2.8 高周波・EMI・配線
この分野で交互作用が出やすい理由
高周波・EMIの世界では、因子の効き方が連続的でなく、ある境界を越えると急に変わることが多い。
たとえば配線長を少し長くしただけでも、信号の立上り時間に対して配線遅延が無視できなくなると、反射やリンギングが急に問題になる。
また、ケーブル長が特定の周波数に対してλ/4やλ/2に近づくと、ケーブルがアンテナや共振器のように振る舞う。
このため、配線長、終端抵抗、基板材、パターン幅、シールド、ケーブル取り回しは、単独では評価しにくい。
| 因子 | 実際に動かしている状態 |
|---|---|
| 配線長 | 伝搬遅延、反射タイミング、共振周波数 |
| 終端抵抗 | 反射係数、波形歪み、消費電力 |
| 基板材 | 誘電率、伝搬速度、損失、Z0 |
| パターン幅・高さ | 特性インピーダンス、結合、容量 |
| シールド | 電界遮蔽、共振、接地経路 |
| ケーブル取り回し | ループ面積、結合、アンテナ効果 |
| グランド構造 | リターン電流経路、コモンモード変換 |
この分野では、「部品や配線を変えたらノイズが減った」という結果が得られても、その効果が別基板・別筐体・別ケーブルで再現しないことが多い。
理由は、効果の本質が単一因子ではなく、伝送線路・リターンパス・共振・放射経路の組み合わせに依存しているからである。
要注意の交互作用
- 配線長 × 終端抵抗（反射が激変）
- 基板材（εr）× パターン幅/高さ（特性インピーダンス）
- シールド × ケーブル取り回し（共振モードが変わる）
因子/水準
- 物理量は 特性インピーダンス（Z0）、立上り時間比（tr/配線遅延）などに整理すると加法性が出やすい
- “長さ”水準は共振周波数を跨がない（λ/4付近を横切るとレジーム切替）
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