EMC概論　演習

【巻頭言】

本書はClayton Paul 教授の名著 『Introduction to Electromagnetic Compatibility』 (邦訳EMC概論)の章末問題の解法集であり、企業でＥＭＣ設計、評価などに従事する研究者・技術者、大学等でＥＭＣを学ぶ学生などに最適な演習書である。 Paul 教授は初版の『Introduction to Electromagnetic Compatibility』を発刊時に、ご自身で演習問題のソリューションマニュアルを作り出版社に提供されていたが、諸事情により米国では出版されることはなかった。本演習の執筆者である櫻井（日本アイ・ビー・エム）と上（電気通信大学）は2008年に米国デトロイトで行われたIEEE EMCシンポジウムにおいてPaul 教授に会い、日本において演習問題の解法集を出したいとお願いした。 Paul教授は快諾し、原著の出版元のJOHN WILEY & SONS 社からPaul教授の手書きのSolution Manual を送付して頂くこととなった。

本書は各担当執筆者がこのマニュアルを参考に、それぞれの演習問題について再度解法をまとめ直したものである。

各章の初めには梗概を設け、その章の問題を解くのに必要となる式などを解説とともに与え、極力『ＥＭＣ概論』などの書籍の参照を不要とするように心がけた。

各章の執筆を、第1章は櫻井（日本アイ・ビー・エム）、第2章は澁谷（拓殖大学）、第3章は高橋（拓殖大学）、第4は上（電気通信大学）、第5章は越地（東京理科大学）、第6章は櫻井、第7章は澁谷、第8章は高橋、第9章は船越（前日本アイ・ビー・エム）、第10章は上と越地、第11、12、13章は船越がそれぞれ担当した。 全体を通して用語などの統一は必要な限り行ったが、説明の仕方、文体などは各担当者の工夫と考え、あえて統一を取っていない。 演習問題番号は『ＥＭＣ概論』と一致させてあるが、昨今の技術動向などを考慮し執筆者の判断により幾つかの問題の解法は省略した。

構想から発刊まで、諸事情により長い時間が掛かってしまったが、Paul教授が準備された問題の数々は今でも新しい。

この貴重な演習書を技術者や学生が思う存分活用すること心より願っている。

執筆者一同

【目次】

第1章　EMCで用いる基本物理量

1. 1.1　電気長
2. 1.2　デシベル及びEMCで一般に用いる単位
3. 1.3　線路での電力損失
4. 1.4　信号源の考え方
5. 1.5　負荷に供給される電力の計算（負荷が整合しているとき）
6. 1.6　信号源インピーダンスと負荷インピーダンスが異なる場合
7. 問題と解答

第2章　ＥＭＣの必要条件

1. 2.1　国内規格で求められる要求事項
2. 2.2　製品に求められるその他の要求事項
3. 2.3　製品における設計制約
4. 2.4　EMC設計の利点
5. 問題と解答

第3章　電磁界理論（Electromagnetic Field Theory）

1. 3.1　ベクトル計算の基礎
2. 3.2　曲線に沿ったベクトルの線積分
3. 3.3　曲面上のベクトルの面積分
4. 3.4　ベクトルの発散
5. 3.5　発散定理
6. 3.6　ベクトルの回転
7. 3.7　ストークスの定理
8. 3.8　ファラデーの法則
9. 3.9　アンペア（アンペール）の法則
10. 3.10　電界のガウスの法則
11. 3.11　磁界のガウスの法則
12. 3.12　電荷の保存
13. 3.13　媒質の構成パラメータ
14. 3.14　マクスウェルの方程式
15. 3.15　境界条件
16. 3.16　フェーザ表示
17. 3.17　ポインティングベクト
18. 3.18　平面波の性質
19. 問題と解答

第4章　伝送線路

1. 4.1　電信方程式
2. 4.2　平行2本線路のインダクタンス
3. 4.3　平行2本線路のキャパシタンス
4. 4.4　グラウンド面上の単線路のキャパシタンスとインダクタンス
5. 4.5　同軸線路のインダクタンスとキャパシタンス
6. 4.6　導体線の抵抗
7. 問題と解答

第5章　アンテナ

1. 5.1　電気（ヘルツ）ダイポールアンテナ
2. 5.2　磁気ダイポール（ループ）アンテナ
3. 5.3　1/2波長ダイポールアンテナと1/4波長モノポールアンテナ
4. 5.4　二つのアンテナアレーの放射電磁界
5. 5.5　アンテナの指向性、利得、有効開口面積
6. 5.6　アンテナファクタ
7. 5.7　フリスの伝送方程式
8. 5.8　バイコニカルアンテナ
9. 問題と解答

第6章　部品の非理想的特性

1. 6.1　導線
2. 6.2　導線の抵抗値と内部インダクタンス
3. 6.3　内部インダクタンス
4. 6.4　平行導線の外部インピーダンスと静電容量
5. 6.5　プリント基板のランド（銅箔）
6. 6.6　特性インピーダンスと外部インダクタンス、静電容量
7. 6.7　種々の配線構造の実効比誘電率
8. 6.8　マイクロストリップラインの特性インピーダンス
9. 6.9　コプレナーストリップの特性インピーダンス
10. 6.10　同じ幅で対向配置された構造（対向ストリップ）の特性インピーダンス
11. 6.11　抵抗
12. 6.12　キャパシタ
13. 6.13　インダクタ
14. 6.14　コモンモードチョークコイル
15. 6.15　フェライトビーズ
16. 6.16　機械スイッチと接点アーク、回路への影響
17. 問題と解答

第7章　信号スペクトラム

1. 7.1　周期信号
2. 7.2　デジタル回路波形のスペクトラム
3. 7.3　スペクトラムアナライザ
4. 7.4　非周期波形の表現
5. 7.5　線形システムの周波数領域応答を用いた時間領域応答の決定
6. 7.6　ランダム信号の表現
7. 問題と解答

第8章　放射エミッションとサセプタビリティ

1. 8.1　ディファレンシャルモードとコモンモード
2. 8.2　平行二線による誘導電圧と誘導電流
3. 8.3　同軸ケーブルの誘導電圧と誘導電流
4. 問題と解答

第9章　伝導エミッションとサセプタビリティ

1. 9.1　伝導エミッション(Conducted emissions)
2. 9.2　伝導サセプタビリティ(Conducted susceptibility)
3. 9.3　伝導エミッションの測定
4. 9.4　ACノイズフィルタ
5. 9.5　電源
6. 9.6　電源とフィルタの配置
7. 9.7　伝導サセプタビリティ
8. 問題と解答

第10章　クロストーク

1. 10.1　3本の導体線路
2. 10.2　グラウンド面上の2導体線路
3. 10.3　円筒シールド内の2導体線路
4. 10.4　均一媒質中の無損失線路での特性インピーダンス行列
5. 10.5　クロストーク
6. 10.6　グランド面上の2本の導線における厳密な変換行列
7. 問題と解答

第11章　シールド

1. 11.1　シールドの定義
2. 11.2　シールドの目的
3. 11.3　シールドの効果
4. 11.4　シールド効果の阻害要因と対策
5. 問題と解答

第12章　静電気放電（ESD）

1. 12.1　摩擦電気係数列
2. 12.2　ESDの原因
3. 12.3　ESDの影響
4. 12.4　ESD発生を低減する設計技術
5. 問題と解答

第13章　EMCを考慮したシステム設計

1. 13.1　接地法
2. 13.2　システム構成
3. 13.3　プリント回路基板設計
4. 問題と解答

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