JP2007005614A - 電波遮蔽装置 - Google Patents

Abstract

【課題】建物からの漏洩電波、外部からの不要到来電波の出入口となる、建物の窓、あるいは建物の天井、床、側壁等に通風用等として設けられたダクト装置の開口部、あるいはコンピュータの放熱用等として設けられたダクト装置の開口部などに用いることができる電波遮蔽装置を提供する。
【解決手段】所定の周波数の半波長よりも短い間隔で概平行に配列され、電波を遮断する磁気壁３がそれぞれ設けられた複数の板状材質２を設けている。磁気壁３には線状、多角形状の金属パターンが周期的に配列されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、屋外への電波漏洩の防止、あるいは屋外からの不要到来電波による電波障害を防止する電波遮蔽装置に関し、特に、特定の周波数帯の電波の伝搬を遮断する構造を用いた電波遮蔽装置に関するものである。

近年、官公庁や企業のオフィスにおいて無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの電波通信技術の利用が進む一方で、セキュリティ上の観点から屋外への電波漏洩が懸念されている。また、屋外からの不要到来電波によるコンピュータや精密機器への電波干渉が心配される。これらの問題に対して、建物への電波遮蔽技術の要求が高まっている。

建物に用いられる従来の電波遮蔽装置として、天井、床、側壁等を構成するコンクリート材やモルタル材の内部に金属板や金属格子や金属粉を埋め込むことで電波を反射させるといったことや、通風孔などの隙間となる箇所には電波吸収材料を備えて電波を吸収させるといったことがなされている。

また、窓ガラスへの対策として、ガラスの表面もしくはその中に金属線をメッシュ状に埋め込んだものや、透明な導電性薄膜を張ったものなどが用いられている。

一方、マイクロ波の世界では、金属、もしくは誘電体などの非金属を波長オーダの周期で１次元、２次元、あるいは３次元状に周期的に並べた場合、特定の周波数においてその内部を通過する電波が遮断される現象を示すＥＢＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｂａｎｄ Ｇａｐ）構造というものが注目をあびている。高インピーダンスグランド板と称する磁気壁（ＥＢＧ構造）を地板として用いた電波遮蔽装置が公表されている（例えば、非特許文献１参照）。

図８は、高インピーダンスグランド板と称する従来の磁気壁の構成を示す図である。また、図９は、高インピーダンスグランド板の動作原理を説明するための図である。

図８において、磁気壁は、金属地板１０と、金属小片１１と、金属ピン１２とから構成され、金属ピン１２が金属地板１０と金属小片１１を短絡している。

図９は、図８の金属小片１１の周囲の様子を拡大したものである。上記磁気壁に電波が到来することにより、金属小片１１に電流が誘起される。この誘起された電流は、金属地板１０および金属ピン１２を介して隣接する金属小片１１間を流れる。このとき、隣接する金属小片１１間のギャップが一種のコンデンサとして動作し、キャパシタンス成分Ｃを有する。

一方、金属小片１１→金属ピン１２→金属地板１０→金属ピン１２→金属小片１１と電流が流れる際には、インダクタンス成分Ｌを有する。よって、これらキャパシタンス成分Ｃとインダクタンス成分ＬがＬＣ並列共振回路を形成し、共振周波数ではインピーダンスが非常に高くなり、電流が流れない。したがって、上記共振周波数の電波は遮断され、電波は通過しない。図８の高インピーダンスグランド板は、図９のＬＣ並列共振回路が金属地板１０上に多数形成されたものといえる。

Ｄ．Ｓｉｅｖｅｎｐｉｐｅｒ、"Ｈｉｇｈ−Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｗｉｔｈ ａ ｆｏｒｂｉｄｄｅｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄ"、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ Ｔｅｃｈ．、ｖｏｌ．４７，Ｎｏ．１１、ｐｐ．２０５９−２０７４、Ｎｏｖ．１９９９

窓ガラスの表面もしくはその中に金属線をメッシュ状に埋め込む場合、遮断する周波数の半波長以下の間隔で格子を構成する必要があり、金属の網目が細かくなるため、光の採光性、可視性が悪化するという問題点があった。

さらに、透明な導電性薄膜を張る場合には、電波遮蔽効果を向上させるためには、上記透明な導電性薄膜の厚みを厚くする必要があるため、やはり、光の採光性、可視性が悪化するという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、建物からの漏洩電波、外部からの不要到来電波の出入口となる、建物の窓、あるいは建物の天井、床、側壁等に通風用等として設けられたダクト装置の開口部、あるいはコンピュータの放熱用等として設けられたダクト装置の開口部などに用いることができる電波遮蔽装置を得るものである。

この発明に係る電波遮蔽装置は、所定の周波数の半波長よりも短い間隔で概平行に配列され、電波を遮断する磁気壁がそれぞれ設けられた複数の板状材質を設けたものである。

この発明に係る電波遮蔽装置は、建物からの漏洩電波、外部からの不要到来電波の出入口となる、建物の窓、あるいは建物の天井、床、側壁等に通風用等として設けられたダクト装置の開口部、あるいはコンピュータの放熱用等として設けられたダクト装置の開口部などに用いることができるという効果を奏する。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る電波遮蔽装置について図１から図４までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る電波遮蔽装置の構成を示す図である。また、図２は、図１に示す電波遮蔽装置を正面から見た図である。さらに、図３は、図１に示す電波遮蔽装置を建物の窓に取り付けた様子を示す図である。図４は、図１に示す電波遮蔽装置をダクト装置の開口部に取り付けた様子を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図１において、この実施の形態１に係る電波遮蔽装置１は、所定の周波数の半波長よりも短い間隔で概平行に配列され、片面の全体に磁気壁３を設置した、金属等から構成される、複数の板状材質２が設けられている。

なお、磁気壁３は、板状材質２の片面だけでなく、板状材質２の両面、あるいはその内部に、部分的、あるいは全体的に設けてもよい。また、磁気壁３は、板状材質２に、上述した図８や、後述する図５、図６に示すような、多角形状、あるいは線状の金属パターンを、１次元状、あるいは２次元状に周期的に複数個配列したものである。

図２において、板状材質２の接線方向電界成分４ａと、板状材質２の法線方向電界成分４ｂと、板状材質２の間隔ｄを表す。これら接線方向電界成分４ａと、法線方向電界成分４ｂが、電波遮蔽装置１を通過する電波を表す。

つぎに、この実施の形態１に係る電波遮蔽装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図２に示したように、電波遮蔽装置１を構成する板状材質２の間隔をｄとすると、板状材質２の接線方向電界成分４ａに関しては、間隔ｄが半波長となる周波数以下ではカットオフとなり、電波は減衰し、電波遮蔽装置１を通過する電波を抑制できる。一方、板状材質２の法線方向電界成分４ｂに関しては、間隔ｄの大きさに関わらず電波は通過する。

そこで、電波遮蔽装置１を構成する板状材質２の表面に磁気壁３を形成すれば、間隔ｄが半波長となる周波数以下では、板状材質２の接線方向電界成分４ａがカットオフとなり、その結果、板状材質２の法線方向電界成分４ｂも電波遮蔽装置１を通過しない。

図１では、磁気壁３を板状材質２の片面に、全体的に形成しているが、磁気壁３を形成する場所は板状材質２の両面、あるいはその内部でも良く、また、磁気壁３の位置も板状材質２に部分的に形成しても良い。

図３は、本発明を適用した一例であり、建物の外壁６の窓枠５に取り付けた例である。これにより、特定の周波数では、建物の窓から屋外への漏洩電波、あるいは屋外からの不要到来電波を防ぐことができる。

なお、マイクロ波に比べて波長の短い光波は問題なく通過し、光の採光性、可視性が悪化するという問題はない。

他の例として、図４のように、建物の天井、床、側壁等に設けられる通風用等のダクト装置の開口部７や、コンピュータの放熱用等のダクト装置の開口部等に本発明を利用することもできる。

これにより、特定の周波数では、建物に取り付けられたダクト装置から屋外への漏洩電波、あるいは屋外からの不要到来電波を防ぐことができる。

コンピュータのダクト装置に本発明を利用した場合、コンピュータ内部からの漏洩電波、あるいはコンピュータ内部への不要到来電波を防ぐことができる。これにより、セキュリティを保護することができる、あるいは不要到来電波の電波干渉による障害を防ぐことができるといった効果が得られる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る電波遮蔽装置について図５を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態２に係る電波遮蔽装置の磁気壁の構成を示す図である。

図５において、この実施の形態２に係る電波遮蔽装置の磁気壁３は、金属地板１０と、金属小片１１と、金属ピン１２と、金属小片１１の周囲に形成したインターディジタルキャパシタ１３とが設けられている。

つぎに、この実施の形態２に係る電波遮蔽装置の磁気壁の動作について図面を参照しながら説明する。

インターディジタルキャパシタ１３によって、隣接する金属小片１１間にキャパシタンス成分Ｃを形成する。一方、磁気壁３上に誘起された電流が、金属地板１０や金属ピン１２を流れる際にインダクタンス成分Ｌを生じる。したがって、図５の構造により、ＬＣ並列共振回路を実現することができ、共振周波数ではインピーダンスが非常に高くなる。よって、共振の周波数帯では、到来電波によって誘起された電流が図５の構造内を流れず磁気壁３を形成する。ゆえに、上記実施の形態１で説明した効果により、上記周波数帯は遮断され、電波の通過は起こらない。

金属小片１１同士の間隔を変えればキャパシタンスＣの値を調整することができ、また、金属ピン１２の長さや径を変えればインダクタンスＬの値を調整することができる。これにより、遮断周波数を調整することができる。

また、磁気壁３を構成する金属小片１１、金属ピン１２、インターディジタルキャパシタ１３の配列の総数や、配列の周期を変化させることで、遮断周波数を調整することができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る電波遮蔽装置について図６を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態３に係る電波遮蔽装置の磁気壁の構成を示す図である。

上記の実施の形態２では、金属地板１０と金属小片１１とを保持する方法について説明しなかったが、本実施の形態３に示すように、間に所定厚さの誘電体１４を挟み込めば、強固に安定して両者を保持することができる。

また、あらかじめ両面に金属薄膜が蒸着された誘電体基板を用意し、マイクロ波回路を形成する際等に用いられるエッチング等の印刷技術を用いれば、図５、図６のインターディジタルキャパシタ１３のような比較的微細な構造であっても、容易に、かつ、加工精度良く形成することができる。したがって、部材の生産性が向上し、その結果、製造コストの低下につながる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る電波遮蔽装置について図７を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態４に係る電波遮蔽装置の構成を示す図である。

図７において、この実施の形態４に係る電波遮蔽装置は、板状材質２の周囲に機械的可動部８を設けている。図７は、上記実施の形態１の図３で説明した、建物の窓に取り付けた例を表す。

機械的可動部８により、板状材質２が窓に対して開閉することで、一種のブラインド装置として動作する。すなわち、光を通過させたり、遮光させたりすることができる。

また、図７のように、板状材質２で窓を閉じた状態としても、板状材質２に形成された磁気壁３が到来電波の電界成分を反射するため、電波を遮蔽することができる。

この発明の実施の形態１に係る電波遮蔽装置の構成を示す図である。 図１に示す電波遮蔽装置を正面から見た図である。 図１に示す電波遮蔽装置を建物の窓に取り付けた様子を示す図である。 図１に示す電波遮蔽装置をダクト装置の開口部に取り付けた様子を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る電波遮蔽装置の磁気壁の構成を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る電波遮蔽装置の磁気壁の構成を示す図である。 この発明の実施の形態４に係る電波遮蔽装置の構成を示す図である。 高インピーダンスグランド板と称する従来の磁気壁の構成を示す図である。 高インピーダンスグランド板の動作原理を説明するための図である。

符号の説明

１ 電波遮蔽装置、２ 板状材質、３ 磁気壁、４ａ 接線方向電界成分、４ｂ 法線方向電界成分、５ 窓枠、６ 外壁、７ ダクト装置の開口部、８ 機械的可動部、１０ 金属地板、１１ 金属小片、１２ 金属ピン、１３ インターディジタルキャパシタ、１４ 誘電体。

Claims (4)

1. 所定の周波数の半波長よりも短い間隔で概平行に配列され、電波を遮断する磁気壁がそれぞれ設けられた複数の板状材質
   を備えたことを特徴とする電波遮蔽装置。
2. 前記磁気壁は、線状、あるいは多角形状の金属パターンが、前記板状材質に、１次元状、あるいは２次元状に周期的に複数個配列されている
   ことを特徴とする請求項１記載の電波遮蔽装置。
3. 前記磁気壁は、所定厚さの誘電体に設けられている
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の電波遮蔽装置。
4. 前記複数の板状材質を機械的に可動する機械的可動部をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の電波遮蔽装置。

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