エンクロージャのシールド効果の測定 — MIL-STD-285 の概要

エンクロージャのシールド効果の測定 — MIL-STD-285 の概要
株式会社 e・オータマ 佐藤智典

2024 年 2 月 6 日• この規格は電気的試験のために用いられるシー

目次
1

はじめに

12

一般
2.1 概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 シールド効果 . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1
12

測定法
3.1 低インピーダンス電磁界 (磁界) . . . . . . . .
3.2 高インピーダンス電磁界 (電界) . . . . . . . .
3.3 平面波 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2235参考資料534

ルド・エンクロージャ (シールド・ルーム) への適用が意図されている。
より小さいシールド・エンクロージャの評価には、例えば MIL-STD-1377[2] や IEEE 299.1[4]に含まれているような方法を適用できるかも知れない。

• 低インピーダンス電磁界 (磁界)、高インピーダンス電磁界 (電界)、平面波の 3 つの測定法が述べられている。†2はじめに1• 周波数掃引を行なうのではなく、

MIL-STD-285 (1956)[1] では電気的試験のために– 低インピーダンス電磁界 (磁界) — 150〜用いられるシールド・エンクロージャ (シールド・ルー

200 kHz の範囲のいずれかの周波数ム) のシールド効果 (shielding eﬀectiveness; SE) の– 高 イ ン ピ ー ダ ン ス 電 磁 界 (電 界 ) —評価の方法が述べられている。この規格は非常に古200 kHz、1 MHz、18 MHz

く、1997 年に廃止されているものの、それ以降もし– 平面波 — 400 MHz

ばしば参照されている。†1での測定を行なうように述べられている。†3

本稿ではこの規格、MIL-STD-285 (1956) の概要を述べる。なお、本稿は規格の内容全てをカバーす• 時代背景から、受信側のメータの示度がシールるものではなく、また正確であるとも限らないので、ドありの場合となしの場合で同一となるように規格についての正確な情報は規格そのもの [1] を参アッテネータを調整し、それらの減衰量の差か照していただきたい。

らシールド効果を求めるような手順が示されている。

2

一般

2.1

概要

現代では、エンクロージャのシールド効果が高い場合のシールドなしでの測定 (基準測定) で外付けのアッテネータが必要となるかも知れないことを除き、受信側での信号レベルをスペク• この規格は 1997 年に廃止されており、その理由として IEEE 299[3][7] が適切な代替となるとトラム・アナライザやレシーバなどで直接測定判断された旨が述べられている。

してその差からシールド効果を求めることができるだろう。
†2 電磁界のインピーダンスは磁界の強さ (H (A/m)) に対する電界の強さ (E (V/m)) の比率 E/H (Ω) である。
†3 必要な場合、機器が対応可能な範囲で他の周波数での測定を行なうことも、場合によっては周波数掃引での測定を行なうことも可能だろう。

†1 但し、測定法として MIL-STD-285 を参照していても、この文書で述べられている具体的な測定法には従っていないことが多いと思われる。また、シールド材の評価方法としてこの規格が準用されていることもある。

1

エンクロージャのシールド効果の測定 — MIL-STD-285 の概要(1) ‫܅‬ฆฆଅฆଅഈ؉
U1༄̅؇ԇ؅
(༅ईࠅЅ)؉ȅࠅฅ؅

(༅ईࠅЅ)(2) ȅ‫܆‬ฆଅฆଅഈ؉

U2ࠅ
図 1: シールド効果の測定の原理• エンクロージャの外側に送信アンテナを、エンさらに、測定系が同一であれば、測定された電圧クロージャの内側に受信アンテナを置くようににアンテナ係数を適用して電界強度や磁界の強さ述べられている。†4に換算するまでもなく、シールドがない状態での測定値を U1 (µV)、シールドを通した時の測定値を2.2U2 (µV) として、シールド効果

SE = 20 log10

シールド効果 (shielding eﬀectiveness) はシールドによって電磁界がどれだけ減衰するかを示すもの

U1U2より求めることができる。

である。
電界、あるいは平面波に対するシールドを考えた測定結果をデシベルで (例えば E(dB) (dBµV/m)

場合、シールドがない状態での放射源からある距離や U(dB) (dBµV) で) 表現すれば、SE (dB) は単離れた位置での電界強度を E1 (µV/m)、その他の純に条件を同一のままでシールドを通すようにした場合

SE = E1(dB) − E2(dB)の電界強度を E2 (µV/m) とすると、そのシールド

SE = U1(dB) − U2(dB)

効果 SE (dB) はのようになる。

E1
SE = 20 log10
E2の よ う に 、ま た 磁 界 に 対 す る SE は 電 界 強 度

E (µV/m) の代わりに磁界の強さ H (µA/m) を(あるいは磁束密度 B (T) を) 用いて同様にSE = 20 log103測定法

3.1

低インピーダンス電磁界 (磁界)1. 送信用ループとして #6 AWG†5 の銅線を 1 回

H1H2巻いた直径 12 in (約 30 cm) のループを、受信用ループとしてそれと同様のものを用いる。†6のように求めることができる。

†5 導体外径 約 4.1 mm、導体断面積 約 13.3 mm2†4 測定対象のエンクロージャのシールド性にもよるが、相当†6 200 kHz では波長 λ = 1500 m であり、このような波長のレベルの電磁界を放射させることが必要となるだろう。このため、法的な制限のため、また周囲への干渉の防止のため、可能な場合は測定対象のエンクロージャそのものを大きなシールド・ルームや電波暗室の中に置いて測定を行なう、逆にシールド・エンクロージャの内側から照射するようにする (そのようにした場合はこの規格に従った測定とは言い難くなるが) などの対応が必要となるかも知れない。と比較して極めて小さいループは、磁界のみを放射するものとみなすことができる。そのようなループから放射された電磁界のインピーダンスは距離が離れるにつれて上昇する (図 5) が、この測定条件では送信ループからシールドまでの距離は波長に対して極度に小さく、シールドの位置でも依然として磁界が支配的な、すなわち低インピーダンスの電磁界を得られると考えられる。

2

エンクロージャのシールド効果の測定 — MIL-STD-285 の概要(1) คฆଅd412"12"(Ȃ 30 cm)

(Ȃ 30 cm)

U2༄̅؇ԇ؅(༅ईࠅЅ)12"(Ȃ 30 cm)

अࠅąࠅ(2) ‫܅‬ฆฆଅ
ఈ

d4U1

図 2: 低インピーダンス電磁界 (磁界)• シールドの継ぎ目に対して任意の向きで。

2. 信号発生器の出力レベルはシールドを隔てて置かれた受信用ループで適当なレベルの出力を得

4. ループの配置や送信用アンテナに印加する信号られるように調整する。のを維持したままでループ間にシールドがない

この測定で必要となる磁界を得るためにはかな状態とした時の受信レベル U1 を記録する (図 2

り大きな電流を流すことが、従ってそれに対応(2))。

した電力増幅器が必要となりそうである。†7 ま

5. それらの測定結果から SE を求める (§2.2)。

た、駆動対象のループは非常に低インピーダン
ス (インダクタンス 1 µH 弱、200 kHz におけるインピーダンス 1 Ω 程度と推定される) であるので、電力増幅器がそのような負荷に対応し3.2たものでない場合、直列に抵抗を接続すること

高インピーダンス電磁界 (電界)

1. 送信用アンテナとしてカウンターポイズを備えも必要となるかも知れない。

たエレメント長 41 in (約 104 cm) のモノポー

3. ループを次のように配置し、受信用アンテナ側ル・アンテナを、受信用アンテナとしてそれとで得られた最大の受信レベル U2 を記録する

同様のもの (カウンターポイズを用いるように(図 2 (1)):

はなっていない) を用いる。†9• エンクロージャの周囲の任意の箇所に、• 送信用ループはシールドの外壁から 12 in(約 30 cm)、また受信用ループはシールド

これはループをシールドの面と平行として双方のループの軸を合わせる (同軸) ように配置する、すなわち同軸 (coaxial) とす
る NSA 94-106[6] にあるような測定法とは異なる。
†9 41 in のエレメントは約 70 MHz で λ/4 となり、それよりも相当に低い周波数では主として電界のみを放射するものとみなすことができる。そのようなアンテナから放射された電磁界のインピーダンスは距離が離れるにつれて低下する (図 5) が、20 MHz でも波長 λ = 15 m で、送信アンテナからシールドまでの距離 12 in (約 30 cm) は 0.02λ 程度に相当するので、シールドの位置でも依然として電界が支配的な、すなわち高インピーダンスの電磁界を得られると考えられる。の内壁から 12 in (約 30 cm) 離し、双方のループの面をシールドの面に直交する同一の面に合わせるようにして、†8†7 規格 [1] では高電圧に充電されたコンデンサをループを通して間欠的に放電させて発生させた高電流のパルスを用いる方法が示されている。
†8 すなわち、送受信ループの配置は共面 (coplanar) とする。

3

エンクロージャのシールド効果の測定 — MIL-STD-285 の概要(1) คฆଅ12"(Ȃ 30 cm)

41"

12"
(Ȃ 30 cm)

(Ȃ 104 cm)

ąࠅd4(Ȃ 104 cm)

41"अࠅ

U2༄̅؇ԇ؅(༅ईࠅЅ)

(2) ‫܅‬ฆฆଅ
d4ఈ


U1

図 3: 高インピーダンス電磁界 (電界)अࠅąࠅ≥ 72"(≥ 183 cm)≥ 2", ≤ 24"≥ 2"(≥5 cm, ≤ 61 cm)(≥ 5 cm)

̀/2U2༄̅؇ԇ؅

U3
(༅ईࠅЅ)R1R3



R2ఈ
図 4: 平面波4エンクロージャのシールド効果の測定 — MIL-STD-285 の概要

10000

としてそれと同様のものを用いる。

ÿÿÿÿÿÿÿ2. 信号発生器の出力レベルはシールドを隔てて置かれた受信用アンテナ R2 で適当なレベルの出力を得られるように調整する。

1000
ÿ

ÿ

ÿ

ÿ

3. アンテナを次のように配置し、アンテナ R2 で377
ÿ

ÿの受信レベル U2 、及びアンテナ R3 での受信ÿÿ

レベル U3 を記録する (図 4):

ÿ100
ÿ

ÿÿÿÿÿ
100.010• 送信用アンテナ R1 はシールドの外壁から 72 in (約 183 cm) 以上、また波長の 20.10ÿÿ

0倍以上離して、010• 受信用アンテナ R2 はシールドの内壁か

図 5: 電磁界のインピーダンス

ら 2 in (約 5 cm) 離し、最大の受信レベルを得られるように、

2. 信号発生器の出力レベルはシールドを隔てて置• もう 1 本のアンテナ R3 をシールドの外壁かれた受信用アンテナで適当なレベルの出力をから 2 in (約 5 cm) 以上 24 in (約 61 cm)得られるように調整する。

以下離し、最大の受信レベルを得られる

この測定で必要となる電界を得るためにはかように配置する。

なり大きな電圧を印加することが、従ってそれ

4. それらの測定結果から SE を求める (§2.2)。に対応した電力増幅器が必要となりそうであ†10る。

3. アンテナを次のように配置し、受信用アンテナ

4側で得られた最大の受信レベル U2 を記録する

参考資料(図 3 (1)):[1] MIL-STD-285 (1956), Method of Attenuation
Measurements for Enclosures, Electromagnetic
Shielding, for Electronic Test Purposes• エンクロージャの周囲の任意の箇所に、• 送信用アンテナはシールドの外壁から[2] MIL-STD-1377, Department of Defense Test
Method Standard: Eﬀectiveness of Cable, Connector, and Weapon Enclosure Shielding andFilters in Precluding Hazards of Electromagnetic
Radiation to Ordnance (Hero), Measurement of12 in (約 30 cm)、また受信用アンテナ
はシールドの内壁から 12 in (約 30 cm)
離し、エレメントを面をシールドの面に平行させて、[3] IEEE 299, IEEE Standard Method for Measuring the Eﬀectiveness of Electromagnetic Shielding Enclosures• シールドの継ぎ目に対して任意の向きで。
4. アンテナの配置を維持したままでアンテナ間にシールドがない状態とした時の受信レベル U1[4] IEEE 299.1, IEEE Standard Method for Measuring the Shielding Eﬀectiveness of Enclosures
and Boxes Having all Dimensions between 0.1 m
and 2 mを記録する (図 3 (2))。

5. それらの測定結果から SE を求める (§2.2)。

[5] EN 50147-1, Anechoic chambers — Part 1:
Shield attenuation measurement

3.3

平面波

[6] NSA 94-106, Measuring the Eﬀectiveness ofElectromagnetic Shielding Enclosures

1. 送信用アンテナ (R1 ) として測定周波数に同調したダイポールを、受信用アンテナ (R2 , R3 )†10 規格 [1] では自動車用のイグニション・コイルなどを用いて発生させた高電圧のパルスを用いる方法が示されている。

5

エンクロージャのシールド効果の測定 — MIL-STD-285 の概要[7] エ ン ク ロ ー ジャの シ ー ル ド 効 果 の 測 定 —IEEE 299 の概要, 株式会社 e・オータマ 佐藤,
2024,
https://www.emc-ohtama.jp/emc/reference.html

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