JP2004134528A

JP2004134528A - 電波吸収体

Info

Publication number: JP2004134528A
Application number: JP2002296556A
Authority: JP
Inventors: Koji Tsuzukiyama; 續山　浩二
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】ＴＥ波とＴＭ波との両方の偏波を吸収する電波吸収体を、容易に製造すること。
【解決手段】電波吸収体１は、電波吸収体層２上に異方性抵抗層３ｄが貼り合わせて構成される。異方性抵抗層３ｄは、低抵抗方向の表面抵抗率が１ｋΩ以下であり、高抵抗方向の表面抵抗率が１０ｋΩ以上であり、高抵抗の方向が、ＴＥ波の電界と平行な方向である。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
電磁波の反射を抑制するために用いられる電波吸収体に関するものであり、さらに詳しくは、ＴＥ波およびＴＭ波の両偏波の電磁波を効率良く吸収できる電波吸収体であり、従来の両偏波対応電波吸収体に比べて製造が容易な電波吸収体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線ローカルエリアネットワーク（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、高度道路交通システム（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）における狭域通信（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ
Ｓｈｏｒｔ　Ｒａｎｇｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）技術を用いた自動料金収受システム（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｏｌｌ　Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）等、高周波の電磁波を用いたシステムが実用化されている。これらの電磁波を用いた応用システムにおいては、その通信品質を確保するために壁等からの電磁波の反射を抑制する必要があり、そのために電波吸収体が必要となる。
【０００３】
さらに、無線通信で用いられる電磁波は円偏波が用いられることが多く、そのため電波吸収体としては、ＴＥ波およびＴＭ波の両偏波の電磁波を効率良く吸収できる特性のものが求められる。
【０００４】
従来、両偏波対応の電波吸収体を得るには、電気定数（複素誘電率、複素透磁率）の異なる材料を２種以上準備し、それぞれを最適厚みに加工したものを積層する必要がある。しかしながら、材料で実現できる電気定数は限られており最適化が困難な場合もある。さらに、これら電気定数は一般に周波数分散特性を持つため、各周波数毎に材料を準備する必要がある。さらに、電気定数の異なる材料を積層する場合、それらの厚みも各周波数毎に最適化せねばならず、容易に製造できないという問題がある。
【０００５】
たとえば、第１の従来技術（非特許文献１参照）には、５．８ＧＨｚの円偏波対応電波吸収体が開示されている。ここでは、円偏波対応の電波吸収体を、複素比誘電率がεｒ＝１．８６−ｊ１．１２、厚み２７ｍｍである材質Ａと、複素比誘電率がεｒ＝１．５１−ｊ０．３６、厚み７ｍｍである材質Ｂを積層することで実現している。このように、両偏波対応電波吸収体を実現するために複素比誘電率および厚みのコントロールされた材料を２種以上準備する必要がある。
【０００６】
また、たとえば、第２の従来技術（非特許文献２参照）には、抵抗皮膜を用いた５．８ＧＨｚ円偏波対応電波吸収体が開示されている。ここでは、表面抵抗率の異なる２つの抵抗皮膜を準備し、厚みの異なる２つの干渉層を設けることによって両偏波対応電波吸収体を実現している。
【０００７】
このように従来技術では、両偏波対応電波吸収体を実現するために、複素比誘電率および厚みの異なる材料を２種以上準備して積層したり、または、表面抵抗率の異なる２つ以上の抵抗皮膜をそれぞれ異なる干渉層厚みで積層する必要があり、安定的に電波吸収体を得ることが困難であるという問題がある。
【０００８】
【非特許文献１】
信学技報ＥＭＣＪ２００−１１７（２０００年１２月）９７頁
【非特許文献２】
２００１年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会講演番号Ｂ−４−１６
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、製造が容易であり、かつ電波吸収特性に優れた両偏波対応電波吸収体およびそれに用いられる異方性抵抗層を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入射面に対して電界が垂直な電磁波（ＴＥ波）および入射面に対して磁界が垂直な電磁波（ＴＭ波）の両方の偏波を吸収する電波吸収体であって、表面抵抗率に異方性があり、かつ、高抵抗の方向がＴＥ波の電界と平行な方向である異方性抵抗層を有することを特徴とする電波吸収体である。
【００１１】
本発明は、ＴＥ波である電磁波を効率良く吸収できる電波吸収体層２，１３に、表面抵抗率に異方性のある異方性抵抗層３ｄ，８ｃを貼り合わせたことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明によれば、入射面に対して電界が垂直な電磁波（ＴＥ波）および入射面に対して磁界が垂直な電磁波（ＴＭ波）の両方の偏波を吸収する電波吸収体であって、表面抵抗に異方性があり、かつ、高抵抗の方向がＴＥ波の電界と平行な方向である異方性抵抗層を有する電波吸収体が提供される。このように本発明は、ＴＥ波のみを効率良く吸収できる電波吸収体層２，１３に、表面抵抗率に異方性がある異方性抵抗層３ｄ，８ｃを、その高抵抗の方向がＴＥ波の電界と平行な方向になるように積層することで、両偏波対応とすることができる、という発明者が新たに見出した原理に基づくものである。
【００１３】
さらに、ＴＥ波である電磁波を効率良く吸収できる電波吸収体層２，１３上に、表面抵抗に異方性のあるシート状の異方性抵抗層３ｄ，８ｃを貼り合わせた電波吸収体が提供される。
【００１４】
平面波である電磁波に対する電波吸収体の吸収特性は、伝送線理論を応用することによって計算することができ、さらにその計算結果は実験と良く一致することが示されている（「電波吸収体入門」（森北出版））。伝送線理論では、単位長さあたりの抵抗がＲ［Ω／ｍ］、単位長さあたりのインダクタンスがＬ［Ｈ／ｍ］、単位長さあたりの容量がＣ［Ｆ／ｍ］、単位長さあたりのコンダクタンスがＧ［Ｓ／ｍ］の分布定数線路の微小区間ｄｚにおける電流Ｉおよび電圧Ｖとして、電磁波の角周波数をωとするとき、以下の式が導かれる。
ｄ^２Ｖ／ｄｚ^２＝（Ｒ＋ｊωＬ）（Ｇ＋ｊωＣ）Ｖ　　　　　…（１）
ｄ^２Ｉ／ｄｚ^２＝（Ｒ＋ｊωＬ）（Ｇ＋ｊωＣ）Ｉ　　　　　…（２）
【００１５】
この微分方程式を解くことにより、電流Ｉおよび電圧Ｖの基礎式として、以下の式が導出される。
Ｖ＝Ｖ_＋ｅｘｐ（−γｚ）＋Ｖ₋ｅｘｐ（γｚ）　　　　　　　　　…（３）
Ｉ＝（Ｖ_＋／Ｚ_ｃ）ｅｘｐ（−γｚ）−（Ｖ₋／Ｚ_ｃ）ｅｘｐ（γｚ）…（４）
【００１６】
ここで、Ｖ_＋、Ｖ₋、Ｚ_ｃ、γは以下のとおりである。
Ｖ_＋　；ｚの正方向へ伝送する信号の電圧の振幅係数
Ｖ₋　；ｚの負方向へ伝送する信号の電圧の振幅係数
Ｚ_ｃ　；線路の特性インピーダンス
Ｚ_ｃ＝｛（Ｒ＋ｊωＬ）／（Ｇ＋ｊωＣ）｝^１／２　　　　　　…（５）
γ　　；線路の伝搬定数
γ＝｛（Ｒ＋ｊωＬ）（Ｇ＋ｊωＣ）｝^１／２　　　　　　　　…（６）
【００１７】
一方、複素誘電率ε、
ε≡ε’−ｊε”　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（７）
複素透磁率μ、
μ≡μ’−μ”　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（８）
【００１８】
導電率σの媒質中をｚ方向へ伝搬する電磁波が平面波の場合、マクスウェル方程式は以下のスカラー式に分解できる。電界のｘ成分Ｅ_ｘおよび磁界のｙ成分Ｈ_ｙに関して、
∂Ｅ_ｘ／∂ｚ＝−μ（∂Ｈ_ｙ／∂ｔ）　　　　　　　　　　　…（９）
−∂Ｈ_ｙ／∂ｚ＝σＥ_ｘ＋ε’（∂Ｅ_ｘ／∂ｔ）　　　　　　　　…（１０）
【００１９】
さらに、電界のｙ成分Ｅ_ｙおよび磁界のｘ成分Ｈ_ｘに関して、
∂Ｅ_ｙ／∂ｚ＝−μ（∂Ｈ_ｘ／∂ｔ）　　　　　　　　　　　…（１１）
−∂Ｈ_ｘ／∂ｚ＝σＥ_ｙ＋ε’（∂Ｅ_ｙ／∂ｔ）　　　　　　　　…（１２）
【００２０】
ここで、複素誘電率の虚数成部ε”に関する損失は導電率σによる損失として考えている。
【００２１】
式９および式１０からＨｙを消去すると、Ｅｘに関する以下の方程式が得られる。
∂^２Ｅ_ｘ／∂ｚ^２＝σμ（∂Ｅ_ｘ／∂ｔ）＋ε’μ（∂^２Ｅ_ｘ／∂ｔ^２）
…（１３）
【００２２】
ここで、Ｅ_ｘの特解として
Ｅ_ｘ＝Ｅ_０ｅｘｐ（ｊωｔ）　　　　　　　　　　　　　　　　…（１４）
を考えると、式１３は以下のとおり書きかえることができる。
∂^２Ｅ_ｘ／∂ｚ^２＝（ｊωσμ−ω^２ε’μ）Ｅ_ｘ　　　　　　…（１５）
【００２３】
ここで導電率σと、誘電率の虚数成分ε”とは、
ε”＝σ／ω　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１６）
の関係にあると考えることができ、式１５は以下のように書きかえることができる。
∂^２Ｅ_ｘ／∂ｚ^２＝−ω^２εμＥ_ｘ　　　　　　　　　　　　　　…（１７）
【００２４】
電磁波のインピーダンスＺは
Ｚ＝Ｅ_ｘ／Ｈ_ｙ＝（μ／ε）^１／２　　　　　　　　　　　　　…（１８）
で定義されるから、Ｈ_ｙについても同様に以下の式が導かれる。
∂^２Ｈ_ｙ／∂ｚ^２＝−ω^２εμＨ_ｙ　　　　　　　　　　　　　…（１９）
【００２５】
式１７および式１９は、式１は式２と同形であり、伝搬定数γおよび特性インピーダンスＺが、
γ＝ｊω（εμ）^１／２　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２０）
Ｚ＝（μ／ε）^１／２　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２１）
である分布定数線路と考えることができる。このように、平面波である電磁波の伝搬は、伝送線理論に基づいて計算することができる。
【００２６】
前述した伝送線理論を用いることにより、複数の境界を持つ媒体での電磁波の反射係数と透過係数を計算できる。後述の図５に示されるような２つの境界がある伝送線モデルを考える。ここで、線路Ａ、Ｃは無限長線路であり、特性インピーダンスがそれぞれ、Ｚ_Ａ，Ｚ_Ｃであるとする。線路Ｂは線路長ｄ、特性インピーダンスＺ_Ｂ、伝搬定数γ_Ｂであるとする。このとき、伝送線理論を用いると、線路Ａと線路Ｂの接続面０−０’から見て、接続面０−０’より右側のインピーダンスＺ’は以下のように表すことができる。
Ｚ’＝Ｚ_Ｂ（Ｚ_Ｃ＋Ｚ_Ｂ・ｔａｎｈγ_Ｂｄ）／（Ｚ_Ｂ＋Ｚ_Ｃ・ｔａｎｈγ_Ｂｄ）　
…（２２）
【００２７】
このインピーダンスＺ’を用いることによって、接続面０−０’での反射係数Γは以下のように表される。
Γ＝（Ｚ’−　Ｚ_Ａ）／（Ｚ’−　Ｚ_Ａ）　　　　　　　　　　…（２３）
【００２８】
さらにエネルギー反射率Ｒは、
Ｒ＝｜Γ｜^２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２４）
であり、反射損失Ｒ_ｌｏｓｓ［ｄＢ］は以下のように計算される。
Ｒ_ｌｏｓｓ＝−１０　ｌｏｇ_１０Ｒ　　　　　　　　　　　　　　　…（２５）
【００２９】
また、線路Ｂでのエネルギー吸収量Ａは、同様に伝送線理論から求められるエネルギー透過率Ｔを用いることによって、以下のように計算される。
Ａ＝１−Ｒ−Ｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２６）
【００３０】
本件電波吸収体では終端を短絡することによってエネルギー透過率Ｔが０になるように設計する。この場合、
Ａ＝１−Ｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 …（２７）
となるので、電波吸収体の電波吸収特性は、反射損失Ｒ_ｌｏｓｓによって表される。
【００３１】
また、電磁波がｚ軸に対して角度θで媒質へ入射する場合（ＴＥ波の電界方向をｙ軸とする）には、ＴＥ波およびＴＭ波の反射・透過の問題は、ｚ方向への伝搬のみを考えることで解析することができる。
【００３２】
異方性抵抗層３ｄ，８ｃは、種々の方法で実現することができる。たとえば、カーボン繊維や金属繊維等の抵抗性の繊維を樹脂フィルム中に一方向に揃えて分散させることにより得ることができる。すなわち、偏光フィルムを製造する場合（たとえば特開平０５−０１１１１０）と同様に、フィラーを含有した樹脂を高度に延伸することで、樹脂中に分散された形状異方性のあるフィラーをその長手方向が延伸方向に沿うように配向させることができる。このように、形状異方性のある導電性フィラーを配向させてならべると、配向方向には低抵抗となり、それと垂直方向には高抵抗となる。延伸処理の方法としては、延伸フィルムの製造に用いられる方法を広く用いることができ、たとえば、Ｔダイフィルム成形法においてドラフト比（Ｔダイ出口での樹脂厚みと冷却ロール上の樹脂厚みの比）を高めにする成形方法（後述の図３参照）、複数のロールに樹脂を巻きつけて送る際に前後ロールの周速度差をつけることにより一方向に延伸するロール延伸法（後述の図４参照）等が挙げられる。
【００３３】
また、カーボン繊維や金属繊維等の抵抗性の繊維が一方向に揃うように織ることによっても得ることができる。この場合、一般に用いられる織物製造方法により得ることができ、たとえば縦糸を抵抗性繊維とし横糸を高抵抗の電気絶縁性繊維（たとえばガラス繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維等）とすることで実現できる。
【００３４】
また、樹脂フィルム上に抵抗性ペーストを一方向に印刷することによっても得ることができる。この場合、ペースト状材料の印刷で一般的に用いられる方法を用いることができ、たとえばポリエチレンテレフタレートフィルム等の樹脂フィルム上にスクリーン印刷を行う方法により実現できる。
【００３５】
また、樹脂フィルム上に形成された抵抗膜を乾式または湿式のエッチングによって一方向に除去する方法を選ぶこともできる。たとえば、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の樹脂フィルム上にスパッタ等の薄膜形成方法により抵抗皮膜を形成した後に抵抗皮膜上にレジスト等を塗布し、さらに、抵抗皮膜を除去したい箇所のレジストを剥離することにより、短冊状のパターンを形成する。さらに、抵抗皮膜上に短冊状にレジストが残った箇所は、エッチング処理により侵されず抵抗皮膜が樹脂フィルム上に残ったままとなる。一方、レジストが除去された部分はエッチング処理により抵抗皮膜がエッチングされる。これによって、樹脂フィルム上に抵抗皮膜が短冊状に残ったフィルムを得ることができる。
【００３６】
また、レーザーアブレーション等の方法により一方向に除去する方法によっても得ることができる。たとえば、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の樹脂フィルム上にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）薄膜を形成し、株式会社ユーアイテック製のＩＴＯ膜レーザートリミング装置（株式会社ユーアイテック、”　ＩＴＯ膜レーザートリミング装置”、平成１４年９月２０日、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｕｉｔｅｃｈ．ｃｏ．ｊｐ／＞）等に例示されるような装置を用いて一方向のみＩＴＯ膜を除去することにより実現できる。以上、例示した方法により異方性抵抗層３ｄ，８ｃを得ることができるが、異方性抵抗層３ｄ，８ｃを得る手段はここで例示した方法に限られるものではない。
【００３７】
この異方性抵抗層３ｄ，８ｃを用いる構成は、周波数によらず適用することができる。さらに、両偏波対応電波吸収体を得るために必要な抵抗皮膜形電波吸収体１における干渉層３ｂ（図１参照）および誘電損失形電波吸収体１ａにおける誘電損失材料８ｂ（図６参照）の数を減らすことができる。
【００３８】
このとき、異方性抵抗層３ｄ，８ｃにおける高抵抗の方向をＴＥ波の電界方向とすることで、ＴＥ波に対しては影響を与えず、一方、ＴＭ波の電界に対しては低抵抗の方向の抵抗による電磁波吸収効果が加わることで電磁波の吸収効率を改善することができ、結果として、ＴＥ波およびＴＭ波の両偏波の電磁波を効率吸収することのできる電波吸収体を得ることができる。
【００３９】
本発明は、異方性抵抗層は、低抵抗方向の表面抵抗率が１ｋΩ以下であり、高抵抗方向の表面抵抗率が１０ｋΩ以上であることを特徴とする。
【００４０】
本発明は、低抵抗方向の表面抵抗率が５００〜７００Ωであり、
高抵抗方向の表面抵抗率が２５ｋ〜１００ｋΩであることを特徴とする。
【００４１】
さらに、低抵抗方向の表面抵抗率が１ｋΩ以下、たとえば５００〜７００Ωであり、高抵抗方向の表面抵抗率が１０ｋΩ以上、たとえば２５ｋ〜１００ｋΩである異方性抵抗層２，１３を有する電波吸収体１，１ａが提供される。このような範囲にあることで、低抵抗方向に電界成分を持つＴＭ波の電磁波に対しては良好な電波吸収効果を与え、高抵抗方向に電界成分を持つＴＥ波の電磁波に対しては抵抗層３ｄ，８ｃがない場合と同じ良好な電波吸収効果となる。
【００４２】
本発明は、電波吸収体層２は、
導電性の良好な反射層３ａと、
反射層３ａ上に形成され、誘電損失材料から成る干渉層３ｂと、
干渉層３ｂ上に形成され、表面抵抗率が方向性のない均一な分布を有する抵抗皮膜層３ｃとを有し、
抵抗皮膜層３ｃ上に前記異方性抵抗層３ｄが形成されることを特徴とする。
【００４３】
抵抗皮膜層を使ったＴＥ波のみに対応する電波吸収体層２は、図１〜図５に関連して後述されるように、１つの抵抗皮膜層３ｃと、１つの干渉層３ｂとを含んで実現できる。この電波吸収体層２のＴＭ波の電磁波の吸収効率は、悪い。本発明では、次に述べる誘電損失材料を用いる場合と同様に、異方性抵抗膜層３ｄを、このＴＥ波用に設計された電波吸収体層２に貼り合わせることによって、両偏波対応電波吸収体を得ることができる。
【００４４】
本発明は、電波吸収体層１３は、
導電性の良好な反射層８ａと、
反射層８ａ上に形成され、誘電損失材料から成る電波吸収層８ｂとを有し、
電波吸収層８ｂ上に前記異方性抵抗層８ｃが形成されることを特徴とする。
【００４５】
ＴＥ波のみに対応する電波吸収体層１３は、図６および図７に関連して後述されるように、電波吸収層８ｂとして少なくとも１種の誘電損失材料を用いて実現することができる。この電波吸収体層１３のＴＭ波の電磁波の吸収効率は、悪い。本発明では、異方性抵抗層８ｃを、このＴＥ波用に設計された電波吸収体層１３に貼り合わせることによって、両偏波対応電波吸収体を得る。
【００４６】
本発明は、ＴＥ波である電磁波を効率良く吸収できる電波吸収体層に貼り合わせられ、
表面抵抗率に異方性があり、かつ、高抵抗の方向がＴＥ波の電界と平行な方向であることを特徴とする異方性抵抗層である。
【００４７】
本発明に従えば、前述の異方性抵抗層３ｄ，８ｃを、ＴＥ波を効率良く吸収できる電波吸収体層２，１３上に貼り合わせることによって、ＴＥ波とＴＭ波の両方の偏波を吸収する電波吸収体１，１ａが実現される。こうして既存のＴＥ波を効率良く吸収できる電波吸収体層２，１３に、本発明に従う異方性抵抗層３ｄ，８ｃを貼り合わせればよいので、本発明の実施が容易である。
【００４８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の電波吸収体１の断面図である。この電波吸収体１は、たとえば無線ローカルエリアネットワーク、高度道路交通システムにおける狭域通信技術を用いた自動領域収受システムなどの電波を吸収すべき空間を形成する壁４の内面などに取付けられ、図１の左方から入射するＴＥ波およびＴＭ波の両方の偏波を吸収することができる。ＴＥ波は、電波吸収体１の入射面５に対して電界が垂直な電磁波である。ＴＭ波は、入射面５に対して磁界が垂直な電磁波である。この電波吸収体１は基本的に、ＴＥ波である電磁波を効率良く吸収できる電波吸収体層２上に、異方性抵抗層３ｄが貼り合わせて構成される。
【００４９】
図２は、図１に示される電波吸収体１を構成する電波吸収体層２を示す断面図である。電波吸収体層２は基本的に、導電性の良好な金属などから成る反射層３ａと、この反射層３ａ上に形成される干渉層３ｂと、干渉層３ｂ上に形成される抵抗皮膜層３ｃとを有する。反射層３ａは、表面抵抗率がおおよそ０Ωである。反射層３ａは、金属、たとえばアルミニウム、銅などの材料から成ってもよい。干渉層３ｂは、低誘電損失材料から成り、たとえば誘電正接が０．１以下の合成樹脂材料から成ってもよく、このような材料としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネイト、アクリル樹脂、四フッ化エチレン樹脂などが挙げられる。またこれら樹脂の発泡体、さらには空気層を選ぶこともできる。
【００５０】
抵抗皮膜層３ｃは、表面抵抗率が方向性のない均一な分布を有する。このような抵抗皮膜層３ｃとしては、薄い導電性薄膜をスパッタ等の真空蒸着法にて作製したもの（たとえば、「電波吸収体入門」（森北出版）、Ｐ．５８）、ポリアクリロニトリルのようなシアノ基を有する繊維を２価銅塩と含イオン還元剤の水溶液で処理し、繊維の表面に硫化第一銅とポリアクリロニトリルから成る複合導電層を形成した導電性繊維を用いた織物（たとえば、「電磁波の吸収と遮蔽」（日経技術図書株式会社）、Ｐ．１０２）が例示される。抵抗皮膜層３ｃに入射した電磁波は、抵抗皮膜層３ｃで減衰されて干渉層３ｂに入って伝搬し、反射層３ａの表面で反射され、干渉層３ｂで、その干渉層３ｂで入射波と反射波との位相が１８０度ずれることによって打ち消し合って干渉し、こうしてＴＥ波が効率良く吸収されることになる。
【００５１】
図３は、異方性抵抗層３ｄを製造するための装置を簡略化して示す斜視図である。カーボン繊維や金属繊維等の抵抗性の繊維と合成樹脂との混合物は、Ｔ字状の押出し成形用金型であるＴダイ１１ａの供給管１１ｅから圧送され、水平に開口したＴダイ出口１１ｆから押出して排出し、冷却ロール１１ｂを、フィルム１１ｃの搬送方向１１ｄと同一速度で回転駆動する。このときＴダイ出口１１ｆでの樹脂厚みｄ１と冷却ロール１１ｂ上の樹脂厚みｄ２の比（＝ｄ１／ｄ２）であるドラフト比を高い値に設定する。これによってフィルム１１ｃの搬送方向１１ｄが低抵抗の方向であって、搬送方向１１ｄに垂直な冷却ロール１１ｂの軸線方向が高抵抗の方向となった特性を有するフィルム１１ｃを製造することができる。このフィルム１１ｃを分断して、異方性抵抗層３ｄとして用いる。
【００５２】
図４は、異方性抵抗層３ｄを製造する他の装置を簡略化して示す断面図である。前述の抵抗性繊維を合成樹脂中に分散して混合した材料となるフィルム１２ｅを、図４の上下に複数のロール１２ａ〜１２ｄに巻き付けて搬送する。これらの各ロール１２ａ〜１２ｄのフィルム１２ｅと接触する面における回転方向は搬送方向１２ｆと同一方向であり、しかも前後のロール１２ａ〜１２ｄの周速度の差が設定され、これによって搬送方向１２ｆに延伸して、ロール延伸法が実施される。ロール１２ａ〜１２ｄの周速度を、Ｖ１２ａ，Ｖ１２ｂ，Ｖ１２ｃ，Ｖ１２ｄとするとき、
Ｖ１２ａ＜Ｖ１２ｂ＜Ｖ１２ｃ＜Ｖ１２ｄ　　　　　　　　　…（２８）
となるように選ばれる。こうして製造されるフィルム１２ｇは、搬送方向１２ｆと平行な方向が低抵抗方向であり、その搬送方向１２ｆに垂直な図４の紙面に垂直方向が高抵抗の方向である。異方性抵抗層３ｄの異方性としては、低抵抗方向には表面抵抗率が１ｋΩ以下であり、たとえば５００Ω〜１ｋΩであり、５００〜７００Ωであり、高抵抗方向には表面抵抗率が１０ｋΩ以上であり、２５ｋ〜１００ｋΩであることが望ましい。
【００５３】
図５は、図１に示される電波吸収体１の電波吸収の原理を示す図である。前述の図２における電波吸収体層２の抵抗皮膜層３ｃよりも図２の左方の空間は、図５の線路Ａで示され、干渉層３ｂと抵抗皮膜層３ｃとは、線路Ｂに対応し、反射層３ａで反射された電磁波が再び伝搬する干渉層３ｂおよび抵抗皮膜層３ｃは、図５の線路Ｃに対応する。干渉層３ｂおよび抵抗皮膜層３ｃの材料および厚みを適切に選び、電波吸収体層２がＴＥ波を充分吸収する特性となるように、構成される。
【００５４】
図６は、本発明の実施の他の形態の電波吸収体１ａの断面図である。この図６で示される実施の形態は、前述の図１〜図５に示される実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。図６に示される電波吸収体１ａは基本的に、ＴＥ波を吸収する電波吸収体層１３上に、異方性抵抗層８ｃが貼り合わせて構成される。
【００５５】
図７は、図６に示される実施の形態における電波吸収体層１３の構成を示す断面図である。反射層８ａ上に、電波吸収層８ｂが形成されて構成される。反射層８ａは、前述の実施の形態における反射層３ａと同様に構成される。電波吸収層８ｂは、誘電損失材料から成り、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチロール、エポキシ樹脂、クロロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンターポリマー等に例示されるような合成樹脂材料またはゴムなどの材料に、カーボン、グラファイト、カーボンファイバー、金属繊維に例示されるような導電性フィラーを混合したものが例示される。そのほかの構成と作用は、前述の実施の形態と同様である。
【００５６】
実施例１は、図１〜図５の実施の形態に示される構成を有する。
図８は、図２に示される電波吸収体層２の抵抗皮膜層３ｃ側から入射角度４５度で周波数６０ＧＨｚの電磁波を入射させた場合における電波吸収特性について、前述の伝送線理論を用いて計算した結果を示すグラフである。ライン１５は、入射される電磁波がＴＥ波の特性であり、ライン１６はＴＭ波の特性である。この図８に示される実験結果によれば、ＴＥ波に対する最適な表面抵抗率は５３２Ωであり、ＴＭ波に対する最適な表面抵抗率は２６６Ωである。
【００５７】
【表１】

【００５８】
図９は、このような図２に示される構成を有し、かつ図８に示される特性を有する電波吸収体層２上に、図１に示されるように異方性抵抗層３ｄを重ねて貼り合わせた電波吸収体１のＴＥ波に対する電波吸収特性について伝送線理論を用いて計算した結果を示すグラフである。また図１０は、図１の構成を有し、かつ図９に示されるＴＥ波の特性を有する電波吸収体１のＴＭ波に対する電波吸収特性について伝送線理論を用いて計算した結果を示すグラフである。図９を参照して、ＴＥ波の電界方向に８ｋΩ以上の表面抵抗率があれば、そのＴＥ波に対して３０ｄＢ以上の電波吸収特性が得られることが確認された。さらに、ＴＥ波の電界方向に２５ｋΩ以上の表面抵抗率があれば、ＴＥ波に対して４０ｄＢ以上の電波吸収特性が得られることが確認された。図１０を参照してＴＥ波の電界と垂直方向の表面抵抗率が５３２Ωであれば、ＴＭ波に対しては表面抵抗率５３２Ωの抵抗層が並列接続されることによって実効的に、前述のようにＴＭ波に最適な２６６ΩとなるためＴＭ波の電磁波に対しては５０ｄＢ以上の電波吸収特性が得られ、またそのＴＭ波に対して３０ｄＢ以上の電波吸収特性が得られる低抵抗方向の表面抵抗率は４７０〜６０４Ωであることが確認された。
【００５９】
実施例２は図６および図７に関連して前述した電波吸収体１ａを用いる。反射層８ａ上に、電波吸収層８ｂが積層される。電波吸収層８ｂは、誘電体損失材料から成り、その比誘電率εｒは、
εｒ＝５．６４−ｊ・２．００　　　　　　　　　　　　　　　…（２９）
である。
【００６０】
図１１は、図７に示される電波吸収体層１３において、入射角度４５度で周波数６０ＧＨｚの電磁波を入射させた場合における伝送理論を用いて計算した電波吸収特性を示すグラフである。ライン１７は、ＴＥ波の特性であり、ライン１８はＴＭ波の特性である。この図１１のグラフから、電波吸収層８ｂは、ＴＥ波に対する最適な厚みは、０．５６ｍｍであり、このとき５０ｄＢの電磁波吸収特性が得られることが判る。しかしながらＴＭ波の電波吸収特性は、高々１２ｄＢ程度であり、このような図７に示される電波吸収体層１３の単層では、ＴＥ波とＴＭ波との両偏波に対応することができる電波吸収体を得ることができないことが判る。
【００６１】
そこで本発明では、ＴＥ波に対して最適な厚みを有する図７に示される誘電損失形電波吸収体層１３の上に、本発明の異方性抵抗層８ｃが重ねて貼り合わされて、電波吸収体１ａが実現される。
【００６２】
【表２】

【００６３】
図１２は、図６に示される電波吸収体１ａのＴＥ波に対する前述の伝送理論を用いて計算した電波吸収特性を示すグラフである。ＴＥ波の電界方向に８ｋΩ以上の表面抵抗率があればＴＥ波に対しては３０ｄＢ以上の吸収特性が得られ、さらに、ＴＥ波の電界方向に２５ｋΩ以上の表面抵抗率があればＴＥ波に対しては４０ｄＢ以上の吸収特性が得られることが判る。
【００６４】
図１３は、図６に示される電波吸収体１ａにおける本件発明者によるＴＭ波を入射させた場合における伝送理論を用いて計算した電波吸収特性を示すグラフである。異方性抵抗層８ｃの表面抵抗率に関して、ＴＥ波の電界と垂直方向の表面抵抗率が５８８Ωであれば、ＴＭ波の電磁波に対しては５０ｄＢ以上の吸収特性が得られ、また、ＴＭ波に対して３０ｄＢ以上の吸収特性が得られる低抵抗方向の表面抵抗率は５１２〜６７４Ωであった。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、ＴＥ波とＴＭ波の両方の偏波を吸収する電波吸収体１，１ａが、容易に製造することができるようになる。また本発明の異方性抵抗層３ｄ，８ｃを、たとえば既存のＴＥ波を効率良く吸収できる電波吸収体層２，１３上に貼り合わせることによって、本発明の実施が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の電波吸収体１の断面図である。
【図２】図１に示される電波吸収体１を構成する電波吸収体層２を示す断面図である。
【図３】異方性抵抗層３ｄを製造するための装置を簡略化して示す斜視図である。
【図４】異方性抵抗層３ｄを製造する他の装置を簡略化して示す断面図である。
【図５】図１に示される電波吸収体１の電波吸収の原理を示す図である。
【図６】本発明の実施の他の形態の電波吸収体１ａの断面図である。
【図７】図６に示される実施の形態における電波吸収体層１３の構成を示す断面図である。
【図８】図２に示される電波吸収体層２の抵抗皮膜層３ｃ側から入射角度４５度で周波数６０ＧＨｚの電磁波を入射させた場合における電波吸収特性について、前述の伝送線理論を用いて計算した結果を示すグラフである。
【図９】このような図２に示される構成を有し、図８に示される特性を有する電波吸収体層２上に、図１に示されるように異方性抵抗層３ｄを重ねて貼り合わせた電波吸収体１のＴＥ波に対する電波吸収特性について伝送線理論を用いて計算した結果を示すグラフである。
【図１０】図１の構成を有し、図９に示されるＴＥ波の特性を有する電波吸収体１のＴＭ波に対する電波吸収特性について伝送線理論を用いて計算した結果を示すグラフである。
【図１１】図７に示される電波吸収体層１３において、入射角度４５度で周波数６２ＧＨｚの電磁波を入射させた場合における伝送理論を用いて計算した電波吸収特性を示すグラフである。
【図１２】図６に示される電波吸収体１ａのＴＥ波に対する前述の伝送理論を用いて計算した電波吸収特性を示すグラフである。
【図１３】図６に示される電波吸収体１ａにおけるＴＭ波を入射させた場合における伝送理論を用いて計算した電波吸収特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１，１ａ　電波吸収体
２，１３　電波吸収体層
３ａ　反射層
３ｂ　干渉層
３ｃ　抵抗皮膜層
３ｄ　異方性抵抗層
８ａ　反射層
８ｂ　電波吸収層
８ｃ　異方性抵抗層

Claims

入射面に対して電界が垂直な電磁波（ＴＥ波）および入射面に対して磁界が垂直な電磁波（ＴＭ波）の両方の偏波を吸収する電波吸収体であって、表面抵抗率に異方性があり、かつ、高抵抗の方向がＴＥ波の電界と平行な方向である異方性抵抗層を有することを特徴とする電波吸収体。
ＴＥ波である電磁波を効率良く吸収できる電波吸収体層２，１３に、表面抵抗率に異方性のある異方性抵抗層３ｄ，８ｃを貼り合わせたことを特徴とする請求項１に記載の電波吸収体。
異方性抵抗層は、低抵抗方向の表面抵抗率が１ｋΩ以下であり、高抵抗方向の表面抵抗率が１０ｋΩ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電波吸収体。
低抵抗方向の表面抵抗率が５００〜７００Ωであり、
高抵抗方向の表面抵抗率が２５ｋ〜１００ｋΩであることを特徴とする請求項３記載の電波吸収体。
電波吸収体層２は、
導電性の良好な反射層３ａと、
反射層３ａ上に形成され、誘電損失材料から成る干渉層３ｂと、
干渉層３ｂ上に形成され、表面抵抗率が方向性のない均一な分布を有する抵抗皮膜層３ｃとを有し、
抵抗皮膜層３ｃ上に前記異方性抵抗層３ｄが形成されることを特徴とする請求項１〜４のうちの１つに記載の電波吸収体。
電波吸収体層１３は、
導電性の良好な反射層８ａと、
反射層８ａ上に形成され、誘電損失材料から成る電波吸収層８ｂとを有し、
電波吸収層８ｂ上に前記異方性抵抗層８ｃが形成されることを特徴とする請求項１〜４のうちの１つに記載の電波吸収体。
ＴＥ波である電磁波を効率良く吸収できる電波吸収体層に貼り合わせられ、
表面抵抗率に異方性があり、かつ、高抵抗の方向がＴＥ波の電界と平行な方向であることを特徴とする異方性抵抗層。