JP2004319788A

JP2004319788A - Impedance sheet and radio wave absorber using the same

Info

Publication number: JP2004319788A
Application number: JP2003112021A
Authority: JP
Inventors: Koji Tsuzukiyama; 浩二續山
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2004-11-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an impedance sheet 1 that is simple in structure and can form a thin-type radio wave absorber 11. <P>SOLUTION: The radio wave absorber 11 is provided with the impedance sheet 1, and an interference layer 8d and a conductive film layer 8c. The impedance sheet 1 is formed by providing an impedance layer 1a on the surface of one side of a dielectric layer 1b. A real part R of a surface impedance Z of the impedance layer 1a is 0.01-100Ω and an imaginary X thereof is -200 to -3Ω in resistance, respectively, and the relation of X and R is set at -100≤X/R≤-1. The surface resistivity of the conductive film layer 8c is 50Ω or less. The impedance layer 1a is formed adjacent to the dielectric layer 1b, so that no influence of dielectric constant of the interference layer 8d is given to the impedance layer 1a. In addition, the impedance value of the impedance layer 1a is set at the preset value, so that a large reflection loss is always and surely obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波の反射を抑制するために用いられる電波吸収体を構成するインピーダンスシートに関するものであり、さらに詳しくは、吸収すべき電磁波の波長の１／１０以下の厚みである薄型電波吸収体を構成するインピーダンスシート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（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、高度道路交通システム（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＴｒａｎｓｐｏｒｔＳｙｓｔｅｍ）における狭域通信（ＤｅｄｉｃａｔｅｄＳｈｏｒｔＲａｎｇｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）技術を用いた自動料金収受システム（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｏｌｌＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）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。このような電波吸収体は天井や壁等の構造物に取り付けられることから、軽くて薄いものが求められている。
【０００３】
従来から、抵抗皮膜を使ったλ／４型電波吸収体が知られている。このλ／４型電波吸収体は厚みがλ／（４・√εｒ）（λ：電磁波の真空での波長、εｒ：誘電体の比誘電率）である誘電率εｒの誘電体層の片面に低抵抗の反射層を有し、誘電体のもう一方の面に空気中の電波インピーダンス（３７７Ω）である抵抗皮膜層を有する電波吸収体である。しかしながら、このλ／４型電波吸収体は誘電体層としてλ／（４・√εｒ）の厚みが必要であり、薄型化に限界がある。
【０００４】
前記λ／４型電波吸収体の抵抗皮膜層と反射層の間に、分割された導電性フィルム（ＤＣＦ；ＤｉｖｉｄｅｄＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）を挿入することで、誘電体層の厚みをλ／（４・√εｒ）よりも薄くできる電波吸収パネルが提案されている（たとえば特許文献１〜４および非特許文献１）。このＤＣＦを用いた電波吸収体は、整合用導電膜、反射層、ＤＣＦ層の３層が必要であり、整合用導電膜とＤＣＦ層間の空気層または樹脂層およびＤＣＦ層と反射層間の空気層または樹脂層の厚みを両方とも均一になるように制御しなければならないため、これらの厚みが均一でない場合に期待された性能が得られ難いという問題がある。
【０００５】
そこで、前記ＤＣＦを用いた電波吸収パネルの構造が複雑であるという問題を解決するために、ＤＣＦ層を形成したガラスと反射層を形成したガラスをポリビニルブチラール（ＰＶＢ）を介して貼り合わせた電波吸収ガラスが提案されている（非特許文献２）。前記文献中には、このＤＣＦを用いた電波吸収ガラスは、分割する導電性フィルムの抵抗値をコントロールする必要がなく、ＤＣＦの幾何学的大きさのコントロールにより薄型の電波吸収体を得ることができるという利点がある、と記載されている。しかしながら、電波入射側にガラスを配置する必要があり、薄型化に限界があるとともに窓以外の場所で使い難いという問題がある。
【０００６】
このように従来の技術では、λ／４型電波吸収体の厚みを、小さい値にするには、限界がある。また、ＤＣＦを用いた電波吸収パネルでは、電波吸収特性の再現性が悪いという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】
アメリカ特許ＵＳＰ６，１９５，０３４Ｂ１
【特許文献２】
特開２００２−７６６７６
【特許文献３】
特開２００２−７６６７７
【特許文献４】
特開２００２−１５１８８５
【非特許文献１】
Ｔ．Ｔｓｕｎｏ，ＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔｏｆＩＥＩＣＥ，ＥＭＣＪ９９−１２８（２０００−０１），ｐ．１１３
【非特許文献２】
Ｋ．Ｈａｒａｋａｗａ，ｅｔａｌ．，ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＡＰＭＣ２００２（Ｎｏｖｅｍｂｅｒ１９−２２，２００２），ＦＲ３Ｂ−５
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、構造が簡単であり、かつ窓以外へも適用可能であり、さらに電波吸収特性に優れた薄型の電波吸収体を構成するためのインピーダンスシート、およびそのインピーダンスシートを用いた電波吸収体を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、誘電体層と、
前記誘電体層の片側の表面に配置されるインピーダンス層とを含み、
インピーダンス層の表面インピーダンスＺを次式で表したとき、
Ｚ＝Ｒ＋ｊ・Ｘ
ここで、Ｒは実部であり、Ｘは虚部であり、ｊは虚数単位であり、
インピーダンス層の表面インピーダンスの実部Ｒが０．０１Ω〜１００Ωの範囲であり、かつ、インピーダンス層の表面インピーダンスの虚部Ｘが−２００Ω〜−３Ωの範囲であり、かつ、実部Ｒと虚部Ｘとが
−１００≦Ｘ／Ｒ≦−１
の関係を満足することを特徴とするインピーダンスシートである。
【００１０】
また本発明は、一対の誘電体層と、
これらの誘電体層間に配置されるインピーダンス層とを含み、
インピーダンス層の表面インピーダンスＺを次式で表したとき、
Ｚ＝Ｒ＋ｊ・Ｘ
ここで、Ｒは実部であり、Ｘは虚部であり、ｊは虚数単位であり、
インピーダンス層の表面インピーダンスの実部Ｒが０．０１Ω〜１００Ωの範囲であり、かつ、インピーダンス層の表面インピーダンスの虚部Ｘが−２００Ω〜−３Ωの範囲であり、かつ、実部Ｒと虚部Ｘとが
−１００≦Ｘ／Ｒ≦−１
の関係を満足することを特徴とするインピーダンスシートである。
【００１１】
また本発明は、誘電体層およびインピーダンス層が可視光を透過することを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、誘電体層表面に粘着層を形成したことを特徴とする。
また本発明は、前記インピーダンスシートと、
電波吸収体用インピーダンスシートの誘電体層の表面に隣接して配置される干渉層と、
干渉層の電波吸収体用インピーダンスシートとは反対側の表面に配置される導電性皮膜層とを含むことを特徴とする電波吸収体である。
【００１３】
本発明に従えば、インピーダンス層を、誘電体層の片側の表面に配置して形成し、または一対の誘電体層間に配置してサンドイッチして構成することによって、前記絶縁性誘電体から成る干渉層の一方の表面に貼り付けるなどして配置した構成において、インピーダンス層のインピーダンス値が、干渉層の影響を受けず、予め定める値のままとすることができる。干渉層のインピーダンスシートとは反対側の表面に導電性皮膜層を配置して電波吸収体を構成する。
【００１４】
インピーダンス層の表面インピーダンスの実部Ｒの値は、小さいほうが望ましく、たとえば前述のように０．０１Ω以上であってもよく、この実部Ｒが１００Ωを超えると、インピーダンスシート、したがって電波吸収体の厚みが厚くなるので好ましくない。虚部Ｘの絶対値が２００Ωを超えると、周波数および反射損失の制御が困難になる。虚部Ｘの絶対値が３Ω未満では、本件インピーダンスシートの実現が困難となる。Ｘ／Ｒの絶対値が１００を超えるとき、周波数および反射損失の制御が困難になる。Ｘ／Ｒの絶対値が１未満では、インピーダンスシートの実現が困難である。
【００１５】
導電性皮膜層の表面抵抗率は、できるだけ小さい値であることが好ましく、５０Ω以下であり、０Ω程度であってもよい。
【００１６】
【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用インピーダンスシート１を用いた電波吸収体１１の全体の構成を示す断面図である。電波吸収体１１は基本的に、インピーダンスシート１と干渉層８ｄと導電性皮膜層８ｃとがこの順序で隣接して配置されて構成される。
【００１７】
図２は、インピーダンスシート１の断面図である。インピーダンスシート１は、誘電体層１ｂの片側の表面に、インピーダンス層１ａが配置されて構成される。前述の図１に示されるように誘電体層１ｂのインピーダンス層１ａとは反対側の表面には、干渉層８ｄが隣接して配置される。この干渉層８ｄのインピーダンスシート１とは反対側の表面に、導電性皮膜層８ｃが配置される。
【００１８】
図３は、図１および図２に示されるインピーダンスシート１の左方から見た一部を示す図である。インピーダンス層１ａの抵抗被膜１ｃ１は、斜線を施して示す。
【００１９】
図４は、本発明のインピーダンスシート１の原理を説明するための電波吸収体１２を示す断面図である。この電波吸収体１２は、表面抵抗率０Ωの導電性皮膜層３ａ上に、比誘電率εｒ＝３．９の電気絶縁性誘電体から成る干渉層３ｂを介して、インピーダンス層３ｃを積層した構成を有する。インピーダンス層３ｃ側から入射した電磁波を完全に、または大きな反射損失で吸収することができる。
【００２０】
本発明は、この図４における表面抵抗Ｒと表面リアクタンスＸとが制御されたインピーダンス層３ｃを用いることによって、誘電体層３ｂがλ／（４・√εｒ）よりも薄い場合でも、効率良くインピーダンス層３ｃで電波を吸収することができるという原理に基づくものである。平面波である電磁波に対する電波吸収体１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））。
【００２１】
図５は、本発明の原理を説明するための分布定数線路を示す図である。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として以下の式が導かれる。ωは、伝送される電磁波の角周波数である。
ｄ^２Ｖ／ｄｚ^２＝（Ｒ＋ｊωＬ）（Ｇ＋ｊωＣ）Ｖ …（１）
ｄ^２Ｉ／ｄｚ^２＝（Ｒ＋ｊωＬ）（Ｇ＋ｊωＣ）Ｉ …（２）
【００２２】
この微分方程式１，２を解くことにより、電流および電圧の基礎式として以下の式３，４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）
【００２３】
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（＝｛（Ｒ＋ｊωＬ）／（Ｇ＋ｊωＣ）｝^１／２）
γ ；線路の伝搬定数（＝｛（Ｒ＋ｊωＬ）（Ｇ＋ｊωＣ）｝^１／２）
【００２４】
一方、複素誘電率ε（≡ε’−ｊε”）、複素透磁率μ（≡μ’−μ”）、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５〜８に分解できる。すなわち、ｘｙｚ直交座標系において、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） …（５）
−∂Ｈ_ｙ／∂ｚ＝σＥ_ｘ＋ε’（∂Ｅ_ｘ／∂ｔ） …（６）
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） …（７）
−∂Ｈ_ｘ／∂ｚ＝σＥ_ｙ＋ε’（∂Ｅ_ｙ／∂ｔ） …（８）
【００２５】
ここで、複素誘電率の虚部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。
式５および式６からＨｙを消去すると、Ｅｘに関する以下の方程式９が得られる。
∂^２Ｅ_ｘ／∂ｚ^２＝σμ（∂Ｅ_ｘ／∂ｔ）＋ε’μ（∂^２Ｅ_ｘ／∂ｔ^２）…（９）
【００２６】
ここで、Ｅ_ｘの特解として
Ｅ_ｘ＝Ｅ_０ｅｘｐ（ｊωｔ） …（１０）
を考えると、式９は以下のとおり書きかえることができる。ｔは、時間を表わす。
∂^２Ｅ_ｘ／∂ｚ^２＝（ｊωσμ−ω^２ε’μ）Ｅ_ｘ …（１１）
【００２７】
ここで導電率σは、誘電率の虚数成分ε”と、
ε”＝σ／ω …（１２）
の関係にあると考えることができ、式１１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 …（１３）
【００２８】
電磁波のインピーダンスＺは、
Ｚ＝Ｅ_ｘ／Ｈ_ｙ＝（μ／ε）^１／２ …（１４）
で定義されるから、Ｈ_ｙについても同様に以下の式１５が導かれる。
∂^２Ｈ_ｙ／∂ｚ^２＝−ω^２εμＨ_ｙ …（１５）
【００２９】
式１３および式１５は、式１または式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 …（１６）
Ｚ＝（μ／ε）^１／２ …（１７）
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。
【００３０】
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。すなわち、図４に示されるような媒体における電磁波の反射・透過は次のように計算できる。図４の媒体は、図５に示されるような２つの境界がある伝送線モデルとして考えることができる。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（Ｚ_Ａ＝Ｚ_０、Ｚ_Ｃ＝Ｚ_０、ここでＺ_０は空気中の電波インピーダンス）である。線路Ｂは、線路長（すなわち誘電体層１ｂの厚み）ｄ、特性インピーダンスＺ_Ｂ、伝搬定数γ_Ｂ（γ_Ｂ＝２πεｒ^１／２ｊ／λ）である。さらに、低抵抗の導電層の表面抵抗Ｚ_Ｌ、インピーダンス層の表面インピーダンスをＺ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’より右側の低抵抗の導電層を含むインピーダンスＺ’は以下のように表すことができる。
Ｚ’＝Ｚ_Ｌ・Ｚ_Ｃ／（Ｚ_Ｌ＋Ｚ_Ｃ） …（１７ａ）
【００３１】
ここで、Ｚ_Ｌ≪Ｚ_Ｃの場合には、
Ｚ’≒Ｚ_Ｌ …（１８）
となることが導かれる。
【００３２】
次に線路Ａと線路Ｂの接続面１−１’から見て、接続面１−１’より右側のインピーダンス層を含まないインピーダンスＺ”は以下のように表すことができる。
Ｚ”＝Ｚ_Ｂ（Ｚ’＋Ｚ_Ｂ・ｔａｎｈγ_Ｂｄ）／（Ｚ_Ｂ＋Ｚ’・ｔａｎｈγ_Ｂｄ）…（１９）
【００３３】
さらに線路Ａと線路Ｂの接続面１−１’から見て、接続面１−１’より右側のインピーダンス層を含むインピーダンスＺ_ｉｎは以下のように表すことができる。γＢは、線路Ｂの伝搬定数を表わす。
Ｚ_ｉｎ＝Ｚ・Ｚ”／（Ｚ＋Ｚ”） …（２０）
【００３４】
このインピーダンスＺ_ｉｎを用いることによって、接続面１−１’での反射係数Γは以下のように表される。
Γ＝（Ｚ_ｉｎ− Ｚ_Ａ）／（Ｚ_ｉｎ＋Ｚ_Ａ） …（２１）
【００３５】
さらにエネルギー反射率ＲはＲ＝｜Γ｜^２であり、反射損失Ｒ_ｌｏｓｓ［ｄＢ］は以下のように計算される。
Ｒ_ｌｏｓｓ＝−１０ｌｏｇ_１０Ｒ …（２２）
【００３６】
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 …（２３）
【００３７】
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 …（２４）
となるので、電波吸収体の電波吸収特性は一般に反射損失Ｒ_ｌｏｓｓによって表される。
【００３８】
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。
【００３９】
今、簡単のために、低抵抗導電層の表面抵抗をＺ_Ｌ＝０［Ω］とおくと、Γ＝０となる条件は、次式のとおりとなる。

ここで、
Ｄ＝２πｄ（εｒ）^１／２／λ …（２６）
【００４０】
すなわち、インピーダンス層の表面抵抗Ｒおよび表面リアクタンスＸを制御することにより、高性能の電波吸収体を得ることできると考えられる。
【００４１】
図６は、図４に示される電波吸収体１２の干渉層３ｂとしてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴと略称することがある。比誘電率εｒ＝３．９）を用いた場合について種々の干渉層３ｂの厚みにおいてインピーダンス層３ｃの最適な表面インピーダンスをプロットしたものである。これらの結果から、表面リアクタンス成分を積極的に利用することで、薄型の電波吸収体１２が可能と考えられる。
【００４２】
さらに詳細な検討を行った結果、インピーダンス層３ｃの表面インピーダンスを以下の条件１〜４にすることで、薄型の電波吸収体を得ることができることが判った。すなわち、
（条件１）導電性皮膜層３ａの表面抵抗率が５０Ω以下であり、かつ、
インピーダンス層３ｃの表面インピーダンスＺを次式で表したとき、
Ｚ＝Ｒ＋ｊ・Ｘ …（２７）
ここで、ｊは虚数単位である。
（条件２）インピーダンス層３ｃの表面インピーダンスの実部である表面抵抗率Ｒが０．０１Ω〜１００Ωの範囲であり、かつ、
（条件３）インピーダンス層３ｃの表面インピーダンスの虚部である表面リアクタンス成分Ｘが−２００Ω〜−３Ωの範囲であり、かつ、
（条件４）表面抵抗率Ｒと表面リアクタンス成分Ｘとが
−１００≦Ｘ／Ｒ≦−１ …（２８）
の関係を満足する場合に薄型の電波吸収体１２を得ることができる。
【００４３】
図７および図８は、図４の電波吸収体１２におけるインピーダンス層３ｃ側から入射した電磁波を完全に吸収することができる電波吸収体１２について、インピーダンス層３ｃの表面インピーダンスを、伝送線理論を用いて計算した結果を図示したものである。図７は、干渉層３ｂの厚みが０．０５λ以下におけるインピーダンス層の最適インピーダンスをプロットしたものである。さらに、図８は、図６における最適インピーダンスの実部Ｒと虚部Ｘとの関係を示した図である。
【００４４】
リアクタンス成分がない（Ｘ＝０）場合は、インピーダンス層３ｃの表面抵抗率が空気中における電波インピーダンス（３７７Ω）と等しく、かつ、干渉層３ｂの厚みｄが、
ｄ＝λ／（４・εｒ^１／２） …（２９）
のときに最も効率良く電波を吸収することが判る。干渉層３ｂの厚みｄを、前述の式２９の値以下として、全体の構成を薄くすることができる。
【００４５】
負のリアクタンス成分がある場合、すなわち、容量成分がある場合には、干渉層３ｂの厚みｄがλ／（４・εｒ^１／２）よりも薄い場合に最も効率良く電波を吸収することが判る。
【００４６】
図７、図８に示されるように、図４のインピーダンス層３ｃの表面インピーダンスにおける抵抗成分Ｒが５０Ω以下、かつ、インピーダンス層３ｃの表面インピーダンスにおけるリアクタンス成分Ｘが−２００Ω〜−３Ω、かつ、リアクタンス成分Ｘと抵抗成分Ｒの比が
−１００≦Ｘ／Ｒ≦−１ …（３０）
のときに、干渉層３ｂの厚みｄは０．０５λ以下とすることができ、薄型の電波吸収体が可能であることが判る。図６〜図８において、横軸に示される誘電体層厚み／波長の値は、０．０５以下として、全体の構成を薄くすることができる。
【００４７】
しかしながら、図４に示される電波吸収体１２のインピーダンス層３ｃのインピーダンス値は、インピーダンス層が接する媒体である干渉層３ｂの誘電率の影響を受け、その媒体である干渉層３ｂの厚みが変わると、インピーダンス値も変わるという問題がある。前述の図１に示される本発明のインピーダンスシート１はこの問題を解決するために、誘電体層１ｂ上にインピーダンス層１ａを予め形成することで、このインピーダンスシート１を電波吸収体１１の干渉層８ｄに貼りつけても、インピーダンス層１ａのインピーダンス値が、電波吸収体の干渉層８ｄの影響を受けないようにすることができる。
【００４８】
誘電体層１ｂとしては、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、ポリカーンボネート、アクリル樹脂、等に例示される絶縁性高分子材料、アルミナ等に代表される絶縁性セラミックス材料等を用いることができる。透光性電波吸収体が望まれる場合には、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート、アクリル樹脂等の透光性の絶縁性高分子材料を用いることができる。
【００４９】
インピーダンス層１ｃとしては、図３のように、ある抵抗値の皮膜１ｃ１を面内に孤立して分散させることで得ることができる。つまり、抵抗皮膜１ｃ１を孤立分散させることで、その孤立分散した抵抗皮膜１ｃ１間にコンデンサ成分が生じ、よって虚部成分を付与することができる。分散させる抵抗皮膜１ｃ１としては、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｔｉ等の金属薄膜、ＩＴＯや酸化スズに代表される透光性導電膜等を規定の抵抗値になる厚みにスパッタ法等の蒸着法にて成膜したものを用いることができる。
【００５０】
これらの薄膜１ｃ１を面内に孤立して分散させるには、インピーダンス層を蒸着法にて面内均一に成膜した後で、写真蝕刻法を用いて薄膜の一部を除去する方法、レーザーにより薄膜を除去する方法、サンドブラストにて薄膜の一部を除去する方法等を採用することができる。
【００５１】
インピーダンス層１ｃの別の作製法として、カーボン粉末、カーボンフレーク、カーボンファイバー、等の抵抗性フィラーを樹脂と混合したものをフィルム状に成形することでも得ることができる。このとき、フィラー間が相互に接触しないように樹脂中に分散させることで、虚部成分を付与することができる。たとえば押出し成形した後、延伸することによって、製造することができる。この場合、所望のインピーダンス層を形成した後に誘電体層と接着剤等を用いて貼り合わせることにより本発明のインピーダンスシート１を得ることができる。
【００５２】
本発明における導電性皮膜層８ｃとしては種々の導電性材料を用いることができる。これら導電性材料としてはＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｔｉ等の金属薄膜、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）や酸化スズに代表される透光性導電膜等が例示される。この導電性皮膜層８ｃは、これら金属材料や透光性導電膜を干渉層８ｄにスパッタ等の蒸着法にて形成することができる。または、金属箔を干渉層８ｄと接着剤を用いて貼ってもよい。透光性電波吸収体が望まれる場合には、ＩＴＯ、酸化スズなどの透光性導電膜８ｃを用いることができる。導電性皮膜層８ｃを蒸着法にて形成する場合には、フィルム基材上に成膜し、フィルム基材側もしくは導電性皮膜側を、干渉層８ｄと、接着剤等を用いて貼り合わせることができる。
【００５３】
図１の電波吸収体１１における干渉層８ｄは、インピーダンスシート１の誘電体層１ｂと同一の材料から成ってもよく、そのほかの電気絶縁性誘電体、たとえば合成樹脂などの材料から成ってもよい。
【００５４】
こうして図１に示される本発明の実施の一形態の電波吸収体１１では、インピーダンスシート１における誘電体層１ｂの片側にインピーダンス層１ｃを形成してインピーダンスシート１を構成し、このインピーダンスシート１の誘電体層１ｂにおけるインピーダンス層１ａとは反対側の表面を、電波吸収体を構成する干渉層８ｄの片側の表面に貼り付け、干渉層８ｄのもう一方の側の表面に、反射層である低抵抗の導電性皮膜層８ｃを貼り合わせる。インピーダンス層１ａは、誘電体層１ｂの上に形成されているので、干渉層８ｄの誘電率の影響を受けず、希望するインピーダンス値を得ることができ、これによって高性能の電波吸収体１１を実現することができる。
【００５５】
図９は、本発明の実施の他の形態のインピーダンスシート９を備える電波吸収体１３の断面図である。電波吸収体１３の電気絶縁性合成樹脂などの誘電体材料から成る干渉層９ｄの一方表面には低抵抗の導電性皮膜層９ｃが配置されて形成され、他方の表面にはインピーダンスシート９が配置されて形成される。
【００５６】
図１０は、図９に示されるインピーダンスシート９の断面図である。このインピーダンスシート９は、一対の誘電体層９ｂ，９ｅ間にインピーダンス層９ａが介在されてサンドイッチされ、構成される。誘電体層９ｂ，９ｅは、前述の図１〜図８の実施の形態におけるインピーダンスシート１の誘電体層１ｂと同様な構成を有し、インピーダンス層９ａは前述のインピーダンス層１ａと同様な構成を有する。
【００５７】
インピーダンスシート９を構成するインピーダンス層９ａは、前述の図３に示される形状を有する抵抗被膜１ｃ１を有してもよく、その他の形状を有する抵抗被膜を有してもよい。インピーダンスシート９では、インビーダンス層９ａが一対の誘電体層９ｂ、９ｅ間にサンドイッチされているので、インピーダンス層９ａのインピーダンス値は、前述のように、インピーダンスシート９に隣接する各干渉層１０ｄ，１０ｆの誘電率の影響を受けず、希望する正確なインピーダンス値を達成することができる。またインピーダンスシート１のインピーダンス層１ａは誘電体層１ｂに隣接し、したがって干渉層１０ｆの誘電率の影響を受けず、誘電体層１ａの希望する正確なインピーダンス値を有する反射損失特性に優れた高性能の電波吸収体１４を実現することができる。
【００５８】
さらに干渉層９ｄは、前述の干渉層８ｄと同様な構成を有し、導電性皮膜層９ｃは前述の導電性皮膜層８ｃと同様な構成を有する。
【００５９】
インピーダンスシート９を製造するにあたっては、まず一方の誘電体層９ｂの表面上にインピーダンス層９ａをたとえば蒸着法によって成膜し、その後、たとえば前述の図２に示されるようにパターニングを行う。パターニングされたインピーダンス層９ａ上に、もう１つの誘電体層９ｅを、たとえば接着剤などを用いて貼り合わせる。こうしてインピーダンスシート９が完成する。
【００６０】
インピーダンス層９ａは、一対の誘電体層９ｂ，９ｅの間に形成されているので、インピーダンス層９ａのインピーダンス値は、干渉層９ｄの誘電率の影響を受けない。しかも外側の誘電体層９ｅは、インピーダンス層９ａの保護をする機能を果たす。こうして高性能かつ信頼性の高い電波吸収体１３を得ることができる。
【００６１】
図１１は、本発明の実施の他の形態のインピーダンスシート１，９を備える電波吸収体１４を示す断面図である。干渉層１０ｄの片側の表面には、前述の図１０に示されるインピーダンスシート９が配置されて貼り付けられ、この干渉層１０ｄのインピーダンスシート９とは反対側の表面には、反射層である低抵抗の導電性皮膜層１０ｃが配置されて貼り付けられる。
【００６２】
インピーダンスシート９の誘電体層９ｅには、もう１つの干渉層１０ｆの表面が配置されて貼り合わされる。この干渉層１０ａの他方表面には、前述の図２および図３に示されるもう１つのインピーダンスシート１の誘電体層１ｂが配置されて貼り合わされる。
【００６３】
図１２は、本発明の実施のさらに他の形態のインピーダンスシート９，１９を備える電波吸収体１５の断面図である。図１２に示される電波吸収体１５は、前述の図１１の電波吸収体１４に類似するが、注目すべきは図１１のインピーダンスシート１に代えて、図１０のインピーダンスシート９と同様な構成を有するインピーダンスシート１９が用いられる。その他の構成は、前述の実施の形態と同様である。図１２に示される電波吸収体１５では、干渉層１０ｆの外方の表面に配置されたインピーダンスシート１９が、インピーダンス層１９ａを一対の誘電体層１９ｂ，１９ｅによってサンドイッチされた構成を有する。したがってインピーダンス層１９ａの外表面が誘電体層１９ｅによって保護され、電波吸収体１５の信頼性を高めることができる。その他の構成と作用は、前述の実施の形態と同様である。
【００６４】
本発明の実施のさらに他の形態では、電波吸収体は、前述のインピーダンスシート１，９，１９を３枚以上、干渉層を介在して積層されてもよく、これによって電波吸収体の反射損失特性をさらに向上して高性能の電波吸収体を実現することができる。
【００６５】
【実施例】
本件発明者の実験結果を述べる。
【００６６】
【実施例１】
図１〜図３に示されるように、誘電体層１ｂである７５μｍ厚みのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に、導電性薄膜をスパッタ成膜した導電性フィルム（三井化学（株）製商品名ＴＣＰ２．４、表面抵抗値２．２Ω）の導電性薄膜１ａを、ＹＡＧ３倍波レーザー（波長３５５ｎｍ）を用いることで、除去幅ΔＬ１＝ΔＬ２＝１３０μｍ、除去ピッチＬｐ１＝Ｌｐ２＝１１ｍｍ、にて格子状に除去し、インピーダンスシート１を作成した。また、この格子状に除去した導電性フィルムであるインピーダンスシート１の周波数５．８ＧＨｚでの表面インピーダンスをベクトルネットワークアナライザを用いて測定された反射係数から算出した結果、
表面インピーダンス実部Ｒ＝３０Ω
表面インピーダンス虚部Ｘ＝−１００Ω
であった。このときＸ／Ｒ≒−３．４である。
【００６７】
前述のように導電膜を除去したインピーダンスシート１を表面インピーダンス層として干渉層である厚み１．８ｍｍのＰＥＴシート８ｄの片側に貼りつけた。さらに、ＰＥＴシート８ｄの反対側の面に、アルミ箔を反射層８ｃとして貼り合わせて、電波吸収体１１を作製した。
【００６８】
このようにして作製した電波吸収体１１の反射損失特性を５．０ＧＨｚから８．２ＧＨｚの範囲で測定した。その結果を図１３に示すように、６．６ＧＨｚにて最大反射損失４６ｄＢが得られた。また図１４に示すように、６．２ＧＨｚにて最大反射損失４０ｄＢが得られた。
【００６９】
【表１】

【００７０】
【実施例２】
図１〜図３に示されるように、一方の誘電体層１ｂである５０μｍ厚みのＰＥＴフィルム上に導電性薄膜をスパッタ成膜した導電性フィルム（三井化学（株）製商品名ＸＩＲ、表面抵抗値９．３Ω）の導電性薄膜１ａを、ＹＡＧ３倍波レーザー（波長３５５ｎｍ）を用いることで、図３のように除去幅ΔＬ１＝ΔＬ２＝２５０μｍ、除去ピッチＬｐ１＝Ｌｐ２＝１１ｍｍ、にて格子状に除去した。また、この格子状に除去した導電性フィルムであるインピーダンスシート１の周波数５．８ＧＨｚでの表面インピーダンスをベクトルネットワークアナライザを用いて測定された反射係数から算出した結果、
表面インピーダンス実部Ｒ＝４０Ω
表面インピーダンス虚部Ｘ＝−１２０Ω
であった。このときＸ／Ｒ＝−３である。
【００７１】
前述のように導電膜を除去した導電性フィルムであるインピーダンスシート１を表面インピーダンス層として干渉層である厚み２．２ｍｍのＰＥＴシート８ｄの片側に貼りつけた。さらに、ＰＥＴシート８ｄの反対側の面に、アルミ箔を反射層８ｃとして貼り合わせて、電波吸収体１１を作製した。
【００７２】
このようにして作製した電波吸収体１１の反射損失特性を５．０ＧＨｚから８．２ＧＨｚの範囲で測定した。結果を図１５に示すように、６．６ＧＨｚにて最大反射損失５０ｄＢが得られた。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明のインピーダンスシートによって、薄型の高性能電波吸収体を提供することができる。本発明の電波吸収体は、このように薄型であり、しかもその電波吸収特性が優れており、大きな電波の反射損失を達成することができる。さらに本発明の電波吸収体の構造は、簡単であり、しかも窓以外へも適用することができ、使い勝手が良好である。本発明のインピーダンス層には、誘電体層が予め配置されて形成されるので、この誘電体層の誘電率εｒによってインピーダンス値が決定され、したがって電波吸収体を構成するための干渉層の影響を受けず、希望する大きな反射損失を達成することが確実になる。
【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用インピーダンスシート１を用いた電波吸収体１１の全体の構成を示す断面図である。
【図２】インピーダンスシート１の断面図である。
【図３】図１および図２に示されるインピーダンスシート１の左方から見た一部を示す図である。
【図４】本発明のインピーダンスシート１の原理を説明するための電波吸収体１２を示す断面図である。
【図５】本発明の原理を説明するための分布定数線路を示す図である。
【図６】図４に示される電波吸収体１２の干渉層３ｂとしてポリエチレンテレフタレートを用いた場合について種々の干渉層３ｂの厚みにおいてインピーダンス層３ｃの最適な表面インピーダンスをプロットした図である。
【図７】干渉層３ｂの厚みが０．０５λ以下におけるインピーダンス層の最適インピーダンスをプロットしたものである。
【図８】図６における最適インピーダンスの実部Ｒと虚部Ｘとの関係を示した図である。
【図９】本発明の実施の他の形態のインピーダンスシート９を備える電波吸収体１３の断面図である。
【図１０】図９に示されるインピーダンスシート９の断面図である。
【図１１】本発明の実施の他の形態のインピーダンスシート１，９を備える電波吸収体１４を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施のさらに他の形態のインピーダンスシート９、１９を備える電波吸収体１５の断面図である。
【図１３】本件発明者の実験結果を示す図である。
【図１４】本件発明者の他の実験結果を示す図である。
【図１５】本件発明者のさらに他の実験結果を示す図である。
【符号の説明】
１，９，１９インピーダンスシート
１ａ，９ａ，１９ａインピーダンス層
１ｂ；９ａ，９ｅ；１９ｂ，１９ｅ誘電体層
８ｃ，９ｃ，１９ｃ導電性皮膜層
８ｄ，９ｄ，１０ａ，１０ｆ，１９ｄ干渉層
１１〜１５電波吸収体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an impedance sheet constituting a radio wave absorber used for suppressing reflection of an electromagnetic wave, and more particularly, to a thin radio wave absorber having a thickness of 1/10 or less of a wavelength of an electromagnetic wave to be absorbed. In the impedance sheet.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, an automatic toll collection system such as an automatic toll collection system such as an electronic toll collection system such as a wireless local area network (Local Area Network) and an intelligent transportation system (Intelligent Transport System) using an automatic toll collection system using a dedicated short-range communication (Dedicated Short Range Communications) technology has been developed. The system used has been put to practical use. In an application system using these electromagnetic waves, it is necessary to suppress the reflection of the electromagnetic waves from a wall or the like in order to ensure the communication quality, and therefore, a radio wave absorber is required. Since such a radio wave absorber is attached to a structure such as a ceiling or a wall, it is required to be light and thin.
[0003]
Conventionally, a λ / 4 type radio wave absorber using a resistance film has been known. This λ / 4 type radio wave absorber has a thickness of λ / (4 · √εr) (λ: wavelength of an electromagnetic wave in a vacuum, εr: relative dielectric constant of a dielectric substance) on one surface of a dielectric layer having a dielectric constant εr. This is a radio wave absorber having a low-resistance reflection layer and a resistance film layer having radio wave impedance (377Ω) in air on the other surface of the dielectric. However, this λ / 4 type radio wave absorber requires a thickness of λ / (4√εr) as a dielectric layer, and there is a limit to the reduction in thickness.
[0004]
By inserting a divided conductive film (DCF) between the resistive film layer and the reflective layer of the λ / 4 type electromagnetic wave absorber, the thickness of the dielectric layer is reduced to λ / (4 · √). Radio wave absorbing panels that can be made thinner than εr) have been proposed (for example, Patent Documents 1 to 4 and Non-Patent Document 1). The radio wave absorber using this DCF requires three layers of a matching conductive film, a reflective layer, and a DCF layer, and an air layer or a resin layer between the matching conductive film and the DCF layer and an air layer between the DCF layer and the reflective layer. Alternatively, since the thickness of the resin layer must be controlled to be uniform, there is a problem that when the thicknesses are not uniform, the expected performance is hardly obtained.
[0005]
Therefore, in order to solve the problem that the structure of the radio wave absorption panel using the DCF is complicated, a radio wave obtained by bonding glass having a DCF layer and glass having a reflection layer through polyvinyl butyral (PVB) is used. An absorption glass has been proposed (Non-Patent Document 2). According to the above-mentioned document, the radio wave absorbing glass using the DCF does not need to control the resistance value of the conductive film to be divided, and a thin radio wave absorber can be obtained by controlling the geometric size of the DCF. It is described as having the advantage of being able to do so. However, it is necessary to arrange the glass on the radio wave incident side, and there is a problem in that there is a limit to the reduction in thickness and it is difficult to use it in places other than windows.
[0006]
As described above, in the related art, there is a limit in reducing the thickness of the λ / 4 type radio wave absorber to a small value. Further, the radio wave absorption panel using DCF has a problem that the reproducibility of the radio wave absorption characteristics is poor.
[0007]
[Patent Document 1]
US Patent US Pat. No. 6,195,034B1
[Patent Document 2]
JP-A-2002-76676
[Patent Document 3]
JP-A-2002-76677
[Patent Document 4]
JP-A-2002-151885
[Non-patent document 1]
T. Tsuno, Technical Report of IEICE, EMCJ99-128 (2000-01), p. 113
[Non-patent document 2]
K. Haragawa, et al. , Proceedings of APMC2002 (November 19-22, 2002), FR3B-5
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention has been made in view of the above circumstances, has a simple structure, is applicable to other than windows, and furthermore, to constitute a thin radio wave absorber excellent in radio wave absorption characteristics. And an electromagnetic wave absorber using the impedance sheet.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a dielectric layer,
An impedance layer disposed on one surface of the dielectric layer,
When the surface impedance Z of the impedance layer is expressed by the following equation,
Z = R + j · X
Where R is the real part, X is the imaginary part, j is the imaginary unit,
The real part R of the surface impedance of the impedance layer is in the range of 0.01 Ω to 100 Ω, the imaginary part X of the surface impedance of the impedance layer is in the range of −200 Ω to −3 Ω, and the real part R and the imaginary part X is -100 ≦ X / R ≦ −1
Is an impedance sheet satisfying the following relationship:
[0010]
The present invention also includes a pair of dielectric layers,
And an impedance layer disposed between these dielectric layers,
When the surface impedance Z of the impedance layer is expressed by the following equation,
Z = R + j · X
Where R is the real part, X is the imaginary part, j is the imaginary unit,
The real part R of the surface impedance of the impedance layer is in the range of 0.01 Ω to 100 Ω, the imaginary part X of the surface impedance of the impedance layer is in the range of −200 Ω to −3 Ω, and the real part R and the imaginary part X is -100 ≦ X / R ≦ −1
Is an impedance sheet satisfying the following relationship:
[0011]
Further, the invention is characterized in that the dielectric layer and the impedance layer transmit visible light.
[0012]
Further, the present invention is characterized in that an adhesive layer is formed on the surface of the dielectric layer.
Further, the present invention provides the impedance sheet,
An interference layer disposed adjacent to the surface of the dielectric layer of the impedance sheet for a radio wave absorber;
A conductive film layer disposed on a surface of the interference layer opposite to the impedance sheet for the radio wave absorber.
[0013]
According to the present invention, by forming the impedance layer on one surface of the dielectric layer, or by sandwiching the impedance layer between a pair of dielectric layers, the interference layer made of the insulating dielectric is formed. In a configuration in which the impedance value is arranged such as by being attached to one surface of the layer, the impedance value of the impedance layer can be kept at a predetermined value without being affected by the interference layer. A conductive film layer is arranged on the surface of the interference layer opposite to the impedance sheet to form a radio wave absorber.
[0014]
The value of the real part R of the surface impedance of the impedance layer is desirably small, and may be, for example, 0.01 Ω or more as described above. If the real part R exceeds 100 Ω, the impedance sheet, and hence the radio wave absorber It is not preferable because the thickness increases. When the absolute value of the imaginary part X exceeds 200Ω, it becomes difficult to control the frequency and the return loss. If the absolute value of the imaginary part X is less than 3Ω, it is difficult to realize the present impedance sheet. When the absolute value of X / R exceeds 100, it becomes difficult to control the frequency and the return loss. If the absolute value of X / R is less than 1, it is difficult to realize an impedance sheet.
[0015]
The surface resistivity of the conductive film layer is preferably as small as possible, and is 50Ω or less, and may be about 0Ω.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a radio wave absorber 11 using the radio wave absorber impedance sheet 1 according to one embodiment of the present invention. The radio wave absorber 11 is basically configured by arranging the impedance sheet 1, the interference layer 8d, and the conductive coating layer 8c adjacent to each other in this order.
[0017]
FIG. 2 is a sectional view of the impedance sheet 1. The impedance sheet 1 is configured by disposing an impedance layer 1a on one surface of a dielectric layer 1b. As shown in FIG. 1 described above, the interference layer 8d is disposed adjacent to the surface of the dielectric layer 1b opposite to the impedance layer 1a. A conductive coating layer 8c is disposed on the surface of the interference layer 8d opposite to the impedance sheet 1.
[0018]
FIG. 3 is a diagram showing a part of the impedance sheet 1 shown in FIGS. 1 and 2 as viewed from the left. The resistance coating 1c1 of the impedance layer 1a is shown by hatching.
[0019]
FIG. 4 is a sectional view showing a radio wave absorber 12 for explaining the principle of the impedance sheet 1 of the present invention. The radio wave absorber 12 has a configuration in which an impedance layer 3c is laminated on a conductive film layer 3a having a surface resistivity of 0Ω via an interference layer 3b made of an electrically insulating dielectric having a relative dielectric constant of εr = 3.9. Having. Electromagnetic waves incident from the impedance layer 3c side can be completely or completely absorbed by a large reflection loss.
[0020]
According to the present invention, the impedance layer 3c in which the surface resistance R and the surface reactance X in FIG. 4 are controlled can be used efficiently even when the dielectric layer 3b is thinner than λ / (4√Δr). This is based on the principle that a radio wave can be absorbed by the layer 3c. The absorption characteristics of the radio wave absorber 1 for electromagnetic waves that are plane waves can be calculated by applying transmission line theory, and the calculation results are shown to be in good agreement with experiments ("Introduction to radio wave absorbers"). (Morikita Publishing)).
[0021]
FIG. 5 is a diagram showing a distributed constant line for explaining the principle of the present invention. In transmission line theory, the resistance per unit length is R [Ω / m], the inductance per unit length is L [H / m], the capacity per unit length is C [F / m], and the unit length is The following equations are derived as the current I and the voltage V in the minute section dz of the distributed constant line whose conductance is G [S / m]. ω is the angular frequency of the transmitted electromagnetic wave.
d ² V / dz ² = (R + jωL) (G + jωC) V (1)
d ² I / dz ² = (R + jωL) (G + jωC) I (2)
[0022]
By solving the differential equations 1 and 2, the following equations 3 and 4 are derived as basic equations of current and voltage.
V = V ₊ exp (−γz) + V ₋ exp (γz) (3)
_{_{I = (V + / Z c}} ) exp (-γz) - (V - / Z c) exp (γz) … (4)
[0023]
Here, V ₊ , V ₋ , Z _c , and γ are as follows.
V ₊ ; amplitude coefficient of the voltage of the signal transmitted in the positive direction of z; V ₋ ; amplitude coefficient of the voltage of the signal transmitted in the negative direction of z Z _c ; characteristic impedance of the line (= {(R + jωL) / (G + jωC)} ^1/2 )
γ: line propagation constant (= {(R + jωL) (G + jωC)} ^1/2 )
[0024]
On the other hand, when an electromagnetic wave propagating in the z direction in a medium having a complex permittivity ε (≡ε′−jε ″), a complex magnetic permeability μ (≡μ′-μ ″), and a conductivity σ is a plane wave, the Maxwell equation is as follows. Can be decomposed into scalar formulas 5 to 8. That is, in the xyz orthogonal coordinate system, the x component of the electric field _{E x} and the magnetic field of the y component _{H y,}
_{∂E x / ∂z = -μ (∂H} y / ∂t) ... (5)
_{_{-∂H y / ∂z = σE x +}} ε '(∂E x / ∂t) ... (6)
Further, with respect to the y component E _{y of the} electric field and the x component H _{x of the} magnetic field,
∂E _y / ∂z = −μ (∂H _x / ∂t) (7)
−∂H _x / ∂z = σE _y + ε ′ (∂E _y / ∂t) (8)
[0025]
Here, the loss relating to the imaginary part ε ″ of the complex permittivity is considered as a loss due to the conductivity σ.
Eliminating Hy from

Equations

5 and 6 gives Equation 9 below for Ex.
^{_{^{∂ 2 E x / ∂z 2 =}}} σμ (∂E x / ∂t) + ε'μ (∂ 2 E x / ∂t 2) ... (9)
[0026]
Here, _E x ₌ _E 0 exp as a particular solution of _{E x (jωt) ... (10} )
Equation 9 can be rewritten as follows: t represents time.
^{_{^{∂ 2 E x / ∂z 2 =}}} (jωσμ-ω 2 ε'μ) E x ... (11)
[0027]
Here, the conductivity σ is an imaginary component ε ″ of the permittivity,
ε ″ = σ / ω (12)
Equation 11 can be rewritten as follows.
^{_{^{∂ 2 E x / ∂z 2 =}}} -ω 2 εμE x ... (13)
[0028]
The impedance Z of the electromagnetic wave is
_{_{Z = E x / H y =}} (μ / ε) 1/2 ... (14)
In because defined, following equation 15 is derived in the same manner for H _y.
∂ ² H _y / ∂z ² = −ω ² εμH _y (15)
[0029]

Expressions

13 and 15 have the same form as Expression 1 or Expression 2, and the propagation constant γ and the characteristic impedance Z are γ = jω (εμ) ^1/2 (16)
Z = (μ / ε) ^1/2 (17)
Can be considered as a distributed constant line. Thus, the propagation of the electromagnetic wave, which is a plane wave, can be calculated based on transmission line theory.
[0030]
By using the above-described transmission line theory, the reflection coefficient and the transmission coefficient of an electromagnetic wave in a medium having a plurality of boundaries can be calculated. That is, the reflection and transmission of the electromagnetic wave in the medium as shown in FIG. 4 can be calculated as follows. The medium of FIG. 4 can be considered as a transmission line model with two boundaries as shown in FIG. Here, the lines A and C are infinite lines, and their characteristic impedances are Z _A and Z _C (Z _A = Z ₀ , Z _C = Z ₀ , where Z ₀ is the radio wave impedance in the air). . The line B has a line length (that is, the thickness of the dielectric layer 1b) d, a characteristic impedance Z _B , and a propagation constant γ _B (γ _B = 2πεr ^1/2 j / λ). Further, the surface resistance Z _{L of} the low resistance conductive layer and the surface impedance of the impedance layer are Z. At this time, using the transmission line theory, the impedance Z ′ including the low-resistance conductive layer on the right side of the connection surface 0-0 ′ when viewed from the connection surface 0-0 ′ of the line A and the line B is as follows. Can be represented.
Z ′ = Z _L · Z _C / (Z _L + Z _C ) (17a)
[0031]
Here, when Z _L ≪Z _C ,
Z '≒ Z _L ... (18)
Is derived.
[0032]
Next, when viewed from the connection surface 1-1 ′ of the line A and the line B, the impedance Z ″ not including the impedance layer on the right side of the connection surface 1-1 ′ can be expressed as follows.
_{Z "= Z B (Z '} + Z B · tanhγ B d) / (Z B + Z' · tanhγ B d) ... (19)
[0033]
Further 'when viewed from the connection surface 1-1' line connecting surface 1-1 of the A and the line B impedance Z _in containing the right impedance layer than can be expressed as follows. γB represents the propagation constant of the line B.
Z _in = Z · Z ″ / (Z + Z ″) (20)
[0034]
By using the impedance Z _in, the reflection coefficient of the connection surfaces 1-1 'gamma is expressed as follows.
_{_{_{Γ = (Z in - Z A}}} ) / (Z in + Z A) ... (21)
[0035]
Further, the energy reflectivity R is R = | Γ | ² , and the reflection loss R _loss [dB] is calculated as follows.
R _loss = −10 log ₁₀ R (22)
[0036]
The energy absorption amount A in the line B is calculated as follows by using the energy transmittance T similarly obtained from the transmission line theory.
A = 1−RT (23)
[0037]
The radio wave absorber is designed so that the energy transmittance T becomes zero by short-circuiting the terminal. in this case,
A = 1−R (24)
Therefore, the radio wave absorption characteristic of the radio wave absorber is generally represented by the reflection loss R _loss .
[0038]
When the electromagnetic wave is incident on the medium at an angle θ with respect to the z-axis (the electric field direction of the TE wave is the y-axis), the problem of reflection and transmission of the TE wave and the TM wave is caused by propagation in the z direction It can be analyzed by considering only
[0039]
Now, for the sake of simplicity, if the surface resistance of the low-resistance conductive layer is set to Z _L = 0 [Ω], the condition for とおり = 0 is as follows.

here,
D = 2πd (εr) ^1/2 / λ (26)
[0040]
That is, it is considered that a high-performance radio wave absorber can be obtained by controlling the surface resistance R and the surface reactance X of the impedance layer.
[0041]
FIG. 6 shows various thicknesses of the interference layer 3b when polyethylene terephthalate (sometimes abbreviated as PET; relative permittivity εr = 3.9) is used as the interference layer 3b of the radio wave absorber 12 shown in FIG. 5 plots the optimal surface impedance of the impedance layer 3c. From these results, it is considered that a thin radio wave absorber 12 is possible by positively utilizing the surface reactance component.
[0042]
As a result of further detailed investigation, it was found that a thin radio wave absorber can be obtained by setting the surface impedance of the impedance layer 3c to the following conditions 1 to 4. That is,
(Condition 1) The surface resistivity of the conductive coating layer 3a is 50Ω or less, and
When the surface impedance Z of the impedance layer 3c is represented by the following equation,
Z = R + j · X (27)
Here, j is an imaginary unit.
(Condition 2) The surface resistivity R, which is the real part of the surface impedance of the impedance layer 3c, is in the range of 0.01Ω to 100Ω, and
(Condition 3) The surface reactance component X, which is the imaginary part of the surface impedance of the impedance layer 3c, is in the range of −200Ω to −3Ω, and
(Condition 4) The surface resistivity R and the surface reactance component X are -100 ≦ X / R ≦ −1 (28)
When the relationship is satisfied, a thin radio wave absorber 12 can be obtained.
[0043]
FIGS. 7 and 8 show the surface impedance of the impedance layer 3c of the radio wave absorber 12 of FIG. 4 which can completely absorb the electromagnetic wave incident from the impedance layer 3c side using the transmission line theory. 4 shows the result of the calculation. FIG. 7 is a plot of the optimum impedance of the impedance layer when the thickness of the interference layer 3b is 0.05λ or less. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the real part R and the imaginary part X of the optimum impedance in FIG.
[0044]
When there is no reactance component (X = 0), the surface resistivity of the impedance layer 3c is equal to the radio wave impedance in air (377Ω), and the thickness d of the interference layer 3b is
d = λ / (4 · εr ^1/2 ) (29)
It can be seen that the radio wave is absorbed most efficiently at the time. By setting the thickness d of the interference layer 3b to be equal to or less than the value of the above Expression 29, the overall configuration can be reduced.
[0045]
It can be seen that when there is a negative reactance component, that is, when there is a capacitance component, the radio wave is absorbed most efficiently when the thickness d of the interference layer 3b is smaller than λ / (4 · εr ^1/2 ). .
[0046]
As shown in FIGS. 7 and 8, the resistance component R in the surface impedance of the impedance layer 3c in FIG. The ratio between the component X and the resistance component R is -100 ≦ X / R ≦ −1 (30)
In this case, the thickness d of the interference layer 3b can be set to 0.05λ or less, which indicates that a thin radio wave absorber can be obtained. 6 to 8, the value of thickness / wavelength of the dielectric layer shown on the horizontal axis is 0.05 or less, so that the overall configuration can be made thin.
[0047]
However, the impedance value of the impedance layer 3c of the radio wave absorber 12 shown in FIG. 4 is affected by the dielectric constant of the interference layer 3b, which is a medium to which the impedance layer contacts, and the thickness of the interference layer 3b, which is the medium, changes. However, there is a problem that the impedance value also changes. In order to solve this problem, the impedance sheet 1 of the present invention shown in FIG. 1 is formed by forming an impedance layer 1a on a dielectric layer 1b in advance so that the impedance sheet 1 Even if it is attached to 8d, the impedance value of the impedance layer 1a can be prevented from being affected by the interference layer 8d of the radio wave absorber.
[0048]
As the dielectric layer 1b, an insulating polymer material such as polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, and acrylic resin, and an insulating ceramic material such as alumina can be used. When a light-transmitting radio wave absorber is desired, a light-transmitting insulating polymer material such as polyethylene terephthalate, polycarbonate, or acrylic resin can be used.
[0049]
As shown in FIG. 3, the impedance layer 1c can be obtained by isolating and dispersing a film 1c1 having a certain resistance value in a plane. In other words, when the resistance film 1c1 is isolated and dispersed, a capacitor component is generated between the isolated and dispersed resistance films 1c1, and an imaginary part component can be added. As the resistive film 1c1 to be dispersed, a thin metal film of Al, Ag, Au, Cr, Ti, or the like, or a light-transmitting conductive film typified by ITO or tin oxide is deposited by sputtering or the like to a thickness having a specified resistance value. A film formed by a method can be used.
[0050]
In order to disperse these thin films 1c1 in isolation in a plane, a method in which an impedance layer is uniformly formed in a plane by a vapor deposition method, and then a part of the thin film is removed by a photolithography method, A method of removing the thin film, a method of removing a part of the thin film by sand blast, or the like can be employed.
[0051]
As another method for producing the impedance layer 1c, the impedance layer 1c can also be obtained by forming a mixture of a resin and a resistive filler such as carbon powder, carbon flake, carbon fiber, or the like into a film. At this time, the imaginary part component can be provided by dispersing the filler in the resin so that the filler does not contact each other. For example, it can be manufactured by stretching after extrusion molding. In this case, the impedance sheet 1 of the present invention can be obtained by forming a desired impedance layer and then bonding the dielectric layer to the dielectric layer using an adhesive or the like.
[0052]
Various conductive materials can be used as the conductive coating layer 8c in the present invention. Examples of these conductive materials include metal thin films such as Al, Ag, Au, Cr, and Ti, and light-transmitting conductive films represented by ITO (indium tin oxide) and tin oxide. The conductive film layer 8c can be formed by depositing such a metal material or a transparent conductive film on the interference layer 8d by a vapor deposition method such as sputtering. Alternatively, a metal foil may be attached using the interference layer 8d and an adhesive. When a light-transmitting radio wave absorber is desired, a light-transmitting conductive film 8c such as ITO or tin oxide can be used. When the conductive film layer 8c is formed by a vapor deposition method, the film is formed on a film substrate, and the film substrate side or the conductive film side is bonded to the interference layer 8d with an adhesive or the like. Can be.
[0053]
The interference layer 8d in the radio wave absorber 11 of FIG. 1 may be made of the same material as the dielectric layer 1b of the impedance sheet 1, or may be made of another electrically insulating dielectric, for example, a material such as a synthetic resin. .
[0054]
Thus, in the radio wave absorber 11 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the impedance sheet 1 is formed by forming the impedance layer 1 c on one side of the dielectric layer 1 b in the impedance sheet 1. The surface of the dielectric layer 1b opposite to the impedance layer 1a is attached to one surface of the interference layer 8d constituting the radio wave absorber, and the other surface of the interference layer 8d is provided with a low-reflection layer serving as a reflection layer. The conductive film layer 8c of the resistor is bonded. Since the impedance layer 1a is formed on the dielectric layer 1b, a desired impedance value can be obtained without being affected by the dielectric constant of the interference layer 8d. Can be realized.
[0055]
FIG. 9 is a cross-sectional view of a radio wave absorber 13 including an impedance sheet 9 according to another embodiment of the present invention. A low-resistance conductive film layer 9c is formed on one surface of an interference layer 9d made of a dielectric material such as an electrically insulating synthetic resin of the radio wave absorber 13, and an impedance sheet 9 is formed on the other surface. Formed.
[0056]
FIG. 10 is a sectional view of the impedance sheet 9 shown in FIG. The impedance sheet 9 is formed by sandwiching an impedance layer 9a between a pair of

dielectric layers

9b and 9e. The

dielectric layers

9b and 9e have the same configuration as the dielectric layer 1b of the impedance sheet 1 in the embodiment of FIGS. 1 to 8 described above, and the impedance layer 9a has the same configuration as the above-described impedance layer 1a. Have.
[0057]
The impedance layer 9a constituting the impedance sheet 9 may have the resistance coating 1c1 having the shape shown in FIG. 3 described above, or may have the resistance coating having another shape. In the impedance sheet 9, since the impedance layer 9a is sandwiched between the pair of

dielectric layers

9b and 9e, the impedance value of the impedance layer 9a is, as described above, the

interference layer

10d , 10f, the desired accurate impedance value can be achieved. Further, the impedance layer 1a of the impedance sheet 1 is adjacent to the dielectric layer 1b, and therefore is not affected by the dielectric constant of the interference layer 10f, and has a high return loss characteristic having a desired accurate impedance value of the dielectric layer 1a. The radio wave absorber 14 having high performance can be realized.
[0058]
Further, the interference layer 9d has the same configuration as the above-described interference layer 8d, and the conductive coating layer 9c has the same configuration as the above-described conductive coating layer 8c.
[0059]
In manufacturing the impedance sheet 9, first, the impedance layer 9a is formed on the surface of the one dielectric layer 9b by, for example, a vapor deposition method, and thereafter, for example, patterning is performed as shown in FIG. Another dielectric layer 9e is bonded on the patterned impedance layer 9a using, for example, an adhesive. Thus, the impedance sheet 9 is completed.
[0060]
Since the impedance layer 9a is formed between the pair of

dielectric layers

9b and 9e, the impedance value of the impedance layer 9a is not affected by the dielectric constant of the interference layer 9d. Moreover, the outer dielectric layer 9e functions to protect the impedance layer 9a. Thus, the radio wave absorber 13 having high performance and high reliability can be obtained.
[0061]
FIG. 11 is a sectional view showing a radio wave absorber 14 including

impedance sheets

1 and 9 according to another embodiment of the present invention. The above-described impedance sheet 9 shown in FIG. 10 is arranged and attached to one surface of the interference layer 10d, and a low-level reflection layer, A conductive film layer 10c of resistance is arranged and attached.
[0062]
The surface of another interference layer 10f is arranged and attached to the dielectric layer 9e of the impedance sheet 9. On the other surface of the interference layer 10a, the dielectric layer 1b of another impedance sheet 1 shown in FIGS. 2 and 3 described above is arranged and bonded.
[0063]
FIG. 12 is a sectional view of a radio wave absorber 15 including

impedance sheets

9 and 19 according to still another embodiment of the present invention. The radio wave absorber 15 shown in FIG. 12 is similar to the radio wave absorber 14 of FIG. 11 described above, but it should be noted that the configuration is similar to that of the impedance sheet 9 of FIG. 10 instead of the impedance sheet 1 of FIG. Impedance sheet 19 is used. Other configurations are the same as those of the above-described embodiment. The radio wave absorber 15 shown in FIG. 12 has a configuration in which an impedance sheet 19 disposed on the outer surface of the interference layer 10f is sandwiched between an impedance layer 19a and a pair of

dielectric layers

19b and 19e. Therefore, the outer surface of the impedance layer 19a is protected by the dielectric layer 19e, and the reliability of the radio wave absorber 15 can be improved. Other configurations and operations are the same as those of the above-described embodiment.
[0064]
In still another embodiment of the present invention, the radio wave absorber may be laminated with three or more of the

impedance sheets

1, 9, and 19 described above with an interference layer interposed therebetween, whereby the reflection loss of the radio wave absorber is reduced. The characteristics can be further improved to realize a high-performance radio wave absorber.
[0065]
【Example】
The experimental results of the present inventor will be described.
[0066]
Embodiment 1
As shown in FIGS. 1 to 3, a conductive film (made by Mitsui Chemical Co., Ltd., trade name: TCP2) in which a conductive thin film is formed by sputtering on a 75 μm-thick PET (polyethylene terephthalate) film as the dielectric layer 1 b. .4, a surface resistance value of 2.2 Ω) using a YAG third-harmonic laser (wavelength: 355 nm) to form a lattice with a removal width ΔL1 = ΔL2 = 130 μm and a removal pitch Lp1 = Lp2 = 11 mm. And an impedance sheet 1 was prepared. Further, as a result of calculating the surface impedance at a frequency of 5.8 GHz of the impedance sheet 1 which is the conductive film removed in a grid form from the reflection coefficient measured using a vector network analyzer,
Real part of surface impedance R = 30Ω
Surface impedance imaginary part X = -100Ω
Met. At this time, X / R ≒ −3.4.
[0067]
The impedance sheet 1 from which the conductive film was removed as described above was attached as a surface impedance layer to one side of a 1.8 mm-thick PET sheet 8d as an interference layer. Further, an aluminum foil was adhered to the surface on the opposite side of the PET sheet 8d as a reflection layer 8c, thereby producing a radio wave absorber 11.
[0068]
The reflection loss characteristics of the radio wave absorber 11 thus manufactured were measured in the range of 5.0 GHz to 8.2 GHz. As a result, as shown in FIG. 13, a maximum reflection loss of 46 dB was obtained at 6.6 GHz. Further, as shown in FIG. 14, a maximum reflection loss of 40 dB was obtained at 6.2 GHz.
[0069]
[Table 1]

[0070]
Embodiment 2
As shown in FIGS. 1 to 3, a conductive film (trade name: XIR, surface resistance, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) formed by sputtering a conductive thin film on a PET film having a thickness of 50 μm, which is one dielectric layer 1b. The conductive thin film 1a having a value of 9.3 Ω) is formed into a lattice shape by using a YAG third harmonic laser (wavelength: 355 nm) with a removal width ΔL1 = ΔL2 = 250 μm and a removal pitch Lp1 = Lp2 = 11 mm as shown in FIG. Removed. Further, as a result of calculating the surface impedance at a frequency of 5.8 GHz of the impedance sheet 1 which is the conductive film removed in a grid form from the reflection coefficient measured using a vector network analyzer,
Real part of surface impedance R = 40Ω
Surface impedance imaginary part X = -120Ω
Met. At this time, X / R = -3.
[0071]
The impedance sheet 1, which is a conductive film from which the conductive film has been removed as described above, was adhered to one side of a 2.2 mm thick PET sheet 8d as an interference layer as a surface impedance layer. Further, an aluminum foil was adhered to the surface on the opposite side of the PET sheet 8d as a reflection layer 8c, thereby producing a radio wave absorber 11.
[0072]
The reflection loss characteristics of the radio wave absorber 11 thus manufactured were measured in the range of 5.0 GHz to 8.2 GHz. As shown in FIG. 15, the maximum reflection loss of 50 dB was obtained at 6.6 GHz.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, a thin, high-performance radio wave absorber can be provided by the impedance sheet of the present invention. The radio wave absorber of the present invention is thus thin and has excellent radio wave absorption characteristics, and can achieve a large radio wave reflection loss. Furthermore, the structure of the radio wave absorber of the present invention is simple, and can be applied to other than windows, and the usability is good. In the impedance layer according to the present invention, since a dielectric layer is previously arranged and formed, the impedance value is determined by the dielectric constant εr of the dielectric layer, and therefore, the influence of the interference layer for constituting the radio wave absorber is determined. And ensure that the desired large return loss is achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a radio wave absorber 11 using an electromagnetic wave absorber impedance sheet 1 according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the impedance sheet 1.
FIG. 3 is a diagram showing a part of the impedance sheet 1 shown in FIGS. 1 and 2 as viewed from the left.
FIG. 4 is a sectional view showing a radio wave absorber 12 for explaining the principle of the impedance sheet 1 of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a distributed constant line for explaining the principle of the present invention.
6 is a diagram plotting the optimum surface impedance of the impedance layer 3c at various thicknesses of the interference layer 3b when polyethylene terephthalate is used as the interference layer 3b of the radio wave absorber 12 shown in FIG.
FIG. 7 is a plot of the optimum impedance of the impedance layer when the thickness of the interference layer 3b is 0.05λ or less.
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a real part R and an imaginary part X of the optimum impedance in FIG. 6;
FIG. 9 is a cross-sectional view of a radio wave absorber 13 including an impedance sheet 9 according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the impedance sheet 9 shown in FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a radio wave absorber 14 including

impedance sheets

1 and 9 according to another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a radio wave absorber 15 including

impedance sheets

9 and 19 according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a view showing an experimental result of the present inventor.
FIG. 14 is a view showing another experimental result of the present inventor.
FIG. 15 is a view showing still another experimental result of the present inventor.
[Explanation of symbols]
1, 9, 19

Impedance sheet

1a, 9a, 19a Impedance layer 1b; 9a, 9e; 19b, 19e Dielectric layers 8c, 9c, 19c

Conductive coating layers

8d, 9d, 10a, 10f, 19d Interference layers 11 to 15 Absorber

Claims

A dielectric layer;
An impedance layer disposed on one surface of the dielectric layer,
When the surface impedance Z of the impedance layer is expressed by the following equation,
Z = R + j · X
Where R is the real part, X is the imaginary part, j is the imaginary unit,
The real part R of the surface impedance of the impedance layer is in the range of 0.01 Ω to 100 Ω, the imaginary part X of the surface impedance of the impedance layer is in the range of −200 Ω to −3 Ω, and the real part R and the imaginary part X is -100 ≦ X / R ≦ −1
Characterized by satisfying the following relationship:

A pair of dielectric layers,
And an impedance layer disposed between these dielectric layers,
When the surface impedance Z of the impedance layer is expressed by the following equation,
Z = R + j · X
Where R is the real part, X is the imaginary part, j is the imaginary unit,
The real part R of the surface impedance of the impedance layer is in the range of 0.01 Ω to 100 Ω, the imaginary part X of the surface impedance of the impedance layer is in the range of −200 Ω to −3 Ω, and the real part R and the imaginary part X is -100 ≦ X / R ≦ −1
Characterized by satisfying the following relationship:

3. The impedance sheet according to claim 1, wherein the dielectric layer and the impedance layer transmit visible light.

The impedance sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein an adhesive layer is formed on the surface of the dielectric layer.

An impedance sheet according to any one of claims 1 to 4,
An interference layer disposed adjacent to the surface of the dielectric layer of the impedance sheet for a radio wave absorber;
A radio wave absorber using an impedance sheet, comprising: a conductive film layer disposed on a surface of the interference layer opposite to the radio wave absorber impedance sheet.