JP2000022380A - 電波吸収体 - Google Patents

電波吸収体

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JP2000022380A
JP2000022380A JP10183640A JP18364098A JP2000022380A JP 2000022380 A JP2000022380 A JP 2000022380A JP 10183640 A JP10183640 A JP 10183640A JP 18364098 A JP18364098 A JP 18364098A JP 2000022380 A JP2000022380 A JP 2000022380A
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ferrite
absorber
porous
tile
ratio
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JP10183640A
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Shigeo Inoue
茂夫 井上
Toshikatsu Hayashi
利勝 林
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Riken Corp
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Riken Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型暗室に使用でき、1GHz以上の周波数
に対して20dB以上の吸収性能を示す電波吸収体を開
発する。 【解決手段】 気孔率:フェライト粉率:樹脂率を3:
4:3のvol比としたフェライト吸収体(2)にフェラ
イトタイル(3)を組合せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電波吸収体に関し、
特に小型暗室用複合電波吸収体に関するものであり、詳
しくは、フェライトタイル上に多孔質フェライト吸収体
を重ね合わせた複合電波吸収体に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、電子機器が雑音として電磁妨害波
を発生させ他の電子機器に誤動作を与えたり、また逆
に、電子機器自身が妨害波を受け誤動作を起こしたりす
る危険が増加している。このため、電磁妨害波が入射し
ても障害を起こさない対策及び他の機器に悪影響を与え
る電磁波を発生させない対策が電子製品には必要になっ
てきている。即ち、この2つの対策を満足するための電
磁的両立性(EMC)が電子製品には要求されてきてい
る。そこで、これらの性質を調査する測定用の部屋が必
要となってくるが、調査対象としている電子機器以外か
らの電波の影響を受けない様にするためこの部屋の外壁
側には電波が侵入しないように金属板で電波をシールド
し、また、電子機器から出た電磁波が壁で反射しない様
に内壁側には電波吸収体が貼付けてある。このような部
屋を電波暗室という。電波暗室には大型製品(自動車、
大型電子機器等)のEMC調査を行う大型暗室と比較的
小物の電子製品を調査する小型暗室の2種類がある。
【0003】本出願人は、既に、特開平7−30299
1号公報や特開平8−130388号公報等に開示され
る多孔質フェライト電波吸収体を提供している。電波暗
室で従来使用されている、電波吸収体(以下、吸収体)
はフェライトタイルとカーボンピラミッドを重ね合わせ
た複合吸収体が一般的であった。この理由は、当初カー
ボンピラミッドのみを暗室用吸収体としていたが200
MHz以下の低周波領域における吸収量が十分でなかっ
たためフェライトタイルを複合化することによってある
一定量の吸収量(通常は20dB)を確保するという方
法がとられたためであった。しかし、この複合吸収体に
使用されるカーボンピラミッドは高さが180cm以上
もあり、大型暗室では使用することができるが小型暗室
では部屋そのものの大きさの制限から通常は使用しない
というのが現状であった。そこで、小型暗室では吸収体
としてフェライトタイルのみが使用されているが、30
〜200M、また、500MHz以上において吸収量が
規格である20dBを満たさないという問題が生じてい
る。
【0004】また、近年使用される周波数帯が高周波側
に伸びてきているという傾向がある。現状においては3
0M〜1GHzが暗室内で測定される周波数範囲である
が、将来、1GHz以上の周波数範囲での測定も暗室内
で行われることは不可避である。現状の小型暗室は、1
GHz以上の高周波側の吸収量はほとんどなく高周波側
の測定は全くできないというのが実情である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した従
来技術の問題点を解決するために、20dB以上の電波
吸収特性をもつものの多孔質フェライト本体の高さが小
型暗室に使用できるものであり、加えて、1GHz以上
の周波数範囲でも20dB以上の吸収特性を示す電波吸
収体を提供することを解決すべき課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】課題を解決する基本的手
段は、磁性を持たず、かつ、誘電率が低いマトリックス
材の中にフェライト粉を分散させたものを発泡させたピ
ラミッドまたは楔形状の多孔質吸収体をフェライトタイ
ルの上に貼付けて電波吸収体とすることである。
【0007】具体的には、本発明は、ピラミッド形また
はくさび形の多孔質フェライト本体と、フェライトタイ
ルの組合せからなり、多孔質フェライト本体が汎用樹脂
中にフェライト粉を分散させたものであり、気孔率:フ
ェライト粉率:汎用樹脂率が3:4:3のvol比であ
り、フェライト粉がFe23、NiO、ZnOを含むこ
とを特徴とする電波吸収体を提供する。
【0008】図1に小型暗室で一般的に用いられている
フェライトタイルの吸収特性を示す。450MHz以上
は20dBという吸収性能を満足していない。(60M
Hz以下も20dBを満足していないがこの周波数範囲
は本発明外とする。)450MHz以上の周波数に対し
て20dB以上の吸収性能を得ようとすると、大型カー
ボンピラミッドとは異なる高さの低い多孔質フェライト
吸収体で補完する必要がある。ここで重要な事はフェラ
イトタイル上に付け加える吸収体がフェライトタイルの
吸収性能を阻害しない事である。
【0009】本発明の一部である多孔質フェライト吸収
体はフェライトタイルで対応できない1GHz以下の低
周波側と1GHz以上の高周波側の吸収性能を同時に補
完できる吸収体である。その作用について低周波側と高
周波側を別々に説明する。まず、低周波側について説明
する。本発明の一部である多孔質フェライト吸収体はフ
ェライト粉を誘電率の低いマトリックス(一般的には汎
用樹脂がこれに相当する。)に分散させ、かつ、発泡化
させている事に特長がある。低周波領域でフェライトタ
イルの吸収能を阻害せず、かつ、吸収量を増加させるた
めには吸収体表面での反射がなく、透過中に減衰のみが
生じるような吸収体にしてやる必要がある。この事は、
電磁波が多孔質体の中で吸収による振幅のみの減衰が生
じ、位相は自由空間での位相と同じになる事を意味して
いる。暗室内のアンテナから出た電磁波が多孔質吸収体
をそのまま位相を変えずに透過できるためには自由空間
の特性インピーダンスとこの発泡体の特性インピーダン
スが等しくなる事が条件となる。自由空間の特性インピ
ーダンスZoは真空中の誘電率εo、透磁率μoを用いて
表現すると
【数1】 である。尚、自由空間における電磁波の吸収は無視でき
るのでεo、μoは実数である。
【0010】一方、多孔質吸収体はそれ自身吸収能を持
っているので、ε、μは複素数部分を持ち ε=ε′−jε″ …………(2) μ=μ′−jμ″ …………(3) と表現できる。ここで、ε′、μ′は位相に関する実数
部であり、ε″、μ″は吸収に関する虚数部である。ま
た、jは複素数である。多孔質吸収体の特性インピーダ
ンスZは(2)、(3)を用いて、
【数2】 であるので、電磁波が多孔質吸収体表面で反射する事が
なく内部でε″、μ″による吸収のみが生じる条件は
(1)=(4)で与えられる。実数部と虚数部が等しい
とき、整理すると以下のような式が得られる。 μ′/ε′=μ″/ε″=μo /εo …………(5) つまり、吸収に関するε″、μ″と、位相に関する
ε′、μ′の比が空気のεo、μoの比に等しくなると透
過性は良くなる。通常、比誘電率εr(ε/εo)と比透
磁率μr(μ/μo)を用いて表現する事が多いので
(5)をεr、μrを用いて書き直すと ε′r =μ′r …………(6) ε″r =μ″r …………(7) となる。
【0011】実際の発泡フェライト吸収体の設計におい
ては(6)、(7)を満足するように、マトリックス、
気孔率、フェライト粉添加量をコントロールすべきであ
る。また、(6)、(7)を満足すると言う前提に置い
て吸収量を大きくするためにはε″、μ″はなるべく大
きい事が要求される。本発明による複合吸収体は1GH
z以下の周波数においてフェライトタイルと(6)、
(7)を満足する多孔質フェライト吸収体(フェライト
粉を誘電率の低いマトリックス、具体的には汎用の樹脂
のなかに分散させ、かつ、成形体の中になるべく多くの
気孔を存在させるようにして成形する)の両方の吸収特
性が互いに阻害する事なく加算的に作用し合うため高い
吸収量を得る事が可能となる。
【0012】次に、1GHz以上の高周波側の吸収につ
いて説明する。本発明の複合吸収体のうちフェライトタ
イルは1GHz以上の周波数範囲でほとんど吸収量がな
いため(フェライトタイル自身が反射板となる。)高周
波側の吸収は発泡フェライト吸収体内で生じる共振を利
用している。電波暗室で吸収体(今の場合、多孔質フェ
ライト吸収体を吸収体と考える。)が施工されると吸収
体の裏側には必ず反射板(今の場合はフェライトタイル
を反射板と考える。)があるのでこの時の共振周波数は
吸収体の整合条件から以下の式で表現される。
【数3】 ここで、ωrは共振周波数、dは吸収体厚さである。
今、( )内の係数が1より小さいと仮定すると
【数4】 と置けるので(8)は jωr μr ・d=1 …………(9) となる。(3)を(9)に代入して実数部をまとめる
と、 ωr =1/(μ″r d) …………(10) となる。
【0013】ところで、本発明の吸収体は気孔を持った
樹脂の中にフェライト粉を分散させたものであるから、
吸収体のμ″rは当然フェライトタイルのような焼結体
にくらべて小さくなる。したがって、材質の面から(1
0)より、共振周波数はフェライトタイルのような焼結
体にくらべて高周波側にずれる事になる。また、形状が
ピラミッドか楔形状であるとこの共振周波数が高周波側
に広帯域化し非常に高い周波数までも吸収性能を維持す
る事ができる。
【0014】以上、本発明による複合吸収体は、1GH
z以下の周波数範囲では、フェライトタイルと多孔質フ
ェライト吸収体の両方の加算的な吸収効果により、ま
た、1GHz以上の周波数範囲ではピラミッドまたは楔
形状を持つ多孔質フェライト吸収体の共振による吸収効
果により大きな吸収量を確保する事ができるところに特
長がある。
【0015】
【発明の実施の形態】フェライトタイル及び多孔質フェ
ライト吸収体の材料組成、形状、製造法、接合法は次の
如くである。 フェライトタイル: (1) 材料組成……表1に材料組成を示す。
【0016】
【表1】
【0017】(2) 形状……100×100×6.3mm3
の平板状のものを使用した。 (3) 製造法……表1の組成を持つ造粒粉を1ton/cm2
で成形した後、1200℃で1時間焼成を行った。その
後、6面研削を行った。 多孔質フェライト吸収体: (1) 材料組成……マトリックス材としてフェノール樹
脂(εr=4〜5,μr=1)を用いこの中に表2に示す
フェライト粉を分散させた。
【0018】
【表2】
【0019】(2) 気孔率/フェライト率/フェノール
率(vol%)……発泡フェノール吸収体を構成する気
孔/フェライト粉/フェノールの体積比を表3に示す。
【0020】
【表3】
【0021】(3) 形状……底面が100×100mm2
高さが100mmの四角錐であるピラミッド形状とした。 (4) 製造法……フェノール樹脂の中にフェライト粉を
添加し強制攪拌することにより発泡させた後、硬化剤を
添加しすばやくピラミッド形状を持つ型の中に注入して
硬化させた。硬化させた後、残留樹脂分除去と未反応樹
脂の架橋の意味で180℃×4時間の熱処理を行った。 接合法:フェライトタイル3と多孔質フェライト吸収体
2の接合はピラミッド形状を持つ多孔質フェライト吸収
体2の底面に接着剤を塗りフェライトタイル3上に貼付
けた。貼付け後の複合吸収体1の概略図を図2に示す。
【0022】発泡フェライト吸収体の比誘電率、比透磁
率、反射率、透過率の測定結果:本発明においては、発
泡フェライトが1GHz以下の低周波で電波を良く透過
させる性質を持つことが重要であることは既に述べた
が、これは(6)、(7)式を満足するμr、εrを多孔
質フェライトが持つことである。本実施例においては多
孔質フェライトが(6)、(7)を満足することを確認
するため、ネットワークアナライザーを用いSパラメー
ター法でμr、εrを求めた。結果を図3に示す。図3に
示すように1GHz近傍(特に800MHz辺りまで)
μr′とεr′は非常に近い値であり(6)が十分に満足
されていると見なして良い。一方、μr″とεr″は
(7)の関係を満たしていないが、μr″、εr″自身の
絶対値自体が小さいので(7)の寄与は小さいと考えら
れる。このことは、Sパラメーター法で同時に測定可能
な反射率(S11)と透過率(S21)の結果にも現れてい
る。図4にATTENUATION(減衰量)をdB表示(dB=
20log S11orS21)した結果を示すが透過率は1GH
zまで5dB以下であり非常に小さい値である。このよ
うに、(6)、(7)を同時に満足しなくても寄与の大
きい方が(6)または(7)を満たしていれば電波を透
過させる性質は十分に持っていると解釈して良い。
【0023】複合吸収体の吸収量測定結果:フェライト
タイル(板形状)と多孔質フェライト吸収体(ピラミッ
ド形状)の複合吸収体の吸収量を測定した結果を図5に
示す。吸収量測定はネットワークアナライザーを用いた
同軸管法(1GHzまで)とアーチ法(1GHz以上)
を併用して行った。図5でわかるように100MHzか
ら13GHzまでの広帯域にわたって20dB以上の吸
収量を満足している。このような結果は、本発明の複合
吸収体が1GHz以下の周波数範囲においてはフェライ
トタイルと多孔質フェライト吸収体の加算的効果で吸収
量が大きくなり、1GHz以上の周波数範囲では多孔質
フェライト吸収体の共振による吸収効果とピラミッド形
状にすることによる広帯域化が効果的に効いて、このよ
うな広い周波数範囲で優れた電波吸収能を示したといえ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】フェライトタイルの電波吸収性能を示す図であ
る。
【図2】電波吸収体を示す断面図である。
【図3】εr、μrの測定結果を示す図である。
【図4】発泡フェライト吸収体の反射率と透過率を示す
図である。
【図5】複合吸収体の吸収量を示す図である。
【符号の説明】
2 フェライト吸収体 3 フェライトタイル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピラミッド形またはくさび形の多孔質フ
    ェライト本体と、フェライトタイルの組合せからなり、
    多孔質フェライト本体が汎用樹脂中にフェライト粉を分
    散させたものであり、気孔率:フェライト粉率:汎用樹
    脂率が3:4:3のvol比であり、フェライト粉がFe2
    3、NiO、ZnOを含むことを特徴とする電波吸収
    体。
  2. 【請求項2】 汎用樹脂がフェノール樹脂であり、フェ
    ライトタイルが請求項1のフェライト粉にCuOを添加
    してなる請求項1記載の電波吸収体。
  3. 【請求項3】 フェライトタイルと多孔質フェライト本
    体からなり、フェライトタイルの吸収性能が1GHz以
    下の周波数範囲にあって、多孔質フェライト本体の比誘
    電率εrと比透磁率μrが ε′r =μ′r ε″r =μ″r を満足するか、または、それに非常に近いものであり、
    同時に、フェライトタイルの吸収性能が劣化する周波数
    範囲において、共振周波数を持つ多孔質フェライト吸収
    体であることを特長とする。
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