JP2885594B2 - 電波吸収体 - Google Patents

電波吸収体

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JP2885594B2 JP226693A JP226693A JP2885594B2 JP 2885594 B2 JP2885594 B2 JP 2885594B2 JP 226693 A JP226693 A JP 226693A JP 226693 A JP226693 A JP 226693A JP 2885594 B2 JP2885594 B2 JP 2885594B2
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惠久 山本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電波吸収体、特にフェラ
イトを利用した電波吸収体に関する。
【0002】
【従来の技術】建築物による通信,放送等の電波障害を
防止するために、その壁面に電波吸収体の施工を行うこ
とにより、電波吸収壁とすることが従来より行われてい
る。この電波吸収体の材料としては、VHF〜UHFの
周波数体ではフェライト焼結体が実用化されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のフェラ
イト焼結体を用いる電波吸収体においては、その電波吸
収特性は優れているものの、焼結体であるため加工・成
形性や施工性が悪いという問題点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の電波吸収体は、
金属層の上に磁性体層を設け、さらにその層の上に誘電
体層を設けた多層構造の吸収体である。本発明の電波吸
収体は、直径が1〜10mm、アスペクト比が5以上の
針状のソフトフェライト焼結体を、針状の方向が板面に
垂直になるように配列させて、これらを樹脂で結合させ
た板を作成し、これにハードフェライト粒子粉末を樹脂
に混練して厚さ2〜30mmに成形し、着磁した永久磁
石を片側または両側に、あるいは交互に積層したもので
ある。
【0005】ここで用いられる針状ソフトフェライト焼
結体としては、ニッケル亜鉛スピネルフェライト焼結
体、またはアルカリ土類金属イオンを含んだW型,Y
型,あるいはZ型の六方晶フェライト焼結体である。
【0006】このような針状の磁性体からなるボンド磁
性体を用いれば、従来のフェライト焼結体を用いた電波
吸収体の問題点をなくすことができる。
【0007】
【作用】図2(a)に示すように、磁性体層2(厚さd
m 、比透磁率μ=μ′−jμ″)の上に誘電体層3(厚
さde 、比誘電率ε=ε′−jε″)を設けたものを考
えると、dm 、de が波長よりも十分に短くなる周波数
帯域では図2(b)に示すような等価回路として扱うこ
とができる。
【0008】図1(b)において抵抗,リアクタンス,
コンダクタンス及びサセプタンスは次のように表され
る。
【0009】 抵抗 : R=Z0 (ω/c)μ″dm リアクタンス : X=Z0 (ω/c)μ′dm コンダクタンス: G=(1/Z0 )(ω/c)ε″d
e サセプタンス : B=(1/Z0 )(ω/c)ε′d
e ここで、磁性体の透磁率がμ′>μ″なる周波数帯域で
は、等価回路の抵抗Rは無視できてリアクタンスのみと
なり、誘電体のサセプタンスと磁性体のリアクタンスと
で並列共振回路が形成される。これが共振状態にあると
き、この共振回路の入力インピーダンスは無限大とな
り、開放壁と等価となるため、誘電体のコンダクタンス
によるサリスバリー型電波吸収体を構成することにな
る。共振状態でばB=1/Xであるので、磁性体として
は、μ′>μ″及び(ε′dm )(μ′de )=(c/
ω)2 の条件、すなわちμ′>μ″、及び、薄層化のた
めにμ′が大きいことが要求されるのである。
【0010】本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、図1
(a),(b)に示すように、直径が1〜10mm、ア
スペクト比が5以上の針状のソフトフェライト焼結体
を、針状の方向が板面に垂直になるように配列させ、こ
れらを樹脂で結合させた板5を作成し、これにハードフ
ェライト粒子粉末を樹脂に混練して厚さ2〜30mmに
成形し、着磁した永久磁石4を片側または両側に、ある
いは交互に積層した構成の多層型ボンド磁性体が、上述
の条件を満足することを見出し本発明に至ったものであ
る。
【0011】この理由については現在も検討中である
が、これまでのところ以下のように考えている。今、図
3(a)に示すように、電磁波の進行方向に板状磁性体
の板面を垂直に置いた状況を考える。磁性体の自発磁気
モーメントMS と板面の垂直方向(電磁波の入射方向)
とのなす角度をθとし、電磁波の磁場をHとすると、図
3(b)に示すように、透磁率を誘起する磁場はHco
sθで表され、θ=0の時の磁性体の透磁率をμe とす
ると、観測される透磁率μは次式で与えられる。
【0012】μ=(M−MS )/H=μe Hcosθ/
H=μe cosθ 従来のフェライト焼結体、およびフェライト圧粉体にお
いては、自発磁気モーメントはランダムな方向を向いて
いるので、cosθの集団平均は、 〈cosθ〉=cosθd(cosθ)/d(cos
θ)=1/2 すなわち、θ=0の時の磁性体の透磁率μe の半分とな
ってしまっている。
【0013】本発明における多層型ボンド磁性体におい
ては、針状のフェライト焼結体を板面に垂直に配向させ
ることによって生ずる形状異方性と、着磁したボンド永
久磁石を積層したことによって生ずる静磁場とによっ
て、磁気モーメントが板面に垂直に配向し〈cosθ〉
=1となり、透磁率μは最大値μe となる。
【0014】また、磁性体の自然共鳴の共鳴周波数ωr
は、 ωr =(gμB /h)H′=(gμB /h)[Ha
(NX −NZ )MS ] で与えられる。ここで、gはランデ因子、μB はボーア
磁子、hはプランク定数、H′は異方性磁場、Ha は結
晶磁気異方性磁場、NX ,NZ は電磁波の進行方向に垂
直,平行な方向の反磁場係数である。従来のフェライト
焼結体およびフェライト圧粉体においては、その用いら
れる形状が板状であることからNZ >NXであるので、
自然共鳴の共鳴周波数は低くなる傾向がある。本発明に
おける多層型ボンド磁性体においては、針状のフェライ
ト焼結体を板面に垂直に配向させることでNZ >NX
なり、自然共鳴の共鳴周波数が高周波数側に移行し得る
のである。
【0015】本発明者らは、透磁率の周波数特性につい
ての検討を重ねた結果、直径が1〜10mm、アスペク
ト比が5以上の針状のソフトフェライト焼結体を、針状
の方向が板面に垂直になるように配列させ、これらを樹
脂で結合させたシートを作成し、これにハードフェライ
ト粒子粉末を樹脂に混練して厚さ2〜30mmに成形
し、着磁した永久磁石を片側または両側に、あるいは交
互に積層した構成の多層型ボンド磁性体において、針状
フェライトを配向させることによる形状異方性と永久磁
石からの静磁場によって、自発磁気モーメントが板面に
垂直方向にそろったため透磁率が大きくなり、かつ、異
方性磁場が大きくなったため共鳴周波数も高くなり、そ
れによって、MHz帯域のような高周波数帯域でも、従
来のフェライト焼結体、フェライト圧粉体よりμ′が大
きく、μ″が小さい材料を実現できたのである。
【0016】針状ソフトフェライト焼結体においては、
電気抵抗が高く、自発磁気モーメントも大きく、空気中
で焼成可能であるニッケル亜鉛スピネルフェライト針状
焼結体を用いることで50〜300MHzの周波数帯域
において、所望のμが得られる。また、針状ソフトフェ
ライト焼結体においては、自発磁気モーメントが大き
く、かつ、異方性磁場の大きいアルカリ土類金属イオン
を含んだW型,Y型,あるいはZ型の六方晶フェライト
焼結体を用いることで50〜800MHzの周波数帯域
において、所望のμが得られる。特に、六方晶フェライ
ト焼結体を用いた構成のものにおいては、さらに高周波
数帯域においても上述の所望のμが得られることが期待
される。
【0017】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。
【0018】実施例1として、直径が2mm、アスペク
ト比が8の針状の(Ni,Zn)−フェライト焼結体
(Ni0.3 Zn0.7 Fe2 4 )を、針状の方向が板面
に垂直になるように配列させ、これらをエポキシ樹脂で
結合させ測定用として外径38.5mm、内径17.0
mm、厚み9.5mmのリング状の(Ni,Zn)−フ
ェライトボンド磁性体を作成した。
【0019】べつに、EVA樹脂24gと、Ba−フェ
ライト(BaFe1219)粒子粉末242gを、60〜
65℃の温度において、ニーダーにて十分に混練した。
これを、ロール成形した後、磁場10KOeにおいて着
磁し、外径38.5mm、内径17.0mm、厚み3m
mのリング状に打ち抜き、Ba−フェライトボンド永久
磁石(表面磁束密度〜180G)を作成した。
【0020】前述の(Ni,Zn)−フェライトボンド
磁性体を、図1(b)に示したように、Ba−フェライ
トのボンド永久磁石2枚で、N極とS極が向かい合うよ
うにしてサンドウィッチした。そしてこのサンドウィッ
チ構造を有した多層型ボンド磁性体の周波数帯域50〜
800MHzにおける入力インピーダンスを、ネットワ
ークアナライザーを用いて測定し、透磁率を算出した。
その結果を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】実施例2として、直径が2mm、アスペク
ト比が8の針状の(Ni,Zn)−フェライト焼結体
(Ni0.3 Zn0.7 Fe2 4 )を、針状の方向が板面
に垂直になるように配列させ、これらをエポキシ樹脂で
結合させて、外径38.5mm、内径17.0mm、厚
み9.5mmのリング状の(Ni,Zn)−フェライト
ボンド磁性体を作成した。
【0023】べつに、EVA樹脂24gと、Ba−フェ
ライト(BaFe1219)粒子粉末242gを、60〜
65℃の温度において、ニーダーにて十分に混練した。
これを、ロール成形した後、磁場10KOeにおいて着
磁し、外径38.5mm、内径17.0mm、厚み6m
mのリング状に打ち抜き、Ba−フェライトボンド永久
磁石(表面磁束密度〜180G)を作成した。そして図
1(a)に示したように、前述の(Ni,Zn)−フェ
ライトボンド磁性体1枚と、このBa−フェライトのボ
ンド永久磁石1枚を重ね合わせたものについて、周波数
帯域50〜800MHzにおける透過率を、同様の方法
で算出した。結果を表2に示す。
【0024】
【表2】
【0025】実施例3として、直径が2mm、アスペク
ト比が8の針状の(Ni,Zn)−フェライト焼結体
(Ni0.3 Zn0.7 Fe2 4 )を、針状の方向が板面
に垂直になるように配列させ、これらをエポキシ樹脂で
結合させて、外径38.5mm、内径17.0mm、厚
み5.5mmのリング状の(Ni,Zn)−フェライト
ボンド磁性体を作成した。
【0026】べつに、EVA樹脂24gと、Ba−フェ
ライト(BaFe1219)粒子粉末242gを、60〜
65℃の温度において、ニーダーにて十分に混練した。
これを、ロール成形した後、磁場10KOeにおいて着
磁し、外径38.5mm、内径17.0mm、厚み3m
mのリング状に打ち抜き、Ba−フェライトボンド永久
磁石(表面磁束密度〜180G)を作成した。
【0027】前述の(Ni,Zn)−フェライトボンド
磁性体2枚と、Ba−フェライトのボンド永久磁石3枚
を、交互に重ね合わせたものについて、周波数帯域50
〜800MHzにおける透磁率を、同様の方法で算出し
た。結果を表3に示す。
【0028】
【表3】
【0029】実施例4として、直径が2mm、アスペク
ト比が8の針状のCo0.6 Zn1.4Z−六方晶フェライ
ト焼結体(Ba3 Co0.6 Zn1.4 Fe2441)を、針
状の方向が板面に垂直になるように配列させ、これらを
エポキシ樹脂で結合させて、外径38.5mm、内径1
7.0mm、厚み9.5mmのリング状の試料を作成し
た。
【0030】べつに、EVA樹脂24gと、Ba−フェ
ライト(BaFe1219)粒子粉末242gを、60〜
65℃の温度において、ニーダーにて十分に混練した。
これを、ロール成形した後、磁場10KOeにおいて着
磁し、外径38.5mm、内径17.0mm、厚み3m
mのリング状に打ち抜き、Ba−フェライトボンド永久
磁石(表面磁束密度〜180G)を作成した。
【0031】前述の(Co,Zn)−Z−六方晶フェラ
イトボンド磁性体を、このBa−フェライトのボンド永
久磁石2枚で、N極とS極が向かい合うようにしてサン
ドウィッチした。そしてこのサンドウィッチ構造を有し
た多層型ボンド磁性体の周波数帯域50〜800MHz
における透磁率を、同様の方法で算出した。結果を表4
に示す。
【0032】
【表4】
【0033】次に比較例1として、実施例1と同一の組
成の(Ni,Zn)−フェライト粉末(平均粒度1.2
mm)をEVA樹脂と混練した後、金型を用いて、外径
38.5mm、内径17.0mm、厚み9.5mmのリ
ング状の試料を作成した。そして上記の構造を有したボ
ンド磁性体の周波数帯域50〜800MHzにおける入
力インピーダンスを、ネットワークアナライザーを用い
て測定し、透磁率を算出した。結果を表5に示す。
【0034】
【表5】
【0035】比較例2として、実施例4と同一の組成の
Co0.6 Zn1.4 Z−六方晶フェライト粉末(平均粒度
1.2mm)をEVA樹脂と混練した後、金型を用い
て、外径38.5mm、内径17.0mm、厚み9.5
mmのリング状の試料を作成した。そして上記の構造を
有したボンド磁性体の周波数帯域50〜800MHzに
おける入力インピーダンスを、ネットワークアナライザ
ーを用いて測定し、透磁率を算出した。結果を表6に示
す。
【0036】
【表6】
【0037】従来のニッケル亜鉛スピネルフェライトボ
ンド磁性体では、比較例1に示すような透過率特性を有
し、μ′=μ″となる周波数が約140MHzと推定さ
れることから、その140MHz以下の周波数帯域にお
いてのみμ′>μ″となり、これを用い誘電体と積層し
たサリスバリー型の電波吸収体は140MHz以下の周
波数体でのみ機能するものである。これに対して、ニッ
ケル亜鉛スピネルフェライト針状焼結体を板面に垂直に
配向させたボンド磁性体を、着磁したBa−フェライト
ボンド永久磁石でサンドウィッチした多層型ボンド磁性
体は、その透磁率特性を実施例1に示すように、μ′=
μ″となる周波数が約600MHzと推定されるように
大幅に高くなり、その600MHz以下の周波数帯域に
おいてμ′>μ″となる。即ち、この多層型ボンド磁性
体を用い誘電体と積層したサリスバリー型の電磁吸収体
の機能する周波数帯域は600MHzまで拡大可能とな
る。同様に、実施例2の多層型ボンド磁性体では約60
0MHz、実施例3の多層型ボンド磁性体では約600
MHzの周波数帯域までμ′>μ″が成立し、前述のサ
リスバリー型の電波吸収体の機能する周波数帯域が大幅
に高周波数側へ拡大可能となる。
【0038】また、従来のアルカリ土類金属イオンを含
んだW型,Y型,及びZ型の六方晶フェライトボンド磁
性体は、比較例2に示すような透磁率特性を有し、μ′
=μ″となる周波数は800MHz以上であり、μ′の
絶対値は周波数800MHzにおいて3.8である。こ
れを用い誘電体と積層したサリスバリー型の電波吸収体
は800MHz以下の周波数帯域で十分に機能するもの
であるが、μ′の絶対値が小さいためにボンド磁性体が
かなり厚いものとなってしまう。これに対して、アルカ
リ土類金属イオンを含んだW型,Y型,及びZ型の六方
晶フェライト針状焼結体をその針状方向を板面に垂直に
配向させたボンド磁性体を、着磁したBa−フェライト
ボンド永久磁石でサンドウィッチした多層型ボンド磁性
体は、その透磁率特性を実施例4に示すように、μ′=
μ″となる周波数が800MHz以上であり、μ′の絶
対値は周波数800MHzにおいて5.2である。即
ち、この多層型ボンド磁性体を用い誘電体と積層したサ
リスバリー型の電波吸収体は、800MHz以下の周波
数帯域で使用可能で、μ′の絶対値が大きいため磁性体
層の薄層化が可能となる。
【0039】μ′>μ″である周波数帯域が広く、その
周波数帯域においてμ′が大きいという磁性体の透磁率
特性は、誘電体層と磁性体層との積層体を金属層上に設
けたサリスバリー型の電波吸収体に用いる磁性体層に基
本的に要求される特性である。上述のように、本発明に
よって、μ′>μ″である周波数帯域が高周波数側へ広
く、かつ、それらの周波数帯域においてμ′が大きな透
磁率特性を有したボンド磁性体シートが得られる。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明における多
層型ボンド磁性体においては、μ′>μ″である周波数
帯域が高周波数側へ広く、かつ、それらの周波数帯域に
おいてμ′が大きな透磁率特性を有しているので、これ
を用いて、誘電体との積層によってサリスバリー型の電
波吸収体を構成することにより、フェライト焼結体に比
べて、加工性、成形性を大幅に改善して建築物の壁面そ
の他に容易に適用できる電波吸収体を得ることができる
という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成図。
【図2】電波吸収体の基本的構成を示す図及び等価回路
図。
【図3】本発明の作用を説明するための電波吸収体の構
成図及び磁気モーメントを示す図。
【符号の説明】
1 金属層 2 磁性体層 3 誘電体層 4 永久磁石 5 ソフトフェライト板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 惠己 東京都港区三田一丁目4番28号日本電気 環境エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 山本 惠久 広島県広島市西区横川新町7−1戸田工 業株式会社内 (72)発明者 中村 龍哉 広島県広島市西区横川新町7−1戸田工 業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 9/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 針状のソフトフェライト焼結体を針状の
    方向が板面に垂直になるように配列させてこれらを樹脂
    で結合させたフェライト板を作成し、このフェライト板
    にハードフェライト粒子粉末と樹脂からなる永久磁石を
    片側または両側に重ね合わせるか、あるいはフェライト
    板と永久磁石を交互に積層させたことを特徴とする電波
    吸収体。
  2. 【請求項2】 ソフトフェライト焼結体がニッケル亜鉛
    スピネルフェライトである請求項1記載の電波吸収体。
  3. 【請求項3】 ソフトフェライト焼結体がアルカリ土類
    金属イオンを含んだW型,Y型,あるいはZ型の六方晶
    フェライトである請求項1記載の電波吸収体。
  4. 【請求項4】 永久磁石の表面磁束密度が少くとも10
    0Gである請求項1記載の電波吸収体。
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