HDMIケーブルとエミッション

　HDMI（High-Definition Multimedia Interface）ケーブル接続の家電・市販製品が増えるにつれ、製品設計者やEMCエンジニアにとっては、結果的に生じるHDMIケーブルからの放射に関連したエミッション問題が増え続ける事態となっている。HDMIケーブルを１本または複数本追加することによりRE（radiated emissions：放射エミッション）試験が不合格になることは、一般的によくあることである。
　エミッションが増えてきた理由は、HDMIケーブルの多くのブランドは、コネクタ・バックシェル接続に対するシールドが不十分だからである。残念なことに、有名メーカーのケーブルを買えばREに合格すると安心できるわけではない。コネクタ・バックシェルに１インチまたはそれ以上のピグテール接続を持つシールドを施すのは一般的ではない。問題は、HDMI Forum Technical Working Groupが考案したオリジナルのHDMI規格にある。あいにく、この規格はケーブルシールドを終端する最善の方法に関しては全く不十分にしか記述していない。つまり、シールドが複数の場所（理想的にはバックシェルの全周）で直接コネクタ・バックシェル（グランド）に接続される場合、この業界で言う「３６０度」接続ということである。
　高い周波数では、ピグテールは非常に誘導的になる可能性がある。例えば、1インチのピグテール（インダクタンス20 nH）はインピーダンス12 Ωとして現れる。周波数が高くなるにつれてインピーダンスも高くなる。インピーダンスが高くなると、ケーブルシールドは必然的にコネクタ・グランドから「切断」され、その結果ケーブルからのエミッションが発生する。
　EMCエンジニアや適合試験所は、この問題に悩まされ続けてきた。２００８年にはFCIのDana Bergey氏とNathan Altland氏がDesignCONで「EMIシールドとケーブル・アセンブリ」という題の論文を発表したが、そこでは、掃引されたRF源により発生したエミッション特性について多くのケーブルを試験した。ケーブルのエミッションは、従来型のリバブレション・チャンバで試験された。HDMIの結果だけ見ると、８本のケーブルが試験され、うち２本が残りの６本より20 dBほど高いエミッションを生じている。この２本を分解すると、原因については、上記のようなピグテール問題であるとすぐに明らかになった。図１を参照されたい。
　私は最近、HDMI Licensing AdministratorのBrad Bramy氏に連絡を取り、作業班（WG：Working Group）がこの問題に気づいているかどうか、また現在の規格の進展がより厳格なエミッションに適したアッセンブリ工程によってこの問題を解決できるかどうかについて確認したところ、Bramy氏は以下の質問をWGに諮ってくれ、以下のような正式回答を得た。

１．このグランド接続について現在のHDMI仕様は、正確には何を示しているのか？HDMI 1.4bの仕様は現在のケーブル仕様を左右するもので、HDMI設立者（Founders）によって作られた。フォーラムはHDMI 1.4b仕様およびその内容についてコメントする立場にはない。HDMI LAは、直接Foundersと作業しているので、この問題についてはHDMI LAに聞けば最適な回答をもらえるだろう。

２．新しいversion 2.1の仕様では、この問題についての改善に取り組んでいるか？ HDMI 2.1は、全てにおいて改善された性能を持つ新しいケーブルを紹介している（現時点の仮名称は48G HDMI Cable）だが、仕様は最終検討段階のため、仕様詳細についてまだフォーラムがコメントすることはできない。

３．WGはこの問題に気づいているのか？また、改善手段について考えているか？HDMI Forum Technical Working Groupは現行のケーブル仕様についての懸念を承知している。だが、仕様が最終検討中なので、フォーラムが仕様詳細についてコメントする段階ではない。WGはこの懸念を承知していることには安心したが、将来の規格がこの問題について取り組むかどうかは時間が経てばわかるだろう。そう願いたいものである! その間にも、高性能のさまざまなHDMIケーブルを確保して、どれを使えばエミッション試験に最適なものか１つずつ調べる必要があるだろう。それが理想的な解決ではないにしても、である。

参考文献
1. Bergey and Altland, EMI Shielding of Cable Assemblies,DesignCON 2008, http://www.magazines007.com/pdf/DC08_Dana_Bergey.pdf.
2. HDMI Forum Technical Working Group, http://www.hdmi.org.

図１．長いピグテール接続を使って不十分に終端されたHDMIケーブルのシールド。（画像提供：Dana Bergey、Nathan Altland）
図２．８本のHDMIケーブルサンプルからの放射エミッション結果。サンプルのうち２本が平均より20 dB高いエミッションを示している。（グラフ提供：Dana Bergey、Nathan Altland）

2017年7月3日　by Kenneth Wyatt