電力線搬送通信に関する公開実験報告書

2001.12.18
（社）日本アマチュア無線連盟 関西地方本部

　（社）日本アマチュア無線連盟　関西地方本部では，アマチュア無線家各位の協力を得て電力線搬送波通信の影響を調査する公開実験を実施したので，以下に報告する．

記

1. 実験の目的

　電灯線に高周波信号を重畳することによって生じる漏洩電界，近傍の無線局によって電灯線に誘起する高周波電圧及び電灯線のインピーダンス特性を測定することにより，電力線搬送通信の帯域が2〜30MHzに拡大された場合の無線通信業務及び放送受信等に対する影響データを収集する．



2. 実験に至る経緯


1) 行政・企業の動き

2) 海外の動き

3) 国内アマチュア無線界の動き



3. 実験の概要

  1. 仮想屋外配線（はしご状に２線を30cm程度離した線路 20m）と仮想屋内配線（φ1.6VVF線 20m）を空中に配置し，そこに標準信号発生器（SSG）から高周波信号（無変調の正弦波）を注入して 所定の距離だけ離れた無線局あるいはBCLラジオで観測される信号強度を調べる．
  2. 先述の仮想屋外・屋内配線にネットワークアナライザを接続し，線路の状態を見る．
  3. 先述の無線局から所定の電波を送信させ，仮想配線に誘起される電圧を計測する．

なお，本実験におけるシグナルジェネレータの使用に関しては，電波法第4条第1号，電波法施行規則第6条第1項第3号の規定により総務大臣の免許を必要としない（総務省に確認済み）．
また近傍無線局からの電波の送信については，移動するアマチュア局を電波法令の規定に基づき当該アマチュア局の免許人が運用した．



4. 実験日時・場所

　2001-11-23（祝）10:00〜15:00
　阪大吹田学舎内（陸上グラウンド横）



5. 実験手順

1) 模擬屋外・屋内配線と，アマチュア無線局・短波受信局の設置

模擬的な屋外・屋内配線とアマチュア無線局・短波受信局を図1 および図2のように配置した（双方の図は視点の相違のみである）．


図1　設置系統図(1)


図2　設置系統図(2)

2) 機器・配線の仕様

試験線路（仮想屋内配線）

φ1.6 VVF線 20m（線材の写真）高さは3m程度．

試験線路の特性は，Qメータによる単位長インダクタンス・キャパシタンス測定結果から以下のように算出される．

試験線路の長さについて

発動発電機ライン（仮想屋外配線）

はしご状に２線を30cm程度離した線路 φ1.6×20m（線の近影1・2），高さは約3m．

発動発電機ラインについて

アース（接地）

ホームセンターで売られている30cm程度のアース棒10本を並列接続して接地している．接地抵抗は経験的に約50Ω，最悪でも100Ω以下と推定される．

負荷

扇風機と14インチTV，ゲーム機（ドリームキャスト）

3) 無線局及び短波受信局

アマチュア無線局

ICOM製 IC-736＋5m高の逆V型短縮ダイポールアンテナ
（サガ電子MT-240X：3.5/7/14/21/28 MHz）


短波受信局

ICOM製 IC-706mk2＋1.8m程度のワイヤー

4) 測定器など，その他の機器

名称 諸元
発動発電機 ホンダ製 EX-6（4サイクル，600VA）
ノイズフィルタ
同相・差動分離回路 同相成分検出のための回路（同相電圧，同相インピーダンス計測用）
PLCダミーロード PLCモデムを模擬
50:75Ω インピーダンス変換回路
巻数：50Ω側10turn，75Ω側12turn．周波数特性
差動増幅器
周波数特性・入出力特性
平衡・不平衡変換器（バラン）
周波数特性
標準信号発生器（SSG） ROHDE & SCHWARZ製 SMH（S/N:883 8021038）
スペクトラムアナライザ アンリツ製 MS2601B（S/N:MT24117）
（予備：HP製HP8561E，アドバンテスト製R3273）
ネットワークアナライザ HP製 HP8753ES（S/N: US39171422）
FETプローブ テクトロニクス製 P6201


6. 計測の実施と計測結果

1) 線路から放射される電波及び線路上の電圧の測定

  1. 図3のように測定系を構成する．
  2. SSGから2〜30[MHz]の範囲の信号を加え， を測定する．
  3. 測定条件
  4. 測定周波数[MHz]
    2.200，3.525，3.925，4.630，5.000，6.055，7.050，7.250，9.595，10.110，10.700，12.000，13.720，14.175，15.450，17.690，18.120，21.225，27.000，29.700
    ただし，他の信号が認められる場合は，近辺の周波数を代用する
  5. SSG出力 電力密度に関しては，規格例あるいはCEATECにおける資料（ZDnetの記事より抜粋）から推定している．
  6. スペアナ及び受信装置の帯域幅設定


図3　供試用線路と計測器材との接続（電圧計測）

表1　受信した信号強度の表（数値はSメータの振れ）
周波数
[MHz]		 SSG出力
[dBm]		 アマチュア局 短波受信局
ダミー無し ダミー有り ダミー無し ダミー有り
負荷無 負荷有 負荷無 負荷有 負荷無 負荷有 負荷無 負荷有
2.200 -12 5.5 5.5 5.5 5.6 5 5 5 5
3.525 -45 0 0 0 2.5 1 1 1 1
3.921 -12 9.0 8.2 7.5 7.2 9+30 9+20 9+20 9+30
4.630 -45 0 0 0 0 4 3 1 1
5.000 -12 9+10 9+2 9+1 8.0 9+30 9+30 9+20 9+30
6.035 -12 9+15 9+15 9+10 9+10 9+40 9+30 9+30 9+20
6.995 -45 6.5 4.4 2.2 1.4 6 6 5 5
7.250 -45 0 0 0 0 1 1 1 1
9.595 -12 9+15 9.0 9+8 8.5 9+50 9+30 9+40 9+30
10.110 -45 0 0 0 0 6 1 5 1
10.690 -12 9+1 4.5 8.0 2.1 9+40 9+20 9+30 9+20
12.000 -12 9+5 8.5 9.0 3.0 9+40 9+20 9+20 9+20
13.790 -12 8.0 9.0 8.9 9.0 9+20 9+30 9+30 9+30
14.176 -45 0 0 0 0 1 5 4 4
15.450 -12 0 0 0 0 9+30 9+30 9+30 9+20
17.68 -12 0 0 0 0 9+20 9+30 9+30 9+30
18.120 -45 0 0 0 0 1 1 3 3
21.225 -45 0 0 0 0 1 1 1 1
26.900 -12 8.0 9.0 9.0 8.0 9+30 9+30 9+40 9+30
29.7 -45 0 0 0 0 2 1 1 1

　また，これに関連してアマチュア局が受信限界になったときのSSG出力レベルを，6人のユーザが無線機の前で信号の有無を確認する音感試験によって確認した．（ダミー有り・負荷有り・聴取用ヘッドフォン無し）．

表2　アマチュア局が受信限界になったときのSSG出力
周波数[MHz] SSG出力[dBm]
3.525 -50
7.011 -57
10.105 -67
14.000 -54
18.120 -36
21.229 -58
24.940 -65
28.850 -72

表3　線路先端差動電圧[dBu]（Span=100kHz RBW=1kHz VBW=1kHz）
周波数
[MHz]		 SSG出力
[dBm]		 スペアナ観測値[dBm] 線路先端差動電圧[dBu] 伝送特性[dB]
ダミー無し ダミー有り ダミー無し ダミー有り ダミー無し ダミー有り
負荷無 負荷有 負荷無 負荷有 負荷無 負荷有 負荷無 負荷有 負荷無 負荷有 負荷無 負荷有
2.200 -12 -53.22 -54.93 -54.61 -55.72 77.14 75.43 75.75 74.64 -17.86 -19.57 -19.25 -20.36
3.525 -45 -82.77 -82.77 -82.77 -82.77 <47.59 <47.59 <47.59 <47.59 <-14.41 <-14.41 <-14.41 <-14.41
3.925 -12 -82.77 -82.77 -82.77 -82.77 <47.59 <47.59 <47.59 <47.59 <-47.41 <-47.41 <-47.41 <-47.41
4.630 -45 -82.77 -82.77 -82.77 -82.77 <47.59 <47.59 <47.59 <47.59 <-14.41 <-14.41 <-14.41 <-14.41
5.000 -12 -82.77 -82.77 -82.77 -82.77 <47.59 <47.59 <47.59 <47.59 <-47.41 <-47.41 <-47.41 <-47.41
6.035 -12 -82.77 -78.29 -82.77 -82.77 <47.59 <52.07 <47.59 <47.59 <-47.41 <-42.93 <-47.41 <-47.41
6.995 -45 -82.77 -82.77 -82.77 -82.77 <47.59 <47.59 <47.59 <47.59 <-14.41 <-14.41 <-14.41 <-14.41
7.250 -45 -82.77 -82.77 -82.77 -82.77 <47.59 <47.59 <47.59 <47.59 <-47.41 <-47.41 <-47.41 <-47.41
9.595 -12 -82.67 -82.67 -82.67 -82.67 <47.69 <47.69 <47.69 <47.69 <-47.31 <-47.31 <-47.31 <-47.31
10.110 -45 -82.67 -82.67 -82.67 -82.67 <47.69 <47.69 <47.69 <47.69 <-14.31 <-14.31 <-14.31 <-14.31
10.690 -12 -82.67 -82.67 -82.67 -82.67 <47.69 <47.69 <47.69 <47.69 <-47.31 <-47.31 <-47.31 <-47.31
12.000 -12 -79.94 -82.67 -82.67 -82.67 <50.42 <47.69 <47.69 <47.69 <-44.58 <-47.31 <-47.31 <-47.31
13.790 -12 -82.62 -82.62 -82.62 -82.62 <47.74 <47.74 <47.74 <47.74 <-47.26 <-47.26 <-47.26 <-47.26
14.176 -45 -82.62 -82.62 -82.62 -82.62 <47.74 <47.74 <47.74 <47.74 <-14.26 <-14.26 <-14.26 <-14.26
15.450 -12 -82.62 -82.62 -82.62 -82.62 <47.74 <47.74 <47.74 <47.74 <-47.26 <-47.26 <-47.26 <-47.26
17.680 -12 -82.62 -82.62 -82.62 -82.62 <47.74 <47.74 <47.74 <47.74 <-47.26 <-47.26 <-47.26 <-47.26
18.120 -45 -82.62 -82.62 -82.62 -82.62 <47.74 <47.74 <47.74 <47.74 <-14.26 <-14.26 <-14.26 <-14.26
21.225 -45 -82.62 -82.62 -82.62 -82.62 <47.74 <47.74 <47.74 <47.74 <-14.26 <-14.26 <-14.26 <-14.26
26.900 -12 -82.42 -82.42 -79.43 -82.42 <47.94 <47.94 <50.93 <47.94 <-47.06 <-47.06 <-44.07 <-47.06
29.700 -45 -82.42 -82.42 -79.43 -82.42 <47.94 <47.94 <50.93 <47.94 <-14.06 <-14.06 <-11.07 <-14.06
注釈：
  • スペアナ入力には 20[dB]の減衰器を挿入して観測している．
  • 数値の“＜NN.NN”は，「NN.NN以下」を表す．
  • 伝送特性の項は，SSGを規定値で終端した時の電圧と受端で観測された電圧の比を表す．値がマイナスのとき減衰を意味する．線路が開放されているときは値がプラスに転じることもある．

表4　線路先端同相電圧[dBu]（Span=100kHz RBW=1kHz VBW=1kHz）
周波数
[MHz]		 SSG出力
[dBm]		 スペアナ観測値[dBm] 線路先端同相電圧[dBu] 伝送特性[dB]
ダミー無し ダミー有り ダミー無し ダミー有り ダミー無し ダミー有り
負荷無 負荷有 負荷無 負荷有 負荷無 負荷有 負荷無 負荷有 負荷無 負荷有 負荷無 負荷有
2.200 -12 -78.83 -82.77 -79.06 -66.38 49.71 <45.77 49.48 62.16 -45.29 <-49.23 -45.52 -32.84
3.525 -45 NaN -70.75 -72.28 -71.59 NaN 57.79 56.26 56.95 NaN -4.21 -5.74 -5.05
3.921 -12 -28.26 -34.99 -33.36 -41.40 100.28 93.55 95.18 87.14 5.28 -1.45 0.18 -7.86
4.630 -45 -65.41 -58.92 -67.00 -76.95 63.13 69.62 61.54 51.59 1.13 7.62 -0.46 -10.41
5.000 -12 -29.42 -38.84 -39.15 -39.90 99.12 89.70 89.39 88.64 4.12 -5.30 -5.61 -6.36
6.035 -12 -28.03 -34.25 -51.35 -37.63 100.51 94.29 77.19 90.91 5.51 -0.71 -17.81 -4.09
6.995 -45 -66.76 -65.31 -70.25 -80.26 61.78 63.23 58.29 48.28 -0.22 1.23 -3.71 -13.72
7.250 -45 -82.77 -82.77 -82.77 -82.77 <45.77 <45.77 <45.77 <45.77 -49.23 -49.23 -49.23 -49.23
9.595 -12 -44.20 -46.24 -56.75 -56.72 84.34 82.30 71.79 71.82 -10.66 -12.70 -23.21 -23.18
10.110 -45 -69.90 -75.03 -67.36 -82.67 58.64 53.51 61.18 45.87 -3.36 -8.49 -0.82 -16.13
10.690 -12 -31.31 -38.81 -36.38 -53.66 97.23 89.73 92.16 74.88 2.23 -5.27 -2.84 -20.12
12.000 -12 -38.46 -43.75 -34.82 -58.66 90.08 84.79 93.72 69.88 -4.92 -10.21 -1.28 -25.12
13.790 -12 -51.14 -63.22 -54.46 -61.57 77.40 65.32 74.08 66.97 -17.60 -29.68 -20.92 -28.03
14.176 -45 -82.62 -82.62 -82.62 -82.62 <45.92 <45.92 <45.92 <45.92 <-16.08 <-16.08 <-16.08 <-16.08
15.450 -12 -51.55 -47.21 -58.69 -53.02 76.99 81.33 69.85 75.52 -18.01 -13.67 -25.15 -19.48
17.680 -12 -42.86 -48.43 -47.29 -60.33 85.68 80.11 81.25 68.21 -9.32 -14.89 -13.75 -26.79
18.120 -45 -82.62 -81.69 -82.62 -82.62 <45.92 <46.85 <45.92 <45.92 <-16.08 <-15.15 <-16.08 <-16.08
21.225 -45 -64.19 -82.62 -82.62 -82.62 64.35 <45.92 <45.92 <45.92 2.35 <-16.08 <-16.08 <-16.08
26.900 -12 -64.19 -46.10 -33.79 -39.02 64.35 82.44 94.75 89.52 -30.65 -12.56 -0.25 -5.48
29.700 -45 -74.86 -82.42 -67.17 -82.42 53.68 <46.12 61.37 <46.12 -8.32 <-15.88 -0.63 <-15.88
注釈：
  • スペアナ入力には 20[dB]の減衰器を挿入して観測している．
  • NaN ＝ Not a Number（データとして意味を持たない）
  • 数値の“＜NN.NN”は，「NN.NN以下」を表す．
  • 伝送特性の項は，SSGを規定値で終端した時の電圧と受端で観測された電圧の比を表す．値がマイナスのとき減衰を意味する．線路が開放されているときは値がプラスに転じることもある．

2) 線路インピーダンスの測定

  1. 図4のように測定系を構成する．
  2. ネットワークアナライザを同相・差動分離回路の差動端子に接続し，2〜30[MHz]の範囲で差動インピーダンス（R±jX形式で記録）を測定する．
    測定条件
  3. ネットワークアナライザを同相・差動分離回路の同相端子に接続し，2〜30[MHz]の範囲で同相インピーダンス（R±jX形式で記録）を測定する．
    測定条件


図4　供試用線路と計測器材との接続（インピーダンス計測）

表5　差動インピーダンス（LHA圧縮済みのCSVファイル）
ダミー無し ダミー有り
負荷無し 負荷有り 負荷無し 負荷有り

表6　同相インピーダンス（LHA圧縮済みのCSVファイル）
ダミー無し ダミー有り
負荷無し 負荷有り 負荷無し 負荷有り

3) 無線局からの放射電波による線路上の電圧の測定

  1. 図5のように測定系を構成する．
  2. 線路中央から10m離隔した位置に線路に対して平行に展張したダイポールアンテナから，50[W]の電力で送信した場合の線路に誘起する同相，差動電圧を測定する．
    測定条件
  3. 測定周波数[MHz]
    3.524，7.0024，14.02，21.035，28.025
  4. スペアナ帯域幅：RBW，VBWともに10[kHz]（あるいは30[kHz]）


図5　供試用線路と計測器材との接続（電圧計測）

表7　線路先端差動電圧[dBu]
周波数
[MHz]		 スペアナ観測値[dBm] 誘起差動電圧[dBu]
ダミー無し ダミー有り ダミー無し ダミー有り
負荷無 負荷有 負荷無 負荷有 負荷無 負荷有 負荷無 負荷有
3.524 -62.83 -63.65 -65.21 -64.24 47.17 46.35 44.79 45.76
7.0024 -53.15 -50.67 -51.35 -46.27 56.85 59.33 58.65 63.73
14.02 -55.99 -61.14 -55.42 -61.96 54.01 48.86 54.58 48.04
21.035 -39.61 -46.53 -42.88 -46.74 70.39 63.47 67.12 63.26
28.025 -46.70 -45.45 -43.80 -45.37 63.30 64.55 66.20 64.63

表8　線路先端同相電圧[dBu]
周波数
[MHz]		 スペアナ観測値[dBm] 誘起同相電圧[dBu]
ダミー無し ダミー有り ダミー無し ダミー有り
負荷無 負荷有 負荷無 負荷有 負荷無 負荷有 負荷無 負荷有
3.524 -39.21 -33.78 -41.40 -41.82 88.97 94.40 86.78 86.36
7.0024 -22.21 -20.99 -32.05 -22.65 105.97 107.19 96.13 105.53
14.02 -25.48 -46.26 -37.03 -27.12 102.70 81.92 91.15 101.06
21.035 -29.32 -33.16 -30.62 -45.49 98.86 95.02 97.56 82.69
28.025 -49.77 -30.92 -48.20 -43.04 78.41 97.26 79.98 85.14



7. 考察

この実験は計測データ収集を目的としたため，結果について考察は加えない．

以上

実験参加者

謝辞

実験の遂行にあたり，以下の方々に技術上の助言をいただいた．

実験の実施にあたり，全国のアマチュア無線家より寄付金をいただいた．

報告書制作：加藤 徹（JG1RVN）， 鹿山 俊洋（JL4CVB），水島 章広（JA3VAP）

本報告書への問いあわせは info_kansai@jarl.gr.jp まで

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