ノイズ対策技術 より高速化
LTE対応携帯端末の増加やパワーエレ分野でも重要性高まる
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 ノイズ対策技術が高度化している。スマートフォンやタブレット端末などの成長分野は、利用周波数の高周波化および多様化、信号処理の高速化を伴いながら、新製品開発が活発化。特にLTE端末の利用が進展する中、幅広い周波数帯域でのノイズ対策が要求されるようになってきた。一方、エネルギー問題がクローズアップされている中、自動車のHEV、EV化を含めたスマートグリッドの構築を視野に入れた再生可能エネルギーなどの社会インフラ分野で新たなノイズ対策技術が要求されている。世界のノイズ規制に適合した最適なノイズ対策のための電子部品の新製品開発が一段と活発化してきた。

 各種電子機器や自動車は、電波暗室を核とした測定・評価ラボでノイズの測定、対策を施さなければならない。各国ではノイズに対する規制、法整備を行っており、最終製品は認定の取得が必要となる。

 測定・評価ラボの中核である電波暗室は、EMI測定、イミュニティ試験に利用。EN、FCC、VCCI、CISPR、ISOなど世界のEMC規格に適合するための評価、試験を行う。

 具体的にノイズ対策を施すには、あらかじめ回路構成、インピーダンスコントロールなど、プリント配線板の回路設計段階で対策が施され、試作機器、完成品になるまでに、ハウジングやノイズ対策部品を挿入する手法が一般的。

 スマートフォンや、タブレット端末が急速に普及している。これまでの携帯電話に比べ、小型で多機能化しているため、より高度なノイズ対策技術が要求される。特にLTEは、様々な周波数帯域で採用されるため、LTE端末を開発するには、幅広い帯域でのノイズ対策が必要である。また、周波数の異なる複数のアンテナを搭載する。そのため、通信品位の劣化を抑制するためには、受信する複数のアンテナの全てのノイズ対策が要求される。

 ノイズの発生源や伝搬路に貼るだけで、効果的にノイズを抑制するノイズ抑制シートは、磁性体シートと非磁性体シートが開発されている。磁性体シートは、磁性体を樹脂中に分散させたシート。磁性体の磁気損失作用により、磁界成分をより効果的に熱に変えて減衰(吸収)させるもの。厚さ25マイクロ―1ミリメートルの極薄シートで軽量。

 一方、非磁性体シートは、PET不織布を基材にその表面を制御し、非磁性金属を加工した部分と絶縁シート、粘着部から構成。この構造から発生する抵抗損失により電界成分をより効果的に熱に変えるもの。厚みも磁性体シートに迫ってきた。

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超小型化に加え薄型化
ノイズ対策部品は、積層セラミックコンデンサをはじめ、インダクタ、LCフィルターなどが、1005から0603、さらには0402サイズまで小型化が進展。しかも薄さを要求されることから、厚み1ミリメートル以下の超薄型品が定着化してきた。さらには複数ラインのノイズ対策が可能なアレイタイプなどが採用される。コイルでは巻線タイプにおいて、コアロスを低減させた低損失フェライトを採用することで、小型、大電流対応、高コモンモードインピーダンスを推進。積層タイプも小型で低直流抵抗化、大電流タイプに向けた開発が活発化している。

LCフィルターは、最近では薄膜タイプでの品揃えが充実してきた。これは高速差動伝送ラインの対策で有効になるためで、薄膜コモンモードフィルターでは、0.45×0.3×0.23ミリメートルサイズまで小型化した。また、コネクタや液晶ラインでは、薄膜LCフィルターアレイの採用が広がっている。

最近では、太陽光および風力発電といった再生可能エネルギー、EV、HEVといった自動車など、パワーエレクトロニクス分野でのノイズ対策の重要性が高まっている。

太陽光発電ではパワーコンディショナという電源が用いられる。ノイズフィルターは、このパワーコンディショナを挟んで、発電パネル側のDC側ノイズフィルター、系統(負荷)側のAC側ノイズフィルターが用いられる。

DC用は、ソーラーパネル側への電導ノイズを抑制し、パネル側からの高周波ノイズ放射を低減する目的で使用される。一方のAC用はインバータへのノイズ、商用電源へのノイズを抑制する目的で使用される。

箱型パワーラインノイズフィルターは、大電流対応、高減衰特性で小型化が求められている。そのため、材料から部品、さらには回路構成までの最適化を図ったノイズフィルターが開発される。

メガソーラーにおけるパワーコンディショナでは定格電流1600Aクラスの大電流対応ノイズフィルターが用いられる。DC側、AC側のいずれも基本的には小型化設計。その上で、高減衰化が強く求められる場合は、コイルを2段で使用するなど、多段化の技術が利用されている。最近では高インダクタンスコイルを使用することで、1段構成での回路によって小型化を実現する例が見られる。