対して、エミッションを過小評価する原因となり得る。さらに、CISPR A小委員会においてはループアンテナのループ面をＺ軸方向（ループ面が大地面に平行となる方向）に設置しての測定の必要性が検討されており、 Z軸方向の測定では、特に30MHzに近い周波数帯で、アンテナ設置高を昇降させると得られる強度が大きく変化することが想定される。電波暗室内図 1メーシそこで、本調査研究では30MHz以下のエミッション測定に用いるループアンテナの設置高を昇降させることの有効性や課題について調査を行った。調査で扱うループアンテナは、エレメント部が電気的に遮へいされているシールデッドループアンテナ(以下、「ループアンテナ」、という。）である。このループアンテナは、磁界を検出するため図2に示すように、遮へい部であるシールドの一部に切り欠き（以下、「ギャップ」、という。）が設けられている。図2  ループアンテナのギャップ位置の例なお、アンテナ昇降による強度変化は測定サイトごとに特性が異なると考えられるが、本調査では測定サイトの違いによる評価は検討の対象外とした。
2.測定系構築とハイトパターン
の言葉を
ループアンテナの設置高を変えて行うエミッション評価の有効性や課題を調査するため、アンテナ設置高と単一周波数での受信強度の関係を表すハイトパターンを取得した。本項では、構築した測定系とハイトパターンの測定方法を記す。
2. 1.使用機器と測定系
電波発射源とループアンテナ間の距離とアンテナ設置高の基準点は、電波発射源がダイポールアンテナの時は給電点、ループアンテナではループ面の中心とした。ループアンテナの各軸方向の表記とループ面方向の対応を図3に示す。測定時のループアンテナのギャップ位置は、CISPR 16-2-3規格改定案（CIS/ A/1344/CDV）に準じて、X軸方向およびY軸方向の測定では、天井方向になるように、また、Z軸方向の測定では、測定対象に対して真横を向くようにした。図３ループアンテナの各軸方向での電波発射源との配置方向測定系の構成は以下の通りとした。 ・送受信アンテナは、ともに同一型式のパッシプ型ループアンテナ・受信側アンテナは、設置高を1.3mから4mに変更するため、アンテナタワーのアームに固定・送信側アンテナの設置高は、全ての軸方向で基準点が大地面から1.3mとなるよう配置・信号の送受信はスペクトラムアナライザのトラッキングジェネレータ機能を使用・観測に必要なダイナミックレンジ確保のために送受信側にそれぞれ増幅器を挿入・送信側の増幅器は、送信側と受信側の大地面を介した竜気的結合の抑制のため電波暗室内に配置・受信側アンテナは、同軸ケーブルを用いて電波暗室と計測室間のコネクタパネルを介してプリアンプに接続・送信側は、スペクトラムアナライザの出力端から同軸ケーブルを用いて計測室と電波暗室間のコネクタパネルを介して接続した増幅器から、送信側
アンテナに入力
・各アンテナの入出力端には、機器のインピーダンスの不整合抑制のため6dBの減衰器を挿入・測定周波数は150kHzから30MHz ・内蔵プリセレクタを使用して入力減衰量は10dB ・周波数分解能帯域幅（RBW）とビデオ帯域幅(VBW)は各1kHz、検波は平均値検波
2.2.ハイトパターンの測定方法
ループアンテナの昇降による受信強度変化の有無を捉えるために、構築した測定系を用いてハイトパターンの測定を実施した。測定周波数は150kHzと30MHzの2周波数とし、ハイトパターンはスペクトラムアナライザをゼロスパンモードとして、アンテナ高を等速度で変化させながらスペクトラムアナライザの掃引測定を行うことで取得した。図5にハイトパターンの測定例を示す。図5に示すように、本調査では、ハイトパターンの測定結果は、アンテナ高が1.3mでの受信強度を基準として、昇降させたときの受信強度を相対債で表すこととしている。この例では、30MHz以下の磁界測定においても、受信アンテナの設置高を昇降させることでハイトパターンが発生することを確認した。特に30MHzでは、アンテナ高4mでの強度は、1.3mでの強度と比較して7dB大きくなった。この差はサイトの不完全さによる測定不確かさである4dBよりも大きいことから、この例では、アンテナ高1.3mのみで測定すると、強度が過小評価されることとなる。
3.ハイトパターンへ影響を与え
る条件の調査
ハイトパターンの測定結果から、ループアンテナを固定高に配置した場合、エミッションの最大値を捕捉できず、エミッションの過小評価を発生し得ることを確認した。ハイトパターンは、大地面の反射等によって発生するため、測定条件によってハイトパターンの現れ方が変わることが考えられる。ハイトパターンの現れ方が変化するとき、エミッションの過小評価の度合いを変化させ得る。そこで、測定距離と送信アンテナの設置高を変えたときの、条件の違いによる傾向を調査した。
3．1．測定距離の違いによる比較
30MHz以上の電界強度測定では、測定距離が変わると、ハイトパターンにも変化が生じることが知られている。そのため、30MHz以下のループアンテナを用いるエミッション測定においても、測定距離を変えるとハイトパターンの現れ方にも変化が生じることが想定される。そこで、送受信アンテナ間の距離（エミッション測定における測定距離）を変えた時のハイトパターンの特性比較を行った。使用機器と主な設定、配置概要は2.1項に示した機器および測定系とした。送受信アンテナ間の距離は3m、5m、10mの3通りで、各測定距離において送受信アンテナの設置軸方向は、同じ軸方向同士の３通りに加えた、X軸とZ軸方向の組み合わせを加えた5通りで設置して、ハイトパターンの測定を実施した。ハイトパターン測定方法は2.2項に示す方法とした。各測定条件（測定距離および送受信アンテナ方向）において、アンテナ設置高を1.3mから4mまで昇降させたときの最大強度と、アンテナ高1.3mでの強度との差を表1に示す。
表1に示すように、送受信アンテナがともにZ軸方向の場合、送信アンテナがＸ軸方向で受信アンテナがZ軸方向の場合、および送信アンテナがZ軸方向で受信アンテナがＸ軸方向の場合では、送受信アンテナ間の距離を変えることによって、アンテナを固定高とした場合に対して昇降させたときの強度差が変わる傾向がみられた。特に送受信アンテナがともにＺ軸方向の時、送受信間のアンテナ距離を大きくすることによって受信強度の差は大きくなった。また、送受信ともにX軸方向および、送受信ともにY軸方向に設置したとき、測定距離が3mでは、受信側アンテナを昇降させた時の最大強度は固定高で得られる受信強度を超えることはなかったが、送受信アンテナ間の距離を変えることによって、ハイトパターン内で固定高の受信強度を超えた条件があった。以上より、アンテナを昇降させた場合と固定高とした場合の受信強度差、すなわち固定高での過小評価の大きさは、測定距離によって変化することが確かめられた。
3. 2.送信側アンテナの高さ違いによる比較
EUT実機によるエミッション測定では、発射源の高さは機器の形状や設置状態などによって異なる。放射源が大地面と結合している場合や、受信側アンテナが金属大地面によって生じる鏡像や反射波を受信している場合は、発射源と大地面との位置関係によって受信強度が変化し、また、ハイトパターンの特性も変化することが考えられる。特に、ループアンテナのループ面が大地面方向となるＺ軸方向ではその傾向が顕著となることが想定される。そこで、送信側アンテナの設置高（送信源の高さ）を変えた場合の、ハイトパターンの特性比較を行った。使用機器と主な設定、配置概要は2.1項に示した機器および測定系と同一とした。アンテナは、送信側は乙軸方向、受信側は欠軸方向、Z軸方向に設置した。送信側アンテナは、大地面から1.3m、0.8m、0.15mの3通りの高さで設置してハイトパターンの測定を実施した。なお、0.8mと0.15mの高さとした理由は、机上設置機器のエミッション測定では対象機器を0.8m高の机上に設置すること、床置きの機器でのエミッション測定では放射源の位置が床面近くになることを想定したためである。なお、床置き設置されるEUTは、通常では機器下端が大地面から0.1mの高さとなるよう設置するが、機器下端部が放射源となることは無いと考え、EUTの模擬放射源となる送信アンテナの大地面からの高さは0.15mとした。ハイトパターン測定方法は2.2項に示す方法とした。各測定条件（送信源の高さおよび受信アンテナ方向）において、アンテナ設置高を1.3mから4mまで昇降させたときの最大強度と、アンテナ高1.3mでの強度との差を表2に示す。
－：強度の上昇無し送信側アンテナの高さを変えることによって、固定高での強度と比較して、増加量が変わる傾向を確認した。特に周波数が30MHzの時には、X軸方向とZ軸方向ともに、送信側アンテナ高を昇降させた場合の受信強度の増加量に3dB以上の差が見られた。また、Z軸方向の測定においては、全ての送信アンテナ高において、受信強度が固定高で得られる受信強度を超える傾向がみられた。従って、放射源の高さが変わることによってもハイトパターンの現れ方は変化し、受信強度の過小評価の大きさも変わることが明らかとなった。
4.電界が支配的な状況での特性
30MHz以下のエミッションは磁界測定を行う規定となっているが、この周波数帯でのEUT実機からの放射エミッションは電界が支配的となる状況もあり得る。また、10m程度の距離でのエミッションは近傍電磁界の性質であり、大地面での反射特性は電界が支配的な場合と磁界が支配的な場合とで異なることも想定されることから、電界が支配的な状況でのハイトパターン特性は磁界が支配的な場合とは異なると考えられる。そこで、送信側アンテナを、主に電界を放射するダイポールアンテナとしてハイトパターン測定を行い、受信アンテナを固定高とした場合に強度の過小評価が生じるかを調査した。使用機器と主な設定、配置概要は2.1項に示した機器および測定系を基本とし、送信側アンテナをダイポールアンテナ（KBA-511A）に、測定周波数を1MHzと30MHzの2周波数に変更した。ダイポールアンテナの設置高は基準点（給電点）で1.3mとなるようにし、エレメント長を27MHzに同調させて水平偏波で設置した。受信側アンテナは、X軸方向とZ軸方向の２通りで測定を実施した。送受信アンテナ間の距離（基準点間の距離）は、3m、5m、10mの3通りとした。ハイトパターン測定方法は2.2項に示す方法とした。各測定条件（測定距離および送受信アンテナ方向）において、アンテナ設置高を1.3mから4mまで昇降させたときの最大強度と、アンテナ高1.3mでの強度との差を表3に示す。
－：強度の上昇無し表3に示すように、半数以上の条件において固定高の受信強度と比べて、アンテナ高の昇降による強度の上昇を確認した。このことから、電界が支配的な状況においても、受信アンテナを高さ1.3mの固定高とすると、アンテナを昇降させる結果と比較して、エミッション強度の過小評価が生じることが明らかとなった。また、磁界が支配的な場合と同様に、測定距離を大きくすると、過小評価の度合いも大きくなる傾向であった。
EUT実機測定時の設置高昇
降の必要性
4項までに示した測定結果からは、受信側アンテナを1.3mの高さに固定した場合の受信強度は、測定周波数やアンテナの軸方向などの測定条件によっては、アンテナを昇降させた場合の受信強度よりも小さくなることが明らかとなった。そこで、本項目ではEUT実機に対して受信アンテナを昇降させてエミッション測定を行い、送信にアンテナを用いた場合と同様に、エミッションの過小評価が起こり得るかを確認した。測定では、実際のエミッション試験を想定して、 EUT実機を用いて受信側ループアンテナの昇降によって得られる受信強度と、固定高で得られる受信強度との比較を行った。測定対象とするEUT実機には下記の図6に示す市販のプラズマディスプレイとワイヤレス給電マウスの２機種を選定した。ワイヤレス給電マウスプラズマディスプレイ図６　測定に使用したEUT実機測定条件EUT実機を用いてのハイトパターン測定での測定系概要図を以下の図7に示す。本項目での使用機器と主な設定、配置概要は2.1項に示した機器および測定系を基本とし、送信側アンテナに代わって図６のEUT実機を設置した。受信側アンテナは、X軸、Y軸、Z軸の3通りの方向で設置し、各軸方向で周波数特性を確認したのちにエミッションが確認された周波数において、ターンテープル使用してEUTを水平方向に360度回転させ、受信強度が最も大きくなった角度において、ハイトパターン測定を実施した。なお、ハイトパターン測定方法は2.2項に示す方法とした。測定距離は、3m, 5m, 10mの３通りとした。
EUT1（プラズマディスプレイ）
EUT1（プラズマディスプレイ）は、大地面と絶縁された架台に装着された状態で測定を実施した。映像表示にはノートパソコンからのVGA信号を使用し、ノートパソコンのディスプレイは非表示に設定して、プラズマディスプレイ上にはHパターンを表示し続ける設定とした。電源はEUT、ノートパソコン共に安定化電源からAC100Vを供給した。ノートパソコンは全てのポートを占有するように、USB端子や映像端子に各種機器を接続した。子め、ノートパソコンのみ動作させた状態での周波数特性を確認して対象機器以外からのエミッションの状況を把握した。ディスプレイケーブルや電源ケーブルの余長は、不要な誘導を発生しないよう束ねた状態とした。各測定項目において、アンテナ設置高を4mまで上昇させて、固定高で得られる受信強度を基準に、強度が上昇した場合、固定高で得られる受信強度との差を以下の表4に示す。なお、強度の上昇が確認されなかった測定条件の結果は表からは省いた。
表4に示すように、受信アンテナがZ軸方向の時、 185kHzと925.5kHzの周波数で受信側のアンテナの昇降によって受信強度が、固定高で得られる受信強度よりも大きくなる結果となった。また、これらの周波数では、送信側がアンテナを用いた時と同様に、測定距離を変えることによって強度も変化する傾向もみられた。アンテナ高の固定による妨害の過小評価は、最大で6dB程度であった。
EUT2（ワイヤレス給電マウス）
EUT2（ワイヤレス給電マウス）は、高さ80cmのFRP製の机上に配置した。電源は安定化電源からUSB端子付きテープルタップを介し、USBケープルを接続してDC5Vを供給した。テープルタップの電源ケーブルの余長は、不要な誘導を発生させさせないように束ねて大地面から40cmの高さに固定した。ワイヤレス給電されるマウスの配置位置は、スペクトラムアナライザの表示を確認しながらマウスパッドの位置を走査してエミッションが最も大きくなる位置に固定した。各測定項目において、アンテナ設置高を4mまで上昇させて、固定高で得られる受信強度を基準に、強度が上昇した場合、固定高で得られる受信強度との差を以下の表5に示す。なお、強度の上昇が確認されなかった測定条件の結果は表からは省いた。表5
–：強度の過小評価無し表5に示すように、受信アンテナがZ軸方向の時には6.78MHzの周波数では受信側のアンテナの昇降によって得られる受信強度が、固定高で得られる受信強度よりも大きくなる結果となった。また、この周波数では測定距離を変えることによって強度も変化する傾向もみられた。アンテナ固定高の測定によるエミッションの過小評価は、最大で5dB程度であった。これらEUT実機2機種での測定結果から、実際のエミッション測定においても受信アンテナを固定高としたままでは、強度の過小評価が起こることを確認した。また、測定距離が異なるとエミッションの過小評価の度合いも変わる傾向も確認した。
6.まとめ
本調査研究では、「エミッション測定でのループアンテナの設置高可変の検討と課題」として、30MHz以下のエミッション測定における、ループアンテナの固定高配置によるエミッションの過小評価発生の影響、ループアンテナの設置高の昇降による過小評価抑制の有効性について各種調査を行い、結果を取りまとめた。本調査研究での成果は、今後、磁界測定に用いるループアンテナを規定しているCISPR 16-1-4、30MHz以下の磁界測定法を規定しているCISPR 16-2-3、および放射磁界の許容値と測定法を規定しているCISPR製品群規格（CISPR 11, CISPR 14-1, CISPR 15）での規定の改善検討に活用されることが期待される。
【参考文献】
(1)   CISPR 16-2-3 Ed. 4.0:2016 Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods - Part 2-3: Methods of measurement of disturbances and immunity - Radiated disturbance measurements 2022年度イミュニティ委員会の活動「近接電磁界イミュニティ試験の適用除外規定(IEC 61000-4-39、8.6.2節)に関する調査研究その２」一般社団法人情報通信ネットワーク産業協会(CIAJ)電磁妨害対策委員会出原昇
1.背景
スマートフォンやタプレット端末などのモバイル送信デバイスの通信性能向上により、5Gシステムに対応した製品が普及し始めている。これらのモバイル送信デバイスは、娯楽や仕事といった多岐にわたり用いられており、パーソナルコンピュータや通信装置等のマルチメディア機器の近傍で使用されている。これらのモバイル送信デバイスなどのRF送信機が装置の近接で使用される状況においてのイミュニティ耐性試験について国際規格としてIEC 61000-4-39が規定しているが、本規格の8.6.2節には試験免除項目が記載されている。マルチメディア機器は、プリンタ、FAX、パーソナルコンピュータ、通信伝送装置等多種あり、この試験免除項目が適用される装置も存在する。このため本研究では、この試験免除項目に着目して、試験免除項目となる条件について実験的検証を行い、条件の妥当性について調査・検討をすることとした。
2.目的
IEC 61000-4-39の8.6.2節に試験免除項目が記載されている。試験免除項目はa）からe）の5項目あり、その根拠の妥当性の検証と除外条件の拡大可能性の検討を行うことを目的とする。 2021年度は2.0GHz、3.5GHzを試験周波数として、 2種類のTEMホーンアンテナを用いた調査を行った結果、隙間の無い均一な金属板だけではなく、スリットのある金属板やパンチングメタルも、昨年度の条件では均一な金属板相当の効果のあることがわかった。今年度の本研究テーマでは、周波数を拡大してスリットやパンチングメタルの開口寸法の関係性を調査して、均一な金属板以外の有効性を検証することとした。また、医療機器への実影響評価では、携帯電話篇末実機及びこれに相当する電界強度を発生させることのできる半波長ダイポールアンテナが使用されていることから、本研究テーマにおいても半波長ダイポールアンテナによる検討を実施した。
3.試験免除項目の条件と測定
in
IEC 61000-4-39の8.6.2節には、試験免除項目として以下の5項目が記載されている。 a）装置の外側に固定された機械的なバリアがあり、電磁界源が装置表面から25cm以下に近接することを防止できるEUT面b) EUTのアクティプな部品(センサ、ケープル、 PCB等）に25cm以下に近接できないようになっているEUTの表面（例えば、受動的な機械的構造の背後に空間を有するか、またはそれだけを覆うプラスチックハウジング) c) EUTを設置した後は可搬型送信機が近接する可能性のない点または表面（たとえば、機器やエリアの底面や壁側) d）厚さが0.25mmを超える均一な金属でTEMホーンアンテナの均一領域の150%以上の大きさを有するlつの部品から成る表面e)サービス又は保守作業中にのみ携帯送信装置が近接して使用されて電磁界に曝されるEUTの表面又は領域これら5項目のうち、条件c）およびe）は物理的な制約によりRF送信機が近接できないこと、サービスや保守作業時のみに近接して使用することから、本研究テーマでは、昨年度の研究テーマと同様に条件a)、 b）、d）について条件の妥当性を検証することとした。条件d）は、TEMホーンアンテナの均一領域の150 %以上の大きさを有する１つの部品から成る表面と規定されているが、昨年度の検討条件では装置類を格納するキャビネットや装置本体の筐体で使用される事が想定されるスリット穴やパンチング穴があっても一定の遮蔽効果が確認できたことから、本研究では条件を追加して測定を行い、どこまで試験免除が適用できるか、さらなる検証を行うこととした。 2021年度の研究テーマでは、携帯電話で使用されている2.0GHz帯、3.5GHz帯の周波数を試験周波数として選定したが、2022年度は、近接イミュニティ試験規格の上限周波数である6.0GHzを追加することと、 2021年度はスリット穴を縦方向にのみ配置したのを、縦、横の両配置条件で検討を行った。また、試験免除項目d）の規定では、金属板が装置の一部に使用されている場合には、金属板の外側ではアンテナの均一領域で装置に照射する必要があるが、その時に金属板のある領域にどの程度電磁界が印加されるのかを確認するため、アンテナの均一領域の端に金属板がある場合も電界強度を測定した。
なお、実験には、2021年度に使用したものと同一サイズのスリット穴またはパンチング穴を有する金属板を使用した。使用した金属板の種類を表4.1に示し、金属板の形状を図4.1に示す。 (a) A社製・金属板の外観や(b) B社製・スリットあり金属板の外観
4.使用機材
本研究テーマで使用する使用機材を表5.1に示す。各アンテナの外観を図5.1から図5.2に示す。 (引用URL:http://www.anritsu.comja-jptest-measurementproductsma5612-se
5. TEMホーンアンテナと半波長ダイポ
ルアンテナの電界強度と距離特性
1）試験条件
IEC 61000-4-39では、電界照射用アンテナであるTEMホーンアンテナと被試験装置(EUT : Equipment under test）との離隔を規定しており、アンテナ端面からEUTの端面までを10cmとしている。市販製品であるTEMホーンアンテナのサイズは各メーカにより異なるため、アンテナ端面と位相中心の位置も異なると考えられることから、端面を基準にして10cm以上離すと電界の広がりや距離ごとに対する電界強度の変化に違いが発生する可能性がある。このため、TEMホーンアンテナを用いて、アンテナ端面から10cm 離したアンテナ開口中心点の位置で電界強度の校正を行った後、1.0cm間隔でアンテナから電界センサを難して校正時と同様にTEMホーンアンテナの電界主成分であるＺ方向の電界強度の距離特性を測定した。一方、スマートフォンなどのモバイル機器のアンテナは、TEMホーンなどの開口アンテナではなく、「板状逆Ｆ型アンテナ」などの小型のエレメントを持ったアンテナが多いと考えられる。この場合には位相中心はアンテナ付近にあり、近傍界を除けば半波長ダイポールアンテナと同様な放射パターンとなると考えられる。この仮定のもとに、実際の無線デバイスからの放射電磁界の近似として半波長ダイポールアンテナからの電磁界の測定を行った。測定は、TEMホーンアンテナとの比較のためTEMホーンアンテナと同一の条件とした。なお、半波長ダイポールアンテナの竜界強度の距離特性の測定結果と比較するため、電磁環境の分類に関する技術レポートでありイミュニティに関する基礎的なガイドを与えているIEC TR 61000-2-5のAnnex Bに記載されている近傍界・遠方界におけるダイポールアンテナの電界強度の計算式により理論計算を行った。
(P: ·アンテナ入力電力、Ga ·絶対利得、d:距離)
2）試験構成
TEMホーンアンテナ、半液長ダイポールアンテナの測定条件を、試験構成図とともに図6.1に示す。 TEMホーンアンテナはアンテナ中心軸上で、開口面から10cm離れた校正点での電界強度を10.0V/mに設定して、校正点から1cmごとに離隔を大きくして電界強度を測定した。電界強度は光電界センサを使用し、周波数は2.0GHzおよび6.0GHzとした。( TEMホーンアンテナの2.0GHzの電界強度距離特性は2021年に実施したデータを活用した）日6.1 電界強度の距離特性の測立構成
3)
測定結果
測定結果を図6.2.1および図6.2.2に示す。図6.2.1および図6.2.2の0cmは、TEMホーンアンテナおよび半波長ダイポールアンテナと電界センサを10cm離して10V/mの校正を行った時の距離である。なお、半波長ダイポールアンテナの電界強度の理論値は、測定と同一条件で計算を行い、点線で示している。 TEMホーンアンテナは半波長ダイポールアンテナに比べて距離に対する電界強度の減衰が小さい。これは、IEC 61000-4-39において、アンテナとEUTの離隔をアンテナ端面からと規定しているため、アンテナ毎に位相中心からの距離が異なるためであると考えられる。各アンテナの位相中心を実測するには、正確な位相パターンの測定が必要であり容易なことではないが、本測定に使用したTEMホーンアンテナの位相中心は、文献にて報告されている。このため、位相中心位置の情報を引用して、半波長ダイポールアンテナの給電点の位置をTEMホーンアンテナの位相中心位置に合わせて電界強度の距離依存性を比較した。図6.2.3および図6.2.4に半波長ダイポールアンテナの給電点の位置をTEMホーンアンテナの位相中心位置に合わせて補正した計算値と測定値を示す。これより半波長ダイポールアンテナの電界強度の距離特性は計算値と実測値がよく一致する。 TEMホーンアンテナの方が距離に対する電界強度の減衰は、半波長ダイポールアンテナと比較して少ないまた、位相中心を一致させることによって半波長ダイポールアンテナとTEMホーンアンテナの減衰特性がほぼ一致することがわかった。これらのことから、TEMホーンアンテナによる試験においては半液長ダイポールアンテナを使用いた場合よりも装置の筐体表面から離れた部分まで高い電界強度で試験電波が照射され、厳しい試験となると考えられる。つまり、TEMホーンアンテナによる試験でEUTが誤動作を起こさなければ、半波長ダイポールアンテナに近い放射特性のRF送信機などが近接することによる実現境での誤動作は発生し離いのではないかと考えられる。困6.2.2  6.0 GHzの電界強度の距離特性（アンテナと電界センサ間10 cm）図6.2.4  6.0 GHzの電界強度の距離特性(アンテナと電界センサ間42 cm)
6.試験免除項目a)およびb)
IEC 61000-4-39の8.6.2節の試験免除項目のa）およびb）の記載内容は、筐体表面またはアクティプな部品(センサ、ケープル、PCB等)から電磁界源が25cm以下に近接することを防止できることが条件となっている。このことから、これらの条件と比較できるような測定構成系にて実験検討を実施することとした。
1）試験構成
TEMホーンアンテナの電界均一エリアは上下左右でシンメトリーであるため、中心からＸ軸方向、Ｚ軸方向ともにプラス方向に測定を行った。X軸方向、Z軸方向の測定範囲は、試験免除項目d）の電界均一エリアの150%を考慮して決定した。図7.1.1にTEMホーンアンテナの2.0GHz、3.5GHz、6.0GHzでの電界強度分布を示す。測定は、TEMホーンアンテナの中心位置と電界センサの中心位置を合わせて、アンテナ篇面から10cmの離隔をとり、10V/mの校正をした後に1cm間隔でX軸方向またはZ軸方向に電界センサを移動して測定した（測定系①）。この後に、アンテナと電界センサの間隔を25cmに離して、10cmの時と同様に測定を行った（測定系②）。測定系を図7.1.2に示す。
2）測定結果
測定結果を、図7.2.1から図7.2.8に示す。横軸はTEMホーンアンテナの中心軸からX軸またはZ軸のプラス方向へ移動した位置である。TEMホーンアンテナの中心位置において離隔を10cmから25cmに離すと電界強度は2.0GHzで約25 ％の減少、6.0GHzで約24%減少する。これに対して、半波長ダイポールアンテナは、中心位置において2.0GHzで約60%、6.0 GHzで約60%減少し、中心位置ではTEMホーンアンテナよりも電界強度の減少が大きい。これは、電界強度の距離特性にて考察した位相中心の差によるものと考える。また、測定位置が中心から外れると、離隔が25cmの時の方が電界強度の大きくなる領域がある。これはTEMホーンアンテナの放射パターンが立体曲線のため距離により異なるためと考えられる。 ☑ 7.2.1 TEMホーンアンテナの2.0 GHzの測定結果（X軸方向の電界強度変化）
7．試験免除項目d)
IEC 61000-4-39の8.6.2節の試験免除項目d）の記載内容は、厚さ0.25mmを超える均一な金属でTEMホーンアンテナの均一領域の150%以上の大きさを有する１つの部品から成る表面である。このため、４項の「試験免除項目の条件と測定項目」に示した各種金属板を各アンテナと電界センサ間に入れて電界強度の測定を実施した。図7.1.1に示すように、TEMホーンアンテナの周波数6.0GHzでの電界均一エリアは2.0GHzよりも小さいことから、2.0GHzでの電界均一エリアの150%に相当する金属板を用いて試験構成を行った。試験免除規定では、装置表面が均一な金属面とされているが、昨年度の実験結果からパンチング穴やスリット穴のある金属板でも均一な金属面相当の遮蔽効果があることがわかった。しかし、金属板の開口長が電磁波の半波長に近くなると電磁波が透過しやすくなると報告されている。試験対象周波数とした6.0GHzの場合、半波長は約25mmとなり、使用した金属板のスリット最大長25mmと一致するため、電磁波の透過が大きくなる可能性がある。また、スリット穴の長辺をアンテナからの電界に対して並行な場合（縦方向：角度0度）と垂直な場合（横方向；角度90度）になるよう金属板を配置して、電界強度分布を確認することとした。
8．1　金属板の開口による電波の漏れの概要
金属板に開けた円形穴やスリット穴による電波の漏れについての傾向を調べるため、金属板の中心とアンテナの中心軸をあわせて、アンテナと金属板間を10cm、金属板と電界センサ間を10cmとして、電界強度の分布について測定した。なお、金属板は2.0 GHzでの電界均一エリアの150％に相当する大きさのものを使用した。測定結果を図8.1.1から図8.1.4に示す。これらの測定結果から以下のことがわかる。 (1)　パンチングメタルについては、電波をTEMホーンアンテナから放射したときもダイポールアンテナから放射したときも均一金属板とほぼ同等に低い電界分布となる。 (2)　スリットのある金属板の場合には、スリットが縦の場合には、どちらのアンテナから放射しても電界分付は低いレベルであるが、スリットが横の場合には電界の漏れが観測された。 (3)スリットのある金属板の場合、電界の漏れは、2.0 GHzでは3V/m以下と低いが、6.0GHzでは10V/mに近くなった。また、電界強度分布が縞状になるこ
8.2 試験免除項目d）に関する詳細測定
試験免除の規定ではアンテナの均一領域の150%以上の金属板の外側に、金属板に覆われていない装置表面がある場合には、その部分は試験除外にならず、アンテナの電界均一領域を配置して試験を実施する必要がある。このときの装置内部の電界強度分布を確認するため、電界均一エリアが金属板の外側で、金属板の辺とアンテナの電界均一領域の境界が一致するように配置して、電界強度を測定した。以下が試験条件である。 ・金属板の中心にアンテナの中心を合わせて設置する。 ・アンテナの電界均一エリアの端を金属板の端に合わせて設置する。
1）試験構成
図8.2.1に試験構成（アンテナと金属板、光電界センサの構成概要）を示す。また、図8.2.2および図8.2.3にアンテナと金属板の位置関係、図8.2.4に試験構成の一例を写真で示す。図8.2.2および図8.2.3はY面（Y軸に垂直な面）への投影図であり、それぞれの図面で（A）はTEMホーンアンテナの均一電界領域の端を金属板の端に合わせた場合、(B)はTEMホーンアンテナの均一電界領域の中心を金属板の中心に合わせた場合である。また、 (C)および(D)は、(A)又は(B)のTEMホーン中心位置にダイポールアンテナを置いた場合である。 TEMホーンアンテナまたはダイポールアンテナの中心位置と電界センサの中心位置をXY座標の原点に合わせた後、電界センサと金属板、金属板とTEMホーンアンテナ間でそれぞれ離隔を設定するが、電界センサと金属板との離隔は物理的な制約により4cmとした。 TEMホーンアンテナと金属板間は10cmの離隔とした。このため、電界強度の校正はIEC 61000-4-39の規定であるアンテナとセンサ間を10cmとする構成と異なるが14cmの羅隔にて10V/mとした。まず、金属板を設置しない条件で、電界センサを1cm間隔で中心からＸ軸方向、Ｚ軸方向に移動して電界強度を測定した（図8.2.1③）。この後に、アンテナと電界センサ間に各種金属板を入れて金属板のない場合と同様に電界強度の測定を行った（図8.2.1④）。なお、測定結果はTEMホーンアンテナと電界センサの間隔10cmで10V/mとした場合に補正をして示す。 TEMホーンアンテナの中心軸を金属板の中心に合わせたときには、電界強度の分布は上下左右でシンメトリーであるため、測定は試験免除項目a)、b)と同様に、中心からＸ軸、Ｚ軸のプラス方向に測定を行い、測定終了位置は電界均一エリアの150%を考慮した金属板の端をカバーする位置とした。金属板の位置をずらした場合には、電界強度分布はシンメトリーではなくなるが、測定治具の都合と時間的制約のため左右方向のみとし、TEMホーンアンテナの均一領域を含むX軸のプラス・マイナス両方向について測定を実施した。
2）測定結果
図8.3.1から図8.3.8はアンテナと金属板間を10cm、金属板と電界センサ間を4cmにして、アンテナの中心および金属板の中心をＹ軸上（X = 0、Y = 0）に設置して、電界センサをＸ軸およびＺ軸に走査した時の電界強度の測定結果である。電界強度の分布測定結果から、以下のことが分かる。 (1)パンチングメタルでは均一な金属板とほぼ同等なレベルまで電界強度が減少している。 (2)  開口長25mmのスリットを縦にした場合には均一な金属板とほぼ同等なレベルまで電界強度が減少している。 (3) 6.0GHzで開口長25mmのスリットを横にした場合には、金属板がないときと同等またはそれを超えるレベルの電界強度が観測された。 |図8.3.5~図8.3.8) (4) 6.0GHzで開口長25mmのスリットを横にした場合、電界強度が、TEMホーンアンテナではZ軸方向に電界強度がハンプを打ち、ダイポールアンテナではＺ方向にハンプを打つ。 (5) 6.0GHzのTEMホーンアンテナを使用しスリットを横にした場合にはX軸方向にスキャンしたときの電界強度は金属板の無いときに比べて約15 %減少し、Z軸方向にスキャンしたときはハンプが生じ3つのピークが見られる。 (6) 6.0GHzの半波長ダイポールアンテナを使用し、X軸方向にスキャンしたときは電界強度がハンプを打ち、5つのピークと6つの谷が見られる。また、Z軸方向スキャンしたときはハンプが生じず、減衰量は10%以下となった。 (7)なお、2.0GHzではスリットを横にした場合の測定を行っていないが、図8.1.2から、漏れのレベルは小さいが電界強度がハンプを打つことが推定されな。図8.3.9から図8.4.2は金属板の位置をずらした場合の電界強度の測定結果である。これらから以下のことがわかる。 (1)金属板の端から、金属板の裏に入る電波の電界強度は端から順次低下し、2.0GHz、6.0GHzともに50~60mm程度中に入ると1 V/m以下となる。 (2)金属板の外側では、電界強度がハンプを打ち金属板の無い場合の電界強度を超える場合があるが、金属板がない場合のアンテナ中心軸でのレベルを超えることはなかった。図8.3.3半波長ダイポールアンテナの2.0 GHzの測定結果（X軸方向の電界強度変化） ☑8.3.6 TEMホーンアンテナの6.0 GHzの測定結果（Z軸方向の電界強度変化） ☑8.3.7半波長ダイポールアンテナの6.0 GHzの測定結果(X軸方向の電界強度変化) 208.3.8半波長ダイポールアンテナの6.0 GHzの測定結果(Z 軸方向の電界強度変化) (X (X 稚方向の電界強度変化) 288.4.2金属板の位置をずらした半波長ダイポールアンテナの6.0 GHzの測定結果208.3.5 TEMホーンアンテナの6.0 GHzの測定結果（X軸方向の電界強度変化）
8.まとめ
IEC 61000-4-39で規定された試験構成であるアンテナから離隔距離10cmにて10V/mになるように校正を行った後、25cm距離を離した場合は、周波数に関係なく電界強度は約20 ％の減少することが確認された。一方で半波長ダイポールアンテは約60%の減少が確認された。さらに距離を離してもTEMホーンアンテナの減衰量は半液長ダイポールアンテナに対して小さくなった。アンテナを垂直偏波となるように配置し、アンテナと電界センサ間に金属板を入れた電界強度分布の結果では、均一金属板、Φ 5mm開口のパンチングメタル、およびスリット開口金属板（開口を縦（高さ25mm、幅5mm）に配置した場合）は電波の漏れが小さかった。一方、スリット開口金属板を90度回転させ、スリットの開口を横（高さ5mm、幅25mm）にすると、 TEMホーンアンテナ、半波長ダイポールアンテナともに6.0GHzの周波数では金属板が無い場合に近いレベルの電界強度となり、かつ電界強度のハンプが見られた。このハンプのピークでは金属板がない場合より電界強度が高くなる場合もあった。
9.考察
(1) TEMホーンアンテナと半波長ダイポールアンテナの違いによる電界強度の離隔依存性TEMホーンアンテナは半波長ダイポールアンテナと比べて距離に対する減衰量が小さいためTEMホーンアンテナを用いた試験を満足すれば装置の携帯電話などに対する耐イミュニティは担保出来ることが分かった。また、半波長ダイポールアンテナは25cm離隔した時の減衰量が約60％であることから、25cm未満の離隔距離では遮蔽板を入れた場合の減衰量が60%以下になることが試験免除の目安とみなすことが可能と考えられる。 (2)金属板表面の除外規定について周波数6.0GHz以下の電磁波に対して、開口径が5mm Φ以下のパンチングメタルであれば均一金属板と同等の減衰特性があり、除外規定に加えることができると考えられる。安全規定「JISC6950-1:2016 4.6エンクロージャの開口」の観点では、側面開口（装置表面と同等）があらゆる方向に5mm以下である。通常、金属管体の通信装置では放熱用の開口を5mm以下としていることから除外対象になりえる。また、実際の装置表面では表示や操作インターフェースがあるため、開口(穴）の数は今回の試験したパンチングメタルの穴数よりも少ないといえる。他方、長さ25mmのスリット状の開口をもった金属板では、6.0GHzの電磁波の半波長に近く漏洩が大きくなる。そこでは、複数のスリット開口があるためそれぞれで回折、干渉が発生し、あたかも電磁波を再放射（二次輻射）する複数のスロットアンテナが存在する状態が作られているものと考えられ、金属板が無い場合よりも電界強度が高くなることが認められた。このため、スリット状の開口については、簡単には除外条件とならないことが分かった。
(3)金属端面の影響について
電磁波源が金属端面から外れた場所から照射した場合、金属板に覆われていない部分で電界強度のハンプが発生し、金属板が全くない場合と比較して電界強度が増加する現象が確認された。これは電磁波の回折および干渉が発生したためと思われる。この電界強度の分布はアンテナの種類により変わるので注意が必要である。
10.課題
規格の上限である6.0GHzの周波数範囲においては、 5mm以下の円形開口を均一に施した金属板であれば、均一金属板と同等の減衰が得られ、免除対象の追加となると考えられる。しかし、5G、6Gシステムの普及において、無線端末で使用する電波の周波数上限が更に高くなった場合を考慮して、電磁波の減衰と周波数や閉口直径との関係を明らかにする必要がある。また、スリット形状の場合にはスリット長が電磁波の半波長に近づくと遮蔽効果がほとんど無くなるため、スリット長と電磁波の減衰の関連を調査し、除外規定の適用可否や適用条件を明らかにする必要がある。さらに、金属板端を電磁波が通過した場合の回折および干渉により装置へのイミュニティ影響についても懸念がある。
11.国際標準化への対応
IEC  61000-4-39で規定しているTEMホーンアンテナ端面とEUT間を10cmとした電界強度の校正方法により、試験電界強度を校正した場合、TEMホーンアンテナのサイズにより位相中心位置が異なることから、10cm以降の電界強度の減衰傾向に違いが生じる。また、スマーフォンなどのモバイル機器のアンテナは「板状逆Ｆ型アンテナ」などの小型エレメントを持ったものが多く、半波長ダイポールアンテナに類似した性能を示し、その位相中心はアンテナ付近にあり、近傍界を除けば半波長ダイポールアンテナと同様な放射パターンとなる。半波長ダイポールアンテナとTEMホーンアンテナの距離に対する電界強度の減衰傾向を比較すると、半波長ダイポールアンテナの方が電界強度の減衰は早い傾向にあり、TEMホーンアンテナによる試験はEUTにとっては、実機より厳しい試験となる可能性が高い。これらのことから、IEC 61000-4-39を規定しているSC77B/MT12に、これらの情報提供を行い、次版改訂の際の検討に協力することが必要であると考える。例えば、TEMホーンアンテナからの距離の減衰特性の違いがあるがいずれもダイポールアンテナよりも厳しいことから、複数のTEMホーンアンテナを用いても、どれかで合格すれば良いなどの規定を加えるなどの修正も妥当と考える。また、最大周波数6.0GHzではあらゆる方向に5mm以下の開口であれば均一金属板と同様に免除可能との結果であり、この除外規定を加えることを次回の改訂に提案することが妥当である。シールドとなる金属板端では干渉により電界強度が増す場合があり、この点を注意点として情報提供することも有益と思われる。
2023年12月4日（月）に、電波環境協議会第21回技術講演会を電波産業会会議室とオンライン併用で開催しました。今回は、特別講演１件と、電波環境協議会の妨害波委員会・イミュニティ委員会の2022年度の成果報告2件の、３講演を実施いたしました特別講演は、「CISPR16-4-4改訂に関する議論の紹介」について、国立研究開発法人情報通信研究機構電磁波研究所電磁環境研究室研究員の松本泰氏に講演いたださました。 2件目は、妨害波委員会の調査研究成果：「エミッション測定でのループアンテナ設置高可変の検討と課題」について、NTTアドバンステクノロジ株式会社グリーン＆プロダクト・イノベーション事業本部環境ビジネスユニットEMCセンタの小松周平氏に講演いたださました。 ３件目は、イミュニティ委員会の調査研究成果：「近接電磁界イミュニティ試験の適用除外規定（IEC61000- 4–39、8.6.2節）に関する調査研究」について、一般社団法人情報通信ネットワーク産業協会電磁妨害対策技術委員会委員長の出原昇氏に講演いただきました。当日は、会議室とオンラインを合わせて65名の皆様に参加いただきました。
集　後　記
縄
今回のEMCCレポートは、上記技術講演会にて講演いただいた皆様に執筆いただきました。編集にあたり、執筆者の皆様をはじめ、ご協力をいただきました方々に感謝申し上げます
ー無断転載を禁ずー
E M C Cレポート第39号2024年３月著作：電波環境協議会Electromagnetic Compatibility Conference Japan 〒100-0013東京都千代田区霞が関1－4－1（日土地ビル）一般社団法人電波産業会内電波環境協議会事務局TEL 0 3 - 5 5 1 0 - 8 5 9 6 FAX 0 3 - 3 5 9 2 - 1 1 0 3