シャーシ共振周波数
EMC問題を特定するための金属筐体（空洞共振器）の最低共振周波数を計算します。
公式
仕組み
シャーシ共振カリキュレータは、EMCシールド設計、軍事機器（MIL-STD-461G RE102/RS103）、およびワイヤレスデバイスのイミュニティに不可欠な金属製エンクロージャの空洞共振周波数を計算します。EMCのエンジニアはこれを使用して、エンクロージャのシールド効果がほぼゼロに低下し、20〜40 dBのエミッション/イミュニティの低下を引き起こす可能性がある周波数を特定します。
ヘンリー・オットの「EMCエンジニアリング」とポザーの「マイクロ波エンジニアリング」によると、長方形の金属製エンクロージャーが共振周波数 f_mnp = (c/2) x sqrt ((m/a) ^2 + (n/b) ^2 + (p/d) ^2) の空洞共振器を形成します。ここで、a、b、dはメートル単位の寸法、m、n、pはモードインデックスです（少なくとも2つは必要です 0 以外にしてください)。最も低いレゾナンス（ドミナントモード）は、アスペクト比にもよりますが、通常はTE_101またはTE_110です。
共振時には、空洞のQファクターが壁の導電率に応じて内部電界を10～1000倍に増幅します。Ottによると、高Qのアルミニウム製筐体では、共振時に30 dBの電界増強が発生し、EMCテストに合格すると不合格になります。逆に、共振周波数の外部界は最小限の減衰でエンクロージャーに浸透し、特定の周波数ではイミュニティ障害が発生します。
MIL-STD-461Gによると、放射エミッション/イミュニティ試験は18 GHzにまで及んでいます。30 cm のエンクロージャの第一共振は約 700 MHz (TE_101) で、10 cm のエンクロージャでは約 2.1 GHz で一次共振を示します。周波数が高くなるほど共振の間隔が狭くなり、1～10 GHz の範囲に複数の潜在的な故障点が生じます。
計算例
問題：250mm x 150mm x 80mmのアルミニウム製エンクロージャーの最初の3つの共振周波数を計算してください。EMC テストへの影響を判断してください。
Pozar ごとのソリューション: 1.寸法:a = 0.25m、b = 0.15m、d = 0.08m、c = 3e8 m/s 2.TE_101: f = (3e8/2) x sqrt ((1/0.25) ^2 + (1/0.08) ^2) = 1.5e8 x sqrt (16 + 156.25) = 1.5e8 x 13.13 = 1.97 GHz 3.TE_110: f = (3e8/2) x sqrt ((1/0.25) ^2 + (1/0.15) ^2) = 1.5e8 x sqrt (16 + 44.4) = 1.5e8 x 7.78 = 1.17 GHz 4.TE_011: f = (3e8/2) x sqrt ((1/0.15) ^2 + (1/0.08) ^2) = 1.5e8 x sqrt (44.4 + 156.25) = 1.5e8 x 14.17 = 2.13 GHz 5.ファースト・レゾナンス (最低): 1.17 GHz での TE_110 6.CISPR 32 クラス B (6 GHz までテスト中) の場合:1.17、1.97、2.13 GHz でのマルチレゾナンス...
EMC インパクト:これらの周波数では、シールド効果が 20 ～ 40 dB 低下します。内部ノイズが 50 dBuV/m で、上限が 40 dBuV/m の場合、1.17 GHz での共振によって障害が発生します。解決策：共振モードに結合しないように、共振を減衰させるためにRFアブソーバを追加するか、PCBの中心からずれて配置してください。
実践的なヒント
- ✓エンクロージャーの内部に損失の多いRF吸収材を追加 — MIL-HDBK-1857によると、3mmの炭素含有フォームにより、空洞Qが1000以上から10未満に減少し、共振ピークがなくなります。予想される電界と垂直な表面に吸収材を置きます。
- ✓PCBをオフセンターに配置 — Ottによると、TEモードでは幾何学的中心にフィールド最大値、4分の1ポジションに最小フィールドがあります。ノイズ源をフィールド最小値に配置すると、共振への結合が10～20dB減少します。
- ✓共振周波数が最も高い場合、開口部をラムダ/20よりも小さく保ちます。これにより、開口部がキャビティモードに効率的に結合されなくなります。2 GHz では、最大口径 = 7.5 mm。1 つの大きな開口部ではなく、複数の小さな穴を使用してください。
よくある間違い
- ✗金属製エンクロージャーがOttあたり均一なシールドを提供すると仮定すると、共振周波数でSEは80dBから10dB未満に低下する可能性があります。すべての共振は常に最高テスト周波数 (CISPR 32 の場合は 6 GHz、MIL-STD-461G の場合は 18 GHz) 未満にマッピングしてください。
- ✗高次モードは無視してください。5 GHzでは、20cmのエンクロージャーには約100 MHzの間隔で数十の共振モードがあります。どのモードもノイズ高調波と一致すると EMC 障害が発生します。Pozarあたりでは、モード密度はf^2に比例して増加します。
- ✗開口部はシールドを減らすだけだと考えてください。共振周波数に近い大きな開口部は、空洞のチューニングを弱める可能性がありますが（有益）、独立して放射するスロットアンテナとしても機能します（有害）。Ott氏によれば、アパーチャの影響についてはケースバイケースの解析が必要だそうです。
よくある質問
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