JP4073933B2 - Electromagnetic wave absorber - Google Patents
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Description
本発明は、電磁波を捉えて、吸収する電磁波吸収体に関する。 The present invention relates to an electromagnetic wave absorber that captures and absorbs electromagnetic waves.
コンピューターネットワークのLAN(Local Area Network)構築において、マイクロ波を用いる無線LANが利用され、よりフレキシブルでモバイル性の高い通信システムが構築されている。また、FWA(Fixed Wireless Access)と呼ばれる広域ネットワークまたは交換網と、利用者が操作する通信装置との間で無線通信する通信サービスが始まり、無線通信システムがより身近に活用されている。さらに、WPAN(Wireless Personal
Area Network)の代表とされるBluetoothと呼ばれる近距離無線技術が、有線ケーブル技術の代替技術として利用されている。今後、VoWLAN(Voice over Wireless Local
Area Network)と呼ばれる無線LANによる音声通話のできる携帯電話装置を用いる通信システムの普及も予想される。
In the construction of a local area network (LAN) of a computer network, a wireless LAN using microwaves is used, and a more flexible and highly mobile communication system is constructed. In addition, a communication service for wireless communication between a wide area network or switching network called FWA (Fixed Wireless Access) and a communication device operated by a user has started, and the wireless communication system is being used more closely. In addition, WPAN (Wireless Personal
A short-range wireless technology called Bluetooth, which is a representative of the Area Network, is used as an alternative technology to the wired cable technology. In the future, VoWLAN (Voice over Wireless Local
The spread of a communication system using a cellular phone device capable of voice communication by wireless LAN called “Area Network” is also expected.
複数の無線LANシステムを極接近して構築したり、無線LANシステムが構築されている環境において電子レンジおよび無線通信技術を利用する盗難防止装置等を用いる場合、同じ帯域の電磁波を利用する結果、電磁波干渉(他波干渉)の問題が生じることがある。それとは別に反射波などによる伝送の誤りの問題(マルチパスの問題、自己干渉)が生じることもある。具体的には、上記の無線技術を利用する機器間の伝送速度の低下、BER(Bit Error Rate)の増大すなわち通信環境の劣化を生じる。電子機器への影響も懸念され、最悪の事態では、機器の誤動作が生じるおそれがある。これらの問題を解決するために、導電性パターン(以下単に「パターン」という場合がある)を有するパターン層を備える電磁波吸収体(以下「パターン電波吸収体」という場合がある)が用いられている。 When building a plurality of wireless LAN systems in close proximity, or using an anti-theft device that uses a microwave oven and wireless communication technology in an environment where the wireless LAN system is built, the result of using electromagnetic waves in the same band, There may be a problem of electromagnetic interference (interference with other waves). Apart from that, there may be a problem of transmission errors due to reflected waves (multipath problem, self-interference). Specifically, the transmission speed between devices using the above wireless technology decreases, the BER (Bit Error Rate) increases, that is, the communication environment deteriorates. There is a concern about the influence on the electronic device, and in the worst case, the device may malfunction. In order to solve these problems, an electromagnetic wave absorber (hereinafter sometimes referred to as “pattern electromagnetic wave absorber”) having a pattern layer having a conductive pattern (hereinafter sometimes simply referred to as “pattern”) is used. .
パターン電磁波吸収体は、たとえば特許文献1〜4に開示されている。特に、特許文献4には、斜入射特性に優れるパターン層を有する電磁波吸収体が開示されている。さらに特許文献3には、複数の共振型周波数選択性電磁波遮断性面状体に関する記載があり、これが双峰特性を有するパターン層を有する電磁波吸収体に関する。これら特許文献1〜4に開示される電磁波吸収体で用いられているパターンの形状は、多角形または円形であって、線状または面状の形状である。パターンの形状について、電磁波の偏波の電磁波吸収特性への影響について考察した文献は見あたらなかった。
The pattern electromagnetic wave absorber is disclosed by patent documents 1-4, for example. In particular,
パターン電磁波吸収体は、パターンを吸収すべき周波数の電磁波に対応する受信アンテナとして機能させて電磁波を捉え、その捉えた電磁波をパターンおよび損失層によって、電磁波を減衰させまたは打ち消し合うよう干渉させることで、反射波を小さくする。このようにパターン電磁波吸収体は、吸収すべき周波数の電磁波に対して共振するように整合させた薄型の電磁波吸収体を実現している。 Pattern electromagnetic wave absorbers function as a receiving antenna corresponding to the electromagnetic wave of the frequency that should absorb the pattern, capture the electromagnetic wave, and cause the captured electromagnetic wave to interfere with each other so that the electromagnetic wave is attenuated or canceled by the pattern and the loss layer. Reduce the reflected wave. As described above, the patterned electromagnetic wave absorber realizes a thin electromagnetic wave absorber that is matched so as to resonate with respect to the electromagnetic wave having the frequency to be absorbed.
パターン電磁波吸収体は、パターンの寸法を適宜設定して、吸収すべき周波数の電磁波の反射量が小さくなるように設計されるが、パターンの偏波依存性が大きい場合、吸収すべき周波数の電磁波に対応させることが困難になる。つまりパターンの形状に起因して、TE波、TM波、その間の任意の角度から入る電磁波あるいは円偏波によって、電磁波吸収特性、特に吸収周波数が変動するという問題、したがって電磁波吸収特性が偏波依存性を有するという問題があった。 The pattern electromagnetic wave absorber is designed so that the reflection amount of the electromagnetic wave of the frequency to be absorbed becomes small by appropriately setting the dimension of the pattern. However, when the polarization dependence of the pattern is large, the electromagnetic wave of the frequency to be absorbed It becomes difficult to correspond to. In other words, due to the shape of the pattern, the electromagnetic wave absorption characteristic, especially the absorption frequency fluctuates due to the TE wave, TM wave, electromagnetic wave entering from any angle between them, or circular polarization, and therefore the electromagnetic wave absorption characteristic is polarization dependent. There was a problem of having sex.
この原因は、パターン電磁波吸収体が、パターンの形状、数、配列、損失層の寸法および材料定数(ε’、ε”、μ’、μ”)を含むパラメータが関与して最適状態を創り出し、高性能薄型電磁波吸収体を実現しているので、垂直入射の電磁波に対する吸収特性に対する最適化設計はできているが、電磁波の入射角度や偏波の影響により共振状態が影響を受けやすく、共振周波数が変動しやすいためである。 This is due to the fact that the pattern electromagnetic wave absorber involves parameters including the pattern shape, number, arrangement, loss layer dimensions and material constants (ε ′, ε ″, μ ′, μ ″) to create an optimal state, Since it has realized a high-performance thin electromagnetic wave absorber, it has been designed to optimize the absorption characteristics for vertically incident electromagnetic waves, but the resonance state is easily affected by the incident angle and polarization of electromagnetic waves, and the resonance frequency It is because it is easy to fluctuate.
本発明の目的は、電磁波の吸収量のピーク値が高く、または複数周波数の電磁波を吸収することができ、かつ電磁波の偏波方向によって吸収量がピークとなる周波数のずれが小さい電磁波吸収体を提供することである。 An object of the present invention is to provide an electromagnetic wave absorber having a high peak value of electromagnetic wave absorption, or capable of absorbing electromagnetic waves of a plurality of frequencies, and having a small frequency shift in which the absorption amount reaches a peak depending on the polarization direction of the electromagnetic wave. Is to provide.
本発明は、少なくとも1つの角部が曲線状である略多角形の外郭形状を有する単数または複数種類の導電性パターンを含む複数個の導電性パターンが、互いに連結しない態様で、形成されるパターン層と、
複素比透磁率(μ’、μ”)を有する磁性損失材および複素比誘電率(ε’、ε”)を有する誘電損失材の少なくともいずれか一方である材料から成る部分を有する損失層と、
損失層に対してパターン層と反対側に位置する導電性反射層とが積層されて構成され、
前記誘電損失材は、有機重合体にグラファイト、カーボンブラック、炭素繊維、グラファイト繊維、金属粉、金属繊維の群から選ばれる材料を添加して形成され、
前記パターン層は、前記損失層に近接するように設けられ、略多角形の辺長Lと、前記曲線状の角部の曲率半径Rとの比R/Lが0.1〜0.46であり、Rが2〜11.5mmとなるように形成されることを特徴とする電磁波吸収体である。
The present invention relates to a pattern formed in such a manner that a plurality of conductive patterns including one or a plurality of types of conductive patterns having a substantially polygonal outer shape in which at least one corner is curved are not connected to each other. Layers,
A loss layer having a portion made of a material that is at least one of a magnetic loss material having a complex relative permeability (μ ′, μ ″) and a dielectric loss material having a complex relative permittivity (ε ′, ε ″);
Constructed by laminating a conductive reflective layer located on the opposite side of the pattern layer with respect to the loss layer,
The dielectric loss material is formed by adding a material selected from the group of graphite, carbon black, carbon fiber, graphite fiber, metal powder, metal fiber to an organic polymer,
The pattern layer is provided so as to be close to the loss layer, and a ratio R / L between a substantially polygonal side length L and a curvature radius R of the curved corner is 0.1 to 0.46 . In addition, the electromagnetic wave absorber is formed so that R is 2 to 11.5 mm .
本発明に従えば、優れた電磁波吸収特性の電磁波吸収体を実現することができる。電磁波吸収体では、まずパターン層の導電性パターンによって、アンテナの共振原理に従って特定周波数の電磁波を受信する。ここで特定周波数は、導電性パターンの形状および寸法などの諸元によって決定される周波数であり、電磁波吸収体によって吸収すべき周波数である。電磁波を受信する導電性パターンを有するパターン層に近接するように積層して、損失層を設けるので、受信した電磁波のエネルギを損失層によって損失させることができる。このようにして電磁波を吸収することができる。
損失層は、複素比透磁率(μ’、μ”)を有する磁性損失材および複素比誘電率(ε’、ε”)を有する誘電損失材の少なくともいずれか一方である材料から成る部分を有し、誘電損失材は、有機重合体にグラファイト、カーボンブラック、炭素繊維、グラファイト繊維、金属粉、金属繊維の群から選ばれる材料を添加して形成される。
According to the present invention, an electromagnetic wave absorber having excellent electromagnetic wave absorption characteristics can be realized. In the electromagnetic wave absorber, first, an electromagnetic wave having a specific frequency is received by the conductive pattern of the pattern layer according to the resonance principle of the antenna. Here, the specific frequency is a frequency determined by specifications such as the shape and dimensions of the conductive pattern, and is a frequency to be absorbed by the electromagnetic wave absorber. Since the loss layer is provided by being laminated so as to be close to the pattern layer having the conductive pattern for receiving the electromagnetic wave, the energy of the received electromagnetic wave can be lost by the loss layer. In this way, electromagnetic waves can be absorbed.
The loss layer has a portion made of a material that is at least one of a magnetic loss material having a complex relative permeability (μ ′, μ ″) and a dielectric loss material having a complex relative permittivity (ε ′, ε ″). The dielectric loss material is formed by adding a material selected from the group consisting of graphite, carbon black, carbon fiber, graphite fiber, metal powder, and metal fiber to the organic polymer.
さらに電磁波を受信する導電性パターンが、基本的に多角形である略多角形の外郭形状を有し、かつ少なくとも1つの角部が曲線状に形成される。角部にRを付与する、つまり曲線状とすることによって、電磁波の偏波方向によって電磁波吸収量(以下単に「吸収量」という場合がある)がピーク値となる周波数のずれを小さく抑えて、偏波特性を良好にすることができる。したがって電磁波の吸収量のピーク値が高く、かつ電磁波の偏波方向によって吸収量がピーク値となる周波数のずれが小さい優れた電磁波吸収特性の電磁波吸収体を実現することができる。略多角形の辺長Lと、前記曲線状の角部の曲率半径Rとの比R/Lが0.1〜0.46であり、Rが2〜11.5mmとなるように形成される。 Further, the conductive pattern for receiving electromagnetic waves has a substantially polygonal outer shape which is basically a polygon, and at least one corner is formed in a curved shape. By imparting R to the corners, that is, in a curved shape, the shift in frequency at which the electromagnetic wave absorption amount (hereinafter sometimes simply referred to as “absorption amount”) reaches a peak value depending on the polarization direction of the electromagnetic wave is suppressed, The polarization characteristics can be improved. Accordingly, it is possible to realize an electromagnetic wave absorber having an excellent electromagnetic wave absorption characteristic in which the peak value of the electromagnetic wave absorption amount is high and the frequency shift at which the absorption amount reaches the peak value depending on the polarization direction of the electromagnetic wave is small. The ratio R / L between the substantially polygonal side length L and the radius of curvature R of the curved corner is 0.1 to 0.46, and R is 2 to 11.5 mm. .
パターン層は、全ての導電性パターンが曲線状の角部を有する構成であってもよいが、全ての導電性パターンが曲線状の角部を有する構成でなくてもよく、一部の導電性パターンが曲線状の角部を有する構成であればよい。一部の導電性パターンが曲線状の角部を有する場合には、その他の導電性パターンは、曲線状の角部の有無について限定されるものではない。さらに曲線状の角部を有する導電性パターンは、一部の角部だけが曲線状であってもよいし、全ての角部が曲線状であってもよい。また導電性パターンは、略多角形の面状の形状であってもよいし、略多角形状に延びる閉ループの線状の形状であってもよい。 The pattern layer may have a configuration in which all the conductive patterns have curved corners, but may not have a configuration in which all the conductive patterns have curved corners. It is sufficient if the pattern has a curved corner. When some of the conductive patterns have curved corners, the other conductive patterns are not limited to the presence or absence of curved corners. Further, the conductive pattern having curved corners may be curved at some corners or may be curved at all corners. The conductive pattern may have a substantially polygonal planar shape or a closed loop linear shape extending in a substantially polygonal shape.
しかも、角部における曲線状に形成する部分を可及的に小さくすることができる。これによって電磁波の偏波方向によって吸収量がピークとなる周波数のずれを抑制したうえで、電磁波の吸収量のピーク値を高くすることができる。つまり電磁波吸収量のピーク値が高く、かつ偏波特性を良くするように曲率半径Rの大きさを最適化したパターン形状としている。したがって極めて優れた電磁波吸収特性の電磁波吸収体を実現することができる。
さらに、電磁波吸収体の装着場所の制限が少なくなり、たとえば表面が非導電性材料から成る物体に装着して用い、電磁波を吸収することができる。したがって利便性が向上する。
また本発明は、前記外郭形状は、直線と曲線との組合わせで形成される形状であることを特徴とする。
本発明に従えば、外郭形状が直線と曲線との組合わせで形成される形状である導電性パターンを有している。角部に単にRを付けても、全体が曲線になってしまうと偏波特性は良好になるが、吸収量のピーク値が小さくなってしまうので、直線と曲線との組合わせの形状とすることによって、電磁波の吸収量のピーク値が高く、かつ電磁波の偏波方向によって吸収量がピーク値となる周波数のずれが小さい優れた電磁波吸収特性の電磁波吸収体を実現することができる。
また本発明は、前記略多角形は、正方形の4つの角部を円弧状にした形状であることを特徴とする。
本発明に従えば、正方形の4つの角部を円弧状にした形状である導電性パターンを有している。このような正方形の角部を円弧状にした形状は、電磁波の吸収量のピーク値が高くなるという特性と、電磁波の偏波方向によって吸収量がピーク値となる周波数のずれが小さくなるという特性とを兼ね備える具体的な形状である。したがって前述の相反する特性を兼ね備えた優れた電磁波吸収特性の電磁波吸収体を、具体的に実現することができる。
And the part formed in the curve shape in a corner | angular part can be made as small as possible. Accordingly, it is possible to increase the peak value of the electromagnetic wave absorption amount while suppressing the shift of the frequency at which the absorption amount reaches the peak depending on the polarization direction of the electromagnetic wave. That is, the pattern shape is such that the peak value of electromagnetic wave absorption is high and the radius of curvature R is optimized so as to improve the polarization characteristics. Therefore, an electromagnetic wave absorber having extremely excellent electromagnetic wave absorption characteristics can be realized.
Further, the place where the electromagnetic wave absorber is attached is reduced, and for example, the electromagnetic wave can be absorbed by being attached to an object whose surface is made of a non-conductive material. Therefore, convenience is improved.
According to the present invention, the outline shape is a shape formed by a combination of a straight line and a curved line.
According to the present invention, the outer shape has a conductive pattern which is a shape formed by a combination of a straight line and a curved line. Even if R is simply added to the corner, if the whole becomes a curve, the polarization characteristics will be good, but the peak value of the amount of absorption will be small, so the shape of the combination of a straight line and a curve By doing so, it is possible to realize an electromagnetic wave absorber having an excellent electromagnetic wave absorption characteristic in which the peak value of the electromagnetic wave absorption amount is high and the frequency shift at which the absorption amount reaches the peak value depending on the polarization direction of the electromagnetic wave is small.
In the present invention, the substantially polygonal shape is a shape in which four corners of a square are arcuate.
According to the present invention, the conductive pattern has a shape in which four corners of a square are formed in an arc shape. The shape of the square corners in the shape of an arc has a characteristic that the peak value of the electromagnetic wave absorption amount is high, and a characteristic that the shift of the frequency at which the absorption amount reaches the peak value depending on the polarization direction of the electromagnetic wave is small. It is a concrete shape that combines. Therefore, it is possible to specifically realize an electromagnetic wave absorber having excellent electromagnetic wave absorption characteristics having the above-mentioned conflicting characteristics.
また本発明は、導電性パターンは、面状のパターンであることを特徴とする。
本発明に従えば、電磁波吸収体を表面が導電性の材料から成る物体に装着して用いる、また導電性の反射層をさらに設けて用いるなど、パターン層が、導電性の層に積層される状態で用いることによって、パターン層の導電性パターンと、導電性の層とによって、コンデンサを構成することができる。さらに面状のパターンであるので、コンデンサの容量を大きくすることができる。面状の導電性パターンは容量の大きなコンデンサを形成しやすく、コンデンサを形成することによってリアクタンスを調整し、導電性パターンを用いる電磁波吸収体を薄型化することができる。
In the present invention, the conductive pattern is a planar pattern.
According to the present invention, the pattern layer is laminated on the conductive layer, such as using the electromagnetic wave absorber mounted on an object made of a conductive material on the surface, or further using a conductive reflective layer. By using in a state, a capacitor can be constituted by the conductive pattern of the pattern layer and the conductive layer. Furthermore, since it is a planar pattern, the capacity of the capacitor can be increased. The planar conductive pattern can easily form a capacitor having a large capacity, and the reactance can be adjusted by forming the capacitor, so that the electromagnetic wave absorber using the conductive pattern can be thinned.
また本発明は、外周長が異なる導電性パターンが、組み合わされて形成されることを特徴とする。 In addition, the present invention is characterized in that conductive patterns having different outer peripheral lengths are formed in combination.
本発明に従えば、導電性パターンは特定周波数の電磁波に対して共振アンテナとして機能する。導電性パターンは、外周長が特定周波数の波長に対応するように設計されている。したがって外周長の異なる導電性パターンを形成することによって、外周長にそれぞれ対応する2つ以上の電磁波の周波数に対して共振する。これによって2つ以上の周波数の電磁波を吸収する多峰特性の電磁波吸収体を実現することができる。この場合も、高吸収特性だけでなく、パターン形状の角部に曲線状を設けることで偏波特性を改善することができる。 According to the present invention, the conductive pattern functions as a resonant antenna for electromagnetic waves having a specific frequency. The conductive pattern is designed so that the outer peripheral length corresponds to a wavelength of a specific frequency. Therefore, by forming conductive patterns having different outer peripheral lengths, resonance occurs with respect to the frequencies of two or more electromagnetic waves respectively corresponding to the outer peripheral lengths. As a result, an electromagnetic wave absorber having multi-peak characteristics that absorbs electromagnetic waves having two or more frequencies can be realized. Also in this case, not only the high absorption characteristic but also the polarization characteristic can be improved by providing a curved shape at the corner of the pattern shape.
また本発明は、角部の曲率半径が異なる導電性パターンが、組み合わされて形成されることを特徴とする。 In addition, the present invention is characterized in that conductive patterns having different curvature radii at the corners are formed in combination.
本発明に従えば、角部の曲率半径が異なる導電性パターンを形成することによって、角部の曲率半径が同一の導電性パターンだけを形成する場合に対して、電磁波吸収量のピーク値を低下させずに吸収する電磁波の周波数帯域(以下「吸収帯域」という場合がある)を変更することができる。吸収帯域の変更は、吸収帯域を広くすることおよび吸収周波数の変更を含む。たとえば隣接する導電性パターンの角部の曲率半径に若干の差を与えることによって、電磁波吸収体の吸収量のピーク値を低下させずに吸収帯域を広げることができ、またたとえば隣接する導電性パターンの角部の曲率半径に少し大きい差を与えることによって、電磁波吸収体の吸収量のピーク値を低下させずに吸収する電磁波の周波数(以下「吸収周波数」という場合がある)を低くすることができる。 According to the present invention, by forming conductive patterns with different corner radii of curvature, the peak value of electromagnetic wave absorption is reduced compared to the case where only conductive patterns with the same corner radius of curvature are formed. It is possible to change the frequency band (hereinafter sometimes referred to as “absorption band”) of the electromagnetic wave that is absorbed without being absorbed. Changing the absorption band includes widening the absorption band and changing the absorption frequency. For example, by giving a slight difference in the radius of curvature of the corners of adjacent conductive patterns, the absorption band can be widened without decreasing the peak value of the absorption amount of the electromagnetic wave absorber, and for example, adjacent conductive patterns By providing a slightly larger difference in the radius of curvature of the corner of the electromagnetic wave, the frequency of the electromagnetic wave that is absorbed without lowering the peak value of the absorption amount of the electromagnetic wave absorber (hereinafter sometimes referred to as “absorption frequency”) can be lowered. it can.
また本発明は、隣接する2つの導電性パターンの間隔が、位置によって異なることを特徴とする。 In addition, the present invention is characterized in that the interval between two adjacent conductive patterns differs depending on the position.
本発明に従えば、隣接する2つの導電性パターンの間隔を一定にする場合に比べて、電磁波吸収量を大きくすることができる。 According to the present invention, the amount of electromagnetic wave absorption can be increased compared to the case where the interval between two adjacent conductive patterns is constant.
また本発明は、導電性パターンは、単数または複数個の空孔部を有し、その空孔部は吸収すべき周波数の電磁波に対して共振することを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the conductive pattern has one or a plurality of holes, and the holes resonate with an electromagnetic wave having a frequency to be absorbed.
本発明に従えば、導電性パターンに空孔部が設けられ、この空孔部自体をまた受信アンテナとして機能させることができる。つまり外周長に対応する周波数に共振する導電性パターンに、内周長に対応する周波数に共振するスロットパターン(スロットアンテナ)を設けることができ、異なる複数(2以上)の周波数に対して共振することができる。これにより2つ以上の周波数の電磁波を吸収する多峰特性の電磁波吸収体を得ることができる。さらに繰り返してスロットパターンの内方に他の導電性パターンを設けることが可能であり、それを共振アンテナとして別の周波数の電磁波に対応させることができ、理論上3つ以上の周波数の電磁波を吸収する多峰特性の電磁波吸収体を得ることができる。この場合も、高吸収特性だけでなく、パターン形状の角部に曲線状を設けることで偏波特性を改善することができる。この操作の繰り返しによりさらに多数(4つ以上)の周波数の電磁波を吸収することが可能となる。 According to the present invention, a hole is provided in the conductive pattern, and the hole itself can function as a receiving antenna. In other words, a slot pattern (slot antenna) that resonates at a frequency corresponding to the inner peripheral length can be provided in the conductive pattern that resonates at a frequency corresponding to the outer peripheral length, and resonates at a plurality of (two or more) different frequencies. be able to. Thereby, an electromagnetic wave absorber having multi-peak characteristics that absorbs electromagnetic waves having two or more frequencies can be obtained. Furthermore, it is possible to repeatedly provide another conductive pattern inside the slot pattern, which can be used as a resonant antenna to respond to electromagnetic waves of different frequencies, and theoretically absorb electromagnetic waves of three or more frequencies. It is possible to obtain an electromagnetic wave absorber with multimodal characteristics. Also in this case, not only the high absorption characteristic but also the polarization characteristic can be improved by providing a curved shape at the corner of the pattern shape. By repeating this operation, it becomes possible to absorb electromagnetic waves of a larger number (four or more) of frequencies.
また本発明は、損失層は、
磁性損失材から成る電磁波吸収層と、
誘電体材料から成る誘電体層とを含むことを特徴とする。
In the present invention, the loss layer is
An electromagnetic wave absorbing layer made of a magnetic loss material or al,
And a dielectric layer made of a dielectric material.
本発明に従えば、損失層における電磁波の吸収を良好にすることができる。したがって電磁波吸収体における電磁波吸収効率を高くすることができ、電磁波吸収体の薄型化が可能になる。 According to the present invention, electromagnetic wave absorption in the loss layer can be improved. Therefore, the electromagnetic wave absorption efficiency in the electromagnetic wave absorber can be increased, and the electromagnetic wave absorber can be thinned.
また本発明は、誘電体層の複素比誘電率の実部μ’が1以上50以下の範囲にあることを特徴とする。 The present invention is also characterized in that the real part μ ′ of the complex relative permittivity of the dielectric layer is in the range of 1 to 50.
本発明に従えば、誘電体層および電磁波吸収体の誘電率を任意に制御することができ、導電性パターンの小型化および電磁波吸収体の薄型化に寄与することができる。 According to the present invention, the dielectric constant of the dielectric layer and the electromagnetic wave absorber can be arbitrarily controlled, which can contribute to the reduction in the size of the conductive pattern and the reduction in the thickness of the electromagnetic wave absorber.
また本発明は、前述の電磁波吸収体を用いることによる電磁波吸収方法である。
本発明に従えば、前述のように優れた電磁波吸収体を用いることによって、好適に電磁波を吸収することができる。
Moreover, this invention is the electromagnetic wave absorption method by using the above-mentioned electromagnetic wave absorber.
According to the present invention, electromagnetic waves can be suitably absorbed by using an excellent electromagnetic wave absorber as described above.
前述の各本発明の電磁波吸収体の具体的な用途としては、あくまで一例として述べると、オフィスなどの電磁波環境空間を形成する床材、壁材および天井材として、あるいは家具および事務機器の金属面の被覆材として、あるいは衝立等として用いることができる。これらの用途に、本発明に従う電磁波吸収体を配置することにより、電磁波環境を改善することができる。さらに具体的には、自波干渉および他波干渉による電子機器(医療用機器)の誤動作防止、電磁波からの人体保護を目的として用いることができる。さらに無線LAN(2.4GHz帯、4.9GHz帯、5.2GHz帯等)、ICタグ(950MHz帯、2.4GHz帯)、DSRC、ETC(5.8GHz帯)および船舶のレーザ(9.4GHz帯、3GHz帯)などにおける伝送遅延対策および電磁波通信環境の保全対策に用いることができるし、さらにレーザ偽像防止対策に用いることができる。またミリ波帯の電磁波を使用するITS関係の移動物体間の無線通信の電磁波通信環境の改善にも用いることができる。そして電磁波環境については、オフィスだけではなく、一般家屋、病院、コンサートホール、工場、研究施設、駅舎、展示場、道路側壁、船舶、航空機、コンテナ、トラック、倉庫、物流センター、百貨店、駐車場、ガソリンスタンド、コンビニエンスストア、店舗などの屋内外施設等でも利用できる。それぞれ想定できる環境での壁、床、天井、柱、パネル、広告板、スチール製品、机、パーティション、棚、支柱、設備、金属製部材などにおいて、必要とされる箇所毎に利用できる。前記の具体的な用途は、あくまで例示であり、本発明がこの用途に限定されるものではなく、電磁波の吸収を目的とするありとあらゆる用途で広く用いることができる。 As a specific application of the electromagnetic wave absorber of each of the present invention described above, as an example only, as a floor material, a wall material and a ceiling material forming an electromagnetic environment space such as an office, or a metal surface of furniture and office equipment It can be used as a covering material or as a partition. The electromagnetic wave environment can be improved by arranging the electromagnetic wave absorber according to the present invention for these uses. More specifically, it can be used for the purpose of preventing malfunction of electronic equipment (medical equipment) due to self-wave interference and other-wave interference and protecting the human body from electromagnetic waves. Furthermore, wireless LAN (2.4 GHz band, 4.9 GHz band, 5.2 GHz band, etc.), IC tag (950 MHz band, 2.4 GHz band), DSRC, ETC (5.8 GHz band), and ship laser (9.4 GHz) Band, 3 GHz band), etc., and can be used as a countermeasure against the protection of the electromagnetic wave communication environment, and further as a countermeasure against laser fake image prevention. It can also be used to improve the electromagnetic wave communication environment of wireless communication between ITS-related moving objects that use millimeter wave band electromagnetic waves. And for electromagnetic environment, not only offices, general houses, hospitals, concert halls, factories, research facilities, station buildings, exhibition halls, roadside walls, ships, aircraft, containers, trucks, warehouses, distribution centers, department stores, parking lots, It can also be used at indoor and outdoor facilities such as gas stations, convenience stores, and stores. It can be used for each required location in walls, floors, ceilings, columns, panels, billboards, steel products, desks, partitions, shelves, columns, equipment, metal parts, etc. in each possible environment. The specific application described above is merely an example, and the present invention is not limited to this application, and can be widely used for a variety of applications intended to absorb electromagnetic waves.
本発明によれば、基本的に多角形であり、少なくとも一部の角部を曲線状とする導電性パターン含む複数の導電性パターンを用いることによって、電磁波の吸収量のピーク値が高く、かつ電磁波の偏波方向によって吸収量がピークとなる周波数のずれが小さい優れた電磁波吸収特性の電磁波吸収体を実現することができる。 According to the present invention, the peak value of the electromagnetic wave absorption amount is high by using a plurality of conductive patterns that are basically polygonal and include a conductive pattern having at least some corners curved. It is possible to realize an electromagnetic wave absorber having excellent electromagnetic wave absorption characteristics with a small frequency shift in which the absorption amount reaches a peak depending on the polarization direction of the electromagnetic wave.
しかも電磁波の偏波方向によって吸収量がピークとなる周波数のずれを抑制したうえで、電磁波の吸収量のピーク値をできるだけ高くすることができる。
また本発明によれば、導電性パターンを直線と曲線との組合せの形状に形成することによって、電磁波の吸収量のピーク値が高く、かつ電磁波の偏波方向による周波数のずれが小さい優れた電磁波吸収特性の電磁波吸収体が実現される。
また本発明によれば、相反する特性を兼ね備えた優れた電磁波吸収特性の電磁波吸収体を、具体的に実現することができる。 Moreover, the peak value of the electromagnetic wave absorption amount can be made as high as possible after suppressing the shift of the frequency at which the absorption amount reaches the peak depending on the polarization direction of the electromagnetic wave.
Further, according to the present invention, by forming the conductive pattern in the shape of a combination of a straight line and a curve, an excellent electromagnetic wave having a high peak value of electromagnetic wave absorption and a small frequency shift due to the polarization direction of the electromagnetic wave. An electromagnetic wave absorber having absorption characteristics is realized.
In addition, according to the present invention, an electromagnetic wave absorber having excellent electromagnetic wave absorption characteristics that have contradictory characteristics can be specifically realized.
また本発明によれば、電磁波吸収体を薄型化することができる。
また本発明によれば、外周長の異なる導電性パターンを組み合わせることによって複数周波数の電磁波の受信を可能とし、複数(2つ以上)の電磁波の吸収をすることができる。
Moreover, according to this invention, an electromagnetic wave absorber can be reduced in thickness.
In addition, according to the present invention, it is possible to receive electromagnetic waves of a plurality of frequencies by combining conductive patterns having different outer peripheral lengths, and to absorb a plurality (two or more) of electromagnetic waves.
また本発明によれば、角部の曲率半径が異なる導電性パターンを組み合わせることによって、電磁波の吸収帯域を変更することができる。吸収体域の変更は、吸収帯域を広くすることおよび吸収周波数の変更を含む。 According to the invention, the electromagnetic wave absorption band can be changed by combining conductive patterns having different curvature radii at the corners. Changing the absorber region includes widening the absorption band and changing the absorption frequency.
また本発明によれば、隣接する2つの導電性パターンの間隔が、位置によって異なるので、隣接する2つの導電性パターンの間隔が一定である場合に比べて、電磁波吸収量を大きくすることができる。 In addition , according to the present invention, since the interval between two adjacent conductive patterns varies depending on the position, the amount of electromagnetic wave absorption can be increased as compared with the case where the interval between two adjacent conductive patterns is constant. .
また本発明によれば、導電性パターンに空孔部を形成することによって、複数周波数の電磁波の受信を可能とし、複数(2つ以上)の電磁波の吸収をすることができる。 Further, according to the present invention, by forming a hole in the conductive pattern, it is possible to receive electromagnetic waves of a plurality of frequencies and absorb a plurality (two or more) of electromagnetic waves.
また本発明によれば、損失層における電磁波の吸収を良好にし、電磁波吸収量を高くすることができる。 Moreover, according to this invention, electromagnetic wave absorption in a loss layer can be made favorable and electromagnetic wave absorption amount can be made high.
また本発明によれば、前述のように優れた電磁波吸収体を用いて、好適に電磁波を吸収することができる。 Moreover, according to this invention, electromagnetic waves can be suitably absorbed using the electromagnetic wave absorber excellent as mentioned above.
図1は、パターンPにおいて、TE波である電磁波を受けた場合のパターンPの方向が、パターンP内に生じる電界に与える影響を示すパターンPの正面図である。図1(1)に、電磁波における電界の方向(以下「偏波方向」という場合がある)に方形のパターンPの2つの辺が平行になる位置関係に置いた場合の電界の生じ方を示し、図1(2)に、図1の位置関係からパターンPを45度(°)角変位させた場合の電界の生じ方を示し、図1(3)に円形のパターンPの場合の電界の生じ方を示している。図1(1)の位置関係とは、電磁波における電界の方向に対して、平行または垂直な辺が存在する方形のパターンPの位置関係である。図1(2)における位置関係は、図1(1)の位置から方形の導電性パターンPを45度(°)角変位させた位置関係である。方形とは、4つの内角が直角である四角形である。図1における各パターンPは、導電性パターンである。 FIG. 1 is a front view of the pattern P showing the influence of the direction of the pattern P on the electric field generated in the pattern P when the pattern P receives an electromagnetic wave that is a TE wave. FIG. 1A shows how an electric field is generated when the two sides of a square pattern P are placed in parallel with each other in the direction of the electric field in electromagnetic waves (hereinafter sometimes referred to as “polarization direction”). 1 (2) shows how the electric field is generated when the pattern P is displaced by 45 degrees (°) from the positional relationship in FIG. 1, and FIG. 1 (3) shows the electric field in the case of the circular pattern P. It shows how it occurs. The positional relationship in FIG. 1A is a positional relationship of a square pattern P having sides parallel or perpendicular to the direction of the electric field in the electromagnetic wave. The positional relationship in FIG. 1B is a positional relationship in which the rectangular conductive pattern P is displaced by 45 degrees (°) from the position in FIG. A square is a quadrangle whose four interior angles are right angles. Each pattern P in FIG. 1 is a conductive pattern.
図1に示すように、パターンPによって電磁波を受信したときに、パターンPに生じる電界の方向Eは、パターンPの形状によって異なるとともに、方形のパターンPの場合は、電磁波の偏波方向に対するパターンPの位置関係によって異なる。図1(1)の場合、パターンP内に生じる電界の方向Eは、1つの辺に平行な方向な直線状の方向である。図1(2)および図1(3)の場合、パターンP内に生じる電界の方向Eは、大略的に双曲線状となる。 As shown in FIG. 1, the direction E of the electric field generated in the pattern P when the electromagnetic wave is received by the pattern P varies depending on the shape of the pattern P. In the case of the square pattern P, the pattern with respect to the polarization direction of the electromagnetic wave. It depends on the positional relationship of P. In the case of FIG. 1A, the direction E of the electric field generated in the pattern P is a linear direction parallel to one side. In the case of FIGS. 1 (2) and 1 (3), the direction E of the electric field generated in the pattern P is substantially hyperbolic.
このように生じる電界の方向Eが変わると、電磁波に対する共振周波数が変わることになる。方形のパターンPにおいて電磁波、特にTE波およびTM波を受ける場合、図1(1)の配置にすると、辺付近に辺に沿って共振電流が流れやすい。これに対して方形のパターンPを図1(1)から45度(°)角変位させた図1(2)の場合および円形のパターンPを用いる図1(3)の場合は、方形のパターンPを図1(1)のように用いる場合ほど、辺付近に共振電流が集中し得ないことを示している。したがって電磁波を受信するために用いるパターンには、電磁波の偏波方向に関わらず、受信状態が一定である円形のパターンのようなパターンと、電磁波の偏波方向によって、受信状態が変化してしまう方形のパターンのような導電性パターンとが存在する。実際の電磁波吸収体の使用環境では、TE波およびTM波のような直線偏波の電磁波だけでなく、円偏波の電磁波が存在するとともに、直線偏波の電磁波であっても偏波方向が必ず同一の方向とは限らず、偏波方向の異なる電磁波が入り乱れた電磁波を吸収しなければならいので、このような偏波方向によって受信状態が異なる偏波依存性を抑えること、つまり偏波特性を良くすることは重要な課題となる。本発明では、この課題を解決することができる。 When the direction E of the generated electric field changes, the resonance frequency with respect to the electromagnetic wave changes. When receiving electromagnetic waves, particularly TE waves and TM waves, in the rectangular pattern P, if the arrangement shown in FIG. 1A is used, a resonance current tends to flow along the sides in the vicinity of the sides. On the other hand, in the case of FIG. 1 (2) in which the square pattern P is displaced by 45 degrees (°) from FIG. 1 (1) and the case of FIG. It shows that the resonance current cannot be concentrated near the side as the P is used as shown in FIG. Therefore, the pattern used to receive the electromagnetic wave changes depending on the pattern such as a circular pattern in which the reception state is constant and the polarization direction of the electromagnetic wave, regardless of the polarization direction of the electromagnetic wave. There are conductive patterns such as square patterns. In an actual environment where electromagnetic wave absorbers are used, not only linearly polarized electromagnetic waves such as TE waves and TM waves, but also circularly polarized electromagnetic waves exist. It is not always the same direction, and electromagnetic waves with different polarization directions must be absorbed. Therefore, it is necessary to suppress the polarization dependence in which the reception state varies depending on the polarization direction. Improving sex is an important issue. The present invention can solve this problem.
さらに導電性パターンによって電磁波を受信し、損失層でエネルギを損失させる電磁波吸収体において、導電性パターンの形状に起因する電磁波吸収特性の傾向を分析すると、電磁波吸収量の向上と、偏波依存性を少なくすることである偏波特性の向上とは、両立するものではなく、むしろ二律相反するものである。導電性パターンの形状が、多角形である場合、線状であるか面状であるかを問わず、導電性パターンの外郭形状に、エッジとも呼ばれる鋭角な角部を有する場合、電磁波の吸収量のピーク値は高くなるが、電磁波の電界の方向によって吸収量がピーク値となる周波数のずれが大きくなってしまう。また導電性パターンの形状が、円形である場合、線状であるか面状であるかを問わず、電磁波の偏波方向によって吸収量がピークとなる周波数がずれないが、電磁波の吸収量のピーク値が低くなってしまう。 Furthermore, in the electromagnetic wave absorber that receives electromagnetic waves through the conductive pattern and loses energy in the loss layer, analysis of the trend of electromagnetic wave absorption characteristics due to the shape of the conductive pattern reveals an improvement in electromagnetic wave absorption and polarization dependence The improvement of the polarization characteristics, which is to reduce the number, is not compatible, but rather contradictory. When the shape of the conductive pattern is polygonal, regardless of whether it is linear or planar, the outer shape of the conductive pattern has an acute corner called an edge, and the amount of electromagnetic waves absorbed However, depending on the direction of the electric field of the electromagnetic wave, the frequency shift at which the absorption amount reaches the peak value increases. In addition, when the shape of the conductive pattern is circular, regardless of whether it is linear or planar, the frequency at which the amount of absorption reaches a peak does not shift depending on the polarization direction of the electromagnetic wave. The peak value becomes low.
多角形などの鋭角な角部を有する導電性パターンは、円形の導電性パターンよりも、Q値が高くなる。Q値は、共振周波数と帯域幅で表すことができ、Q=共振周波数/帯域幅となる。帯域幅は、予め定める受信強度、たとえば共振周波数ω0における受信強度の2分の1以上の受信強度を有する帯域の幅である。したがって共振周波数をω0とし、受信強度が共振周波数ω0における受信強度の2分の1となる共振周波数を挟む両側の周波数をそれぞれω1,ω2(>ω1)とすると、Q=ω0/(ω2−ω1)で表すことができる。 A conductive pattern having sharp corners such as a polygon has a higher Q value than a circular conductive pattern. The Q value can be expressed by a resonance frequency and a bandwidth, and Q = resonance frequency / bandwidth. The bandwidth is a width of a band having a predetermined reception strength, for example, a reception strength that is one half or more of the reception strength at the resonance frequency ω0. Therefore, assuming that the resonance frequency is ω0 and the frequencies on both sides sandwiching the resonance frequency at which the reception intensity is one half of the reception intensity at the resonance frequency ω0 are ω1 and ω2 (> ω 1 ), respectively, Q = ω0 / (ω2− ω1).
このQ値は、パターン電磁波吸収体の電磁波吸収特性を示すために、電磁波吸収量のピーク値に当てはめて表現される。Q値が高いとは、吸収する電磁波の周波数帯域(以下「吸収帯域」という場合がある)の幅は小さいが、高い電磁波吸収量(以下単に「吸収量」という場合がある)のピーク値を有することを表す。またQ値が低いとは、吸収量のピーク値は小さいが、大きい吸収帯域の幅を有することを表す。吸収帯域は、予め定める吸収量以上の吸収量で吸収される電磁波の周波数である。 In order to show the electromagnetic wave absorption characteristics of the patterned electromagnetic wave absorber, this Q value is expressed by applying it to the peak value of the electromagnetic wave absorption amount. A high Q value means that the frequency band of electromagnetic waves to be absorbed (hereinafter sometimes referred to as “absorption band”) is small, but the peak value of the high electromagnetic wave absorption amount (hereinafter sometimes simply referred to as “absorption amount”). It represents having. A low Q value means that the peak value of the absorption amount is small but has a large absorption band width. The absorption band is the frequency of electromagnetic waves that are absorbed with an absorption amount that is greater than or equal to a predetermined absorption amount.
鋭角な角部を有する導電性パターンは、Q値が高いので、吸収量のピーク値は高くなるが、吸収帯域の幅が狭くなり、偏波方向が異なることによって共振周波数のズレが発生してしまうことになる。これは図1(1)の場合、そのパターンPの辺に沿って強い電流が生じ、その部分で共振が起こるのに対し、図1(2)および図1(3)の場合は、強い電流が流れる経路が、図1(1)の場合ほど、辺に沿って集中しなくなる現象が起きることから明らかである。言い換えれば、電流の経路が広がることで、共振に関わる半波長の波の分布する領域が広がり、共振する条件が多くなると言える。この結果として吸収帯域の幅が大きくなる。方形の導電性パターンの場合、図1(1)のように配置すると、辺に平行にまっすぐな方向の電界ができるが、図1(2)のように45度(°)角変位させると、円弧を描くような方向の電界が生じるため、明らかに分布が異なっている。つまり方形の導電性パターンを用いる構成は、共振が集中して起きる結果、電磁波吸収特性が高くなるけれども、偏波依存性を有している。このような特性は、方形に限らず、多角形の導電性パターンを用いる構成も同様に有している。 A conductive pattern having sharp corners has a high Q value, so the peak value of the absorption amount is high, but the width of the absorption band is narrowed, and the resonance frequency shifts due to the difference in polarization direction. Will end up. This is because, in the case of FIG. 1 (1), a strong current is generated along the side of the pattern P and resonance occurs in that portion, whereas in the case of FIGS. 1 (2) and 1 (3), a strong current is generated. As is clear from the case of FIG. 1A, the path through which the current flows is not concentrated along the side. In other words, it can be said that by expanding the current path, the region where the half-wave wave related to resonance is distributed is expanded and the conditions for resonance increase. As a result, the width of the absorption band is increased. In the case of a rectangular conductive pattern, if it is arranged as shown in FIG. 1 (1), an electric field in a straight direction parallel to the side is formed, but if it is displaced by 45 degrees (°) as shown in FIG. 1 (2), Since the electric field is generated in a direction that draws an arc, the distribution is clearly different. That is, the configuration using the rectangular conductive pattern has polarization dependency although the electromagnetic wave absorption characteristic is improved as a result of concentrated resonance. Such a characteristic is not limited to a rectangular shape, and similarly has a configuration using a polygonal conductive pattern.
本実施の形態では、導電性パターンの形状の最適化を図り、偏波依存性が小さく、かつ電磁波吸収量を高くすることができる優れたパターン電磁波吸収体を供給することである。パターン電波吸収体とは、導電性パターンを有するパターン層を備える電磁波吸収体である。多角形の導電性パターンを用いる場合の前記欠点を改善するために、導電性パターンの形状は、基本的には多角形であるが、少なくとも1つの角部が曲線状に形成される形状にする。角部にRを付与する、つまり曲線状とする効果は、共振電流が角部で滞ることなく流れやすくなることであり、さらに共振する領域が広くなることであり、結果Q値は若干落ちるけれども広帯域性能を示すことにより、偏波特性が改善されることになる。 In this embodiment, the shape of the conductive pattern is optimized, and an excellent patterned electromagnetic wave absorber that can reduce the polarization dependency and increase the electromagnetic wave absorption amount is provided. A pattern electromagnetic wave absorber is an electromagnetic wave absorber provided with a pattern layer having a conductive pattern. In order to improve the above-mentioned drawbacks when using a polygonal conductive pattern, the shape of the conductive pattern is basically a polygon, but at least one corner is formed in a curved shape. . Imparting R to corner, i.e. the effect of the curve shape is that the resonant current flows easily without stagnating at the corners, is that the area to be further resonance becomes wider, the result Q value drops slightly However, the polarization characteristics are improved by exhibiting broadband performance.
これによって電磁波の偏波方向によって吸収量がピーク値となる周波数のずれを小さく抑えることができる。したがって電磁波の吸収量のピーク値が高く、かつ電磁波の偏波方向によって吸収量がピーク値となる周波数のずれが小さい優れた電磁波吸収特性の電磁波吸収体を実現することができる。 Accordingly, it is possible to suppress a shift in frequency at which the absorption amount reaches a peak value depending on the polarization direction of the electromagnetic wave. Accordingly, it is possible to realize an electromagnetic wave absorber having an excellent electromagnetic wave absorption characteristic in which the peak value of the electromagnetic wave absorption amount is high and the frequency shift at which the absorption amount reaches the peak value depending on the polarization direction of the electromagnetic wave is small.
図2は、本発明の実施の一形態の電磁波吸収体1の断面図である。たとえばオフィスなどの空間の電磁波環境を改善するこの電磁波吸収体1は、図2の上方である電磁波入射側から、パターン層5と、電磁波吸収層4と、誘電体層3と、導電性反射層2とが、電磁波入射側からこの順序で積層される構成である。パターン層5は、複数の導電性パターン12を有する。導電性パターン12は、この導電性パターン12に含まれる各パターン30,31の形状に依存して、整合周波数を調整することができる。電磁波吸収体1は、たとえば2.4GHzまたは5.2GHzの電磁波を吸収するために用いられる。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
図3は、図2に示される本発明の実施の一形態の電磁波吸収体1を構成するパターン層5を示す正面図である。図4は、図2および図3に示される実施の形態におけるパターン層5の一部の拡大した正面図である。
FIG. 3 is a front view showing the
このパターン層5は、板状基材11の電磁波入射側の表面上に、導電性パターン12が形成される。板状基材11は、たとえば合成樹脂である誘電体から成っており、この板状基材11もまた誘電性の損失材である。導電性パターン12は、放射形パターン30と、略方形パターン31とを有する。
In the
放射形パターン30は、放射形状に形成され、複数の放射形パターン30が、相互に間隔(以下「放射形パターン間隔」という)c2x,c2yをあけて設けられる。さらに具体的に述べると、たとえばこの実施の形態では、放射形パターン30は、相互に垂直なx方向およびy方向に沿う放射状である十文字状に形成され、x方向に放射形パターン間隔c2xをあけ、y方向に放射形パターン間隔c2yをあけて、行列状に規則正しく配置されてもよい。
The
放射形パターン30は、図4に仮想線で示す十文字20を基礎として、交差部分16における4つの角部21を曲線状、具体的には円弧状にした形状である。基礎となる十文字20は、x方向に細長く延びる長方形の形状部分14と、y方向に細長く延びる長方形の形状部分15とが、それらの各形状部分14,15の図心を重ねて、交差部分16で直角に交差する形状である。各形状部分14,15は、交差部分16において垂直な軸線まわりに90度ずれており、同一形状を有する。このような十文字20に、直角二等辺三角形であり、直角の角部に対向する斜辺が直角の角部に向けて凹となる円弧状である4つの略三角形22を、直角の角部が十文字20の各交差部分16の角部21に収まるように設けた形状である。
The
吸収すべき電磁波の周波数が2.4GHzである場合、放射形パターン30の寸法の一例を挙げると、各形状部分14,15の幅a1x,a1yは、等しく、たとえば1.0mmであり、各形状部分14,15の長さa2x,a2yは、等しく、たとえば25.0mmである。円弧状に形成される角部の円弧状となる寸法、したがって略三角形22の斜辺を除く辺の長さ、具体的にはx方向の辺の長さa3xおよびy方向の辺の長さa3yは、等しく、たとえば11.5mmであり、斜辺の曲率半径R1は、11.5mmである。放射形パターン間隔は、x方向の間隔c2xとy方向の間隔c2yが、等しく、たとえば4.0mmである。
When the frequency of the electromagnetic wave to be absorbed is 2.4 GHz, when an example of the size of the
略方形パターン31は、放射形パターン30に囲まれる領域に、放射形パターン30から間隔(以下「放射−方形間隔」という)c1をあけて配置され、放射形パターン30に囲まれる領域を塗潰すように設けられる。さらに詳細には、放射形パターン部に囲まれる領域に対応する形状に形成される。さらに具体的に述べると、たとえばこの実施の形態では、放射形パターン部30が前述のような十字状であり、放射形パターン30に囲まれる領域は長方形を基礎とする略長方形であり、これに対応する形状、つまり放射−方形間隔c1が全周にわたって同一となる形状に形成される。各形状部分14,15が前述のように同一形状である場合、放射形パターン30に囲まれる領域は、正方形を基礎とする略正方形となり、略方形パターン31は、正方形25を基礎とする略正方形となる。略方形パターン31は、基礎と成る正方形25の辺部が、x方向およびy方向のいずれかに延びるように配置されている。
The substantially
略方形パターン31は、正方形25を基礎として、4つの角部26を曲線状、具体的には円弧状にした形状である。具体的には、正方形25から、直角二等辺三角形であり、直角の角部に対向する斜辺が直角の角部に向けて凹となる円弧状である4つの略三角形27を、直角の角部が正方形の各角部26に収まるよう位置関係で取り除いた形状である。
The substantially
吸収すべき電磁波の周波数が2.4GHzである場合、略方形パターン31の寸法の一例を挙げると、正方形25のx方向の寸法b1xとy方向の寸法b1yとが、等しく、たとえば25.0mmである。弧状に形成される角部の円弧状となる寸法、したがって略三角形27の斜辺を除く辺の長さ、具体的にはx方向の辺の長さb2xおよびy方向の辺の長さb2yは、等しく、たとえば10.0mmであり、斜辺の曲率半径R2は10.0mmである。放射−方形間隔は、x方向の間隔c1xとy方向の間隔c1yとが、等しく、たとえば4.0mmである。
When the frequency of the electromagnetic wave to be absorbed is 2.4 GHz, taking an example of the dimension of the substantially
このように放射形パターン30および略方形パターン31は、略多角形を基礎とし、少なくとも1つの角部が曲線状である略多角形の外郭形状を有する導電性パターンである。このようなパターンでは、電磁波を受信したときの共振電流が、曲線状に形成される角部でスムーズに流れるようになる。
As described above, the
また放射形パターン30および略方形パターン31は、前述の形状の外周縁に沿って延びる閉ループの線状(帯状)ではなく、内周部も塗潰される面状のパターンである。したがって導電性反射層2との間にコンデンサを形成することができる。
The
このような電磁波吸収体1では、パターン層5によって、各導電性パターン12の共振周波数の電磁波を、効率よく受信することができる。ただし、最終的な共振周波数はパターン寸法だけでなく、導電性パターン12同士の結合特性、電磁波吸収層4、誘電体層3から決定されるインピーダンスの影響を受けて決まる。このパターン層5に近接して、電磁波吸収層4、誘電体層3が設けられており、パターン層5によって受信される電磁波のエネルギが損失される。言い換えるならば電磁波のエネルギを熱エネルギに変換して吸収することができる。このようにパターン層5を用いることによって電磁波を効率よく受信して吸収することができる。
In such an
電磁波吸収層4は、複素比透磁率(μ’、μ”)を有する磁性損失材および複素比誘電率(ε’、ε”)を有する誘電損失材の少なくともいずれか一方である材料から成る。誘電体層3は、複素比誘電率(ε’、ε”)を有する誘電損失材から成る。導電性反射層2は、板状基材の電磁波入射側の表面上に、全面にわたって導電性膜が形成されて構成される。電磁波吸収体1は、パターン層5の各導電性パターン12によって、その形状および寸法によって決定される共振周波数の電磁波を受信し、その電磁波エネルギを、電磁波吸収層4および誘電体層3を含む損失層で損失させ、具体的には熱エネルギに変化させて、吸収することができる。誘電体層3を含まない構成も可能である。
The electromagnetic
電磁波吸収体1は、前述のような積層構成とすることによって、電磁波の吸収効率を高くすることができるので、電磁波吸収量が大きい電磁波吸収特性を得ることができ、薄型化および軽量化を図ることができる。たとえば2.45GHzの電磁波を吸収するための構成で比較して、電磁波吸収体1は、λ/4型の電磁波吸収体に比べて約1/3〜約1/4程度の厚さに抑える薄型化、ゴムフェライトなどを用いる単層型電磁波吸収体に比べて約1/2程度の厚さに抑える薄型化および約1/4程度の重量に抑える軽量化を実現することができる。また導電性パターン12を面状のパターンとして、導電性反射層2との間でコンデンサを形成し、その容量を大きくして受信効率を高く、電磁波吸収効率を高くすることができる。
Since the
また電磁波吸収体1は、電磁波遮蔽板としての導電性反射板2を設ける構成とする。この導電性反射板2を設けない場合には、電磁波遮蔽性能を有する物体の面上に設置するよう構成とする。これによって、パターン層5の形状および寸法などの決定、つまり設計が容易になる。この場合導電性反射板2を用いる構成では、電磁波吸収体1の設置場所の影響を受けて、導電性パターン12,30,31の共振周波数が変化することが防がれる。たとえば電磁波吸収体1(導電性反射板2を積層しない構成)を、導電性を有さない建物内装材の上に設けても、その内装材の固有の複素比誘電率などの影響を受けて、パターン(受信アンテナ)の共振周波数が変化してしまうことがあるが、それを防ぐことができる。
The
また導電性パターン12において、放射形パターン30は、前述のように放射状に延びる部分を相互に突合せるように配置され、略方形パターン31は、放射形パターン30に囲まれる領域に対応する形状に形成される。このような配置は、受信原理の異なる(放射形パターンがダイポールアンテナ、方形パターンがパッチアンテナとなる。)、放射形パターン30と方形パターン31を組み合わせることで、受信効率が最適(高くなる)となる組み合わせである。したがって吸収効率の高い、電磁波吸収体を実現することができる。また放射形パターン30がx方向およびy方向に沿って放射する配置であるとともに略方形パターン31の基礎となる正方形の辺部がx方向およびy方向に延びるように配置されており、x方向およびy方向に電界の方向が存在するように偏波する電磁波の受信効率が高くすることができる。
Further, in the
電磁波吸収体1では、電磁波を受信する導電性パターン12が、基本的に多角形である略多角形の外郭形状を有しており、電磁波吸収量のピーク値を、導電性パターンの外郭形状が円形の場合と比べて、電磁波吸収量のピーク値を高くすることができる。このように基本的には多角形であり、少なくとも1つの角部が曲線状に形成される。これによって電磁波の偏波方向によって吸収量がピークとなる周波数のずれを小さく抑えることができる。したがって電磁波の吸収量のピーク値が高く、かつ電磁波の偏波方向によって吸収量がピーク値となる周波数のずれが小さい優れた電磁波吸収特性を得ることができる。
In the
このように本実施の形態の電磁波吸収体1は、パターン層5の導電性パターン12によって、アンテナの共振原理に従って特定周波数の電磁波を受信する。言い換えれば、本発明の電磁波吸収体は、電磁波を吸収する以外に、近くに金属(導電性反射層2)の存在する状態で、導体パターン12が受信アンテナとしても有効に動作する機能を有している。ここで特定周波数は、導電性パターン12の形状および寸法などの諸元によって決定される周波数であり、電磁波吸収体1によって吸収すべき周波数である。電磁波を導電性パターン12で受信すると、導電性パターン12の端部に共振電流が流れることになる。この電流が流れることで、電流のまわりに磁界が発生する。磁束密度は、電流に近いほど大きい状態で分布する。このパターン層5の近くに磁性損失材を有する損失層を設けると、磁界をエネルギ的に損失させることができる。このように電磁波のエネルギを熱エネルギに変化させて吸収することができる。本実施の形態では、損失層は、電磁波吸収層4および誘電体3を含む。
As described above, the
さらに電磁波吸収体1を表面部が導電性材料から成る物体に装着して用いる、または損失層に対してパターン層5と反対側に導電性反射層をさらに設けるなど、パターン層と導電性の層の間に損失層を介した積層状態で用いることによって、パターン層5の導電性パターン12と、導電性の層(導電性材料から成る物体の表面層または導電性反射層)の間にコンデンサを構成することができる。この導電性パターン12と導電性の層との距離を短くすると、コンデンサの容量を大きくすることができる。またパターン相互間にもコンデンサを形成することができる。このようにパターン電磁波吸収体では、コンデンサを利用することによりリアクタンス調整機能が付与されることで薄型化を達成することができる。
Further, the
図5は、本発明の実施の他の形態の電磁波吸収体1の断面図である。この実施の形態は、前述の図2〜図4の実施の各形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。特にこの実施の形態では、電磁波入射側から、電磁波吸収層4、パターン層5、誘電体層3と、導電性反射層2とが、この順序で積層して構成される。そのほかの構成は、前述の実施の形態と同様である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of an
本発明の電磁波吸収量(反射損失量)の計算は、コンピュータシミュレーションで行っている。シミュレーションは、TLM法を用い、KCC社製「Micro−Stripes」を使用している。その計算に当たり、電磁波吸収層4のたとえば2.4GHzの材料定数は、複素比誘電率の実部ε’=12.2、複素比誘電率の虚部ε”=1.13、複素比透磁率の実部μ’=1.02、複素比透磁率の虚部μ”=0.48であり、厚みは0.5mmとした。誘電体層3のたとえば2.4GHzの材料定数はε’=3.79、ε”=0.03であり、厚みは2.0mmとした。つまり、2.4GHz帯の電磁波吸収体として厚さ2.5mm厚(透磁率を有する層としては、0.5mm厚)の薄型を実現している。しかし材料定数および厚みは、これらの数値に限定されることはなく、任意の組合せを選択できる。たとえば、さらなる薄型化のためにはε’やμ’を向上させることによる波長短縮効果にて、総厚を0.5mmや1.0mmのものも製造することが可能である。
Calculation of the electromagnetic wave absorption amount (reflection loss amount) of the present invention is performed by computer simulation. The simulation uses the TLM method and uses “Micro-Stripes” manufactured by KCC. In the calculation, the material constant of the electromagnetic
図6は、本発明の実施のさらに他の形態の電磁波吸収体1の断面図である。この実施の形態は、前述の図2〜図4の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。特にこの実施の形態では、パターン層5の電磁波入射側(図6の上方)には、前述のようにさらに表面層6が形成されてもよい。構成は、図5および図6に示す構成に限定されるものではない。たとえば、電磁波入射側から、電磁波吸収層4、パターン層5、電磁波吸収層4、誘電体層3、導電性反射層2の順に構成したものなども可能である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of an
本発明の実施の形態としては、電波の入射する方向からパターン層5、電磁波吸収層4、誘電体層3、導電性反射層2の順である積層体、電磁波吸収層4、パターン層5、誘電体層3、導電性反射層2の順の積層体、電磁波吸収層4、パターン層5、電磁波吸収層4、誘電体層3、導電性反射層2の順である積層体、パターン層5、誘電体層3、導電性反射層2の順である積層体等がある。これらに限定されるものではなく、様々な態様の積層体が含まれる。またこれらの積層体は主要な層を抽出したものであり、必ずしもこの通りに並ぶ必要もなく、例えば各層の間に接着層や支持体あるいは保護層などが入っても同様の効果が得られる。また接着剤に配合することで、接着層と誘電体層3や電磁波吸収層4を兼ねることも可能である。
As an embodiment of the present invention, a laminated body in the order of the
本発明の実施のさらに他の形態では、電磁波吸収体は、図2〜図6の実施の各形態における導電性反射層2を含まず、このような導電性反射層2を含まない電磁波吸収体が、誘電体層3の電磁波入射側(図5および図6の上方)とは反対側(図5および図6の下方)で、電磁波遮蔽性能を有する面上に設置されるように構成されてもよい。電磁波遮蔽性能を有する面は、たとえば導電性反射層2と同様な構成を有してもよく、たとえば金属板などによって実現されてもよい。このような構成は、導電性反射層2を有する電磁波吸収体と同様の電磁波吸収特性を達成することができる。
In still another embodiment of the present invention, the electromagnetic wave absorber does not include the conductive
図7は、本発明の実施のさらに他の形態の電磁波吸収体1を構成するパターン層5を示す正面図である。本実施の形態では、図3および図4に示すパターン層5に代えて、図7に示すパターン層5を用いる。その他の構成は、図2〜図6の構成と同様である。図3および図4に示すパターン層5の導電性パターン12は、放射形パターン30と、略方形パターン31とを有していたが、図7のパターン層5の導電性パターン12は、略方形パターン31だけを有する。このような構成であっても同様の効果を達成することができる。
FIG. 7 is a front view showing a
図8は、本発明の実施のさらに他の形態の電磁波吸収体1を構成するパターン層5を示す正面図である。本実施の形態では、図3および図4に示すパターン層5に代えて、図8に示すパターン層5を用いる。その他の構成は、図2〜図6の構成と同様である。図3および図4に示すパターン層5の導電性パターン12は、放射形パターン30と、略方形パターン31とを有していたが、図8のパターン層5の導電性パターン12は、放射形パターン30だけを有する。このような構成であっても同様の効果を達成することができる。
FIG. 8 is a front view showing a
図9は、本発明の実施のさらに他の形態の略方形パターン41を示す正面図である。本実施の形態では、図3、図4および図7に示す略方形パターン31に代えて、図9に示す略方形パターン41を用いる。その他の構成は、図2〜図7の構成と同様である。図3、図4および図7に示す略方形パターン31は、面状パターンであったけれども、図9の略方形パターン41は、外周縁に沿うって延びる閉ループの線状(帯状)のパターンである。このような構成であっても、導電性反射層2との間に形成されるコンデンサの容量は小さくなるが、同様の効果を達成することができる。
FIG. 9 is a front view showing a substantially square pattern 41 according to still another embodiment of the present invention. In the present embodiment, a substantially square pattern 41 shown in FIG. 9 is used in place of the substantially
図10は、本発明の実施のさらに他の形態の放射形パターン40を示す正面図である。本実施の形態では、図3、図4および図8に示す放射形パターン30に代えて、図10に示す放射形パターン40を用いる。その他の構成は、図2〜図6および図8の構成と同様である。図3、図4および図8に示す放射形パターン30は、面状パターンであったけれども、図10の略放射形パターン40は、外周縁に沿って延びる閉ループの線状(帯状)のパターンである。このような構成であっても、導電性反射層2との間に形成されるコンデンサの容量は小さくなるが、同様の効果を達成することができる。
FIG. 10 is a front view showing a
図11は、電磁波の吸収特性のシミュレーション結果を示すグラフである。電磁波吸収体1の構成としては、図2の構成としている。図11において、横軸は、周波数を示し、縦軸は反射損失を示す。反射損失は、値が小さくなるほど、電磁波の吸収量が大きいことを示す。正方形、角部を円弧状にした略正方形、円形のパターンを、図7のように並べた電磁波吸収体について、反射特性を求めた。角部の曲率半径以外の条件は、全て一致している。
FIG. 11 is a graph showing a simulation result of electromagnetic wave absorption characteristics. The configuration of the
添え字「a」「b」に拘わらず、符号50を付すライン50a,50bは、正方形パターンの電磁波吸収特性を示す。添え字「a」「b」に拘わらず、符号51を付すライン51a,51bは、円形パターンの電磁波吸収特性を示す。添え字「a」「b」に拘わらず、符号52を付すライン52a,52bは、正方形を基礎として角部を小さい曲率半径の円弧状としたパターンの電磁波吸収特性を示す。添え字「a」「b」に拘わらず、符号53を付すライン53a,53bは、正方形を基礎として角部を中間的な曲率半径の円弧状としたパターンの電磁波吸収特性を示す。添え字「a」「b」に拘わらず、符号54を付すライン54a,54bは、正方形を基礎として角部を小さい曲率半径の円弧状としたパターンの電磁波吸収特性を示す。各パターンについて、偏波方向が45度(°)異なる電磁波に対する電磁波吸収特性を、添え字「a」、「b」で区別して示す。
Regardless of the subscripts “a” and “b”, the
正方形パターン(R無)では、Q値が高く、電磁波の吸収量のピーク値(ピーク吸収量)は大きいが、吸収量の大きい周波数帯域が小さく、この帯域を、目的とする吸収すべき周波数に合うように調整するために手間をようする。しかも電磁波の偏波方向によって、電磁波の吸収量がピークとなる周波数(ピーク周波数)が、大きくずれ、偏波特性が悪い。円形のパターンでは、偏波特性は、極めて良好であるが、Q値が低く、ピーク吸収量が小さい。これに対して、正方形を基礎として、角部を曲線状にしたパターン(R付正方形)では、ピーク吸収量が大きくかつ偏波特性の良好である。 In the square pattern (without R), the Q value is high and the peak value (peak absorption amount) of the electromagnetic wave absorption amount is large, but the frequency band where the absorption amount is large is small, and this band is set to the target frequency to be absorbed. Try to adjust it to fit. Moreover, depending on the polarization direction of the electromagnetic wave, the frequency at which the absorption amount of the electromagnetic wave reaches a peak (peak frequency) is greatly shifted, and the polarization characteristics are poor. In the circular pattern, the polarization characteristics are very good, but the Q value is low and the peak absorption amount is small. On the other hand, in a pattern (square with R) having corners curved with a square as a basis, the peak absorption amount is large and the polarization characteristics are good.
図11から明らかなように、正方形を基礎として、角部を曲線状にしたパターンにおいて、角部における曲線状に形成する部分の寸法には、偏波方向の違いによる吸収可能な周波数のずれを抑制可能、つまり円形と同程度の偏波特性を得られる範囲が存在している。図11の場合、3つの角部の曲率半径のうち、大きい側の2つの半径のパターンでは、良好な偏波特性が得られている。ピーク吸収量は、角部の曲率半径が小さくなればなるほど、大きくなっているので、角部は、円形と同程度の偏波特性を得られる範囲内で、可及的に小さい寸法の曲率半径で曲線状にすることが好ましい。図11の場合の略方形パターン31の対応する正方形25の辺長は8mmであり、偏波方向に平行な辺を有する配置である試料が0度(°)位置の場合(図中の実線、以下「0度(°)偏波」という場合がある)、R=2の場合の反射損失が−17dB、R=3の場合の反射損失が−14dBであり、前記0度(°)の位置から資料を45度(°)角変位させた場合(図中の破線、以下「45度(°)偏波」という場合がある)でもほとんど吸収周波数のずれはなく、偏波特性が良好であることがわかる。
As is clear from FIG. 11, in the pattern in which the corners are curved on the basis of a square, the size of the portion formed in a curved shape at the corners has a frequency shift that can be absorbed due to the difference in polarization direction. There is a range that can be suppressed, that is, a polarization characteristic equivalent to a circular shape can be obtained. In the case of FIG. 11, good polarization characteristics are obtained in the pattern of two radii on the larger side among the curvature radii of the three corners. The peak absorption amount increases as the radius of curvature of the corner portion decreases. Therefore, the corner portion has a curvature with a dimension as small as possible within the range where polarization characteristics similar to a circle can be obtained. It is preferable to use a curve with a radius. The side of the corresponding
反射損失は、電磁波吸収体に入射した電磁波が電磁波吸収体で反射するという視点で見た場合の損失であって、電磁波が電磁波吸収体によって吸収されることによる損失を表しており、電磁波吸収体における電磁波の吸収量に対応する値である。反射損失は、負の値で表わされており、反射損失の絶対値が電磁波の吸収量となる。 The reflection loss is a loss from the viewpoint that the electromagnetic wave incident on the electromagnetic wave absorber is reflected by the electromagnetic wave absorber, and represents the loss due to the electromagnetic wave being absorbed by the electromagnetic wave absorber. It is a value corresponding to the amount of electromagnetic waves absorbed. The reflection loss is represented by a negative value, and the absolute value of the reflection loss is the amount of electromagnetic wave absorption.
図12は、正方形を基礎として、角部を曲線状にした導電性パターンにおいて、角部における曲線状に形成する部分の寸法による電磁波吸収特性の変化を示すグラフである。図12は、導電性パターンの角部に曲線状の部分を設けることによって、Q値も増し、反射損失が大きくなり、電磁波吸収特性が改善される例を示している。図12の例では、導電性パターンの一辺長は20mmである。 FIG. 12 is a graph showing a change in electromagnetic wave absorption characteristics depending on the size of a portion formed in a curved shape in a corner portion in a conductive pattern in which the corner portion is curved in a square shape. FIG. 12 shows an example in which, by providing a curved portion at the corner of the conductive pattern, the Q value is increased, the reflection loss is increased, and the electromagnetic wave absorption characteristics are improved. In the example of FIG. 12, the side length of the conductive pattern is 20 mm.
曲率半径R=0mmである場合、0度(°)偏波の電磁波の反射損失は、線60で示され、ピーク値が−23dB(2.6GHz)であるが、曲率半径R=2mmの場合、0度(°)偏波の電磁波の反射損失は、線61で示され、ピーク値が−32dB(2.65GHz)となる。このようにR付与(曲線部形成)により、共振電流の流れもスムーズとなり、Q値が増したものと考えられる。このことは方形パターンが常にQ値の最も高い状態にあることではないことを示している。曲率半径Rをさらに大きくすると今度は反射損失の値が小さくなり、高周波数側にシフトする傾向も見られる。曲率半径R=10mmの場合では、0度(°)偏波の電磁波の反射損失は、線63で示され、ピーク値が曲率半径R=0mmの場合を下回っている。したがって反射損失を改善するためには曲率半径Rの範囲は、1mm<R<20mmが良好であるといえる。
When the radius of curvature R = 0 mm, the reflection loss of electromagnetic waves with 0 degree (°) polarization is indicated by a
曲率半径R=0mmである場合の45度(°)偏波の電磁波の反射損失を、線63で示し、曲率半径R=2mmである場合の45度(°)偏波の電磁波の反射損失を、線64で示し、曲率半径R=10mmである場合の45度(°)偏波の電磁波の反射損失を、線65で示す。そして曲率半径R=4mmである場合の0度(°)偏波の電磁波の反射損失を、線66で示し、曲率半径R=4mmである場合の45度(°)偏波の電磁波の反射損失を、線67で示す。偏波特性も含めた、反射損失改善効果は曲率半径R=4mmが最も優れている。(反射損失は−29dB)これらの結果から、パターン形状にRを付与することで吸収周波数の高周波数側へのシフト制御と、さらにはQ値の最適化も達成でき得る場合があることを示しており、電磁波吸収特性の調整手段として有効な手段であることがわかる。さらに45度(°)角変位させた場合(45度(°)偏波)の吸収特性のずれを計算すると、R付与の改善効果は確かに確認される。
The reflection loss of 45 degree (°) polarized electromagnetic waves when the radius of curvature R = 0 mm is indicated by a line 63, and the reflection loss of 45 degree (°) polarized electromagnetic waves when the curvature radius R = 2 mm. The reflection loss of 45-degree (°) polarized electromagnetic waves when the radius of curvature R is 10 mm is indicated by a line 65. The reflection loss of electromagnetic waves with 0 degree (°) polarization when the radius of curvature R = 4 mm is indicated by a
本実施の形態では、前記角部における曲線状に形成する部分の寸法は、偏波方向の違いによる吸収可能な周波数のずれを抑制可能な寸法の範囲内で小さい寸法に決定される。このような構成によって、角部における曲線状に形成する部分を可及的に小さくすることができる。これによって図11および図12から明らかなように、電磁波の偏波方向によって吸収量がピークとなる周波数のずれを抑制したうえで、電磁波の吸収量のピーク値をできるだけ高くすることができる。つまり角部の曲線の曲率半径が大きくなるとパターン形状は円に近づき、最終的に円になる。それに応じてQ値は下がり、電磁波吸収特性は低下していく傾向にあるが、偏波特性は良くなっていく。したがって前記角部における曲線状に形成する部分の寸法を、偏波方向の違いによる吸収可能な周波数のずれを抑制可能な寸法の範囲内で小さい寸法に決定することによって、電磁波吸収特性を高く、しかし偏波特性を良くするように曲率半径Rの大きさを最適化したパターン形状としている。したがって極めて優れた電磁波吸収特性の電磁波吸収体を実現することができる。 In the present embodiment, the dimension of the curved portion at the corner is determined to be a small dimension within a range of dimensions capable of suppressing the frequency shift that can be absorbed due to the difference in polarization direction. With such a configuration, a portion formed in a curved shape at the corner can be made as small as possible. As is apparent from FIGS. 11 and 12, the peak value of the electromagnetic wave absorption amount can be made as high as possible after suppressing the frequency shift at which the absorption amount reaches the peak depending on the polarization direction of the electromagnetic wave. That is, as the radius of curvature of the corner curve increases, the pattern shape approaches a circle and eventually becomes a circle. Accordingly, the Q value decreases and the electromagnetic wave absorption characteristics tend to decrease, but the polarization characteristics improve. Therefore, by determining the size of the portion formed in a curved shape in the corner portion to a small size within the range of the size that can suppress the shift of the frequency that can be absorbed due to the difference in the polarization direction, the electromagnetic wave absorption characteristics are high, However, the pattern shape has an optimized radius of curvature R so as to improve polarization characteristics. Therefore, an electromagnetic wave absorber having extremely excellent electromagnetic wave absorption characteristics can be realized.
図13は、R付与した略方形パターン31を用いた図7のパターン配列による電磁波吸収体1の電磁波吸収特性の計算値と実測値とを比較して示すグラフである。線70は、0度(°)偏波の電磁波の電磁波吸収特性の計算値を示し、線71は、45度(°)偏波の電磁波の電磁波吸収特性の計算値を示す。線72は、0度(°)偏波TE波の電磁波の電磁波吸収特性の実測値を示し、線73は、0度(°)偏波TM波の電磁波の電磁波吸収特性の実測値を示す。線74は、45度(°)偏波TE波の電磁波の電磁波吸収特性の実測値を示し、線75は、45度(°)偏波TM波の電磁波の電磁波吸収特性の実測値を示す。
FIG. 13 is a graph showing a comparison between the calculated value and the actually measured value of the electromagnetic wave absorption characteristics of the
この略方形パターン31を用いた電磁波吸収体1は、2.45GHzに電磁波吸収ピークを合わせるように設計している。計算値では、約−17dBの反射損失がみられ、45度(°)偏波の吸収特性のずれもほとんど見あたらなかった。実測値は、TE波およびTM波に対して、0度(°)偏波と45度(°)偏波とにおける自由空間法による電磁波吸収特性である。実測値の反射損失(電磁波吸収量に相当)は、−15〜−19dB(TE波およびTM波、0°および45°偏波を含めて)で計算値との差は少なく、帯域幅は実測値の方が若干大きくなっている。R付与効果により、偏波特性に優れた吸収特性が観察された。
The
図14は、R付与した略方形パターン31のサイズが異なるものを配列し、2つの周波数の電磁波吸収を狙った電磁波吸収体1の電磁波吸収特性を示すグラフである。図15は、図14の電磁波吸収特性を示す導電性パターン、具体的には略方形パターン31の配列の一部を示す正面図である。本発明の実施の他の形態として、外周長が異なる導電性パターンが、組み合わされて形成される。本実施の形態では、略方形パターン31として、対応する正方形25の辺長が10mmの第1の略方形パターン31aと、対応する正方形25の辺長が24mmの第2の略方形パターン31bとを、図15に示す辺長が27mmの正方形パターン単位を、x方向およびy方向に鏡面を当てるように繰り返して配置し、パターン層5を形成している。換言すれば、第1の略方形パターン31bを市松模様状に配置し、第1の略方形パターン31b間に、第2の略方形パターン31aを行列状にして4つずつ配置している。
FIG. 14 is a graph showing the electromagnetic wave absorption characteristics of the
図14において、実線70は、0度(°)偏波の電磁波吸収特性を示し、破線71は、45度(°)偏波の電磁波吸収特性を示す。この電磁波吸収体1では、反射損失(電磁波吸収特性)は、2.45GHzと5.2GHzとにおいて共に約−10dBの2つの吸収ピークを示している。さらに45度(°)偏波の吸収特性のずれを計算すると、ほとんどずれのないことがわかり、R付与の改善効果は確かに確認される。
In FIG. 14, a solid line 70 indicates an electromagnetic wave absorption characteristic of 0 degree (°) polarization, and a broken line 71 indicates an electromagnetic wave absorption characteristic of 45 degree (°) polarization. In this
表1は、曲率半径Rの異なる略方形パターン31を組み合わせた場合の電磁波吸収特性を比較して示す。
Table 1 shows a comparison of electromagnetic wave absorption characteristics when the substantially
図16は、曲率半径Rの異なる略方形パターン31を組み合わせた場合の電磁波吸収特性を比較して示すグラフである。本発明の実施の他の形態として、角部の曲率半径が異なる導電性パターンが、組み合わされて形成される。本実施の形態では、図7に示す略方形パターン31を並べる構成において、x方向およびy方向に隣接する略方形パターン31同士で、曲率半径Rが異なる構成であり、各角部の曲率半径Rが第1の値である略方形パターン31と、各角部の曲率半径Rが第2の値である略方形パターン31とが、市松模様状に並べて配置される。第1の値と第2の値とは異なる。曲率半径Rは、図7の説明に用いている図3および図4における略方形パターン31の角部における曲率半径R1に相当するが、便宜上「R」を用いる。
FIG. 16 is a graph showing a comparison of electromagnetic wave absorption characteristics when the substantially
図16には、図7のように略方形パターン31を並べた構成において、x方向およびy方向に隣接する略方形パターン31の曲率半径Rの差異による電磁波吸収特性を示す。図16において、各線100〜103は、一辺の長さが23mmである正方形の各角部を、曲線状に形成した構成の電磁波吸収特性を示す。なお正方形の間隔は6mmである。破線100は、x方向およびy方向に隣接する略方形パターン31の曲率半径Rは、同一の7mmである場合の電磁波吸収特性を示す。実線101は、x方向およびy方向に隣接する略方形パターン31のうち、一方の略方形パターン31の各角部の曲率半径Rが6mmであり、かつ他方の略方形パターン31の各角部の曲率半径Rが8mmである場合の電磁波吸収特性を示す。点線102は、x方向およびy方向に隣接する略方形パターン31のうち、一方の略方形パターン31の各角部の曲率半径Rが5mmであり、かつ他方の略方形パターン31の各角部の曲率半径Rが9mmである場合の電磁波吸収特性を示す。一点鎖線103は、x方向およびy方向に隣接する略方形パターン31のうち、一方の略方形パターン31の各角部の曲率半径Rが4mmであり、かつ他方の略方形パターン31の各角部の曲率半径Rが10mmである場合の電磁波吸収特性を示す。
FIG. 16 shows electromagnetic wave absorption characteristics depending on the difference in the radius of curvature R of the substantially
破線100は、表1の「1種類」と記す構成の電磁波吸収特性を示す。実線101は、表1の「2種類1」と記す構成の電磁波吸収特性を示す。点線102は、表1の「2種類2」と記す構成の電磁波吸収特性を示す。一点鎖線103は、表1の「2種類3」と記す構成の電磁波吸収特性を示す。表1において、吸収帯域の広さは、反射損失が、−20dB、−15dB、−10dB、−6dB以上である周波数帯域の幅を示す。
A
隣接する略方形パターン31の角部の曲率半径Rを異ならせることで、略方形パターン31の外周長が異なり、それに応じて共振周波数が異なる。隣接する略方形パターン31の角部の曲率半径Rが、同一の場合と異なる場合との電磁波吸収特性の差異は、たとえば曲率半径Rを大きくすれば、その割合に応じて略方形パターン31の外周長が短くなり、共振周波数が高周波数にシフトするというような単純な差異ではない。図16から明らかなように、隣接する2つの略方形パターン31の曲率半径Rを、合計値が一定となるように保持して、差を大きくすると、電磁波の吸収周波数は、低周波数側にシフトする。吸収周波数は、吸収量がピーク値となる周波数である。
By making the radius of curvature R of the corners of adjacent substantially
しかも隣接する2つの略方形パターン31の曲率半径Rの差が小さい場合、図16に示す例では差が2mmの場合は、電磁波吸収量のピーク値は、隣接する2つの略方形パターン31の曲率半径Rが同一である場合の吸収量のピーク値を維持したまま吸収帯域が広くなる。この吸収帯域が広くなる現象は、隣接する導電性パターンの間隔が比較的に近い場合に、言い換えれば導電性パターン同士の干渉効果が見られる距離にある場合に、生じることが本件発明者によって確認されている。隣接する2つの略方形パターン31の曲率半径Rの差をさらに大きくすると、電磁波吸収量のピーク値はあまり低下せずに低周波数に吸収周波数がシフトする。図16に示す例では、特に曲率半径の差が4mm以下の場合は、電磁波吸収量のピーク値は、隣接する2つの略方形パターン31の曲率半径Rが同一である場合の吸収量のピーク値を維持している。
In addition, when the difference between the curvature radii R of two adjacent substantially
このように隣接する2つの略方形パターン31の曲率半径Rは、電磁波吸収体の設計パラメータとして有効に寄与することが明らかである。隣り合う導電性パターン同士の干渉および影響によって、特異な現象が生じている。角部の曲率半径Rの差に起因する共振周波数が近い複数の導電性パターンを組み合わせることにより、吸収帯域および吸収周波数が変化する。隣接する導電性パターンの角部の曲率半径Rを異ならせることによって、隣接する導電性パターンの互いに及ぼし合う効果によって、隣接する導電性パターンの角部の曲率半径Rを同一にする場合と比べて、吸収量のピーク値を維持したまま、吸収周波数を変更することができる。
Thus, it is clear that the radius of curvature R of two adjacent substantially
このように隣接する導電性パターンの角部の曲率半径Rを異ならせる構成によれば、角部の曲率半径が同一の導電性パターンだけを形成する場合に対して、電磁波吸収量のピーク値を低下させずに吸収帯域を変更することができる。たとえば隣接する導電性パターンの角部の曲率半径に若干の差を与えることによって、電磁波吸収体の吸収量のピーク値を低下させずに吸収帯域を広げることができ、またたとえば隣接する導電性パターンの角部の曲率半径に少し大きい差を与えることによって、電磁波吸収体の吸収量のピーク値を低下させずに吸収する電磁波の周波数(以下「吸収周波数」という場合がある)を低くすることができる。 In this way, according to the configuration in which the radius of curvature R of the corner portions of the adjacent conductive patterns is different, the peak value of the electromagnetic wave absorption amount is obtained when only the conductive pattern having the same radius of curvature of the corner portions is formed. The absorption band can be changed without lowering. For example, by giving a slight difference in the radius of curvature of the corners of adjacent conductive patterns, the absorption band can be widened without decreasing the peak value of the absorption amount of the electromagnetic wave absorber, and for example, adjacent conductive patterns By providing a slightly larger difference in the radius of curvature of the corner of the electromagnetic wave, the frequency of the electromagnetic wave that is absorbed without lowering the peak value of the absorption amount of the electromagnetic wave absorber (hereinafter sometimes referred to as “absorption frequency”) can be lowered. it can.
図17は、R付与した略方形パターン31の中に空孔部(スロットアンテナ部)75を設け、その空孔部75の中にさらに小サイズの略方形パターン31を配置したパターン層5を有する電磁波吸収体1の電磁波吸収特性を示すグラフである。図18は、図17の電磁波吸収特性を示す導電性パターンの配列の一部を示す正面図である。この例では、略方形パターン31として、対応する正方形25の辺長が24mmであり、外郭に対して45度(°)傾斜した方向の略方形(4つの角部が曲線状)の空孔部75が形成される第1の略方形パターン31cと、この第1の略方形パターン31cと同一の方向に配置されて空孔部75の内側に形成される第2の略方形パターン31dとが設けられる。空孔部75の辺長は、16mmであり、第2の略方形パターン31dは、10mmである。
In FIG. 17, a hole portion (slot antenna portion) 75 is provided in the substantially
図17には、図18に示すパターン単位を、x方向およびy方向に繰り返して複数配列させたパターン層5を用いた電磁波吸収体1の反射損失の計算結果を示す。図17において、実線80は、0度(°)偏波の電磁波吸収特性を示し、破線81は、45度(°)偏波の電磁波吸収特性を示す。この場合の電磁波吸収体1では、1.8GHzで−3.5dB、5.4GHzにて−9dB、7.5dBで−18dBと各アンテナに応じて3つの帯域での電磁波吸収が見られる。45°傾けた場合の吸収特性のずれを計算すると、ほとんどずれのないことがわかり、R付与の改善効果は確かに確認される。
FIG. 17 shows a calculation result of the reflection loss of the
図17および図18に示す構成によれば、導電性パターンである第1の略方形パターン31cに空孔部75が設けられ、この空孔部自体をまた受信アンテナとして機能させることができる。つまり外周長に対応する周波数に共振する略方形パターン31cに、内周長に対応する周波数に対して共振するスロットパターン(スロットアンテナ部)75を設けることができ、1つの導電性パターンである略方形パターン31cによって、異なる複数(2以上)の周波数に対して共振することができる。これにより1つの導電性パターンの外周長と、それに形成される1つのスロットパターンの内周長とにそれぞれ対応する2つの周波数の電磁波を吸収する双峰特性の電磁波吸収体を得ることができる。
According to the configuration shown in FIGS. 17 and 18, the
また1つの導電性パターンに複数のスロットパターンを形成し、各スロットパターンの内周長が異なる場合は、1つの導電性パターンによって、スロットパターンの数+1の数の周波数の電磁波を吸収する多峰特性の電磁波吸収体を得ることができる。さらに繰り返してスロットパターンの内方に他の導電性パターンを設けることが可能であり、それを共振アンテナとして別の周波数の電磁波に対応させることができ、さらに吸収周波数を増加させて、1つの導電性パターンに1つのスロットパターンを形成し、その理論上3つ以上の周波数の電磁波を吸収する多峰特性の電磁波吸収体を得ることができる。この場合も、高吸収特性だけでなく、導電性パターンの角部に曲線状を設けることで偏波特性を改善することができる。この操作の繰り返しによりさらに多数(4つ以上)の周波数の電磁波を吸収することが可能となる。 Further, when a plurality of slot patterns are formed in one conductive pattern and the inner peripheral lengths of the respective slot patterns are different, a multi-peak that absorbs electromagnetic waves having a frequency equal to the number of slot patterns + 1 by one conductive pattern. A characteristic electromagnetic wave absorber can be obtained. Further, it is possible to repeatedly provide another conductive pattern inside the slot pattern, which can be used as a resonant antenna to correspond to an electromagnetic wave of another frequency, and further increase the absorption frequency so that one conductive pattern is provided. By forming one slot pattern in the sex pattern and theoretically absorbing an electromagnetic wave having three or more frequencies, an electromagnetic wave absorber having multi-peak characteristics can be obtained. Also in this case, not only the high absorption characteristic but also the polarization characteristic can be improved by providing a curved shape at the corner of the conductive pattern. By repeating this operation, it becomes possible to absorb electromagnetic waves of a larger number (four or more) of frequencies.
本発明での電磁波吸収体1の製造方法は、たとえば次のような方法である。パターン層5は、アルミ蒸着PETフィルム(フィルム厚=25μm、アルミ厚≒600〜800オングストローム)でエッチング法により所定形状の導電性パターンを形成して製造している。電磁波吸収層4は、SBS(スチレン・ブタジエン・スチレン共重合体)樹脂100部にフェライトを340部、カーボンブラックを50配合して他の充填剤と共に混練し、0.5mm厚にシーティングして形成している。誘電体層3は、SBS(スチレン・ブタジエン・スチレン共重合体)樹脂に無機系および他の充填剤(磁性損失材は使用しない)を充填して混練後、2.0mm厚にシーティングして形成される。各層の材料定数は、φ7×φ3のリング状に加工し、同軸管法によりネットワークアナライザーにより測定し、所望の材料定数になるように配合を調整している。他の充填剤としては、難燃剤、老化防止剤、加工助剤、無機充填剤などを適宜使用している。
The manufacturing method of the
これらの各層を、接着剤を介して積層し、接着反応が完了後、50cm×50cmの寸法に裁断した。 Each of these layers was laminated via an adhesive, and was cut into a size of 50 cm × 50 cm after the adhesion reaction was completed.
フェライトとしては、たとえばMn−Znフェライト、Ni−Znフェライト、Mn−Mgフェライトなどのソフトフェライト、あるいは永久磁石材料であるハードフェライトが挙げられる。鉄合金としては、たとえば磁性ステンレス(Fe−Cr−Al−Si合金)、センダスト(Fe−Si−Al合金)、パーマアロイ(Fe−Ni合金)、ケイ素銅(Fe−Cu−Si合金)、Fe−Si−B(−Cu−Nb)合金、Fe−Si−Cr合金、Fe−Ni−Cr−Si合金等が挙げられる。なお、これら合金においては扁平状のものを用いてもよい。鉄粒子としては、たとえばカルボニル鉄粉が挙げられる。カルボニル鉄の場合はできるだけ真球に近いものがよい。磁性材料であれば、その形状に制限はなく、塊状、扁平状、繊維状等を適宜用いることができる。好ましくは低コストで複素比透磁率の高いソフトフェライト粉末を使用するのがよい。フェライトの様な磁性損失材が存在しないと、複素比透磁率を利用した薄層化を達成することができない。また、電磁波吸収層4が磁性体そのもので形成されてもよい。この場合は、フェライトなどの軟磁性焼結体やそれらのメッキ物、金属化合物や金属酸化物の層を形成する方法が採用される。
Examples of the ferrite include soft ferrite such as Mn—Zn ferrite, Ni—Zn ferrite and Mn—Mg ferrite, or hard ferrite which is a permanent magnet material. Examples of iron alloys include magnetic stainless steel (Fe—Cr—Al—Si alloy), sendust (Fe—Si—Al alloy), perm alloy (Fe—Ni alloy), silicon copper (Fe—Cu—Si alloy), Fe -Si-B (-Cu-Nb) alloy, Fe-Si-Cr alloy, Fe-Ni-Cr-Si alloy etc. are mentioned. In addition, in these alloys, you may use a flat thing. Examples of the iron particles include carbonyl iron powder. In the case of carbonyl iron, it should be as close to a true sphere as possible. If it is a magnetic material, there is no restriction | limiting in the shape, A block shape, a flat shape, a fiber shape, etc. can be used suitably. It is preferable to use soft ferrite powder with low complex cost and high complex relative permeability. If there is no magnetic loss material such as ferrite, thinning using complex relative permeability cannot be achieved. Further, the electromagnetic
また、電磁波吸収層4、もしくは必要ならば誘電体層3にも含まれる誘電損失材料は、グラファイト、カーボンブラック、炭素繊維、グラファイト繊維、金属粉、金属繊維の群から選ばれる材料である電磁波吸収体である。電磁波吸収層4は磁性損失材料を必須の成分として含むが、インピーダンス整合のためには適宜な複素比誘電率を付与することも好ましい。この目的で、電磁波吸収層4もしくは必要なら誘電体層3に充填される誘電損失材料としては、たとえばファーネスブラックやチャンネルブラックなどのカーボンブラック、ステンレス鋼や銅やアルミニウム等の導電粒子や繊維、グラファイト、カーボン繊維、グラファイト繊維、酸化チタン等が挙げられる。本発明で好ましく使用する誘電性材料は、カーボンブラックであり、特に窒素吸着比表面積(ASTM(American Society for Testing and Materials)D3037‐93)が100〜1000m2/g、DBP吸油量(ASTM D2414−96)が100〜400ml/100gであるカーボンブラック、たとえば昭和キャボット社製の商品名IP1000およびライオン・アクゾ社製商品名ケッチェンブラックECなどを使用するのが好ましい。DBP吸油量というのは、可塑剤の一種であるDBP(dibutyl phthalateの略)の吸収量(単位cm3/100g)である。
The dielectric loss material included in the electromagnetic
電磁波吸収層4および誘電体層3に使用される有機重合体の材料(ビヒクル)としては、合成樹脂、ゴム、および熱可塑性エラストマーを使用している。たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、およびこれらの共重合体、ポリブタジエンおよびこれらの共重合体等のポリオレフィン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂などの熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂やビチュメン等が挙げられる。ポリ尿酸などの生分解性を有する樹脂も使用可能である。またガラス繊維などの材料が充填されたFRPとなっていても良い。
As the organic polymer material (vehicle) used for the electromagnetic
電磁波吸収層4は、前記有機重合体以外の、石膏材、セメント材、または不織布や発泡体、紙、段ボール等に磁性を有する塗料等を含浸させたものであってもよく、充填材を配合することが可能な材料を適宜選択することもできる。
The electromagnetic
誘電体層3は、有機重合体の材料を使用したものに限定されることなく、複素比誘電率を有し、導電性を示さないものであればどのような材料でも使用可能である。たとえば、木材、合板、紙、石膏、セメント、粘土、砂、土、不織布、リサイクル樹脂、不燃ボード、ビチュメン、アスファルト、発泡体等が用いることができる。
The
電磁波吸収層4が接着剤層を兼ねることも可能である。たとえばエポキシ樹脂にフェライトや誘電損失材を配合させて、パターン層5、誘電体層3、導電性反射層2の各界面や積層で用いる場合の各層の間に位置させることができる。この場合、電磁波吸収層4および誘電体層3を交互に複数、積層した構成をとることができることも前述したとおりである。
The electromagnetic
このとき、電磁波吸収層4や誘電体層3に難燃性を付与するためには、所定量の難燃剤および難燃助剤を配合することになる。難燃性の尺度としては、UL94V0を満たすことが要求される。難燃剤としては特に限定されることはなく、リン化合物、ホウ素化合物、臭素系難燃剤、亜鉛系難燃剤、窒素系難燃剤、水酸化物系難燃剤等が適宜量使用できる。リン化合物としては、リン酸エステル、リン酸チタンなどが挙げられる。ほう素化合物としては、ホウ酸亜鉛などが挙げられる。臭素系難燃剤としては、ヘキサブロモベンゼン、デカブロモベンジルフェニルエーテル、デカブロモベンジルフェニルオキサイド、テトラブロモビスフェノール、臭化アンモニウムなどが挙げられる。亜鉛系難燃剤としては、炭酸亜鉛、酸化亜鉛若しくはホウ酸亜鉛等が挙げられる。窒素系難燃剤としては、たとえばトリアジン化合物、ヒンダードアミン化合物、若しくはメラミンシアヌレート、メラミングアニジン化合物といったようなメラミン系化合物などが挙げられる。水酸化物系難燃剤としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどが挙げられる。難燃性や不燃性を付与する場合に、パターン層5や導電性反射層2に用いるPETフィルムが問題となる。基本的にPETフィルムの難燃化は難しく、チャー(炭化層)の様な不燃材料で覆うことが考えられる。それ以外の方法としては、パターン層5に対して導電性パターンのみを電磁波吸収層4に転写して、PETフィルムを剥離してしまう構成や、導電性反射層2に対してはPETフィルムの代わりにガラス繊維やガラスクロスに金属箔を加えた層を使うことで対応する。
At this time, in order to impart flame retardancy to the electromagnetic
本発明で実施した難燃配合は、電磁波吸収層4が結合材としてのPVCが100(phr)に対して、炭酸カルシウム70(phr)、難燃剤(丸菱油化工業株式会社製ノンネサンSAN―1)20(phr)をベースに分散剤、可塑剤、フェライト、黒鉛などを配合している。さらに誘電体層3は結合材として再生PVC100(phr)、炭酸カルシウム140(phr)、難燃剤(丸菱油化工業株式会社製ノンネサンSAN―1)10(phr)等を配合している。いずれの層もUL94のV−0相当の難燃性を示した。なおこの配合で作成したパターン電波吸収体は、製品として防炎規格を合格している。
In the flame retardant compounding carried out in the present invention, the electromagnetic
パターン層5および導電性反射層2は、金、白金、銀、ニッケル、クロム、アルミニウム、銅、亜鉛、鉛、タングステン、鉄などの金属であってもよく、樹脂に上記金属の粉末、導電性カーボンブラックの混入された樹脂混合物、あるいは導電性樹脂のフィルム等であってもよい。上記金属等を、板、シート、フィルム、不織布等に加工されたものであってもよい。あるいはまた合成樹脂性フィルム上に、膜厚たとえば600Åの金属層が形成された構成を有してもよい。金属箔をフィルムもしくはクロスなどの基材に転写したものでもよい。また、導電インク(たとえば抵抗率10Ω/□以下0.5Ω/□以上)を基材もしくは電磁波吸収体4もしくは誘電体層3上に塗布してもよい。
The
電磁波吸収特性はフリースペース法による。フリースペース法は、自由空間に置かれた測定試料である電磁波吸収体1に平面波を照射し、そのときの反射係数、透過係数を、周波数、入射角度、偏波を変化させて測定し、材料の複素比誘電率および複素比透磁率を得る測定方法であり、こうして得られた複素比誘電率および複素比透磁率とから、電磁波吸収体1の電磁波吸収量(反射損失)を計算して求める。このときTE波、TM波、さらに試料を45°回転させた状態での測定を行っている。使用した測定機器は、ネットワークアナライザー(アジレントテクノロジー社製商品名HP8720ES)であり、アンテナはダブルリジッドアンテナである。電磁波吸収体1である測定試料の矩形の各辺のサイズは500×500(mm)および1000×1000(mm)である。
The electromagnetic wave absorption characteristics are based on the free space method. In the free space method, a plane wave is irradiated to the
図6にある表面層6は、図6の順に積層したものだけでなく、他の積層順で構成される電磁波吸収体1の場合でも上に載せられることがある。表面層6の具体例は、壁紙、タイルカーペット、タイル、不燃ボード、合板、化粧板、塗装面、樹脂板、布製品、紙類等がある。基本的に電磁波シールド性を有する導電性の材料以外の材料なら、全て上(パターン層の外側)に積層することが可能である。これらの厚みがたとえば1mm以下のように薄いと電磁波吸収特性にほとんど影響しないものの、厚い場合や複素比誘電率が高い場合は、電磁波吸収特性の最適化のための再設計が必要になる。しかし、この再設計で調整すれば、所望の電磁波吸収特性を発揮することができる。
The
本発明にて対象とする電磁波は、用途によって決定されるものであるが、たとえば900MHz帯における少なくとも一部の周波数の電磁波であって、さらに具体的には、950MHz以上956MHz以下の範囲を含む周波数の電磁波である。前記遮断の対象とする電磁波の周波数は例示であり、例示の周波数以外の周波数の電磁波を遮断する構成でも本発明に含まれる。900MHz帯とは、880MHz以上1000MHz未満の周波数範囲である。各構成層の材料特性はこれらの周波数範囲ではほとんど差がなく推移し、本発明での数値をそのまま使うことができる。 The electromagnetic waves targeted in the present invention are determined depending on the application, and are, for example, electromagnetic waves of at least some frequencies in the 900 MHz band, and more specifically, frequencies including a range of 950 MHz to 956 MHz. Of electromagnetic waves. The frequency of the electromagnetic wave to be blocked is an exemplification, and a configuration for blocking electromagnetic waves having a frequency other than the illustrated frequency is also included in the present invention. The 900 MHz band is a frequency range from 880 MHz to less than 1000 MHz. The material characteristics of each constituent layer change with little difference in these frequency ranges, and the numerical values in the present invention can be used as they are.
また2.4GHz帯の周波数の電磁波を吸収の対象とすることがある。2.4GHz帯は、2400MHz以上2500MHz未満の電磁波である。具体的にはRFID用の2400MHz以上2483.5MHz以下の範囲を含む周波数の電磁波である。 In addition, electromagnetic waves having a frequency in the 2.4 GHz band may be targeted for absorption. The 2.4 GHz band is an electromagnetic wave of 2400 MHz or more and less than 2500 MHz. Specifically, it is an electromagnetic wave having a frequency including a range of 2400 MHz to 2483.5 MHz for RFID.
これらの周波数は、UHF帯(300MHz〜3GHz)、SHF帯(3GHz〜30GHz)及びEHF帯(30GHz〜300GHz)の中であれば任意の単数あるいは複数の周波数を選択することができる。つまり吸収の対象となる電磁波は、300MHz以上300GHz以下の周波数の電磁波を含む。 As these frequencies, any single frequency or a plurality of frequencies can be selected as long as they are within the UHF band (300 MHz to 3 GHz), the SHF band (3 GHz to 30 GHz), and the EHF band (30 GHz to 300 GHz). That is, the electromagnetic wave to be absorbed includes an electromagnetic wave having a frequency of 300 MHz to 300 GHz.
最後に、950MHz帯に吸収特性を有するパターン電波吸収体のパターン形状と積層構成、配合を示す。パターン形状は図3に示す構成で、a1x=a1y=1.0mm、a2x=a2y=17.5mm、b1x=b1y=20.5mm、c2x=c2y=9.0mm、c1=1.5mm、放射形パターン30における略三角形部分22の曲率半径R1=7.5mm、略方形パターン31における角部の曲率半径R2=7.0mmとした。電磁波吸収体層4の配合は、PVC(株式会社カネカ、KS1700)100(phr)、フェライト(JFEフェライト株式会社製LD−M)430(phr)、黒鉛(日本黒鉛株式会社製青P 35(phr)をベースに可塑剤、分散剤、炭酸カルシウム等を添加している。構成は、パターン層(アルミ蒸着PETフィルム)、電磁波吸収体層4(2.5mm)、誘電体層3として合板(6.5mm)、導電性反射層(アルミ蒸着PETフィルム)の積層とした。
表2は、自由空間法で測定したTE波およびTM波の電磁波吸収特性を示す。
Finally, the pattern shape, layered configuration, and composition of the patterned wave absorber having absorption characteristics in the 950 MHz band are shown. The pattern shape is the configuration shown in FIG. 3, a1x = a1y = 1.0 mm, a2x = a2y = 17.5 mm, b1x = b1y = 20.5 mm, c2x = c2y = 9.0 mm, c1 = 1.5 mm, radial shape The curvature radius R1 of the substantially
Table 2 shows the electromagnetic wave absorption characteristics of the TE wave and TM wave measured by the free space method.
図19は、自由空間法で測定したTE波の電磁波吸収特性を示すグラフである。図20は、自由空間法で測定したTM波の電磁波吸収特性を示すグラフである。図19において、実線110は、入射角が10度(°)の場合の電磁波吸収特性を示し、破線111は、入射角が30度(°)の場合の電磁波吸収特性を示し、一点鎖線112は、入射角が45度(°)の場合の電磁波吸収特性を示す。図20において、実線120は、入射角が10度(°)の場合の電磁波吸収特性を示し、破線121は、入射角が30度(°)の場合の電磁波吸収特性を示し、一点鎖線122は、入射角が45度(°)の場合の電磁波吸収特性を示す。前述の構成の電磁波吸収体は、たとえば入射角が10度(°)で入射するTE波に対して20dBの電磁波吸収量を示し、入射角が10度(°)で入射するTM波に対して25dBの電磁波吸収量を示した。異方性も少なく、高吸収性能を示すことがわかった。図19および図20ならびに表2から明らかなように、放射形パターン30および略方形パターン31の寸法、電磁波吸収層4の材質を適宜選択することによって、950MHzの電磁波を吸収する電磁波吸収体1を得られることが明らかである。
FIG. 19 is a graph showing the electromagnetic wave absorption characteristics of TE waves measured by the free space method. FIG. 20 is a graph showing the electromagnetic wave absorption characteristics of TM waves measured by the free space method. In FIG. 19, a
図21は、本発明の実施のさらに他の形態の電磁波吸収体1を構成するパターン層5を示す正面図である。図22は、図21に示すパターン層5を備える電磁波吸収体1の電磁波吸収特性を示すグラフである。さらに薄型化を示す950MHz帯に吸収特性を有するパターン電波吸収体のパターン形状と積層構成、配合を示す。パターン形状は、図21に示すように、ほぼ図3に示す構成であって、異なる点は、寸法が異なる点であり、対応する部分に同一の符号を付す。本実施の形態では、放射形パターン30と略方形パターン31との各曲率に差を付け、2つのパターン30,31の間隔c1を連続的に差を変化させている。導体パターン寸法は、a1x=a1y=1.0mm、a2x=a2y=20.0mm、b1x=b1y=25mm、c2x=c2y=7.0mm、c1=0.5mm以上2.5mm以下、放射形パターン30における略三角形部分22の曲率半径R1=6.5mm、略方形パターン31における角部の曲率半径R2=10.5mmとした。放射形パターン30と略方形パターン31との間隔c1は、これらパターン30,31間の隙間が延びる方向の両端部に比べて、中間部が大きくなるように、連続的に変化している。
電磁波吸収体層4の配合は、塩素化ポリエチレン(昭和電工株式会社、エラスレン301NA)100(phr)、カルボニル鉄(BASF製EW−1)650(phr)をベースに可塑剤、分散剤、炭酸カルシウム等を添加している。構成は、パターン層(アルミ蒸着PETフィルム)、電磁波吸収体層4(1.2mm)、誘電体層3(3.2mm)、導電性反射層(アルミ蒸着PETフィルム)の積層とした。電磁波吸収層4及び誘電体層3の950MHzの材料定数は、後に示す表3の通りである。つまり、950MHz帯の電磁波吸収体として厚さ4.4mm厚(透磁率を有する層としては、1.2mm厚)の薄型を実現している。そのシミュレーションによる電磁波吸収量は図22の通りである。図22には、線200によって電磁波吸収量を示す。925MHz帯にて19.5dBの吸収量の結果を得ることができた。
FIG. 21 is a front view showing a
The composition of the electromagnetic
図21に示すように、隣接する2つの導電性パターンである放射形パターン30と略方形パターン31との間隔c1が、位置によって異なる構成とすることができる。これによって放射形パターン30と略方形パターン31との間隔c1を一定にする場合に比べて、電磁波吸収量を大きくすることができる。したがって隣接する導電性パターンの角部の曲率半径を変え、導電性パターン間の間隔を連続的に変化する態様とすれば、吸収周波数を低周波数にシフトさせ、吸収量も増加させることも可能となる。
As shown in FIG. 21, the distance c1 between the
表3は、前述の実施例に用いた電磁波吸収層4および誘電体層3の材料定数ならびに厚みを示す。表3において電磁波吸収層4を、単に「吸収層」と記している。
Table 3 shows the material constants and thicknesses of the electromagnetic
前述の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内で構成を変更することができる。本発明は、導電性パターンの角部を曲線状にすることが大きな特徴であるが、全ての導電性パターンの角部を曲線状に形成しなくてもよく、一部の導電性パターンについてだけ、曲線状の角部を有する形状であってもよい。また導電性パターンの角度を曲線状に形成する場合、全ての角部を曲線状にしてもよいし、一部の角部だけを曲線状にしてもよい。 The above-described embodiment is merely an example of the present invention, and the configuration can be changed within the scope of the present invention. The present invention is greatly characterized in that the corners of the conductive pattern are curved, but it is not necessary to form the corners of all the conductive patterns in a curved shape, only for some of the conductive patterns. A shape having curved corners may be used. Further, when forming the angle of the conductive pattern in a curved shape, all the corners may be curved, or only some of the corners may be curved.
また導電性パターンは、略多角形の面状の形状であってもよいし、略多角形の外周縁に沿って延びる閉ループの線状の形状であってもよい。 The conductive pattern may have a substantially polygonal planar shape or a closed loop linear shape extending along the outer peripheral edge of the substantially polygonal shape.
また電磁波吸収層は、有機重合体100重量部に対して、磁性損失材料としてフェライト、鉄合金、鉄粒子の群から選ばれる1または複数の材料を、1重量部以上1500重量部以下の配合量で含む構成とすることができる。このような構成にすれば、損失層に複素比透磁率(μ’、μ”)を付与することができ、導体パターンの周囲に発生する磁界を効率よく、エネルギ的に減衰することが可能となる。 The electromagnetic wave absorbing layer is blended in an amount of 1 part by weight or more and 1500 parts by weight or less of one or more materials selected from the group of ferrite, iron alloy, and iron particles as a magnetic loss material with respect to 100 parts by weight of the organic polymer. It can be set as the structure included in. With such a configuration, it is possible to impart complex relative permeability (μ ′, μ ″) to the loss layer, and to efficiently and energetically attenuate the magnetic field generated around the conductor pattern. Become.
また誘電体層の複素比誘電率の実部μ’が1以上50以下の範囲にある構成とすることができる。このような構成にすれば、誘電体層及び電磁波吸収体の誘電率を任意に制御することができ、導電性パターンの小型化や、電磁波吸収体の薄型化に寄与することができる。 The real part μ ′ of the complex relative permittivity of the dielectric layer may be in the range of 1 to 50. With such a configuration, the dielectric constant of the dielectric layer and the electromagnetic wave absorber can be arbitrarily controlled, which can contribute to the reduction in the size of the conductive pattern and the reduction in the thickness of the electromagnetic wave absorber.
また2.4GHz帯の電磁波を吸収するための電磁波吸収体として、総厚が4mm以下である構成とすることができる。このような構成にすれば、導電性パターンが2.4GHz帯の電磁波に対して共振アンテナとして機能することができる。したがって電磁波吸収体における電磁波吸収効率を高くすることができ、電磁波吸収体の薄型化が可能になる。 Further, the electromagnetic wave absorber for absorbing the 2.4 GHz band electromagnetic wave may have a total thickness of 4 mm or less. With such a configuration, the conductive pattern can function as a resonant antenna for electromagnetic waves in the 2.4 GHz band. Therefore, the electromagnetic wave absorption efficiency in the electromagnetic wave absorber can be increased, and the electromagnetic wave absorber can be thinned.
また900MHz帯の電磁波を吸収するための電磁波吸収体として、総厚が10mm以下である構成とすることができる。このような構成にすれば、導電性パターンが900MHz帯の電波に対して共振アンテナとして機能することができる。したがって電磁波吸収体における電磁波吸収効率を高くすることができ、電磁波吸収体の薄型化が可能になる。 Further, the electromagnetic wave absorber for absorbing electromagnetic waves in the 900 MHz band can have a total thickness of 10 mm or less. With such a configuration, the conductive pattern can function as a resonant antenna with respect to a 900 MHz band radio wave. Therefore, the electromagnetic wave absorption efficiency in the electromagnetic wave absorber can be increased, and the electromagnetic wave absorber can be thinned.
本発明は、次の実施の形態が可能である。
(1)少なくとも1つの角部が曲線状である略多角形の外郭形状を有する単数または複数種類の導電性パターンが、互いに連結しない態様で、複数個配列して形成されるパターン層と、
複素比透磁率(μ’、μ”)を有する磁性損失材および複素比誘電率(ε’、ε”)を有する誘電損失材の少なくともいずれか一方である材料から成る損失層とが積層されて構成されることを特徴とする電磁波吸収体。
The following embodiments are possible for the present invention.
(1) A pattern layer formed by arranging a plurality of conductive patterns having one or more kinds of conductive patterns having a substantially polygonal outer shape in which at least one corner is curved;
A loss layer made of a material that is at least one of a magnetic loss material having a complex relative permeability (μ ′, μ ″) and a dielectric loss material having a complex relative permittivity (ε ′, ε ″); An electromagnetic wave absorber characterized by comprising.
優れた電磁波吸収特性の電磁波吸収体を実現することができる。その理由について、以下に詳細に述べる。 An electromagnetic wave absorber having excellent electromagnetic wave absorption characteristics can be realized. The reason will be described in detail below.
導電性パターンを用いる電磁波吸収体における薄型化のメカニズムを以下に説明する。まずパターン層の導電性パターンによって、アンテナの共振原理に従って特定周波数の電磁波を受信する。ここで特定周波数は、導電性パターンの形状および寸法などの諸元によって決定される周波数であり、電磁波吸収体によって吸収すべき周波数である。電磁波を導電性パターンで受信すると、導電性パターンの端部に共振電流が流れることになる。この電流が流れることで、電流のまわりに磁束が発生する。磁束は、電流源に近いほど多くなり、磁束密度の大きい状態で分布する。このパターン層に近接して磁性損失材を有する損失層を設けると、磁界エネルギを損失させることができる。このように電磁波のエネルギを熱エネルギに変化させて吸収することができる。 The mechanism of thickness reduction in the electromagnetic wave absorber using a conductive pattern will be described below. First, an electromagnetic wave having a specific frequency is received by the conductive pattern of the pattern layer according to the resonance principle of the antenna. Here, the specific frequency is a frequency determined by specifications such as the shape and dimensions of the conductive pattern, and is a frequency to be absorbed by the electromagnetic wave absorber. When the electromagnetic wave is received by the conductive pattern, a resonance current flows through the end portion of the conductive pattern. When this current flows, a magnetic flux is generated around the current. The magnetic flux increases as it is closer to the current source, and is distributed with a high magnetic flux density. When a loss layer having a magnetic loss material is provided in the vicinity of the pattern layer, magnetic field energy can be lost. Thus, the energy of electromagnetic waves can be changed to heat energy and absorbed.
さらに電磁波吸収体を表面部が導電性材料から成る物体に装着して用いる、または損失層に対してパターン層と反対側に導電性反射層をさらに設けるなど、パターン層と導電性の層の間に損失層を介した積層状態で用いることによって、パターン層の導電性パターンと、導電性の層(導電性材料から成る物体の表面層または導電性反射層)の間にコンデンサを構成することができる。この導電性パターンと導電性の層との距離を短くすると、コンデンサの容量を大きくすることができる。またパターン相互間にもコンデンサを形成することができる。このようにパターン電磁波吸収体ではコンデンサを利用することによりリアクタンス調整機能が付与されることで薄型化を達成することができる。 In addition, an electromagnetic wave absorber is used by attaching it to an object whose surface is made of a conductive material, or a conductive reflective layer is further provided on the opposite side of the pattern layer from the loss layer. By using in a laminated state through a loss layer, a capacitor can be formed between the conductive pattern of the pattern layer and the conductive layer (the surface layer of the object made of a conductive material or the conductive reflective layer). it can. When the distance between the conductive pattern and the conductive layer is shortened, the capacitance of the capacitor can be increased. Capacitors can also be formed between the patterns. As described above, the pattern electromagnetic wave absorber can be thinned by providing a reactance adjustment function by using a capacitor.
さらに電磁波を受信する導電性パターンが、基本的に多角形である略多角形の外郭形状を有しており、電磁波吸収量のピーク値を、導電性パターンの外郭形状が円形の場合と比べて、電磁波吸収量のピーク値を高くすることができる。 Furthermore, the conductive pattern for receiving electromagnetic waves has a substantially polygonal outer shape that is basically a polygon, and the peak value of the electromagnetic wave absorption is compared with the case where the outer shape of the conductive pattern is circular. The peak value of electromagnetic wave absorption can be increased.
この理由は、多角形パターンの場合、Q値が円形パターンよりも高くなるためである。まずQ値について説明すると、共振のQ値は帯域幅で表すことができる。両者の関係は、Q=共振周波数/帯域幅となる。したがって、Q値が高いということは、帯域幅が狭いことになる。 This is because in the case of a polygon pattern, the Q value is higher than that of a circular pattern. First, the Q value will be described. The resonance Q value can be expressed by a bandwidth. The relationship between the two is Q = resonance frequency / bandwidth. Therefore, a high Q value means a narrow bandwidth.
この関係は、パターンを用いる電磁波吸収体の電磁波吸収量のピーク値に当てはめて表現される。つまり多角形パターンのQ値が高いとは、狭い帯域ながら高い電磁波反射減衰量(電磁波吸収量のピーク値)を持つことであり、Q値が低いとは、広い吸収帯域を示すものの電磁波反射減衰量(電磁波吸収量のピーク値)は低いことを表している。 This relationship is expressed by applying the peak value of the electromagnetic wave absorption amount of the electromagnetic wave absorber using the pattern. In other words, a high Q value of the polygonal pattern means that it has a high electromagnetic wave reflection attenuation amount (peak value of the electromagnetic wave absorption amount) although it is a narrow band, and a low Q value means an electromagnetic wave reflection attenuation that shows a wide absorption band. The amount (peak value of electromagnetic wave absorption amount) is low.
多角形パターンのQ値が高い裏返しとして吸収帯域が狭くなり、偏波の影響により共振周波数のズレが発生してしまうことになる。これは方形(四角形)パターンに0°の電界(偏波がない状態)がかかると、方形パターンの辺に沿って強い電流が流れ、その部分で共振が起こるのに対し、方形パターンで電界を45°傾けた場合や、円形パターンの場合は、強い電流が流れる経路が、方形パターンの0°のときほど細く縁に集中しなくなる現象が起きることにより説明できる。いいかえれば、電流の経路が広がることで、共振に関わる半波長の波の分布する領域が広がり、共振する条件が多くなるといえる。この結果として帯域幅が稼げると考えている。たとえば方形パターンの場合、電磁波(TE波)を受けると辺に平行にまっすぐに電界ができるが、方形を45°回転させた場合は、電磁波(TE波)を受けた場合のパターン内の電界は円弧を描く様に生じるため、明らかに分布が異なっている。つまり方形(多角形)パターンは共振が集中して起きる結果、電磁波吸収特性が高くなるものの、偏波依存性を発現しやすい欠点があった。 If the polygon pattern has a high Q value, the absorption band is narrowed, and the resonance frequency shifts due to the influence of polarization. This is because when a square (rectangular) pattern is subjected to an electric field of 0 ° (with no polarization), a strong current flows along the sides of the square pattern and resonance occurs in that part, whereas the electric field is applied to the square pattern. In the case of 45 ° inclination or in the case of a circular pattern, this can be explained by the phenomenon that a path through which a strong current flows becomes narrower and less concentrated on the edge as the square pattern becomes 0 °. In other words, it can be said that by expanding the current path, the region where the half-wave wave related to resonance is distributed is expanded and the conditions for resonance increase. As a result, we believe that we can earn bandwidth. For example, in the case of a square pattern, when an electromagnetic wave (TE wave) is received, an electric field is generated in parallel with the side, but when the square is rotated by 45 °, the electric field in the pattern when receiving the electromagnetic wave (TE wave) is Since it occurs like drawing an arc, the distribution is clearly different. That is, the square (polygonal) pattern has a drawback that it easily develops polarization dependency although the electromagnetic wave absorption characteristic is improved as a result of concentrated resonance.
この欠点を改善するために、パターン形状は基本的には多角形であるが、少なくとも1つの角部が曲線状に形成されるものとする。ここで角部にRを付与する、つまり曲面状とする効果は、共振電流が角部で滞ることなく流れやすくなることであり、さらに共振する領域が広くなることであり、結果Q値は若干落ちるものの広帯域性能を示すことにより、偏波特性が改善されることになる。これによって電磁波の偏波方向によって吸収量がピークとなる周波数のずれを小さく抑えることができる。したがって電磁波の吸収量のピーク値が高く、かつ電磁波の偏波方向によって吸収量がピークとなる周波数のずれが小さい優れた電磁波吸収特性の電磁波吸収体を実現することができる。 In order to improve this defect, the pattern shape is basically a polygon, but at least one corner is formed in a curved shape. Here, the effect of imparting R to the corner, that is, the curved surface, is that the resonance current easily flows without stagnation at the corner, and further, the resonating region is widened. As a result, the Q value is slightly The polarization characteristics are improved by showing wideband performance although it falls. Accordingly, it is possible to suppress a shift in frequency at which the absorption amount reaches a peak depending on the polarization direction of the electromagnetic wave. Therefore, it is possible to realize an electromagnetic wave absorber having an excellent electromagnetic wave absorption characteristic in which the peak value of the electromagnetic wave absorption amount is high and the frequency shift at which the absorption amount peaks depending on the polarization direction of the electromagnetic wave is small.
導電性パターンは、略多角形の面状の形状であってもよいし、略多角形の外周縁に沿って延びる閉ループの線状の形状であってもよい。 The conductive pattern may have a substantially polygonal planar shape or a closed loop linear shape extending along the outer peripheral edge of the substantially polygonal shape.
基本的に多角形であり、少なくとも一部の角部を曲線状とすることによって、電磁波の吸収量のピーク値が高く、かつ電磁波の偏波方向によって吸収量がピークとなる周波数のずれが小さい優れた電磁波吸収特性の電磁波吸収体を実現することができる。 It is basically a polygon, and by making at least some corners curved, the peak value of the electromagnetic wave absorption amount is high, and the frequency shift at which the absorption amount peaks due to the polarization direction of the electromagnetic wave is small. An electromagnetic wave absorber having excellent electromagnetic wave absorption characteristics can be realized.
(2)前記角部における曲線状に形成する部分の寸法は、偏波方向の違いによる吸収可能な周波数のずれを抑制可能な寸法の範囲内で小さい寸法に決定されることを特徴とする電磁波吸収体。 (2) An electromagnetic wave characterized in that a dimension of a curved portion at the corner is determined to be a small dimension within a range of dimensions capable of suppressing a shift in frequency that can be absorbed due to a difference in polarization direction. Absorber.
角部における曲線状に形成する部分を可及的に小さくすることができる。これによって電磁波の偏波方向によって吸収量がピークとなる周波数のずれを抑制したうえで、電磁波の吸収量のピーク値をできるだけ高くすることができる。つまり角部の曲線の曲率半径Rが大きくなるとパターン形状は円に近づき、最終的に円になる。それに応じてQ値は下がり、電磁波吸収特性は低下していく傾向にあるが、偏波特性は良くなっていく。本発明では、電磁波吸収特性を高く、しかし偏波特性を良くするように曲率半径Rの大きさを最適化したパターン形状としている。したがって極めて優れた電磁波吸収特性の電磁波吸収体を実現することができる。 A portion formed in a curved shape at the corner can be made as small as possible. As a result, the peak value of the electromagnetic wave absorption amount can be made as high as possible after suppressing the shift of the frequency at which the absorption amount peaks depending on the polarization direction of the electromagnetic wave. That is, when the radius of curvature R of the corner curve increases, the pattern shape approaches a circle and finally becomes a circle. Accordingly, the Q value decreases and the electromagnetic wave absorption characteristics tend to decrease, but the polarization characteristics improve. In the present invention, the pattern shape is such that the radius of curvature R is optimized so as to improve electromagnetic wave absorption characteristics but improve polarization characteristics. Therefore, an electromagnetic wave absorber having extremely excellent electromagnetic wave absorption characteristics can be realized.
電磁波の偏波方向によって吸収量がピークとなる周波数のずれを抑制したうえで、電磁波の吸収量のピーク値をできるだけ高くすることができる。 The peak value of the electromagnetic wave absorption amount can be made as high as possible after suppressing the shift of the frequency at which the absorption amount reaches the peak depending on the polarization direction of the electromagnetic wave.
(3)導電性パターンは、面状のパターンであることを特徴とする電磁波吸収体。
電磁波吸収体を表面が導電性の材料から成る物体に装着して用いる、また導電性の反射層をさらに設けて用いるなど、パターン層が、導電性の層に積層される状態で用いることによって、パターン層の導電性パターンと、導電性の層とによって、コンデンサを構成することができる。さらに面状のパターンであるので、コンデンサの容量を大きくすることができる。面状の導電性パターンは容量の大きなコンデンサを形成し易く、導電性パターンを用いる電磁波吸収体の薄型化に効果を有すリアクタンス調整機能を有効に活用することができる。
(3) The electromagnetic wave absorber, wherein the conductive pattern is a planar pattern.
By using the electromagnetic wave absorber attached to an object made of a conductive material on the surface or using a conductive reflective layer, the pattern layer is used in a state where it is laminated on the conductive layer, A capacitor can be constituted by the conductive pattern of the pattern layer and the conductive layer. Furthermore, since it is a planar pattern, the capacity of the capacitor can be increased. The planar conductive pattern can easily form a capacitor having a large capacity, and can effectively utilize a reactance adjustment function that is effective in reducing the thickness of the electromagnetic wave absorber using the conductive pattern.
導電線パターンによる電磁波の受信効率を高くし、電磁波吸収体における電磁波吸収量を高くすることができる。 The electromagnetic wave receiving efficiency by the conductive wire pattern can be increased, and the electromagnetic wave absorption amount in the electromagnetic wave absorber can be increased.
(4)導電性パターンの組み合わせによって、2つ以上の周波数の電磁波を吸収できることを特徴とする電磁波吸収体。 (4) An electromagnetic wave absorber that can absorb electromagnetic waves of two or more frequencies by a combination of conductive patterns.
導電性パターンは特定周波数の電磁波に対して共振アンテナとして機能する。そして面状パターンの場合は、外周長が特定周波数の波長に対応するように設計されている。すると、パターンのサイズを2つ以上の電磁波の周波数に対応させた複数種類を配列した場合、2つ以上の周波数の電磁波を吸収する双峰特性の電磁波吸収体を実現することができる。この場合も、高吸収特性だけでなく、パターン形状の角部に曲線状を設けることで偏波特性を改善することができる。 The conductive pattern functions as a resonant antenna for electromagnetic waves having a specific frequency. In the case of a planar pattern, the outer peripheral length is designed to correspond to a wavelength of a specific frequency. Then, when a plurality of types whose pattern sizes correspond to two or more electromagnetic wave frequencies are arranged, a bimodal electromagnetic wave absorber that absorbs electromagnetic waves of two or more frequencies can be realized. Also in this case, not only the high absorption characteristic but also the polarization characteristic can be improved by providing a curved shape at the corner of the pattern shape.
パターン形状の組合せにより複数周波数の電磁波の受信を可能とし、2つまたは2つ以上の電磁波の吸収をすることができる。 The combination of pattern shapes enables reception of electromagnetic waves having a plurality of frequencies, and absorption of two or more electromagnetic waves can be achieved.
(5)導電性パターンは、単数または複数個の空孔部を有し、その空孔部は吸収すべき周波数の電磁波に対して共振することを特徴とする電磁波吸収体。 (5) The electromagnetic wave absorber, wherein the conductive pattern has one or a plurality of holes, and the holes resonate with an electromagnetic wave having a frequency to be absorbed.
たとえば面状パターンの内部に空孔部を設け、この空孔部自体をまた受信アンテナとして機能させることができる。つまり共振パッチアンテナである面状パターンの内部にスロットパターン(スロットアンテナ)を設けることができる。これにより2つの周波数の電磁波を吸収する双峰特性の電磁波吸収体を得ることができる。さらに繰り返してスロットパターンの内部に面状パターンを設けることで、それを共振アンテナとして別の周波数の電磁波に対応させることができ、理論上3つの周波数の電磁波を吸収する多峰特性の電磁波吸収体を得ることができる。この場合も、高吸収特性だけでなく、パターン形状の角部に曲線状を設けることで偏波特性を改善することができる。この操作の繰り返しによりさらに多数(4つ以上)の周波数の電磁波を吸収することが可能となる。 For example, a hole can be provided inside the planar pattern, and the hole itself can also function as a receiving antenna. That is, a slot pattern (slot antenna) can be provided inside a planar pattern that is a resonant patch antenna. Thereby, an electromagnetic wave absorber having a bimodal characteristic that absorbs electromagnetic waves of two frequencies can be obtained. Further, by repeatedly providing a planar pattern inside the slot pattern, it can be used as a resonant antenna to respond to electromagnetic waves of different frequencies, and theoretically absorbs electromagnetic waves of three frequencies. Can be obtained. Also in this case, not only the high absorption characteristic but also the polarization characteristic can be improved by providing a curved shape at the corner of the pattern shape. By repeating this operation, it becomes possible to absorb electromagnetic waves of a larger number (four or more) of frequencies.
導電性パターンに空孔部を形成することによって、複数周波数の電磁波の受信を可能とし、2つまたは2つ以上の電磁波の吸収をすることができる。 By forming a hole portion in the conductive pattern, it is possible to receive electromagnetic waves of a plurality of frequencies and absorb two or more electromagnetic waves.
(6)損失層は、
磁性損失材および誘電損失材の少なくともいずれか一方である材料から成る電磁波吸収層と、
誘電体材料から成る誘電体層とを含むことを特徴とする電磁波吸収体。
(6) The loss layer is
An electromagnetic wave absorbing layer made of a material that is at least one of a magnetic loss material and a dielectric loss material;
An electromagnetic wave absorber comprising a dielectric layer made of a dielectric material.
損失層における電磁波の吸収を良好にすることができる。したがって電磁波吸収体における電磁波吸収効率を高くすることができ、電磁波吸収体の薄型化が可能になる。
損失層における電磁波の吸収を良好にし、電磁波吸収量を高くすることができる。
The absorption of electromagnetic waves in the loss layer can be improved. Therefore, the electromagnetic wave absorption efficiency in the electromagnetic wave absorber can be increased, and the electromagnetic wave absorber can be thinned.
The absorption of electromagnetic waves in the loss layer can be improved, and the amount of electromagnetic waves absorbed can be increased.
(7)電磁波吸収層および誘電体層は、表面固有抵抗率がそれぞれ106Ω/□以上であることを特徴とする電磁波吸収体。 (7) The electromagnetic wave absorber, wherein the electromagnetic wave absorbing layer and the dielectric layer each have a surface resistivity of 10 6 Ω / □ or more.
電磁波吸収層および誘電体層の表面抵抗率(JIS K6911準拠)が導電性といわれるレベル(10−4〜101Ω/□)に比べて十分高く、これらの層がいわゆる電磁波シールド性を有さないものである。この結果、特定周波数の電磁波を高い効率で内部に取り込み、熱エネルギーに変換することができることになる。
電磁波を反射することなく、好適に吸収することができる。
The surface resistivity (according to JIS K6911) of the electromagnetic wave absorbing layer and the dielectric layer is sufficiently higher than a level (10 −4 to 10 1 Ω / □) which is said to be conductive, and these layers have so-called electromagnetic shielding properties. There is nothing. As a result, an electromagnetic wave having a specific frequency can be taken into the interior with high efficiency and converted into heat energy.
It can absorb suitably, without reflecting electromagnetic waves.
(8)電磁波吸収層および誘電体層の少なくともいずれか一方が、複数層積層されていることを特徴とする電磁波吸収体。 (8) An electromagnetic wave absorber in which at least one of the electromagnetic wave absorption layer and the dielectric layer is laminated in a plurality of layers.
電磁波吸収層と誘電体層が積層体として構成される場合も、さらに電磁波吸収層および誘電体層が交互に積層される場合も想定している。たとえば誘電体層として不燃ボード、熱硬化性樹脂、難燃紙や合板の薄板を用い、電磁波吸収層として接着性樹脂の中に磁性損失材を配合した接着剤層を用いる場合に、接着剤層の必要厚さを得るために厚塗りをすることになると、専用設備を要することになり、コストアップにつながる。薄塗りを多層化しても電磁波吸収層としての効果は得られるため、既存設備で薄塗りをして積層数を増やした交互積層を採用すれば、新規専用設備は不要となる。
各層の薄型複層化により、既存設備を使用して、低価格で製造することができる。
It is assumed that the electromagnetic wave absorbing layer and the dielectric layer are configured as a laminate, and that the electromagnetic wave absorbing layer and the dielectric layer are alternately stacked. For example, when using an incombustible board, a thermosetting resin, a thin sheet of flame retardant paper or plywood as the dielectric layer, and an adhesive layer containing a magnetic loss material in an adhesive resin as the electromagnetic wave absorbing layer, the adhesive layer If thick coating is required to obtain the required thickness, dedicated equipment will be required, leading to an increase in cost. Even if the thin coating is made multilayer, the effect as an electromagnetic wave absorbing layer can be obtained. Therefore, if an alternate lamination in which thin coating is applied and the number of laminations is increased with existing equipment is adopted, new dedicated equipment becomes unnecessary.
By making each layer thinner and thinner, it can be manufactured at low cost using existing equipment.
(9)導電性反射層が、損失層に対してパターン層と反対側に積層されることを特徴とする電磁波吸収体。 (9) An electromagnetic wave absorber, wherein the conductive reflective layer is laminated on the side opposite to the pattern layer with respect to the loss layer.
電磁波吸収体の装着場所の制限が少なくなり、たとえば表面が非導電性材料から成る物体に装着して用い、電磁波を吸収することができる。したがって利便性が向上する。
利便性の高い電磁波吸収体を得ることができる。
There are fewer restrictions on the place where the electromagnetic wave absorber is mounted. For example, the electromagnetic wave can be absorbed by being mounted on an object made of a non-conductive material. Therefore, convenience is improved.
A highly convenient electromagnetic wave absorber can be obtained.
(10)前述の電磁波吸収体を用いることによる電磁波吸収方法。
前述のように優れた電磁波吸収体を用いることによって、好適に電磁波を吸収することができる。
(10) An electromagnetic wave absorption method using the above-described electromagnetic wave absorber.
By using an excellent electromagnetic wave absorber as described above, electromagnetic waves can be suitably absorbed.
前述の電磁波吸収体の具体的な用途としては、オフィスなどの電磁波環境空間の形成する床材、壁材、天井材として、あるいは家具や事務機器の金属面の被覆材として、あるいは衝立等として、本発明に従う電磁波吸収体を配置することにより、電磁波環境の改善を行う。具体的には、自波干渉や他波干渉による電子機器(医療用機器)の誤動作防止、人体保護、無線LAN(2.4GHz帯、4.9GHz帯、5.2GHz帯等)およびDSRC、ETC(5.8GHz)等の伝送遅延対策や電磁波通信環境の保全対策である。またミリ波帯の電磁波を使用するITS関係の移動物体間の無線通信の電磁波通信環境の改善にも使用できる。そして電磁波環境については、オフィスだけではなく、家庭内、病院、コンサートホール、工場、研究施設、駅舎、展示場、道路側壁等の屋外施設等でも利用できる。それぞれ想定できる環境での壁、床、天井、柱、パネル、広告板、スチール製品等において、必要とされる箇所ごとに利用できる。
前述のように優れた電磁波吸収体を用いて、好適に電磁波を吸収することができる。
As a specific application of the above-mentioned electromagnetic wave absorber, as a flooring material, a wall material, a ceiling material formed in an electromagnetic wave environment space such as an office, or as a coating material on a metal surface of furniture or office equipment, or as a partition, The electromagnetic wave environment is improved by arranging the electromagnetic wave absorber according to the present invention. Specifically, prevention of malfunction of electronic devices (medical devices) due to self-wave interference and other-wave interference, human body protection, wireless LAN (2.4 GHz band, 4.9 GHz band, 5.2 GHz band, etc.) and DSRC, ETC This is a countermeasure for transmission delay such as (5.8 GHz) and a countermeasure for maintaining the electromagnetic wave communication environment. It can also be used to improve the electromagnetic wave communication environment for wireless communication between ITS-related moving objects that use millimeter wave band electromagnetic waves. The electromagnetic wave environment can be used not only in offices but also in homes, hospitals, concert halls, factories, research facilities, station buildings, exhibition halls, outdoor facilities such as roadside walls, and the like. It can be used for each required location in walls, floors, ceilings, columns, panels, billboards, steel products, etc. in environments that can be assumed.
As described above, the electromagnetic wave can be suitably absorbed by using an excellent electromagnetic wave absorber.
1 電磁波吸収体
2 導電性反射層
3 誘電体層
4 電磁波吸収層
5 パターン層
11 基材
12 導電性パターン
30,40 放射形パターン
31,41 略方形パターン
DESCRIPTION OF
Claims (11)
複素比透磁率(μ’、μ”)を有する磁性損失材および複素比誘電率(ε’、ε”)を有する誘電損失材の少なくともいずれか一方である材料から成る部分を有する損失層と、
損失層に対してパターン層と反対側に位置する導電性反射層とが積層されて構成され、
前記誘電損失材は、有機重合体にグラファイト、カーボンブラック、炭素繊維、グラファイト繊維、金属粉、金属繊維の群から選ばれる材料を添加して形成され、
前記パターン層は、前記損失層に近接するように設けられ、略多角形の辺長Lと、前記曲線状の角部の曲率半径Rとの比R/Lが0.1〜0.46であり、Rが2〜11.5mmとなるように形成されることを特徴とする電磁波吸収体。 A plurality of conductive patterns including one or a plurality of types of conductive patterns having a substantially polygonal outline shape in which at least one corner is curved, and a pattern layer formed in a manner in which the conductive patterns are not connected to each other;
A loss layer having a portion made of a material that is at least one of a magnetic loss material having a complex relative permeability (μ ′, μ ″) and a dielectric loss material having a complex relative permittivity (ε ′, ε ″);
Constructed by laminating a conductive reflective layer located on the opposite side of the pattern layer with respect to the loss layer,
The dielectric loss material is formed by adding a material selected from the group of graphite, carbon black, carbon fiber, graphite fiber, metal powder, metal fiber to an organic polymer,
The pattern layer is provided so as to be close to the loss layer, and a ratio R / L between a substantially polygonal side length L and a curvature radius R of the curved corner is 0.1 to 0.46 . And an electromagnetic wave absorber formed such that R is 2 to 11.5 mm .
磁性損失材から成る電磁波吸収層と、
誘電体材料から成る誘電体層とを含む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。 The loss layer is
An electromagnetic wave absorbing layer made of a magnetic loss material or al,
The electromagnetic wave absorber according to claim 1, further comprising a dielectric layer made of a dielectric material.
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