JP4815174B2 - 電波吸収体 - Google Patents

Description

本発明は、電波吸収体に関する。

オフィスや工場等において、情報交換に無線ＬＡＮ（Local Area Network）が使用されている。しかし、無線ＬＡＮを単純に導入しただけでは、電磁波が外部に漏れて機密情報が外部に漏洩したり、電磁波がオフィスや工場の壁・天井等で反射することにより、空間内に反射波が減衰せずに残存して、通信環境を悪化させ、符号誤り率が高くなったり、情報伝達レートが低下したりする場合がある。

上記問題点に対応するために、１／４λ型電波吸収体や、特許文献１に示された多周波帯対応電波吸収体が開発されている。
特開２００４−１４０１９４号公報

１／４λ型電波吸収体は、無線通信で使用する電磁波を吸収するものであり、金属箔と、その金属に１／４λ（λは吸収対象電磁波の波長）の間隔を置いて対向した抵抗膜で構成されている。抵抗膜は、電気抵抗体を塗布したフィルムまたは布で形成されている。

特許文献１の多周波帯対応電波吸収体は、図１３に示すように、方形の導体箔１３と、導体箔１３に対向して配置された方形の抵抗被膜１５と、導体箔１３と抵抗被膜１５の間に配置された導体層１７とを備えている。
抵抗被膜１５は、導体箔１３とほぼ等しいサイズで、金属の酸化物を塗布したフィルム又は布等から構成される。導体層１７は、複数の導体膜１７ａがマトリクス状に配置させて構成される。各導体膜１７ａは、導体箔１３と同様、電波の完全反射体から構成される。

従来の１／４λ型電波吸収体は、特定の周波数の電磁波を吸収させることが可能である。ところが、現在の無線ＬＡＮ等の通信では、２．４ＧＨｚ帯（λ＝１２５ｍｍ）と５．２ＧＨｚ帯（λ＝５７．７ｍｍ）とが利用されている。従来の１／４λ型電波吸収体は、このような環境下では、どちらか一方の周波数帯の電波を吸収することしかできず、周波数別に複数の電波吸収体を用意しなければならなかった。

これに対し、特許文献１の多周波帯対応電波吸収体は、導体箔１３と電波吸収材１５との間に、導体層１７を設けることにより、吸収する電磁波の周波数帯を増加させて、２．４ＧＨｚ帯と５．２ＧＨｚ帯の両方の帯域の電磁波を吸収することができる。導体箔１３と抵抗被膜１５との間の導体層１７の数を増加させ、導体層１７の導体膜１７ａのサイズや配置を各層毎に異ならせることにより、吸収する電磁波の帯域数を増加させることきができる。

しかしながら、吸収する電磁波の帯域数が増加すると、導体膜１７ａを配置した導体層１７の数が増えることになり、電波吸収体の厚みが制約されたなかでは実現できないことがあった。また、電波吸収体の縦×横のサイズが固定された状態で、異なったサイズの導体膜１７ａを規則的に配置することも困難であった。

本発明は、構造が簡素であると共に、容易に電磁波の多数の帯域を吸収できる電波吸収体を実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の観点に係る電波吸収体は、
導電体から構成された反射膜と、
抵抗体から構成されて前記反射膜に対峙する吸収材と、
前記反射膜と前記吸収材との間に位置して該反射膜及び吸収材に対向する中間層と、
導電体で形成されて前記中間層に配置され、前記反射膜及び吸収材に対向すると共に、中央部には該反射膜側から吸収材側に貫通した孔が形成された第１の中間膜と、
導電体で形成され、前記中間層の前記第１の中間膜の前記孔の位置に配置されて、前記反射膜及び吸収材に対向する第２の中間膜と、
を備えることを特徴とする。

尚、前記第１の中間膜の前記孔の位置に配置された前記第２の中間膜の中央部には前記反射膜側から前記吸収材側に貫通した孔が形成されていてもよい。

また、前記第１の中間膜の前記孔の位置に配置された前記第２の中間膜は、複数であってもよい。

また、前記第１の中間膜の前記孔の位置には、外径の異なる複数の前記第２の中間膜が配置され、
前記各第２の中間膜の中央部には前記反射膜側から前記吸収材側に貫通した孔がそれぞれ形成され、外径の小さい第２の中間膜が外径の大きな第２の中間膜の孔の位置に順次配置されてもよい。この場合、導電体で形成され、前記外径が最小の第２の中間膜の孔の位置に配置され、前記反射膜及び吸収材に対向する第３の中間膜を備えてもよい。

また、前記第１の中間膜と前記第２の中間膜とから構成されるパターンが、前記中間層にマトリクス状に配置されもよい。

また、前記第３の中間膜がある場合、前記第１の中間膜と前記第２の中間膜と前記第３の中間膜から構成されるパターンが、前記中間層にマトリクス状に配置されてもよい。

本発明によれば、中央部に孔を有する第１の中間膜を中間層に形成し、その第１の中間膜の持つ孔に第２の中間膜或いは第３の中間膜が配置される。これら第１〜第３の中間膜により、吸収する電磁波の周波数及び帯域を設定することができるので、従来のように、導体膜（第１〜第３の中間膜に相当）を厚み方向に配置しなくても、多数の周波数の電波を吸収することができる。また、第１〜第３の中間膜をマトリクス状に並べる場合でも、第１の中間膜の外径を基準にして配置すればよい。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る電波吸収体を示す斜視図であり、図２は、図１の電波吸収体の断面図である。

この電波吸収体は、方形の導体箔２０と、導体箔２０に対峙して配置された方形の電波吸収材２１と、導体箔２０と電波吸収材２１の間に位置し、導体箔２０及び電波吸収材２１と対向する中間層２２と、これらの間を充填する樹脂２３と、これら全体を被覆するカバー（図示せず）とにより構成される。
導体箔２０は、電波の反射膜であり、電波の完全反射体である銅、アルミニウム又はそれらの合金等の金属の膜から形成され、例えば、縦横３０ｃｍから１ｍ、厚さ１００μｍ〜１ｍｍに形成される。

電波吸収材２１は、電波を減衰させる吸収膜であり、導体箔２０とほぼ等しいサイズで、導体箔２０から例えば１６ｍｍ離れた位置に配置され、導電率が５Ｓ／ｍの膜から構成されている。電波吸収材２１は、例えば、電気抵抗体であるマンガニン等のＣｕ合金膜、貴金属合金膜、炭素膜或いは、Ｐｔ・Ａｕ・Ｐｂ等の貴金属塩又はＳｎＯ_２等の金属の酸化物等を塗布したフィルム又は布、から構成されている。電波吸収材２１は、さらに、炭素粉を混入した誘電体版で構成することも可能である。

中間層２２には、一辺の長さが１５０ｍｍの正方形の複数の中間膜２２ａが、導体箔２０から３ｍｍの位置に、相互に２０ｍｍの間隔でマトリクス状に配置させて構成される。

樹脂２３は、導体箔２０と中間層２２の間及び中間層２２と電波吸収材２１との間に充填された、例えば、誘電率が１．１〜１．３の発泡スチロール等の樹脂から構成される。

中間層２２には、一辺の長さが例えば１５０ｍｍの方形の外形を持ち、中央部に方形の孔が形成された中間膜２２ａが、マトリクス状に配置されている。各中間膜２２ａは、導体箔２０と同様、電波の完全反射体である銅、アルミニウム又それらの合金等の金属から構成され、導体箔２０及び電波吸収材２１に対向している。

中間層２２の各中間膜２２ａの孔の位置には、方形の外形を有する中間膜２２ｂがそれぞれ配置されている。各中間膜２２ｂは、導体箔２０と同様、電波の完全反射体である銅、アルミニウム又それらの合金等の金属から構成され、導体箔２０及び電波吸収材２１に対向している。
次に、この電波吸収体の製造方法を図３（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
まず、厚さ３ｍｍで、誘電率が１．１〜１．３の発泡スチロール板２３ａを用意する。図３（ａ）に示すように、発泡スチロール板２３ａの一主面に、この発泡スチロール板２３ａとほぼ同一サイズの導体箔２０を接着する。次に、発泡スチロール板２３ａの他主面に、図３（ｂ）に示すように、一辺が１５０ｍｍの正方形の中間膜２２ａを２０ｍｍの間隔で配置・接着する。さらに、発泡スチロール板２３ａの他主面の中間膜２２ａの孔の位置に、中間膜２２ｂを配置・接着する。

一方で、発泡スチロール板２３ａとほぼ同一のサイズ・材質で、厚さが１３ｍｍの発泡スチロール板２３ｂを用意する。この発砲スチロール板２３ｂの一主面に、この電波吸収材２１を接着する。

次に、発泡スチロール板２３ａの他主面と発泡スチロール板２３ｂの他主面とを、図３（ｃ）に示すように接着する。
その後、必要に応じて、全体を樹脂などで構成された保護膜でカバーする。

ここで、中間層に配置される中間膜の機能を、図４〜図９を参照しつつ、説明する。
導体箔２０と電波吸収材２１との間の中間層２２に中間膜２２ａを配置することにより、異なる２つ周波数帯域の電波を吸収して反射が抑制される。
図４に示す各中間膜２２ａの一辺の長さａを１５０ｍｍとし、各中間膜２２ａの孔の一辺の長さＳ１を０ｍｍ（即ち、中間膜２２ａの孔がない状態）とし、電波吸収材２１側から電波を入射した場合の反射損失（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｌｏｓｓ）を評価すると、入射電磁波の周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に対して図５の特性カーブＴ１が得られる。尚、反射損失は、入射電界強度に対する反射電界強度の割合を示し、「反射損失」＝２０×ｌｎ（入射電界強度／反射電界強度）として計算されている。
特性カーブＴ１は、周波数が２．４ＧＨｚ近辺の周波数帯域と４．２ＧＨｚ近辺の周波数帯域の電波が吸収されて反射が抑制されることを示している。

各中間膜２２ａも孔の一辺の長さＳ１を１６ｍｍ、２０ｍｍ、２４ｍｍと変化させて、反射損失を評価すると、特性Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４がそれぞれ対応して得られる。特性Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４から明らかなように、中間膜２２ａの孔を大きくすることにより、吸収される電波の周波数帯域が低周波側にシフトする。

次に、各中間膜２２ａの中央部の孔の位置に、中間膜２２ｂを配置することによる反射損失の変化を評価する。
図６には、中間膜２２ａの一辺の長さａと、中間膜２２ａの孔の一辺の長さＳ１と、中間膜２２ｂの一辺の長さＳ２とが示されている。中間膜２２ａの一辺の長さａと中間膜２２ａの孔の一辺の長さＳ１とを固定し、中間膜２２ｂの一辺の長さＳ２を、０ｍｍ（中間膜２２ｂがない状態に相当）、１４ｍｍ、１６ｍｍ、１８ｍｍと変化させて反射損失を調べると、Ｓ１の０ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍ、１８ｍｍに対応して図７の反射損失の特性Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８が得られる。図７から明らかなように、中間膜２２ｂを設けることによって、吸収される電波の周波数帯域の数が３に増加したことがわかる。

次に、各中間膜２２ａの中央部の孔の位置に配置された中間膜２２ｂに。さらに孔を形成した場合の反射損失の変化を評価する。
図８には、中間膜２２ａの一辺の長さａ１と、中間膜２２ａの孔の一辺の長さＳ１と、中間膜２２ｂの一辺の長さＳ２と、中間膜２２ｂに形成した方形の孔の一辺の長さａ２が示されている。中間膜２２ａの一辺の長さａ１と中間膜２２ａの孔の一辺の長さＳ１と中間膜２２ｂの一辺の長さＳ２とを固定し、中間膜２２
ｂの孔の一辺の長さａ２を、０ｍｍ（中間膜２２ｂの孔がない状態に相当）、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍと変化させて反射損失を調べると、ａ２の０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍに対応して図９の反射損失の特性Ｔ９、Ｔ１０、Ｔ１１、Ｔ１２が得られる。図９から明らかなように、中間膜２２ｂに孔を設けることによって、中間膜２２ｂを配置することによって増加した吸収される電波の周波数帯域が、シフトすることがわかる。

以上により、中間層２２に中間膜２２ａと中間膜２２ｂを備える本実施形態の電波吸収体は、電波を吸収する周波数帯域を３つ持つと共に、中間膜２２ａと中間膜２２ｂのディメンジョンにより、電波を吸収する周波数帯域の周波数も調整可能であることがわかる。

さらに、中間膜２２ｂに孔を形成し、その孔に別の中間膜を形成することを繰り返すことにより、電波を吸収する周波数帯域の数を増加させることもわかる。
従って、中間層２２の数を増加させなくても、電波を吸収する周波数帯域の数を増加させることができ、構造が単純化できる。また、必要以上に電波吸収体の厚みを厚くする必要がない。また、中間膜２２ａ及び中間膜２２ｂをマトリクス状に規則的に配置する場合にも、中間膜２２ｂは中間膜２２ａの孔に配置するだけなので、中間膜２２ａのサイズにのみ着目して規則的にマトリクス状に配置する設計をすれば、本実施形態の電波吸収体を実現できる。即ち、設計も容易である。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。その変形例としは、例えば次のようなものがある。
（１）導体箔２０と電波吸収材２１との間隔、導体箔２０と中間層２２との間隔などは、吸収対象の周波数帯域及び樹脂２３の誘電率等に応じて任意に変更可能である。同様に、中間膜２２ａ、中間膜２２ｂのサイズは、吸収対象となる周波数帯や希望する吸収特性等に応じて適宜変更可能である。

（２）図１０（ａ），（ｂ）は、変形例を示す図であり、中間層２２が示されている。
中間層２２にマトリクス状に配置される各中間膜２２ａ，２２ｂの形状は、方形ばかりでなく、任意の形状ものが選択でき、例えば図１０（ａ）のように、三角形でもよく、図１０（ｂ）のように円形でもよく、さらに、これらを組み合わせてもよい。

（３）図１１は、中間層２２に配置される中間膜２２ａと中間膜２２ｂの変形例を示す図である。
中間膜２２ａは、方形や閉路に形成しなくてもよく、例えば図１１に示すように、渦巻き状にしてもよい。中間膜２２ｂも方形や閉路を構成しなくてもよく、図１１に示すように、渦巻き状にしてもよい。

（４） 中間膜２２ａ，２２ｂを導体のメッシュで構成してもよい。

（５）図１２は、中間層２２に配置される中間膜２２ａと中間膜２２ｂの変形例を示す図である。
中間膜２２ａの孔に配置する中間膜２２ｂのサイズが小さい場合には、図１２に示すように、中間膜２２ｂをマトリクス状に配置してもよい。この場合、反射損失の特性が、中間層２２で均等化される等の効果が期待できる。

本発明の実施形態に係る電波吸収体を示す斜視図である。 図１の電波吸収体の断面図である。 電波吸収体の製造方法の説明図である。 中間膜のディメンジョンの説明図である。 反射損失特性を示す図である。 中間膜のディメンジョンの説明図である。 反射損失特性を示す図である。 中間膜のディメンジョンの説明図である。 反射損失特性を示す図である。 中間層の変形例を示す図である。 中間層に配置される各中間膜の変形例を示す図である。 中間層に配置される各中間膜の変形例を示す図である。 従来の多周波帯対応電波吸収体を示す斜視図である。

符号の説明

２０ 導体箔
２１ 電波吸収材
２２ 中間層
２２ａ，２２ｂ 中間膜
２３ 樹脂

Claims (7)

1. 導電体から構成された反射膜と、
   抵抗体から構成されて前記反射膜に対峙する吸収材と、
   前記反射膜と前記吸収材との間に位置して該反射膜及び吸収材に対向する中間層と、
   導電体で形成されて前記中間層に配置され、前記反射膜及び吸収材に対向すると共に、中央部には該反射膜側から吸収材側に貫通した孔が形成された第１の中間膜と、
   導電体で形成され、前記中間層の前記第１の中間膜の前記孔の位置に配置されて、前記反射膜及び吸収材に対向する第２の中間膜と、
   を備えることを特徴とする電波吸収体。
2. 前記第１の中間膜の前記孔の位置に配置された前記第２の中間膜の中央部には前記反射膜側から前記吸収材側に貫通した孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電波吸収体。
3. 前記第１の中間膜の前記孔の位置に配置された前記第２の中間膜は、複数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電波吸収体。
4. 前記第１の中間膜の前記孔の位置には、外径の異なる複数の前記第２の中間膜が配置され、
   前記各第２の中間膜の中央部には前記反射膜側から前記吸収材側に貫通した孔がそれぞれ形成され、外径の小さい第２の中間膜が外径の大きな第２の中間膜の孔の位置に順次配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電波吸収体。
5. 導電体で形成され、前記外径が最小の第２の中間膜の孔の位置に配置され、前記反射膜及び吸収材に対向する第３の中間膜を備えることを特徴とする請求項４に記載の電波吸収体。
6. 前記第１の中間膜と前記第２の中間膜とから構成されるパターンが、前記中間層にマトリクス状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電波吸収体。
7. 前記第１の中間膜と前記第２の中間膜と前記第３の中間膜から構成されるパターンが、前記中間層にマトリクス状に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電波吸収体。

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