JP2769055B2

JP2769055B2 - 補償型広帯域電波吸収体

Info

Publication number: JP2769055B2
Application number: JP3210875A
Authority: JP
Inventors: 喜之内藤; 道晴高橋
Original assignee: 喜之内藤; 道晴高橋
Priority date: 1991-08-22
Filing date: 1991-08-22
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: JPH0555777A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広帯域電波吸収体に関
し、特に、フェライト磁性体からなる電波吸収体を広帯
域化する補償型広帯域電波吸収体に関するものである。
この補償型広帯域電波吸収体は、電子機器からの放射電
磁波を測定するための電波暗室や、建物からのＴＶ電波
の反射を防ぐための壁材として広く使用するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、単一磁性体層からなる電波吸収体
を広帯域化する方法として、例えばタイル状のフェライ
ト磁性体を、電波反射板から空気層で浮かして（実際に
は発泡ポリウレタン板などを用いる。）配置する方法が
提案されている。

【０００３】図２２は、金属導電反射板Ｍでタイル状の
フェライト磁性体Ｆを裏打ちした、最も基本的なフェラ
イト電波吸収体の断面構造図である。図２２でフェライ
ト吸収体の表面における電界の反射係数をｓとすると、
吸収体の電力吸収係数は、１−｜ｓ｜² で表される。従って、｜ｓ｜が小さいほど良い吸収体と
言える。

【０００４】普通は、その良さの一つの目安として｜ｓ｜≦０.１すなわち、反射減衰量（−２０log ｓｄＢ）２０ｄＢ
以下、吸収係数≧０.９９を採用している。

【０００５】図２２に示す吸収体の特性を横軸に周波数
ｆ、縦軸に反射係数｜ｓ｜の大きさを用いて示すと、典
型的には図２３のようになる。この場合、｜ｓ｜＝０.
１となる周波数の低い方をｆL、高い方をｆHとすると、
図から｜ｓ｜≦０.１を満足する周波数帯域幅Ｂは、Ｂ＝ｆH−ｆL で表される。そこで、周波数帯域幅Ｂについて次の２つ
の場合を考えてみる。

【０００６】（イ）周波数ｆLが３０ＭＨｚとなるよう
にする場合、用いるべきフェライトは焼結型のもので、
ＮｉＺｎ系かＭｎＺｎ系のものである。そうすると、一
般に周波数ｆHが３００ＭＨｚ〜４００ＭＨｚになって
しまう。

【０００７】（ロ）周波数ｆLが９０ＭＨｚとなるよう
にする場合、用いるべきフェライトはやはり焼結型で、
この場合、周波数ｆHは３５０ＭＨｚ〜５２０ＭＨｚで
ある。

【０００８】一つの応用として前に述べた電子機器から
の放射電磁波を測定するための電波暗室の壁材の場合
は、ｆL＝３０ＭＨｚで、ｆHはひとまずｆH＝１０００
ＭＨｚが要求されていて、（イ）のものでは特性が不十
分である。

【０００９】また、建物からのＴＶ電波の反射を防ぐた
めの壁材の場合は、ｆL＝９０ＭＨｚでｆH＝８００ＭＨ
ｚが要求されていて、（ロ）のものでは特性が不十分で
ある。

【００１０】そこで、図２２の形式のものを次のように
改良することがこれまでに提案されている。

【００１１】一つは、広帯域化の例として、図２４に示
すようにフェライトＦと金属板Ｍとの間に空気、誘電体
または損失誘電体Ｄを挿入したものがある。この場合
は、ｆL＝３０ＭＨｚ、ｆH＝１０００ＭＨｚがようやく
得られる。

【００１２】さらに、もう一つの広帯域化の例として図
２５（ａ）（斜視図），図２５（ｂ）（図２５（ａ）の
Ａ−Ａ’線で切った断面図）及び図２６（ａ）（斜視
図），図２６（ｂ）（図２６（ａ）のＡ−Ａ’線で切っ
た断面図）に示すような電波吸収体が本発明者により提
案されている（特願平０２−１６２４０３参照）。すな
わち、両図とも磁性体はタイル状の一様なものでなく周
期的な空隙部を有し、かつ厚みｔよりも高さｈが大きい
という特徴を持った焼結フェライト磁性体Ｆを電波の金
属導電反射体Ｍの上に間隔Ｓで配置したものである。

【００１３】この場合は、図２５（ａ），図２５（ｂ）
のものでｆH＝２４００ＭＨｚ、図２６（ａ），図２６
（ｂ）のものでｆH＝７００ＭＨｚ〜１５００ＭＨｚで
ある。

【００１４】今後、電子機器の動作周波数がより高くな
り、それにより発生する放射電波はより高い周波数に亘
るようになり、要求されるｆHは必然的に高くならざる
を得ないと思われる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】近年、ＥＭＩ（Ｅlect
ro Ｍagnetic Ｉnterference）に対する関心が高く、電
波吸収体のより広帯域化が望まれている。

【００１６】本発明は、これらに鑑みなされたものであ
り、本発明の目的は、後述するフィン型及びラティス型
の電波吸収体のように、規則的に空隙部とフェライト部
の繰り返し構造を有する電波吸収体をより広帯域にする
ことが可能な技術を提供することにある。

【００１７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、補償型広帯域電波吸収体であって、反射
板上に、空隙を有する磁性体を配置し、その磁性体表面
から金属導電反射体までの高さをｈとするとき、前記磁
性体空隙部内の金属導電反射体からの高さｈ₁が高さｈ
の２分の１以下（ｈ ₁ ≦０.５ｈ）の位置に、導電性金属
材料からなる補償素子を一個以上付加してなることを最
も主要な特徴とする。

【００１９】また、前記補償素子は、前記磁性体を挟ん
で対向する形に配置された板状体又は膜状体からなるこ
とを特徴とする。

【００２０】また、前記補償素子は、少なくともその一
部が前記磁性体に囲まれる形に配置された柱状体又は枠
状体からなることを特徴とする。

【００２１】

【作用】前述の手段によれば、金属導電反射体上に、空
隙を有する磁性体を配置し、その磁性体表面から金属導
電反射体までの高さをｈとするとき、前記磁性体空隙部
内の金属導電反射体からの高さｈ₁が高さｈの２分の１
以下（ｈ ₁ ≦０.５ｈ）の位置に、導電性金属材料からな
る補償素子を一個以上付加することにより、フィン型又
はラティス型の電波吸収体のように、規則的に空隙部と
フェライト部の繰り返し構造を有する電波吸収体をより
広帯域にすることができる。例えば、高さは従来のフィ
ン型やラティス型と同じでありながら３０ＭＨｚ〜３０
００ＭＨｚの電波に対して反射減衰量２０ｄＢ以上の広
帯域な電波吸収体が得られる。

【００２２】また、電波吸収体の空隙部分に簡単な補償
素子を１個以上挿入しただけであるので、吸収体自体の
高さに変化はなく、簡単な構造で補償型広帯域電波吸収
体を得ることができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。

【００２４】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。

【００２５】本発明の補償型広帯域電波吸収体は、磁性
体と空隙部が金属導電反射体上で連続して繰り返す構造
の電波吸収体については成立するが、主として前述の電
波吸収体の代表的な構造である図２５（ａ）（斜視
図），図２５（ｂ）（断面図）の電波吸収体の特性を用
いて、本発明の実施例を詳細に説明する。また、便宜
上、図２５（ａ），図２５（ｂ）のものをフィン型電波
吸収体、図２６（ａ）（斜視図），図２６（ｂ）（断面
図）のものをラティス型電波吸収体と呼ぶことにする。
ちなみに、図２５（ａ），図２５（ｂ）に示すフィン型
は単一偏波用であり、これをラティス状に組み合わせた
図２６（ａ），図２６（ｂ）のものは両偏波用である。

【００２６】また、以下に述べる実施例の特性は実施例
６を除いて、すべて図２７（ａ）（縦断面図），図２７
（ｂ）（横断面図）に示すようなトリプレート線路を用
い、ＴＥＭ波による実験結果を示している。なお、図２
７（ａ），図２７（ｂ）において、１１は入力コネクタ
ー、１２は外部導体平板、１３は内部導体平板、１４は
金属導電反射体（反射板）、１５は測定試料である。こ
のトリプレート線路の特性インピーダンスは５０オーム
である。

【００２７】〔実施例１〕図１は、本発明の実施例の基本電波吸収体の構成を示す
断面図であり、前述の図２５（ｂ）（断面図）の電波吸
収体を説明の都合上、必要な記号をいれて再掲したもの
である。また、同図１（ａ）において電波吸収体表面
（ａ−ａ’）から金属導電反射体方向を見込む入力イン
ピーダンスと周波数の関係を、高さｈを可変して測定
し、測定に供した線路の特性インピーダンス（５０オー
ム）で正規化してスミスチャートに示したものが図２で
ある。実験の中で最も特性の良かった高さｈ＝２０mmの
場合の特性を中心部を拡大したスミスチャートを用いて
示したのが図３である。

【００２８】図３の定在波比（ＳＷＲ：Ｓtanding Ｗav
e Ｒatio）＝１.２の円で示すように反射減衰量が２０
ｄＢ以下となる周波数帯域はおおよそ５０メガヘルツ
（ＭＨｚ）〜２３００ＭＨｚである。

【００２９】ここに、フェライト磁性体Ｆは、直流時の
透磁率２２００のＮｉＺｎ系焼結フェライトであり、厚
みｔ＝７.５mm、高さｈ＝５〜３０mm、配置間隔Ｓ＝２
０mmである。

【００３０】図２の特性から、入力インピーダンスの抵
抗分は、高さが高くなるに従って大きくなるが、高さｈ
₁＝５、１０、１５mmまでは、各周波数において誘導性
のインピーダンスである。一方、高さｈ＝２０mm以上に
なると、高い周波数では容量性に変化していることがわ
かる。従って、１５mm迄の高さにおいては、適当な容量
性リアクタンスを補償素子Ｃとして挿入し、リアクタン
ス分を打ち消し、抵抗分は、高さｈを高くすることによ
り、増加させれば広帯域化することが期待できる。な
お、図２において、測定スタート周波数は５ＭＨz、停
止周波数は３０００ＭＨzとした。以下の特性測定にお
いてもすべて同様な条件で行った。

【００３１】この場合、挿入される補償素子Ｃは、集中
定数型の素子より分布定数型の素子の方が適当であるこ
とが図２の周波数対インピーダンスの変化から推察され
る。

【００３２】かかる発想から、本発明の実施例１とし
て、図１（ｂ）に側面図で示すように、高さｈ₁の位置
（ｂ−ｂ'）から金属導電反射体Ｍまで導電性の平板
（補償素子）Ｃをフェライト磁性体Ｆに密着して挿入し
てみた。平板Ｃの大きさは、高さｈ₁＝５mm、厚みｔｃ
＝０.２mmの銅箔を用い、幅は前記試料の幅と同じにし
た。その結果を図４に示す。図３との比較においてわか
るように５ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの周波数帯では、ほと
んど平板Ｃの影響はなく、平板Ｃの付加前とほぼ同じ特
性であるが、それより高い周波数ではその補償効果が現
れて、５０ＭＨｚ〜３０００ＭＨｚまで定在波比（ＳＷ
Ｒ）１.２の円内に入るように補償することができた。
図５は補償前と補償後の反射減衰量の特性を示した図で
あり、補償後のものは大きく改善されていることがわか
る。

【００３３】〔実施例２〕前記実施例１で用いた銅箔の代わりに、図６に断面図で
示すように、導電性材料で構成される角柱Ｃを挿入して
も結果はほぼ同じであった。角柱Ｃはアルミニウム製で
あり、その大きさは、高さｈ₁＝５mm、厚みｔｃ＝１２.
５mm、幅は実施例１の試料のフェライト磁性体Ｆと同じ
にした。フェライト磁性体Ｆは、直流時の透磁率２２０
０のＮｉＺｎ系焼結フェライトであり、厚みｔ＝７.５m
m、高さｈ＝２０mm、配置間隔Ｓ＝２０mmである。

【００３４】また、図７に示すように、他の条件は同じ
で、高さｈ₁＝１０mmと長くすることにより厚さｔｃが
図７のものの約３分の１（４mm）の角柱Ｃをフェライト
磁性体Ｆの片面（図では上側）の空隙部だけに挿入して
も特性が改善されることがわかった。図６の場合の特性
を図８、図７の場合の特性を図９に示す。

【００３５】実施例２の実験結果から、本発明の補償型
広帯域電波吸収体は、周波数の低いところではそのリア
クタンス分が低く、周波数が高くなるに従ってそのリア
クタンス分が高くなる容量性の補償素子Ｃを付加したと
考えられるが、別の見方をすれば、比較的低い周波数で
は金属導電反射体Ｍの位置はもとの位置であるが、周波
数が高くなるに従って電気的には順次金属導電反射体Ｍ
の位置が高さｈ₁の位置まで等価的に移動して動作して
いるものと考えることもできる。

【００３６】

【００３７】

【００３８】〔実施例３〕前記図１（ａ）に示す広帯域電波吸収体でフェライト磁
性体Ｆの高さが整合高ｈより高いか、あるいは厚みが整
合厚ｔより厚い場合、図１０に示すような特性を示す。
すなわち、図２に示すように、スミスチャートのほぼ中
心を通らず全体的に抵抗分が高くなる。図１０の特性
は、そのような例でフェライト磁性体Ｆの高さｈ＝２５
mmと５mmだけ高くした以外は、実施例１と同じ条件の試
料を測定したものである。このように補償前の特性の抵
抗分が若干高い場合、実施例１に示す補償を行うと、図
１１のように、抵抗分は高いがリアクタンス分は補償さ
れる。さらに、抵抗分をも補償するために、図１３に示
すように、エポキシ樹脂にカーボン粉末を混入し、その
抵抗値を１７５オーム／□とした抵抗膜ＲＣをフェライ
ト磁性体の表面に取り付けることにより、全体の抵抗値
を整合時の抵抗分５０オーム付近まで下げ、吸収体全体
としての特性を改善することができた。その特性を同じ
く図１２に示した。

【００３９】〔実施例４〕次に、前述の図２６（ａ），図２６（ｂ）に示すラティ
ス型においても本発明を実施してみる。それを図１４
（ａ）（斜視図），図１４（ｂ）（図１４（ａ）のＡ−
Ａ'断面図）に示す。すなわち、図２６（ａ），図２６
（ｂ）に示す構成のフェライト電波吸収体の空隙部に、
高さｈ₁の導電性材料からなる角柱Ｃを設けてみた。こ
の動作もフィン型の時に述べたものと同様である。実験
に使用した材料としては、フェライト磁性体Ｆは、Ｎｉ
Ｚｎ系焼結フェライトの材料で直流時の透磁率２５０
０、厚さｔ＝６.５mm、高さｈ＝２０mm、配置間隔Ｓ＝
２０mmである。補償素子Ｃと磁性体の空隙部にアルミニ
ウム製の一辺が１３.５mm、高さｈ₁＝６mmの角柱を付加
した。このときの特性を図１５に示す。この場合、帯域
幅が若干改善されていることがわかるが、実施例１ほど
の改善はみられない。この理由は、補償素子Ｃの挿入位
置が適当でないためである。

【００４０】〔実施例５〕実施例４の特性をさらに向上
させる方法を検討してみる。

【００４１】そこで、図１６（ａ）に示すように、フェ
ライトを距離ｄ＝６mmだけ金属導電反射体Ｍから浮か
し、補償素子Ｃの高さｈ₁＝１２mmとし、同じくこの空
隙部にアルミニウム製の一辺が１３.５mmの角パイプ状
の補償素子Ｃを挿入してみた。その結果、図１７に示す
ように、その特性が改善された。

【００４２】

【００４３】〔実施例６〕また、図１８に示すように、付加する補償素子Ｃを
Ｃ₁，Ｃ₂の２段にし、金属導電反射体Ｍから遠い方の間
隔を広くし、金属導電反射体Ｍに近い方の間隔を狭くし
てみた。ここに、高さｈ＝４０mm、厚さｔ＝２mmのフェ
ライト磁性体Ｆ（ＮｉＺｎ系焼結フェライト）の円筒２
１を図１８に示すように同軸管からなる外部導体２２と
中心導体２３との間に配置し、補償素子Ｃの寸法を図１
８に示すようにしたときの特性を図１９に補償前と補償
後を合わせて記載してあるが、大幅に特性が改善されて
いることがわかる。前記図１８において、ｈ₁＝５mm，
ｈ₂＝１０mm，ｔｃ₁＝１.８mm，ｔｃ₂＝０.９mmであ
る。

【００４４】以上の説明からわかるように、前記実施例
によれば、金属導電反射体Ｍ上に、空隙を有する磁性体
Ｆを配置し、その磁性体Ｆの表面から金属導電反射体Ｍ
までの高さをｈとするとき、前記磁性体空隙部内の金属
導電反射体Ｍからの高さｈ₁が高さｈの２分の１以下
（ｈ ₁ ≦０.５ｈ）の位置に、導電性金属材料からなる補
償素子Ｃ（例えば、平板Ｃ又は角柱Ｃ）を一個以上付加
することにより、フィン型及びラティス型の電波吸収体
のように、規則的に空隙部とフェライト部の繰り返し構
造を有する電波吸収体をより広帯域にすることができ
る。例えば、高さは従来のフィン型やラティス型と同じ
でありながら３０ＭＨｚ〜３０００ＭＨｚの電波に対し
て反射減衰量２０ｄＢ以上の広帯域な電波吸収体が得ら
れる。

【００４５】また、電波吸収体の空隙部分に簡単な補償
素子Ｃ（例えば、平板Ｃ又は角柱Ｃ）を一個以上挿入し
ただけであるので、吸収体自体の高さに変化はなく、簡
単な構造で広帯域な電波吸収体が得られる。

【００４６】また、フィン型及びラティス型の電波吸収
体のように、規則的に空隙部とフェライト部の繰り返し
構造を有する電波吸収体は、実際には吸収体の高さが１
０〜４０mmで、３０００ＭＨｚで約０.１〜０.４波長で
あるから、その高さｈ₁が比較的高いので、その高さの
範囲内に適正なインピーダンスを呈する補償素子Ｃを入
れ得るのが普通である。

【００４７】また、補償素子Ｃの実際の構造製作は、フ
ェライト磁性体Ｆに導電性塗料を必要個所に塗布する方
法でも実現できるし、角柱Ｃは金属導電反射体をプレス
加工によって必要個所を盛り上げるなり、打ち出したり
しても良い。また、ここで述べた補償素子Ｃは、フェラ
イト板を金属導電反射体Ｍに固定するための金具として
利用しても良い。

【００４８】

【００４９】また、本発明の補償素子付き広帯域電波吸
収体は、これ単独での利用は勿論のこと、図２０に示す
ように、その前方（入射波方向）に誘電体膜又は低透磁
率磁性体膜ＲＦを追加してさらに広帯域化をはかること
が可能である。また、図２１に示すように、同じくその
前方に損失誘電体ＤＬを付加して使用することができ
る。いずれの場合も、本発明の電波吸収体がすでに相当
高い周波数まで広帯域化されているので、付加する誘電
体膜や磁性体膜の位置、損失誘電体の高さは、最大でも
本発明の電波吸収体の最高使用周波数の２分の１波長以
内であるから従来の磁性体膜や誘電体膜の付加した吸収
体に較べ大幅に全体の高さが低くできる。

【００５０】以上、本発明を実施例にもとづき具体的に
説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可
能であることは言うまでもない。

【００５１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、フィン型又はラティス型の電波吸収体のように、規
則的に空隙部とフェライト部の繰り返し構造を有する電
波吸収体をより広帯域にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施例の基本電波吸収体の
構成を示す断面図、（ｂ）は本発明の補償型広帯域電波
吸収体の実施例１の構成を示す断面図、

【図２】図１（ａ）の広帯域電波吸収体の線路の特性
インピーダンスで正規化したスミスチャート、

【図３】本実施例１の最も特性の良かった高さの場合
の特性の中心部を拡大したスミスチャート、

【図４】本実施例１の補償型広帯域電波吸収体の線路
の特性インピーダンスで正規化したスミスチャート、

【図５】本実施例１の補償前と補償後の反射減衰量の
特性を示す図、

【図６】本発明の実施例２の構成を示す断面図、

【図７】本実施例２の変形例の構成を示す図、

【図８】図６に示す本実施例２の特性を示す図、

【図９】図７に示す本実施例２の変形例の特性を示す
図、

【図１０】図１（ａ）に示す広帯域電波吸収体でフェ
ライト磁性体の高さが整合高より高いか、あるいは厚み
が整合厚より厚い場合の特性を示す図、

【図１１】本実施例３による補償特性を示す図、

【図１２】本実施例３による補償特性を示す図、

【図１３】本発明の実施例３の構成を示す断面図、

【図１４】（ａ）は本発明の実施例４の構成を示す斜
視図、（ｂ）は（ａ）の断面図、

【図１５】本実施例４の磁性体の空隙部に角柱を付加
したときの特性を示す図、

【図１６】本発明の実施例５の構成を示す断面図、

【図１７】本実施例５の特性を示す図、

【図１８】本発明の実施例６の構成を示す断面図、

【図１９】本実施例６の特性を示す図、

【図２０】本発明の応用例の構成を示す断面図、

【図２１】本発明の他の応用例の構成を示す断面図、

【図２２】基本的なフェライト電波吸収体の断面構造
図、

【図２３】図２２に示すフェライト電波吸収体の特性
を示す図、

【図２４】広帯域化したフェライト電波吸収体の例を
示す断面図、

【図２５】（ａ）は広帯域化したフェライト電波吸収
体の他の例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の断面図、

【図２６】（ａ）は広帯域化したフェライト電波吸収
体の他の例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の断面図、

【図２７】（ａ）は試料測定に用いられるトリプレー
ト線路の構成を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の横断面
図。

【符号の説明】

Ｍ…金属導体反射板、Ｆ…フェライト磁性体、Ｃ…補償
素子、Ｓ…フェライト磁性体配置間隔、ｈ…フェライト
磁性体の高さ、ｈ₁…補償素子の高さ、ｔ…フェライト
磁性体の厚さ、ｔｃ…補償素子の厚さ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 9/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】反射板上に、空隙を有する磁性体を配置
し、その磁性体表面から反射板までの高さをｈとすると
き、前記磁性体空隙部内の反射板からの高さｈ₁が高さ
ｈの２分の１以下（ｈ ₁ ≦０．５ｈ）の位置に、導電性
金属材料からなる補償素子を一個以上付加してなること
を特徴とする補償型広帯域電波吸収体。
【請求項２】請求項１に記載の補償型広帯域電波吸収
体において、前記補償素子は、前記磁性体を挾んで対向
する形に配置された板状体又は膜状体からなることを特
徴とする補償型広帯域電波吸収体。
【請求項３】請求項１に記載の補償型広帯域電波吸収
体において、前記補償素子は、少なくともその一部が前
記磁性体に囲まれる形に配置された柱状体又は枠状体か
らなることを特徴とする補償型広帯域電波吸収体。