JP2000349542A

JP2000349542A - 電磁フィルタ

Info

Publication number: JP2000349542A
Application number: JP11157241A
Authority: JP
Inventors: Yuji Ono; 裕司小野
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】建物や車両等の壁面、窓ガラス等において特
定周波数の電磁波のみをシールドする電磁フィルタを得
る。【解決手段】絶縁性基板上に、導電性材料からなるフ
ィルタエレメント１ａを１つまたはアレイ状に複数備え
ている電磁フィルタにおいて、前記各々のフィルタエレ
メント１ａは、その導体損による抵抗値が、同一寸法を
有する無損失な線路の共振時における放射抵抗と同一の
導電率を有する電磁フィルタ、あるいは先の、各々のフ
ィルタエレメントは、その一部に、抵抗体を含み、前記
抵抗体が、フィルタエレメントと同一寸法を有する無損
失な線路の共振時における放射抵抗と同一の抵抗値であ
る電磁フィルタとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の周波数の電
磁波のみをシールドする電磁フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】移動体通信等の普及に伴い、電磁波障害
等の問題が急浮上し、鉄道車両、路線バス、病院など場
所によっては、所定の周波数の電磁波の遮蔽が必要とさ
れている。そのため、壁面に電磁波シールド材等が用い
られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、採光するた
めに設けられた窓ガラス等へのシールド特性の付加は困
難であり、ここからの電磁波の進入は避けられない。ま
た、シールド材では、周波数選択性がなく、他の電磁波
による情報通信も同時に遮蔽することになる。

【０００４】更に、周波数選択性を兼ね備えたシールド
法として、複数の導体のパターンを用いて、ＩＴＯ等の
透明な導体を適用する場合に、その抵抗値が高く良好な
シールド特性が得られないという問題がある。

【０００５】そこで、本発明では、建物や車両等の壁
面、窓ガラス等において特定周波数の電磁波のみをシー
ルドする電磁フィルタを提供することを目的とする。さ
らに、採光性を兼ね備えた、光透過性を有する電磁フィ
ルタや、到来電波の偏波面によらずに特性を発揮できる
電磁フィルタを提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、絶縁性
基板上に、導電性材料からなるフィルタエレメントを１
つまたはアレイ状に複数備えている電磁フィルタであっ
て、前記各々のフィルタエレメントは、その導体損によ
る抵抗値が、同一寸法を有する無損失導体を用いたもの
の共振時の放射抵抗と等しくなるような導電率を有する
ことを特徴とする電磁フィルタを提供するものである。

【０００７】また、本発明によれば、前記各々のフィル
タエレメントは、その一部に、抵抗体を含むことを特徴
とする電磁フィルタを提供するものである。

【０００８】即ち、本発明は、絶縁性基板上に、導電性
材料からなるフィルタエレメントを１つまたはアレイ状
に複数備えている電磁フィルタにおいて、前記各々のフ
ィルタエレメントは、その導体損による抵抗値が、同一
寸法を有する無損失な線路の共振時における放射抵抗と
同一の導電率を有する電磁フィルタである。

【０００９】また、本発明は、絶縁性基板上に、導電性
材料からなるフィルタエレメントを１つまたはアレイ状
に複数備えている電磁フィルタにおいて、前記各々のフ
ィルタエレメントは、その一部に、抵抗体を含み、前記
抵抗体が、フィルタエレメントと同一寸法を有する無損
失な線路の共振時における放射抵抗と同一の抵抗値であ
る電磁フィルタである。

【００１０】また、本発明は、前記電磁フィルタにおい
て、前記抵抗体は、フィルタエレメント上に１つまたは
複数の部分に分散して構成されている電磁フィルタであ
る。

【００１１】また、本発明は、前記電磁フィルタにおい
て、前記基材及び前記フィルタエレメントを構成する導
体に、可視光に対して透明な材料を用いた電磁フィルタ
である。

【００１２】また、本発明は、前記電磁フィルタにおい
て、同一または複数の異なるサイズのフィルタエレメン
ト群を所定間隔で配列した電磁フィルタである。

【００１３】また、本発明は、前記電磁フィルタにおい
て、同一サイズの複数のフィルタエレメントの配置間隔
を、単位フィルタエレメントの放射電磁界強度から定ま
る実効面積Ａｅに対し、０.７〜３.０ヶ／Ａｅとした電
磁フィルタである。

【００１４】また、本発明は、前記電磁フィルタにおい
て、同一サイズの複数のフィルタエレメントの配置間隔
を、単位フィルタエレメントの放射電磁界強度から定ま
る実効面積Ａｅに対し、１.０〜２.０ヶ／Ａｅとした電
磁フィルタである。

【００１５】また、本発明は、前記電磁フィルタにおい
て、前記配置間隔から定まる１フィルタエレメントあた
りの占有面積Ａｅ／（０.７〜３.０）、更に好ましくは
Ａｅ／（１.０〜２.０）と同一な面積を有する正六角形
を複数想定し、これらを前記各正六角形ごとに１フィル
タエレメントを含むように、前記基材上に六方最密状に
配置したフィルタエレメントのアレイをなす電磁フィル
タである。

【００１６】また、本発明は、前記電磁フィルタにおい
て、フィルタエレメントの形状が円形あるいは楕円形状
である電磁フィルタである。

【００１７】また、本発明は、前記電磁フィルタにおい
て、フィルタエレメントの形状がＮ角形状である電磁フ
ィルタである。

【００１８】また、本発明は、前記電磁フィルタにおい
て、フィルタエレメントの形状が直線状である電磁フィ
ルタである。

【００１９】また、本発明は、前記電磁フィルタのフィ
ルタエレメントを、少なくとも２種類以上混在させた電
磁フィルタである。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態による電磁フ
ィルタについて、実施例を用いて説明する。

【００２１】

【実施例】（実施例１）図１は、本発明の実施例による
電磁フィルタの基本構成を示す平面図である。図１に
て、各１フィルタエレメント１ａを含み、占有面積と同
一な面積を有する正六角形のフィルタエレメント占有面
積１１とそれを六方最密に配置したフィルタエレメント
のアレイ１を示している。

【００２２】ここで、本発明の電磁フィルタを構成する
フィルタエレメントには、給電点を短絡した無給電アン
テナ及び導体損の調整されたフィルタエレメントの性質
を利用している。給電点を短絡した無給電アンテナは、
受信した電波の大部分を再放射する。その際、アンテナ
フィルタエレメントに導体損をもたせ、これを調整する
ことで再放射量を制御できる。

【００２３】シールド量の度合いは、入射波の受信量、
及びアンテナの放射抵抗と導体損とのバランスで決定さ
れる。そのため、フィルタエレメントの、導電率、寸
法、配置間隔に依存し、これらにより従来の方法であ
る、入射波、再放射波の位相関係を利用したものとは異
なる原理でのフィルタリングが可能となる。

【００２４】更に、短絡したループ状のフィルタエレメ
ントを有するアンテナに関しては、フィルタエレメント
を多角形あるいは真円に近い形状とすることで、その特
性がループ面内において殆ど方向性を持たなくすること
もでき、アレイ化する際にも六方最密な配置にすること
により、面内で偏波依存性を持たない電磁フィルタが得
られる。

【００２５】また、動作周波数は、フィルタエレメント
のサイズで決まるため、複数のサイズのフィルタエレメ
ントを共存させることで、複数の周波数帯域での動作が
可能である。

【００２６】周波数の目安として、基材を含む実効的な
比誘電率を考慮した場合、ループ状のものでは、周囲の
電気長が１波長、線状のものでは、その長さに相当する
電気長が半波長になる周波数となる。

【００２７】単位フィルタエレメントの実効面積Ａｅ
は、放射電磁界強度から定まり、次式で表すことができ
る。

【００２８】Ａｅ＝λ^２Ｇａ／（４π）ここで、λは波長、Ｇａはフィルタエレメントの絶対利
得を表す。

【００２９】（実施例２）図２は、本発明の第２の実施
例による電磁フィルタの基本構成を示す平面図である。
図２を参照すると、電磁フィルタ２は、絶縁性基板２１
上に、ＩＴＯ性のフィルタエレメントパターン２２を塗
布、焼成することで形成してある。パターン２２は、ル
ープの中心間隔をＡｅ／１.１間隔の配置としてある。
具体的な数値は、表１の通りである。

【００３０】

【表１】

【００３１】（実施例３）図３は、本発明の第３の実
施例による電磁フィルタの基本構成を示す平面図であ
る。図３を参照すると、電磁フィルタ３は、絶縁性基板
３１上に、ＩＴＯ性のフィルタエレメントパターン３２
を塗布、焼成することで形成してある。パターン３２
は、２種のサイズのループを、それぞれ各々の中心間隔
をＡｅ／１.１間隔の配置としてある。具体的な数値は
表２の通りである。

【００３２】

【表２】

【００３３】（実施例４）図４は、本発明の第４の実施
例による電磁フィルタの基本構成を示す平面図である。
図４を参照すると、電磁フィルタ４は、絶縁性基板４１
上に、アルミ製のフィルタエレメントパターン４２を転
写することで形成してある。パターン４２は、導電率の
高いアルミ線の途中に、測定周波数帯域において約４０
Ωを示す抵抗体４３を図４に示す磁界（Ｈ）面方向に対
角的に２ヶ所設けてある。

【００３４】また、それぞれ各々の中心間隔は、Ａｅ／
１.０間隔の配置としてある。ここでは、入射波を垂直
偏波とし、従って、垂直方向を電界（Ｅ）面、水平方向
を磁界（Ｈ）面とした。具体的な数値は表３の通りであ
る。

【００３５】

【表３】

【００３６】これらの電磁フィルタの減衰特性を図５に
示す測定系で評価した。なお、測定時のリファレンス
は、送受信アンテナ直通の場合とし、電磁フィルタを送
受信間に配置した場合の透過減衰量を測定した。

【００３７】第２、第３、第４の実施例の電磁フィルタ
の減衰特性を、それぞれ表４、表５、表６に示した。

【００３８】

【表４】

【００３９】表４によれば、９２０ＭＨｚにおいてのみ
大きな減衰が得られて、他の周波数では減衰しないこと
がわかる。また、ループ状フィルタエレメントと六方最
密配置の採用により、フィルタアレイを面内で回転させ
ても、この特性は変わらなかつた。従って、本実施例の
電磁フィルタの減衰特性は、入射波の偏波面に依存しな
いことがわかる。

【００４０】

【表５】

【００４１】表５によれば、２種のサイズのフィルタエ
レメントにより、９８０ＭＨｚ、１９５０ＭＨｚにおい
てのみ大きな減衰が得られ、他の周波数では、減衰しな
いことがわかる。また、ループ状フィルタエレメントと
六方最密配置の採用により、フィルタアレイを面内で回
転させても、この特性は変わらなかった。従って、本実
施例の電磁フィルタの減衰特性は、入射波の偏波面に依
存しないことがわかる。

【００４２】

【表６】

【００４３】表６によれば、３１００ＭＨｚにおいて−
３２ｄＢの減衰が得られ、他の周波数では減衰が少ない
ことがわかる。また、この場合、磁界Ｈ面方向に抵抗を
設けたが、フィルタアレイを面内で９０度回転させ抵抗
を電界Ｅ面方向に揃えると、効果は異なる。その場合の
フィルタ特性を表７に示す。

【００４４】

【表７】

【００４５】表７によれば、２９５０ＭＨｚにおいて−
２６ｄＢの減衰が得られ、他の周波数では、減衰が少な
いことがわかる。また、この場合、フィルタエレメント
上において共振時の電流分布の最小点が抵抗を配置した
電界Ｅ面方向と一致し、抵抗による電流の減少はなく、
透過波と再放射波との位相関係によるシールド効果であ
る。

【００４６】フィルタエレメントの配置間隔が密であ
り、高帯域なシールド特性である。更に、抵抗体を複数
に分散させることで、第１、第２の実施例のように、到
来電波の偏波面によらずに特性を発揮できる電磁フィル
タが得られる。

【００４７】本発明によれば、建物や車両等の壁面、窓
ガラス等において特定周波数の電磁波のシールドが可能
な電磁フィルタが得られ、更に、到来電波の偏波面によ
らずに特性を発揮できる電磁フィルタが得られる。

【００４８】また、本発明によれば、フィルタエレメン
トの導電率、フィルタエレメント配置間隔、線太さによ
り、特性調整可能であり、更に、複数のサイズのフィル
タエレメントを共存させることで、複数の周波数帯域で
の動作が可能な電磁フィルタが得られる。

【００４９】なお、本発明のループ状フィルタエレメン
トは、特性、製造、デザイン性の関係上、直線状、円ま
たは楕円形状、Ｎ角形状、あるいは、これらの複合体と
しても良い。

【００５０】絶縁性基板としてガラス等の光透過性基板
を用い、更にＩＴＯ等の光透過性を有する導体で形成し
たフィルタエレメントを用いれば、光透過性を損なわな
い本発明による電磁フィルタを実現できる。

【００５１】また、絶縁性基板として建造物の壁紙その
他壁面を構成する部材を使用した本発明による電磁フィ
ルタを建物の壁面等に使用することで、特定の周波数の
電磁波をシールドする建物、部屋を実現することができ
る。

【００５２】

【発明の効果】以上、本発明によれば、建物や車両等の
壁面、窓ガラス等において特定周波数の電磁波のシール
ドが可能な電磁フィルタであって、更に、到来電波の偏
波面によらずに特性を発揮できる電磁フィルタを提供で
きるものある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による電磁フィルタにおけ
るフィルタエレメントの配置を示す平面図。

【図２】本発明の他の実施の形態による電磁フィルタの
基本構成を示す平面図。

【図３】本発明の他の実施の形態による電磁フィルタの
基本構成を示す平面図。

【図４】本発明の他の実施の形態による電磁フィルタの
基本構成を示す平面図。

【図５】本発明の電磁フィルタの減衰特性の測定系を示
す図。

【図６】本発明の他の実施の形態による電磁フィルタに
おけるフィルタエレメントの基本構成を示す平面図。

【図７】本発明の他の実施の形態による電磁フィルタに
おけるフィルタエレメントの基本構成を示す平面図。

【符号の説明】

１フィルタエレメントアレイ１ａ，２２，３２，４２，６，７フィルタエレメン
トパターン２，３，４電磁フィルタ５測定系１１フィルタエレメント占有面積２１，３１，４１絶縁性基板４３抵抗体５１ネットワークアナライザ５２ａ送信アンテナ５２ｂ受信アンテナ５３電磁フィルタ試料６１，７１抵抗体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板上に、導電性材料からなるフ
ィルタエレメントを１つまたはアレイ状に複数備えてい
る電磁フィルタにおいて、前記各々のフィルタエレメン
トは、その導体損による抵抗値が、同一寸法を有する無
損失な線路の共振時における放射抵抗と同一の導電率を
有することを特徴とする電磁フィルタ。
【請求項２】絶縁性基板上に、導電性材料からなるフ
ィルタエレメントを１つまたはアレイ状に複数備えてい
る電磁フィルタにおいて、前記各々のフィルタエレメン
トは、その一部に、抵抗体を含み、前記抵抗体が、フィ
ルタエレメントと同一寸法を有する無損失な線路の共振
時における放射抵抗と同一の抵抗値であることを特徴と
する電磁フィルタ。
【請求項３】請求項２記載の電磁フィルタにおいて、
前記抵抗体は、フィルタエレメント上に１つまたは複数
の部分に分散して構成されていることを特徴とする電磁
フィルタ。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の電
磁フィルタにおいて、前記基材及び前記フィルタエレメ
ントを構成する導体に、可視光に対して透明な材料を用
いたことを特徴とする電磁フィルタ。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載の電
磁フィルタにおいて、同一または複数の異なるサイズの
フィルタエレメント群を所定間隔で配列したことを特徴
とする電磁フィルタ。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかに記載の電
磁フィルタにおいて、同一サイズの複数のフィルタエレ
メントの配置間隔を、単位フィルタエレメントの放射電
磁界強度を単位フィルタエレメントの放射電磁界強度か
ら定まる実効面積Ａｅに対し、０.７〜３.０ヶ／Ａｅと
したことを特徴とする電磁フィルタ。
【請求項７】請求項１ないし５のいずれかに記載の電
磁フィルタにおいて、同一サイズの複数のフィルタエレ
メントの配置間隔を、単位フィルタエレメントの放射電
磁界強度から定まる実効面積Ａｅに対し、１.０〜２.０
ヶ／Ａｅとしたことを特徴とする電磁フィルタ。
【請求項８】請求項６または７記載の電磁フィルタに
おいて、前記配置間隔から定まる１フィルタエレメント
あたりの占有面積Ａｅ／（０.７〜３.０）、更に好まし
くはＡｅ／（１.０〜２.０）と同一な面積を有する正六
角形を複数想定し、これらを前記各正六角形ごとに１フ
ィルタエレメントを含むように、前記基材上に六方最密
状に配置したフィルタエレメントのアレイをなすことを
特徴とする電磁フィルタ。
【請求項９】請求項１ないし８のいずれかに記載の電
磁フィルタにおいて、フィルタエレメントの形状が円形
あるいは楕円形状であることを特徴とする電磁フィル
タ。
【請求項１０】請求項１ないし８のいずれかに記載の
電磁フィルタにおいて、フィルタエレメントの形状がＮ
角形状であることを特徴とする電磁フィルタ。
【請求項１１】請求項１ないし８のいずれかに記載の
電磁フィルタにおいて、フィルタエレメントの形状が直
線状であることを特徴とする電磁フィルタ。
【請求項１２】請求項１ないし８のいずれかに記載の
電磁フィルタにおいて、フィルタエレメントの形状は前
記請求項９ないし１１のいずれかに記載の形状の組み合
わせからなることを特徴とする電磁フィルタ。
【請求項１３】請求項９ないし１２のいずれかに記載
の電磁フィルタのフィルタエレメントを、少なくとも２
種類以上混在させたことを特徴とする電磁フィルタ。