JP2005317945A - 電磁波吸収体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第1導体素子層5の第1導体素子12は、十文字空孔30と方形空孔31とを有し、整列配置される十文字空孔30に囲まれる領域に、方形空孔31が設けられる。この第1導体素子12は、これら複数の空孔30,31が形成された形状であり、電磁波吸収体1の全体にわたって、電気的に連なって連続的に形成されている。第1導体素子層5側から入射される電磁波を、第1導体素子12で効率良く受信し、内部で多重反射させ、損失材、特に電磁波吸収層である第1損失材層4によって電磁波を吸収する。第1導体素子12を、連続的に形成することによって、広い周波数帯域の電磁波に対する受信効率を高くして、広周波数帯域の電磁波を高い収集効率で収集し、吸収することができる。
【選択図】 図4
Description
Error Rate)の劣化であり、最悪の事態では、機器の誤動作が生じるおそれがある。
素子受信手段の近傍に設けられ、電磁波のエネルギを損失させる損失材とを含むことを特徴とする電磁波吸収体である。
電気的に連なって連続的に形成される導体素子に空孔を設けるが、これがスロットアンテナとして機能してもよく、特定周波数だけでなく、多様な周波数の電磁波に対する共振モードが現れるように空孔の形状及び配列を工夫している。この場合、空孔部分を導体部分が取り囲む形状から、共振電流が空孔周囲に沿って流れることになり、その結果ループ(コイル)が形成され、電流流動部分の周囲にループ内部を突き抜ける様に、磁束が発生する。この挙動から磁界型のアンテナとなっているといえる。この磁束を近傍の存在する損失材層の磁性損失効果により、熱変換していく。
少なくともいずれか1つの導体素子層は、連続導体素子から成り、
各導体素子層は、複数の層グループに割振られ、各層グループ毎に損失材がそれぞれ設けられることを特徴とする。
本発明に従えば、導体素子の導電率を高くし、受信効率を高くすることができる。導体素子としては、金属および導電性インク等各種のものが使えるものの、その導電率に制限があり、1,000S/mに満たないものは本発明でいう導体素子として機能しないことになる。
本発明に従えば、導体素子が金属から成り、これに対してカーボンや黒鉛による導電インクでは上述の5,000S/m以上の導電率を安定して得られない。金属で構成させる導体素子が最も好ましい。
各空孔は、十文字形状に形成される十文字空孔と、四角形状に形成される方形空孔とを有し、
十文字空孔と方形空孔とは、電磁波入射方向と交差する方向に並べて設けられ、
各十文字空孔は、電磁波入射方向と交差する方向に整列して配置され、
各方形空孔は、十文字空孔に囲まれる領域に、その領域を塗潰すように配置されることを特徴とする。
不連続導体素子は、円形、多角形、角部の外形線が曲線である略多角形、紐状に延びる形状およびそれらの組合せから選ばれる形状を有し、
連続導体素子には、複数の空孔が形成され、
不連続導体素子の形状、寸法および間隔寸法ならびに不連続導体素子と空孔との間隔寸法のうち少なくともいずれか1つは、吸収すべき電磁波の周波数帯域に基づいて決定されることを特徴とする。
不連続導体素子は、円形、多角形、角部の外形線が曲線である略多角形、紐状に延びる形状およびそれらの組合せから選ばれる形状を有し、
連続導体素子には、複数の空孔が形成され、
不連続導体素子の形状、寸法および間隔寸法ならびに不連続導体素子と空孔との間隔寸法のうち少なくともいずれか1つは、吸収すべき電磁波の周波数帯域に基づいて決定されることを特徴とする。
本発明に従えば、難燃性、準不燃性または不燃性が得られる。建築内装材またはそれに積層して用いる場合には、建築内装材に要求される難燃性、準不燃性、または不燃性を同様に満たす必要がある。これによって建物内装材またはそれに積層して好適に用いることができる。難燃性、準不燃性または不燃性を付与するにあたっては、たとえば難燃剤または難燃助剤などを配合するようにしてもよい。
素子受信手段および損失材を複数2つの積層体を有し、
各積層体が電磁波反射手段を挟むようにして、表裏に設けられることを特徴とする。
本発明に従えば、電磁波吸収体を用いて、高い吸収効率で広帯域の電磁波を吸収することができる。
また本発明によれば、導体素子における5,000S/m以上の導電率を安定して得られる。
図12は、実施例1の電磁波吸収体1の第1の例の電磁波吸収特性(電磁波吸収率)を示すグラフである。図12において、横軸は周波数を示し、縦軸は電磁波吸収量(リターンロス量)を示す。また図中の点線がシミュレーション結果であり、実線がフリースペース法の実測結果である。図12には、図4に示すような第1導体素子層5の空孔形状(寸法はa1x/2+b1x+c1x+c3x/2=a1y/2+b1y+c1y+c3y/2=35mmである。)を有し、第1導体素子層5の基材11の厚みが25μmであり、第1損失材層4の厚みが0.5mm、第2損失材層3の厚みが4.0mm、そして第2導体素子層7を用いない構成で全体の厚みが4.5mmである電磁波吸収体1を用いた場合のフリースペース法による実測値を示す。
図14は、電磁波吸収体1の第2の例の電磁波吸収特性を示すグラフである。図14において、横軸は周波数を示し、縦軸は電磁波吸収量(リターンロス量)を示す。また図中の点線がシミュレーション結果であり、実線がフリースペース法の実測結果である。実施例1と同じ第1導体素子層5を有し、第1導体層5の基材11の厚みが25μmであり、第1損失材層4の厚みが1.2mm、第2損失材層3の厚みが4.0mm、そして第2導体素子層7を用いない構成で全体の厚みが5.2mmである電磁波吸収体1を用いた場合のフリースペース法による実測値を示す。また第1損失材層5は、塩化ビニル樹脂(100部)にフェライト340部を他の充填材と共に練りこんでシート化したものであり、第2損失材層3は発泡ポリエチレンシートを用いている。各損失材層の誘電率および透磁率は実施例1と同じである。
図15は、電磁波吸収体1の第3の例の電磁波吸収特性を示すグラフである。図15において、横軸は周波数を示し、縦軸は電磁波吸収量(リターンロス量)を示す。また図中の点線がシミュレーション結果であり、実線がフリースペース法の実測結果である。図7に示すような第1導体素子層5の空孔形状(寸法はa1x/2+b1x+c1x+a3x/2=a1y/2+b1y+c1y+a3y/2=70mmである。)を有し、第1導体層5の基材11の厚みが25μmであり、第1損失材層4の厚みが0.5mm、第2損失材層3の厚みが4.0mm、そして第2導体素子層7を用いない構成で全体の厚みが4.5mmである。各損失材層の誘電率および透磁率は実施例1と同じである。この電磁波吸収体1を用いた場合のフリースペース法による実測値を示す。また第1損失材層4は、塩化ビニル樹脂(100部)にフェライト340部を他の充填材と共に練りこんでシート化したものであり、第2損失材層3は発泡ポリエチレンシートを用いている。
図16は、電磁波吸収体1の第4の例の電磁波吸収特性を示すグラフである。図16において、横軸は周波数を示し、縦軸は電磁波吸収量(リターンロス量)を示す。また図中の点線がシミュレーション結果であり、実線がフリースペース法の実測結果である。実施例3と同じ第1導体素子層5の空孔形状を有し、第1導体層5の基材11の厚みが25μmであり、第1損失材層4の厚みが1.2mm、第2損失材層3の厚みが4.0mm、そして第2導体素子層7を用いない構成で全体の厚みが5.2mmである電磁波吸収体1を用いた場合のフリースペース法による実測値を示す。また第1損失材層4は、塩化ビニル樹脂(100部)にフェライト340部を他の充填材と共に練りこんでシート化したものであり、第2損失材層3は発泡ポリエチレンシートを用いている。各損失材層の誘電率および透磁率は実施例1と同じである。
図17は、電磁波吸収体1の第5の例の電磁波吸収特性を示すグラフである。図17において、横軸は周波数を示し、縦軸は電磁波吸収量(リターンロス)を示す。また図中の点線がシミュレーション結果であり、実線がフリースペース法の実測結果である。実施例3と同じ第1導体素子層5の空孔形状を有し、第1導体層5の基材11の厚みが25μmであり、第1損失材層4の厚みが0.5mm、第2損失材層3の厚みが6.0mm、そして第2導体素子層7を用いない構成で全体の厚みが6.5mmである電磁波吸収体1を用いた場合のフリースペース法による実測値を示す。また第1損失材層4は、塩化ビニル樹脂(100部)にフェライト340部を他の充填材と共に練りこんでシート化したものであり、第2損失材層3は市販不燃材板(商標ダイライト)を用いている。この第2損失材層3の2.4GHzにおける複素比誘電率(実部)ε’は1.97、同(虚部)ε”は0.04、同周波数の複素比透磁率(実部)μ’は1、同(虚部)は0である。
図18は、電磁波吸収体1Aの一例の電磁波吸収特性を示すグラフである。図18において、横軸は周波数を示し、縦軸は電磁波吸収量(リターンロス量)を示す。実施例3と同じ第1導体素子層5の空孔形状を有し、第1導体層5の基材11の厚みが25μmであり、第1損失材層4の厚みが0.5mm、第2導体素子層7は図6に示すような方形形状(寸法は、パッチ長e1x=e1y=8mm、パッチ間d1x=d1y=9mmである。)を有し、第2導体層7の基材17の厚みが25μmであり、第2損失材層3の厚みが4.0mm、全体の厚みが4.5mmである電磁波吸収体1を用いた場合のフリースペース法による実測値を示す。また第1損失材層4は、塩化ビニル樹脂(100部)にフェライト340部を他の充填材と共に練りこんでシート化したものであり、第2損失材層3は発泡ポリエチレンである。各損失材層の誘電率および透磁率は実施例1と同じである。
図19は、電磁波吸収体1の第6の例の電磁波吸収特性を示すグラフである。図19において、横軸は周波数を示し、縦軸は電磁波吸収量(リターンロス)を示す。また図19には、第1導体素子層5の導電率σの違いによる電磁波吸収特性の違いを示す。図中の1点鎖線は、導電率σが1,000S/mである場合の結果を示し、点線は、導電率σが5,000S/mである場合の結果を示し、破線は、導電率σが10,000S/mである場合の結果を示し、実線は、導電率σが1,000,000S/mである場合の結果を示し、2点鎖線は、導電率σが0(第1導体素子12なし)である場合の結果を示す。
図20は、電磁波吸収体の第1の比較例の電磁波吸収特性を示すグラフである。実施例1と同じ構成で、第1導体素子層5を用いない場合のフリースペース法による実測値を示す。この場合、電磁波吸収性能がほとんど発現していないことがわかる。
図21は、電磁波吸収体の第2の比較例の電磁波吸収特性を示すグラフである。実施例1とほぼ同じ構成で、第1導体素子層5を図22に示す十文字状の導体素子121(寸法:導体幅j=2.5mm、導体長さk=16mm、導体間隔p=1mm)を有する導体素子層120としている。また第1導体層5の基材11の厚みが25μm、であり、第1損失材層4の厚みが2.0mm、第2損失材層3の厚みが3.0mm、全体の厚みが5.0mmである電磁波吸収体1を用いた場合のフリースペース法による実測値を示す。この場合、特定周波数(2.4GHz近傍)に単一吸収ピークが現れるのみで、本発明のような広帯域特性は見られない。
2 電磁波反射板
3 第2損失材層
4 第1損失材層
5 第1導体素子層
6 表面層
7 第2導体素子層
11,17 基材
12 第1導体素子
14,15 形状部分
18 第2導体素子
19 導体素子部
30,31,120.121,130.135 空孔
101 単位素子部分
101a 対称単位素子部分
Claims (19)
- 電磁波入射方向と交差する方向に電気的に連なって連続的に形成される連続導体素子を含む導体素子を有し、電磁波を受信する素子受信手段と、
素子受信手段の近傍に設けられ、電磁波のエネルギを損失させる損失材とを含むことを特徴とする電磁波吸収体。 - 連続導体素子、および電磁波入射波方向と交差する方向に電気的に不連続な不連続導体素子が併用される素子受信手段が用いられることを特徴とする電磁波吸収体。
- 連続導体素子には、形状および寸法のうち少なくともいずれか一方が異なるまたは同一の複数の空孔が形成され、各空孔は、電磁波入射方向と交差する方向に並べて配置されることを特徴とする請求項1または2記載の電磁波吸収体。
- 素子受信手段は、電磁波入射方向に積層される複数の導体素子層を有し、各導体素子層に導体素子がそれぞれ設けられ、
少なくともいずれか1つの導体素子層は、連続導体素子から成り、
各導体素子層は、複数の層グループに割振られ、各層グループ毎に損失材がそれぞれ設けられることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の電磁波吸収体。 - 素子受信手段に対して電磁波入射側とは反対側に配置され、電磁波を反射する電磁波反射手段をさらに含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の電磁波吸収体。
- 導体素子の導電率が5,000S/m以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の電磁波吸収体。
- 導体素子が金属から成ることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の電磁波吸収体。
- 素子受信手段および損失材を含む積層体の厚さが、0.1mm以上10mm以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の電磁波吸収体。
- 素子受信手段および損失材を含む積層体の単位面積あたりの質量が、0.2kg/m2以上20kg/m2以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の電磁波吸収体。
- 連続導体素子には、複数の空孔が形成され、空孔は、円形、多角形、角部の外形線が曲線である略多角形、紐状に延びる形状およびそれらの組合せから選ばれる形状を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の電磁波吸収体。
- 連続導体素子には、複数の空孔が形成され、
各空孔は、十文字形状に形成される十文字空孔と、四角形状に形成される方形空孔とを有し、
十文字空孔と方形空孔とは、電磁波入射方向と交差する方向に並べて設けられ、
各十文字空孔は、電磁波入射方向と交差する方向に整列して配置され、
各方形空孔は、十文字空孔に囲まれる領域に、その領域を塗潰すように配置されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つに記載の電磁波吸収体。 - 行列状に並べられた4つの方形空孔間の十文字領域に十文字空孔が形成される空孔群を1つの単位空孔群として、複数の単位空孔群が、電磁波入射方向と交差する方向に整列して並べられることを特徴とする請求項11記載の電磁波吸収体。
- 連続導体素子には、複数の空孔が形成され、
各空孔の形状、寸法および間隔寸法のうち少なくともいずれ1つは、吸収すべき電磁波の周波数帯域に基づいて決定されることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1つに記載の電磁波吸収体。 - 連続導体素子、および電磁波入射方向と交差する方向に電気的に不連続な不連続導体素子が併用される素子受信手段が用いられ、
不連続導体素子は、円形、多角形、角部の外形線が曲線である略多角形、紐状に延びる形状およびそれらの組合せから選ばれる形状を有し、
連続導体素子には、複数の空孔が形成され、
不連続導体素子の形状、寸法および間隔寸法ならびに不連続導体素子と空孔との間隔寸法のうち少なくともいずれか1つは、吸収すべき電磁波の周波数帯域に基づいて決定されることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1つに記載の電磁波吸収体。 - 損失材の特性値は、吸収すべき電磁波の周波数帯域を大きくするように決定されることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1つに記載の電磁波吸収体。
- 素子受信手段および損失材にの近傍に空間層を設けたことを特徴とする請求項1〜15のいずれか1つに記載の電磁波吸収体。
- 難燃性、準不燃性または不燃性が付与されることを特徴とする請求項1〜16のいずれか1つに記載の電磁波吸収体。
- 電磁波を反射する電磁波反射手段を有し、
素子受信手段および損失材を複数2つの積層体を有し、
各積層体が電磁波反射手段を挟むようにして、表裏に設けられることを特徴とする請求項1〜17のいずれか1つに記載の電磁波吸収体。 - 請求項1〜18のいずれか1つに記載の電磁波吸収体を用いることによる電磁波吸収方法。
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