研 究 ノート

筐体開口部のシールド効果に及ぼす影響
小久保弘樹＊１、松生秀正＊２、山本光男＊２、松原寛至＊３、
小林 正＊４、稲熊淳一＊３、大橋良紀＊５、山田豊雄＊６

Influence of the Apertures in a Metallic Enclosureon the Electromagnetic Shielding EffectivenessHiroki KOKUBO, Hidemasa MATSUO, Mitsuo YAMAMOTO, Hiroshi MATSUBARA,
Tadashi KOBAYASHI, Jun-ichi INAKUMA, Yoshinori OHASHI and Toyoo YAMADA
Department of Industry and Labor *1 Industrial Technology Division, AITEC * 2 Maspro Denkoh Corp. * 3
Nitto Electric Works, Ltd. *4 Kitagawa Industries Co., Ltd. * 5 Toyo Electric Corp. * 6
金属筐体に種々の開口部を設けて、開口部形状が筐体の電磁波シールド性能に与える影響を評価・検討し た 。 測 定 周 波 数 は 1.35GHz〜 ２ GHz の 範 囲 で あ り 、 ま た 、 開 口 部 の 最 大 寸 法 は 75mm 以 下 と し た 。 同 一 形状の丸穴開口部を複数有する場合と角穴開口部を複数有する場合について実験を行い、筐体のシールド効果を与える実験式を求めることができた。

１．はじめに央付近に種々の開口部を有する(W)300×(H)300mm の金システム全体を金属等で覆うシールド技術は、古くか属パネルを取り付けて金属筐体とし、開口部の筐体電磁ら行われてきた電磁環境対策技術である。この技術は電波シールド特性に与える影響を評価した。具体的には、子機器に対しても有効であるが、今日の高密度・高速化

金属筐体の内部に送信アンテナを設置し、金属パネルをした電子機器は自己発熱という深刻な問題を抱えており、外した開放状態での外部受信アンテナ近傍における電界筐体に冷却用の開口部を設けざるを得ない状況にある。

強度Ｅ0(f)（dBμV/m）をスペクトラムアナライザで検出

この開口部が筐体のシールド特性を劣化させる主原因とした値がＶ0(f)（dBμV）、金属パネルを取り付けた状態なるが、その影響を詳細に調べた報告はそれほど多くなでの受信アンテナ近傍における電界強度Ｅ 1(f)（dBμく、また、既存の報告も MHz 帯を中心とするものが多い

V/m）をスペクトラムアナライザで検出した値がＶ1(f)１）、２）。そこで、本研究では開口部を有する筐体の GHz（dBμV）の場合、金属筐体のシールド効果（SE）と平均帯におけるシールド効果を調べ、実験式の導出を試みた。

シールド効果（ASE）を次式で定義し、この ASE を用いて筐体のシールド性能を比較検討した。

SE ( f ) = E 0 ( f ) − E1 ( f ) = V0 ( f ) − V1 ( f )２．実験方法今までに我々は 1.5GHz 帯の携帯電話が衛星放送受信

ASE =３）設備に与える影響について調査してきたが 、今回も携

f2
1SE ( f ) df∫
ff 2 − f1 1(dB) L (1)(dB ) L (2)

帯電話（1.429GHz〜1.453GHz）および PHS（1.8935GHz〜

ただし、ここでｆは測定周波数であり、ｆ1 は 1.35GHz、1.9196GHz）の使用周波数帯を考慮して、1.35GHz〜2GHz

ｆ2 は２GHz である。アンテナは送受信とも垂直偏波方向の周波数範囲で実験を行った。に設置し、また、筐体の共振を防ぐため、測定時には金実 験 に は 、 前 面 の 開 い て い る (W)300 × (H)300 ×

属箱内部５面に電磁波吸収体を貼り付けた。実際の測定(D)200mm の金属箱を用いた（写真１）。この金属箱に中配置を図１に示す。
電波暗室
受信ホーンアンテナ

1.5m
３００２００３００3m

送信アンテナ

３００スペクトラムアナライザ

写真１ 金属筐体
＊

＊

金属筐体

1 産業労働部 産業技術課
2 工業技術部業株式会社 ＊6 東洋電機株式会社

信号発生器

図１ 測定配置
機械電子室＊

3 マスプロ電工株式会社＊

4 日東工業株式会社

＊

5 北川工

３．実験結果および考察

ｎ(個)は角穴の個数である。20 種類の金属パネルについ３．１ 丸穴開口部の場合て ASE を測定し、(4)式の係数を最小自乗法により算出し穴径、穴数が一定で、穴間隔と穴の配置が異なる場合た。係数ｂi については１次の項で打ち切った場合から５のシールド効果についての測定結果を図２に示す。図２次まで次数を増やした場合について求めた。結果を図４から明らかなように、本研究の範囲では穴間隔や穴の配に示す。図４から実験式の次数を上げていくと測定値と置が筐体のシールド効果に与える影響はほとんどないよの誤差の平均は確かに減少するが、実験式の複雑さも増うに思われる。次に、穴径、穴数の異なる 16 種類の金属していくため、実用性を考慮して、本研究では２次までパネルを用意して ASE を測定し（図３）、実験式を求め含めた次式を実験式として採用することにした。

た。得られた実験式は次式である。

ASE = −65.6 ⋅ log(W ) − 14.1 ⋅ log( H / W )(dB ) L (3)− 2.5 ⋅ {log( H / W )}2 − 17.9 ⋅ log(n) + 134.8

ただし、ここでＤ(mm)は丸穴の直径、ｎ(個)は丸穴の個2.5

効果も直線で記入してあるが、この式が実測値とよく一致していることがわかる。

Ａ5mm

4mm

Ｂ

シールド効果（ｄＢ）

φ2.5mm×110個(10行11列）

3.5mm

3.5mm

φ2.5mm×110個(5行22列）Ｃ7mm

φ2.5mm×110個(10行11列）8.0

誤差平均2.0

誤差二乗平均1.56.0
4.0

1.0

2.0

0.50.00.0
12345100近似の次数80

図４ 実験式の次数と誤差の関係

6040４．まとめＡ20Ｂ

Ｃ

ＥＭＣには多くの要因が複雑に絡んでいるため、解決のための常套手段もなく、その対策は技術者の勘と経験

0
1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9周波数（ＧＨｚ）

平均シールド効果（ｄB)

7mm

誤差平均数である。図３には、(3)式により計算した平均シールド(dB ) L (5)誤差二乗平均ASE = −63.2 ⋅ log( D ) − 17.4 ⋅ log(n) + 131.1

2に頼らざるを得ない状況にある。また、今日の電子基板は一昔前のハイブリッド集積回路以上の複雑さを有して図２ 穴の配置がシールド効果に与える影響おり、基板レベルで実施できる後付けのＥＭＣ対策にも80限界がある。本研究では、この技術的課題を克服するた

70

φ2.5mmめ、敢えて電子基板・電子回路に着目することなく、筐60φ5mm

体の開口部形状と電磁波障害の関係に主眼を置くことに50

φ7.5mmより、普遍的で予見性に富む法則を見出すことを試みた。

40φ10.7mm

その結果、丸穴形状および角穴形状の開口部を持つ筐体

φ20mmのシールド性能を表す実験式を得ることができた。この

φ34mm

式は実測値ともほぼ一致しており、汎用性の高いものとφ75mm

思われるが、今後は実際の電子機器に適用し、その有効30201001101001000性を確認していく予定である。

穴数

文 献

図３ 平均シールド効果の計算値と実測値

1)野口和義，山内健史，松原忍：ＥＭＣ，15(1993)
2)植木誠，田中隆一，仲村人也：ＮＥＣ技法，51(6)，３．２ 角穴開口部の場合丸穴の場合との対比が容易なように、角穴を有する筐体の ASE が次式で表されると仮定した。

66(1998)
3)中部エレクトロニクス振興会技術委員会第１分科会∞：電子機器の電磁ノイズ対策に関する研究 −放射i =1

イミュニティの定量的評価に関する研究−，2001，

ASE = a ⋅ log(W ) + ∑ bi ⋅ {log( H / W )}i+ c ⋅ log(n) + d(dB) L (4)ただし、
ここでＷ(mm)は角穴の幅、Ｈ(mm)は角穴の高さ、

中部エレクトロニクス振興会