JP2009043984A - 複合型電波吸収体 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型、軽量で、電波吸収性能に優れた電波吸収体を提供する。
【解決手段】 特定周波数を遮断するＦＳＳ素子配列板５の対を互いに角度をなして中空のクサビ状（或いはピラミッド状）の先が尖った立体構造体に組立てて整合型電波吸収体３を構成し、その整合型電波吸収体３をタイル型電波吸収体６と組合せ、整合型電波吸収体３の立体構造体のタイル型電波吸収体６のフェライト焼結体の平板の板面に立体構造体の底面を重ねて上下に積層する。
【選択図】 図２

Description

本発明は電波暗室に用いる電波吸収体に関する。

電子機器の放射電磁波測定、外来電磁波に対する耐力測定などを行う電波暗室内には、室の天井面、側壁面、場合によっては床面に電波吸収体が設置される。電子機器の放射電磁波測定、外来電磁波に対する耐力測定などを行う場合の測定周波数は３０ＭＨｚ〜１８ＧＨｚの広帯域に及ぶため、電波暗室内に用いる電波吸収体には、フェライト燒結タイル電波吸収体だけでは不十分のため、フェライト燒結タイルの前面に整合型電波吸収体を組み合わせる必要がある。

整合型電波吸収体としては、従来より合成樹脂にカーボン等を分散混合させた誘電損失体をピラミッド状やクサビ状に成型したものや、軽量化や輸送コストの低減を図るために板状の誘電損失材又は表面に抵抗皮膜を形成した板状材料を中空のピラミッド状やクサビ状に組み立てたもの、さらには、高さを低くする目的で樹脂に磁性損失材を分散混合してピラミッド状やクサビ状に成型したものが用いられてきた。

しかしながら、誘電損失材を分散混合した整合型電波吸収体を用いて充分な電波吸収性能を得るには電波吸収体に１ｍ程度の高さが必要である。このため、電波暗室内の測定作業の有効面積を減少させてしまうという問題がある。また、板状誘電損失材を用いた中空の整合型電波吸収体によるときには、１ＧＨｚ以上の周波数帯域で高い電波吸収性能を得ることが出来ない。さらに、樹脂に磁性損失材を分散混合しピラミッド状やクサビ状に成型した整合型電波吸収体によるときには、重量が大きく、高価であり、しかも、１０ＧＨｚ以上の周波数帯域では高い電波吸収性能を得ることが出来ないという欠点がある。
特許公開２０００−５９０６７ 特許公開２００４−１０３７８９ 特許公開平７−８６７８３ 特許公開平７−２２７６９

解決しようとする問題点は、従来の電波吸収体によるときには、高い電波吸収性能が得られる帯域に制約を受けるものや、高い電波吸収特性を発現するには大型化が避けられなかったという点である。

本発明は、電波吸収体の高さが低く、小型、軽量で、電波吸収性能に優れた電波吸収体を提供するため、特定周波数の電波を遮断するＦＳＳ素子の膜（選択性電磁遮蔽素子の膜）を有する整合型電波吸収体とタイル型電波吸収体を組み合わせたことを主要な特徴とする。タイル型電波吸収体は、フェライト燒結体の平板である。

本発明の電波吸収体によれば、小型化が可能であり、３０ＭＨｚ〜１８ＧＨｚの広い周波数帯域において優れた電波吸収性能を発現することができる。

高さが低く、軽量で、低価格の整合型電波吸収体を提供するという目的を、ＦＳＳ素子を整合型電波吸収体の立体構造体に設け、この立体構造体をタイル型電波吸収体に組み合わせることによって実現した。

特定周波数の電波を遮断する選択性電波遮断膜はＦＳＳ（frequency selective surface）素子と呼ばれ、様々な用途に利用されている。ＦＳＳ素子配列の１つは、図１（ａ）に示すように規則的なパターンを構成する１素子が導電性を有するパッチ型で、もう１つは図１（ｂ）に示すように１素子が絶縁性又は空洞であるアパーチャ型である。図中、黒塗りの部分は、導電性部分、白抜きの部分が絶縁性又は空間の部分である。パッチ型の素子配列１は特定周波数の電波を遮断する性質を有し、アパーチャ型の素子配列２の場合は特定周波数の電波のみが透過する性質を有する。

周波数特性や電波透過量・反射量は素子の形状、大きさ、素子配列の間隔を変えることによって調整する事が出来る。いずれの型の素子であっても、その形状は種々変化させることが可能である。

本発明では、角型形状をかたどった線状導電材部のパターンを有するパッチ型のＦＳＳ素子配列を用いて４００ＭＨｚ帯以下の電波を透過させ、４００ＭＨｚ帯以上の電波を反射させることによって遮断する選択性電磁遮蔽膜を設計した。整合型電波吸収体として図３に示すように、特定周波数の電波を遮断するＦＳＳ素子４をパネル５の面に配列し、そのパネル５，５の対を図２に示すように互いに角度をなして先が尖った立体構造体に組立てて整合型電波吸収体３を構成し、その整合型電波吸収体３をタイル型電波吸収体６と組合せた。本発明において、先が尖った立体構造体とは、対の板を互いに角度を成してクサビ状に組み合わせた立体、角錐のピラミッド状、円錐型の立体形状の構造体を意味する。

この整合型電波吸収体の立体構造体とタイル型電波吸収体の平板との組合せによれば、４００ＭＨｚ帯以下の電波は整合型電波吸収体３を透過し、タイル型電波吸収体６のフェライト燒結体に到達して吸収され、４００ＭＨｚ帯以上の電波は、ＦＳＳ素子の反射・散乱と、パターンの線状導電材部に誘起される高周波電流損失によって吸収される。

したがって、この例によれば、後の実施例に示すように３０ＭＨｚ〜１８ＧＨｚの広い周波数で良好な吸収特性を得ることが出来る。なお整合型電波吸収体の立体構造体の形状によっては選択性電磁遮蔽膜に対して電波が斜めに入射するので、入射角に合わせて選択性電磁遮蔽膜の設計を行う必要がある。次に本発明の実施例について、具体的な例を挙げ、図を参照して説明する。

図３に、整合型電波吸収体３に用いるＦＳＳ素子配列板５の１例を示す。この例において、ＦＳＳ素子配列板５の形成には、電気回路基板に用いられるガラスエポキシ基板を用いた。その大きさは１５ｃｍ×２１ｃｍ、板厚は、１．０ｍｍである。板面には、特定周波数の電波を遮断する選択性電磁遮蔽膜として３重正方形ループ素子４を縦横に規則的に配列したパターンを形成した。

選択性電磁遮蔽膜の正方形ループは、フォトエッチングの手法を用い、基板に電気回路パターンを形成する要領で、膜厚３５μｍの銅箔で形成し、ループの線の幅は１ｍｍとした。正方形ループの大きさは、外寸で１５ｍｍ角、１０ｍｍ角、５ｍｍ角の３種類で、中心を同じとする３重正方形ループとした。この３重正方形ループを１素子として、隣り合う３重ループ中心の間隔を２０ｍｍとして縦横に規則的に並べた。

このＦＳＳ素子配列板５を図２に示す高さ２０ｃｍ、底面１５×１５ｃｍのクサビ状の整合型電波吸収体３に組み立て、この整合型電波吸収体３をタイル型電波吸収体６のフェライト焼結板の前面に設置した。上記方法によって組立てられた本発明による複合型電波吸収体の３０ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの電波吸収性能を図４に示すネットワークアナライザ７を用いて測定した。

測定に際しては、縦６００ｍｍ、横１２００ｍｍ、高さ７２００ｍｍの角形ストリップライン導波管を用いた。８は角形ストリップライン導波管の外導体、９は、外導体８内に差し込まれた内導体を示す。この導波管の測定面積は６０ｃｍ×１２０ｃｍであるので、タイル型電波吸収体６上に整合型電波吸収体３を３２個配置し、隣り合う整合型電波吸収体の稜線方向を９０度変えて並べて測定した。

次いで５００ＭＨｚから２．５ＧＨｚの電波吸収性能を図５に示すネットワークアナライザ１０を用いて測定した。測定に際しては、送信ホーンアンテナ１１及び受信ホーンアンテナ１２の下方３０００ｍｍの位置に測定試料Ｍを設置した。この自由空間法測定の測定面積は、６０ｃｍ×６０ｃｍであるので測定試料としては、反射板１３を敷いてその上にタイル型電波吸収体６を乗せ、タイル型電波吸収体６上に整合型電波吸収体３を１６個配置し、隣り合う整合型電波吸収体３の稜線方向を９０度変えて並べて測定した。測定試料の周囲には、不要反射波除去用の電波吸収体１４を置いた。

さらに、２．５ＧＨｚから２０ＧＨｚの電波吸収性能を図６に示すネットワークアナライザ１５を用いて測定した。測定に際しては、送信ホーンアンテナ１６及び受信ホーンアンテナ１７の下方１０００ｍｍの位置に測定試料Ｍを設置した。測定に際しては、この自由空間法測定の測定面積は３０ｃｍ×３０ｃｍであるので、タイル型電波吸収体６上に整合型電波吸収体３を４個配置し、隣り合う整合型電波吸収体の稜線方向を９０度変えて並べて測定した本発明の整合型電波吸収体（実施例１）の３０ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの電波吸収性能を図７に示す。

なお比較のため、図７中には、６ｍｍｔのフェライト焼結タイル電波吸収体の電波吸収特性（比較例１）、フェライト電波吸収体の上に高さ３０ｍのカーボン含有発泡ウレタン平板整合型電波吸収体を設置したものの電波吸収性能（比較例２）、フェライト電波吸収体の上に高さ８ｃｍのフェライト混合樹脂ピラミッド整合型電波吸収体を設置した場合の電波吸収性能（比較例３）を示す。

図７に明らかなように、実施例１によれば、比較例１〜３に比べて３０ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数域において、電波吸収性能が大きく改善され、特に７０ＭＨｚ〜１８ＧＨｚ全周波数帯域で−２０ｄＢ以上の電波吸収性能が得られた。

実施例１と同じ選択性電磁遮蔽膜のパタ−ンの３重正方形ループ配列パターンをスクリーン印刷で厚さ０．１ｍｍ、大きさ１５ｃｍ×２１ｃｍのＰＥＴフィルム上に印刷した。印刷に用いた導電性インクは銀粉末とポリエステル樹脂と高沸点溶剤とその他分散剤の混合物で、銀粉末の含有量は３０ｗｔ％である。

導電性インク膜の厚さは乾燥後で約５０μｍである。このパタ−ン印刷ＰＥＴフィルムを厚さ２ｍｍ、大きさ１５ｃｍ×２１ｃｍの硬質塩化ビニール板に貼り付け、高さ２０ｃｍ、底面１５×１５ｃｍの中空構造体の整合型電波吸収体を組立て、これをタイル型電波吸収体のフェライト焼結板上に設置し、実施例１と同じ方法で電波吸収特性を評価した。

実施例２の３０ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの電波吸収性能を図８に示す。なお比較のため、図８には、６ｍｍｔのフェライト焼結タイル電波吸収体の電波吸収特性（比較例４）、フェライト電波吸収体の上に高さ３０ｍのカーボン含有発泡ウレタン平板整合型電波吸収体を設置したものの電波吸収性能（比較例５）、フェライト電波吸収体の上に高さ８ｃｍのフェライト混合樹脂ピラミッド整合型電波吸収体を設置した場合の電波吸収性能（比較例６）を示す。

図８に明らかなように、実施例２によれば、比較例４〜６に比べて３０ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数域において、電波吸収性能が大きく改善され、特に７０ＭＨｚ〜１８ＧＨｚ全週波数帯域で−２０ｄＢ以上の電波吸収性能が得られた。

本発明の複合型電波吸収体によれば、唯一７０ＭＨｚ〜１８ＧＨｚ全周波数帯域で−２０ｄＢ以上の電波吸収性能が得られるだけでなく、重量が軽く、電波吸収体施工面積６０ｃｍ×６０ｃｍ当たりの重量は実施例１の場合０．７Ｋｇ、実施例２の場合は０．８Ｋｇであった。これに対して比較例２，５の高さ３０ｍのカーボン含有発泡ウレタン平板整合型電波吸収体は２．２Ｋｇであり、比較例３，６の高さ８ｃｍのフェライト混合樹脂ピラミッド整合型電波吸収体は２３Ｋｇである。なお、ＦＳＳ素子は、立体構造体を構成するパネルの表面にパターンとして形成する場合に限らず、ＦＳＳ素子の配列が立体構造体の側面を形成するものであってもよい。

本発明の複合型電波吸収体は、実質的に２０ｃｍ、底面１５×１５ｃｍのクサビ状に組み立てられていればよいため、暗室内に設置しても、電波暗室内の測定作業の有効面積を減少させることがなく、平板を組み合わせる構造であるので、暗室施工現場で組み立てるタイプの製品にすることも可能であり、輸送コストの削減効果がある。また、整合型電波吸収体の板に用いるガラスエポキシ基板は難燃性がＵＬ９４Ｖ−０であり、硬質塩化ビニール板は自己消化性であるために、暗室の防火性を確保でききる、さらには導電性パターンの製造には、通常のプリント基板製造技術をそのまま転用が可能のため、安価に製造できる。

（ａ）はパッチ型のＦＳＳ素子配列の例、（ｂ）はアパーチャ型の素子配列の例を示す図である。 本発明による複合型電波吸収体の斜視図である。 ＦＳＳ素子と配列のパターンを示す図である。 本発明において３０ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの電波吸収性能に用いた測定系の概略図である。 本発明において５００ＭＨｚ〜２．５ＧＨｚの電波吸収性能に用いた測定系の概略図である。 本発明において２．５ＧＨｚ〜２０ＧＨｚの電波吸収性能に用いた測定系の概略図である。 本発明の実施例１の電波吸収性能の周波数特性グラフである。 本発明の実施例２の電波吸収性能の周波数特性グラフである。

符号の説明

１ パッチ型の素子配列
２ アパーチャ型の素子配列
３ 整合型電波吸収体
４ ３重正方形ループ素子
５ ＦＳＳ素子配列板
６ タイル型電波吸収体
７、１０、１５ ネットワークアナライザ
８ 外導体
９ 内導体
１１、１６ 送信ホーンアンテナ
１２、１７ 受信ホーンアンテナ
１３ 反射板
１４ 不要反射波除去用の電波吸収体
Ｍ 測定試料

Claims (6)

1. 整合型電波吸収体と、タイル型電波吸収体との組合せを有する複合型電波吸収体であって、
   前記整合型電波吸収体は、先が尖った立体構造体の側面に、特定周波数の電波を遮断するＦＳＳ素子の配列を有するものであり、
   前記タイル型電波吸収体は、フェライト燒結体の平板であり、
   前記整合型電波吸収体と、前記タイル型電波吸収体とは、前記タイル型電波吸収体の板面に立体構造体の底を重ねて上下に積層されたものであることを特徴とする複合型電波吸収体。
2. 前記ＦＳＳ素子は、立体構造体の外側面を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載の複合型電波吸収体。
3. 前記ＦＳＳ素子は、前記立体構造体を構成するパネルの表面にパターンとして形成された導電性材料の膜であることを特徴とする請求項１に記載の複合型電波吸収体。
4. 前記立体構造体は、ＦＳＳ素子の膜をパターンとして表面に有するパネルを組み合わせて中空のクサビ状又は角錐状に組立てられたものであり、クサビ状又は角錐状の立体構造体の底が前記タイル型電波吸収体の板面上に重ねられていることを特徴とする請求項３に記載の複合型電波吸収体。
5. 前記ＦＳＳ素子は、ガラスエポキシ基板にフォトエッチングの手法によって導電材料が規則的なパターンの膜として形成されたものであることを特徴とする請求項３又は４のいづれか１つに記載された複合型電波吸収体。
6. 前記ＦＳＳ素子は、４００ＭＨｚ帯以下の電波を透過させ、４００ＭＨｚ帯以上の電波を反射する選択性電磁遮蔽膜であることを特徴とする請求項１に記載の複合型電波吸収体。

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