JP4144940B2

JP4144940B2 - 電波吸収体

Info

Publication number: JP4144940B2
Application number: JP19397098A
Authority: JP
Inventors: 眞人田所
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1998-07-09
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2018-07-09
Also published as: JP2000031684A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶や航空機等に用いられる電波吸収体に関し、さらに詳しくは、Ｘバンドを含むマイクロ波帯とミリ波帯で良好な電波吸収性能を発揮することを可能にした電波吸収体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電波吸収体は船舶や航空機などに広く使用されている。この電波吸収体としては、大別して減衰型の吸収体と整合型の吸収体とがある。前者は電波吸収材の内部を透過中に電波のエネルギーが減衰していくタイプであり、後者は電波吸収材の後面に電波を反射するための反射板を設け、入射した電波の吸収材表面での反射量と反射板からの反射量とをコントロールして両者を相殺することにより、電波の反射波を実質的に減少させるようにしたものである。
【０００３】
従来、後者の整合型電波吸収体で単層構造を有するものとして、特公平３−３５８４０号公報に開示されるように、電気比抵抗が１０⁰〜１０⁵Ωｃｍの炭化珪素繊維を電波吸収材に使用したものが知られている。但し、この電波吸収体はミリ波帯で有効であるとされている。
また、レーダの周波数帯であるＸバンドで有効な整合型電波吸収体としては、反射層の表面に、電気比抵抗が例えば１０⁴〜１０⁶Ωｃｍと大きい炭化珪素繊維の複合材からなる表層（整合層）と、電気比抵抗が例えば５Ωｃｍ以下と小さい炭化珪素繊維の複合材からなる吸収層とを積層した二層系のものが知られている。
【０００４】
しかしながら、一般にマイクロ波帯での電波吸収性能とミリ波帯での電波吸収性能とを両立可能な電波吸収体を得ることは極めて困難であった。なお、吸収層を多層化することにより電波吸収性能を改善することが試みられているが、多層化すると製造コストが大幅に増大するという欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、マイクロ波帯とミリ波帯で良好な電波吸収性能を発揮することを可能にした電波吸収体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の電波吸収体は、電波を反射するための反射層と、電気比抵抗が０．５〜２５Ωｃｍの炭化珪素繊維で補強された繊維強化プラスチックからなる第１吸収層と、銅張ポリエチレンテレフタレートフィルムの銅張部分を選択的にエッチングして得られる導体パッチパターンであってミリ波を選択的に反射する導体パッチパターンからなる電波選択層と、電気比抵抗が５００〜２０００Ωｃｍの炭化珪素繊維で補強された繊維強化プラスチックからなる第２吸収層とを有し、前記第１吸収層を前記反射層上に積層し、前記第２吸収層を前記第１吸収層上に積層し、前記電波選択層を前記第１吸収層と前記第２吸収層との間に介在させたことを特徴とするものである。
【０００７】
このように吸収層の層間に導体パッチパターンに基づいてミリ波を選択的に反射する電波選択層を介在させることにより、反射層によって反射されるマイクロ波を第１吸収層と第２吸収層からなる積層体で吸収するようにし、電波選択層によって反射されるミリ波を第２吸収層だけで吸収するので、マイクロ波帯での電波吸収性能とミリ波帯での電波吸収性能とを両立することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態からなる電波吸収体を例示するものである。図において、電波吸収体は電波を反射するための反射層１と、該反射層１の外側に設けられた吸収層２（第１吸収層）と、該吸収層２の外側に設けられた吸収層３（第２吸収層）と、これら吸収層２と吸収層３との間に挿入された電波選択層４とを備えている。
【０００９】
反射層１は、炭素繊維又は金網に熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含浸させて成形された樹脂板、金属板、或いは金属粉、金属繊維等を含有させた樹脂板等から適宜選択して構成されている。炭素繊維は、短繊維をランダムに分散させて使用してもよいし、また長繊維を一方向に引き揃え、或いは格子状に編組して使用してもよい。金網、金属板及び金属粉に使用する金属は、アルミニウム、鉄、鋼、黄銅等を使用することができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂等を使用することができる。
【００１０】
吸収層２（第１吸収層）は、電波吸収材料として電気比抵抗が０．５〜２５Ωｃｍ、より好ましくは１．５〜１０Ωｃｍの炭化珪素繊維を使用し、この炭化珪素繊維に樹脂を含浸して硬化させた繊維強化プラスチックにより構成されている。吸収層２を構成する炭化珪素繊維の電気比抵抗が上記範囲から外れると、マイクロ波帯での電波吸収性能が不十分になる。吸収層２の厚さは０．５〜５．０ｍｍにすることが好ましい。
【００１１】
一方、吸収層３（第２吸収層）は、電波吸収材料として電気比抵抗が５００〜２０００Ωｃｍ、より好ましくは８００〜１５００Ωｃｍの炭化珪素繊維を使用し、この炭化珪素繊維に樹脂を含浸して硬化させた繊維強化プラスチックにより構成されている。吸収層３を構成する炭化珪素繊維の電気比抵抗が上記範囲から外れると、ミリ波帯での電波吸収性能が不十分になる。吸収層３の厚さは０．５〜３．０ｍｍにすることが好ましい。
【００１２】
吸収層２，３において、炭化珪素繊維の配列構造は、織布状、マット状、フェルト状、或いは一方向に引き揃えた繊維束等にすることができる。また、上記配列を適宜組み合わせて積層した構造であってもよい。繊維強化プラスチックのマトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、或いはナイロン等の熱可塑性樹脂を使用することができる。
【００１３】
電波選択層４は導体パッチパターンから構成されており、その導体パッチパターンに基づいてミリ波を選択的に反射するようになっている。この導体パッチパターンは、図２〜図５に示すように、円形、四角形、十字型、トライポール型等のパッチパターン５を導体で一定間隔に描いたものである。円形の場合、直径を１．５〜３．０ｍｍとし、間隔を０．３〜５．０ｍｍにするとよい。四角形の場合は、一辺の長さを１．０〜３．０ｍｍ、間隔を０．３〜５．０ｍｍにするとよい。十字型類の場合は、一辺の長さを１．５〜５．０ｍｍ、間隔を０．３〜７．０ｍｍにするとよい。トライポール型の場合は、一辺の長さを１．０〜２．０ｍｍ、間隔を０．３〜５．０ｍｍにするとよい。
【００１４】
上記導体パッチパターンは、銅張ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの銅張部分を選択的にエッチングして得られる。
【００１５】
上述のように吸収層２，３の層間に導体パッチパターンに基づいてミリ波を選択的に反射する電波選択層４を介在させた場合、Ｘバンドを含むマイクロ波は電波選択層４を透過して反射層１で反射され、吸収層２，３の積層体によって吸収される。一方、ミリ波は電波選択層４で反射され、吸収層３によって吸収される。
【００１６】
図６は電波選択層を持たない場合における第１吸収層と第２吸収層からなる積層体の電波吸収特性を示すものである。図６に示すように、第１吸収層と第２吸収層からなる積層体はマイクロ波帯Ａに顕著な吸収ピークを示すものの、ミリ波帯Ｂでは吸収ピークが分散している。一方、図７は第２吸収層の電波吸収特性を示すものである。図７に示すように、第２吸収層はミリ波帯Ｂに顕著な吸収ピークを示している。
【００１７】
そこで、本発明ではマイクロ波帯Ａに顕著な吸収ピークを示す第１吸収層と第２吸収層からなる積層体の電波吸収特性と、ミリ波帯Ｂに顕著な吸収ピークを示す第２吸収層の電波吸収特性とを同時に生かすために、これら吸収層の層間に図８に示す反射特性を有する電波選択層を設けたのである。即ち、電波選択層はミリ波帯Ｂの電波をほぼ全反射するため、全体としての電波吸収特性は図９に示すものとなり、マイクロ波帯Ａでの電波吸収性能とミリ波帯Ｂでの電波吸収性能とを両立することができる。
【００１８】
【実施例】
アルミニウム板からなる反射層の表面に、第１吸収層、電波選択層、第２吸収層を順次積層して電波吸収体を製作した。第１吸収層は、エポキシ樹脂をマトリックスとし、４Ωｃｍの電気比抵抗を有する炭化珪素繊維で補強した繊維強化プラスチックを１．６ｍｍの厚さにプレス成形したものである。第２吸収層は、エポキシ樹脂をマトリックスとし、１０００Ωｃｍの電気比抵抗を有する炭化珪素繊維で補強した繊維強化プラスチックを１．６５ｍｍの厚さにプレス成形したものである。電波選択層は、厚さ２５μｍのＰＥＴフィルムに厚さ１８μｍの電解銅箔を形成した銅張ＰＥＴフィルムを使用し、このフィルムの銅張部分を選択的にエッチングすることにより、直径２．３ｍｍの円形パッチを０．７ｍｍの間隔でパターン形成したものである。この電波選択層はＷバンド（７５〜１１０ＧＨｚ）で全反射特性を示し、マイクロ波帯では透過体であることが実験により確認されている。
【００１９】
上述の電波吸収体に対して電波を入射し、その周波数を変化させながら電波吸収性能を調べた。その結果、本発明の電波吸収体は１０ＧＨｚ帯で３６ｄＢ以上の吸収性能を有していると共に、９５ＧＨｚ帯でも２０ｄＢ以上の吸収性能を有していることが判った。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電波を反射するための反射層と、電気比抵抗が０．５〜２５Ωｃｍの炭化珪素繊維で補強された繊維強化プラスチックからなる第１吸収層と、銅張ポリエチレンテレフタレートフィルムの銅張部分を選択的にエッチングして得られる導体パッチパターンであってミリ波を選択的に反射する導体パッチパターンからなる電波選択層と、電気比抵抗が５００〜２０００Ωｃｍの炭化珪素繊維で補強された繊維強化プラスチックからなる第２吸収層とを有し、第１吸収層を反射層上に積層し、第２吸収層を第１吸収層上に積層し、電波選択層を第１吸収層と第２吸収層との間に介在させたことにより、反射層によって反射されるマイクロ波を第１吸収層と第２吸収層との積層体で吸収するようにし、電波選択層によって反射されるミリ波を第２吸収層だけで吸収することが可能になるので、マイクロ波帯とミリ波帯で良好な電波吸収性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなる電波吸収体を示す断面図である。
【図２】円形の導体パッチパターンを示す平面図である。
【図３】四角形の導体パッチパターンを示す平面図である。
【図４】十字型の導体パッチパターンを示す平面図である。
【図５】トライポール型の導体パッチパターンを示す平面図である。
【図６】電波選択層を持たない場合における第１吸収層と第２吸収層からなる積層体の電波吸収特性を示す図である。
【図７】第２吸収層の電波吸収特性を示す図である。
【図８】電波選択層の反射特性を示す図である。
【図９】本発明の実施形態からなる電波吸収体の電波吸収特性を示す図である。
【符号の説明】
１反射層
２吸収層（第１吸収層）
３吸収層（第２吸収層）
４電波選択層
５パッチパターン

Claims

電波を反射するための反射層と、電気比抵抗が０．５〜２５Ωｃｍの炭化珪素繊維で補強された繊維強化プラスチックからなる第１吸収層と、銅張ポリエチレンテレフタレートフィルムの銅張部分を選択的にエッチングして得られる導体パッチパターンであってミリ波を選択的に反射する導体パッチパターンからなる電波選択層と、電気比抵抗が５００〜２０００Ωｃｍの炭化珪素繊維で補強された繊維強化プラスチックからなる第２吸収層とを有し、前記第１吸収層を前記反射層上に積層し、前記第２吸収層を前記第１吸収層上に積層し、前記電波選択層を前記第１吸収層と前記第２吸収層との間に介在させた電波吸収体。
前記導体パッチパターンは、円形をなす複数のパッチパターンを導体で一定間隔に描いたものであり、該円形をなすパッチパターンの直径が１．５〜３．０ｍｍであり、間隔が０．３〜５．０ｍｍである請求項１に記載の電波吸収体。
前記導体パッチパターンは、四角形をなす複数のパッチパターンを導体で一定間隔に描いたものであり、該四角形をなすパッチパターンの一辺の長さが１．０〜３．０ｍｍであり、間隔が０．３〜５．０ｍｍである請求項１に記載の電波吸収体。
前記導体パッチパターンは、十字型をなす複数のパッチパターンを導体で一定間隔に描いたものであり、該十字型をなすパッチパターンの一辺の長さが１．５〜５．０ｍｍであり、間隔が０．３〜７．０ｍｍである請求項１に記載の電波吸収体。
前記導体パッチパターンは、トライポール型をなす複数のパッチパターンを導体で一定間隔に描いたものであり、該トライポール型をなすパッチパターンの一辺の長さが１．０〜２．０ｍｍであり、間隔が０．３〜５．０ｍｍである請求項１に記載の電波吸収体。