フェライトコアの仕組み

質問

フェライトコアをケーブルに付けると、ケーブルから輻射される高周波電磁波ノイズを抑えることが出来るとのことですが、その仕組みがよくわかりません。

フェライトコアを付けると、高周波電磁波ノイズの元になっている高周波電流がケーブルに流れなくなって、結果として、ケーブルの外の高周波電磁波が無くなるのでしょうか？
それとも、フェライトコアを付けてもケーブルに流れている電流はまったく変化なしで、ケーブルの外の高周波電磁波のみを吸収してくれるのでしょうか？

回答No.2

sawa001 · ベストアンサー

信号線は普通、基準電位(グラウンド)と信号の2本ありますよね。
電流の向きは、
信号→
グラウンド←
のように逆になります。これをノーマルモードといいます。
それぞれの線の回りに環状磁界ができますが、それぞれ時計回りと反時計回りで逆方向になりますよね。
フェライトコアをケーブルにつけると、その磁界の大部分がコアの中を通るようになりますが、信号とグラウンドの磁界が互いに打ち消しあって、フェライトコアの影響は現れません。(理想的にはですけどね)

ところが高周波ノイズは主に、
信号→
グラウンド→
というふうに同じ方向に電流が流れるものが障害の原因となります。コモンモードノイズといわれるものです。
この場合にフェライトコアをケーブルにつけると、信号とグラウンドに流れる電流によって生じる磁界がコア内で強め合い、信号線とグラウンドがインダクタンスを持つようになります。コアの高周波損失がある場合には抵抗成分も持つようになります。その結果高周波電流が流れにくくなります。

なお、問題となるノイズがノーマルモードだった場合は、以上の理由からフェライトコアの効果は期待できません。

補足

ありがとうございます。

コモンノードノイズの電流うちの高周波成分を流れにくくして、それ由来の高周波電磁波を無くすということですね。

コモンノードノイズは何が原因で発生するのでしょうか？

> この場合にフェライトコアをケーブルにつけると、信号とグラウンドに流れる電流によって生じる磁界がコア内で強め合い、信号線とグラウンドがインダクタンスを持つようになります。

コア内に電流由来の磁界が発生すると、どうしてケーブルがインダクタンスを持つようになるのでしょうか？

> コアの高周波損失がある場合には抵抗成分も持つようになります。

コアの高周波損失というのはどのような現象なのでしょうか？

回答No.5

MOMON12345

> 外皮というのは同軸ケーブルの網線のシールド線を指しているので
しょうか？

そうです。
でも漢字変換違ってるような…
すみません。

お礼

了解しました。

ありがとうございます。

回答No.4

sawa001

>コモンノードノイズは何が原因で発生するのでしょうか？

どこかの電流あるいは電圧の変化が、ケーブルあるいはケーブルにつながっている回路に結合すると発生します。
結合の種類には、電磁結合、誘導結合、静電結合、共有インピーダンス結合などがあります。

>コア内に電流由来の磁界が発生すると、どうしてケーブルがインダクタンスを持つようになるのでしょうか？

コイルに透磁率の高い材質の芯を通すと透磁率に比例してインダクタンスが増えるのと同じ現象です。

>コアの高周波損失というのはどのような現象なのでしょうか？

磁気ヒステリシス損によるものなのかと思いますが、よく分かりませんね。トランスなどでは損失が多いと困りますが、ノイズ対策用のフェライトコアにはわざと損失が多い材質が使われています。

これ以上原理的なことに興味がおありでしたら、元の質問の範囲から外れると思いますので、別に質問を立てて個別に質問されてはいかかでしょうか。

お礼

とても丁寧に回答して頂き、ありがとうございます。

難しいですね。。でも、おかげで少しですがイメージが掴めてきました。
もうちょっと勉強してみます。

この先の疑問については、別に質問を立てるようにします。

重ね重ね、ありがとうございます。

回答No.3

MOMON12345

> どうしてケーブルのインダクタンスが増加するのでしょうか。。

おそらく同軸ケーブルのような、シールドされているのに何故かと言うことだと思うのですが、同軸ケーブルの外皮のインピーダンスがフェライトコアによって上がれば、信号はそこで減衰しますよね。

シールドケーブルでない場合はモロにその線のインピーダンスが上がることになります。

お礼

ありがとうございます。
わかってきたような気がします。

確認ですが、外皮というのは同軸ケーブルの網線のシールド線を指しているのでしょうか？

回答No.1

MOMON12345

ノイズ防止用のフェライトはμの高い材質なので、その部分のインダクタンスと損失が増します。
損失はフェライトコアで吸収されて熱になります。
つまり不要輻射に対してケーブルのインピーダンスを上げると共にQを下げて損失を増やして吸収するような感じです。

従って高周波電流の流れる場所にμの大きなフェライトコアを入れると信号波形が変化します。
ビデオケーブル系ではこの影響が出ます。

お礼

回答をありがとうございます。

信号が高周波だと、信号自体も変化してしまうのですね。
重要な情報をありがとうございます。

>ノイズ防止用のフェライトはμの高い材質なので、その部分のインダクタンスと損失が増します。

ケーブルの周りにμの高いものがあると、どうしてケーブルのインダクタンスが増加するのでしょうか。。