JP4948810B2 - 電波吸収体 - Google Patents

Description

本発明は、電波吸収体に関する。

オフィス等において、情報交換に無線通信が使用されている。しかし、無線通信の電磁波がオフィス等の壁・天井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７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。
抵抗皮膜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ている。

１／４λ型電波吸収体では、特定の周波数帯域について、反射損失を増加させることができる。特許文献１の多周波帯対応電波吸収体では、中心周波数の異なる複数の帯域の反射損失を増加させることができる。

しかしながら、室内無線通信おけるマルチパスによるフェージング対策として使用する電波吸収体では、電波暗室に用いる電波吸収体ほどの電波吸収特性を持つ必要がない。また、室内で利用される無線通信の帯域が増える方向にある。さらに、将来的に、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）を利用する無線通信も盛んになることが想定される。こういった室内環境やＵＷＢ等の周波数帯域の点から、電波吸収体に要求される特性を検討すると、反射損失のピークは、１０ｄＢ程度の低いレベルでよいが、広帯域の電波を吸収する必要がある。比帯域幅としては１００パーセント程度あればよい。

このような広帯域の電波吸収体は、１／４λ型電波吸収体では実現できない。特許文献１の多周波帯対応電波吸収体で広帯域の電波吸収体を実現しようとすると、導体層１７の数を増やして、各導体層１７にサイズの異なる導体膜１７ａをマトリクス状に配置する必要がある。ところが、異なるサイズの導体膜１７ａを規則的マトリクス状に配置することは困難であり、実用的でなかった。

そこで、本発明は、広帯域の電波を吸収することができ、かつ実用的な電波吸収体を提供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、前記反射膜から所定の距離離れた位置に配置され、前記反射膜に対峙する吸収膜と、
導電体で構成され、前記吸収膜の前記反射膜と対向する面に付着されたパッチ素材と、を備え、
前記パッチ素材は、複数であり、前記面にマトリクス状に配置され、
前記パッチ素材と前記反射膜との間は、比誘電率が１〜１．２の誘電体で充填されている、
ことを特徴とする。

また、前記複数のパッチ素材には、サイズ或いは形状の異なる複数種のパッチ素材が含まれていてもよい。

本発明では、パッチ素材が吸収膜に付着されているので、吸収膜が電波エネルギーの吸収体となると共に、パッチ素材で得られる電波吸収特性のＱ値を下げるように機能する。これにより、広帯域の電波を吸収することができ、かつ実用的な電波吸収体を提供することができる。

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抵抗被膜２１と、抵抗被膜２１の導体箔２０に対向する面に付着されたパッチ素材２２と、導体箔２０と抵抗被膜２１及びパッチ素材２２と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。

抵抗被膜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４ｍｍ離れた位置に配置され、厚みが１０ｍｍの膜から構成されている。抵抗被膜２１は、炭素粉を混入した発砲フォーム等で形成され、その導電率は、炭素含有率によって例えば０．５Ｓ／ｍに調整されている。抵抗被膜２１の比誘電率は２〜３程度である。

パッチ素材２２は、例えば一辺の長さが１５０ｍｍの正方形の外形を有している。パッチ素材２２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、抵抗被膜２１に付着されて導体箔２０に対向している。複数のパッチ素材２２がマトリクス状に抵抗被膜２１に付着されている。

樹脂２３は、例えば、比誘電率が１〜１．２程度であり、発砲スチロール等で形成されている。

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１０ｍｍに形成された抵抗被膜２１を用意する。
抵抗被膜２１の一主面に、裁断されたパッチ素材２２を導電性接着剤を用いて接着する（図３（ａ））。このとき、パッチ素材２２の配置がマトリクス状になるようにしてパッチ素材２２を抵抗被膜２１に接着する。

導電性接着剤が乾燥してパッチ素材２２が抵抗被膜２１に固定された後、誘電率が１〜１．２程度で厚みが３ｍｍの発砲スチロール板を樹脂２３として、抵抗被膜２１の一主面に非導電性の接着剤で付着させる（図３（ｂ））。

非導電性の接着剤が乾燥して、樹脂２３が抵抗被膜２１に固定された後、樹脂２３の抵抗被膜２１が接着されていない面に、厚みが１００μｍ〜１ｍｍの導体箔２０を任意の接着剤で接着させる（図３（ｃ））。以上で電波吸収体が製造される。

次に、図１の電波吸収体の特性について説明する。
図１の電波吸収体の特性を評価するために、図４（ａ）に示すＡパターンのサンプルと、図４（ｂ）に示すＢパターンのサンプルと、図４（ｃ）に示すＣパターンのサンプルについて、電波の吸収量を調べた。

Ａパターンのサンプルは、本実施形態の電波吸収体と対比するための参考例であり、導体箔２０に直接、抵抗被膜２１を接着し、抵抗被膜２１の内部にパッチ素材２２を埋め込んだものである。抵抗被膜２１の厚さは、１０ｍｍであり、抵抗被膜２１の導電率は０．５３ｓ／ｍであり、抵抗被膜２１の比誘電率は２．５４である。パッチ素材２２は、導体箔２０からの距離が３ｍｍとなる位置に埋め込まれ、導体箔２０に対向している。

Ｂパターンのサンプルは、本実施形態の電波吸収体を模擬したものであり、導体箔２０に対して厚み３ｍｍの樹脂２３を介してパッチ素材２２及び抵抗被膜２１が対向している。樹脂２３の比誘電率は、１〜１．２程度である。抵抗被膜２１の厚みは１０ｍｍであり、抵抗被膜２１の導電率は０．５３ｓ／ｍである。抵抗被膜２１の比誘電率は２．５４である。

Ｃパターンのサンプルは、本実施形態の電波吸収体と対比するための参考例であり、導体箔２０上に、厚みが３ｍｍの樹脂２３ａを配置し、その樹脂２３ａの上に、パッチ素材２２を付着させている。そして、パッチ素材２２のうえに、厚みが３ｍｍの樹脂２３ｂを配置し、樹脂２３ｂの上に抵抗被膜２１を配置している。樹脂２３ａ，２３ｂの比誘電率は１〜１．２程度である。抵抗被膜２１の厚みは１０ｍｍであり、導電率は０．５３ｓ／ｍである。抵抗被膜２１の比誘電率は２．５４である。

Ａパターン、Ｂパターン及びＣパターンのサンプルの抵抗被膜２１側から電波を入射し、反射損失を測定すると、図５のようになる。

Ａパターンのサンプルでは、６．８ＧＨｚ近辺を中心周波数とする吸収量のピークが得られるが、吸収量が１０ｄＢを超える周波数帯域は狭い。比帯域幅は、５０％程度である。

Ｃパターンのサンプルでは、６．３ＧＨｚ近辺を中心周波数とする吸収量のピークと１０．６ＧＨｚ近傍を中心周波数とする２つの吸収量のピークが得られる。しかしながら、Cパターンのサンプルでは吸収量が１０ｄＢを超える周波数帯域は狭く、不十分である。比帯域幅は、５０％程度である。

Ｂパターンのサンプルでは、６ＧＨｚ近傍に吸収量のピークがあるが、その周波数における吸収量は、１５ｄＢと低い。しかしながら、吸収量が１０ｄＢを超える帯域は、Ａ，Ｃパターンのサンプルに比べて遙かに広くなっている。比帯域幅は９３％である。

したがって、パッチ素材２２が抵抗被膜２１に付着されているので、抵抗被膜２１が電波エネルギーの吸収体となると共に、パッチ素材２２で得られる電波吸収特性のＱ値を下げるように機能するものと推定とされる。

以上のように、本実施形態の電波吸収体は、広帯域の電波を吸収することができ、かつ実用的な電波吸収体を提供することができる。

尚、本発明は、条規実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば次のようなものがある。
（１）導体箔２０と抵抗被膜２１との間隔は、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、パッチ素材２２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６（ａ），（ｂ）は、変形例を示す図であり、抵抗被膜２１が示されている。
抵抗被膜２１にマトリクス状に配置されるパッチ素材２２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６（ａ）のように、三角形でもよく、図６（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） 各パッチ素材２２は、導体のメッシュで構成してもよい。

本発明の実施形態に係る電波吸収体の斜視図である。 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。 サンプルの説明図である。 各サンプルの吸収量の測定結果を示す図である。 パッチ素材の変形例を示す図である。 従来の電波吸収体を示す斜視図である。

符号の説明

２０ 導体箔
２１ 抵抗被膜
２２ パッチ素材
２３ 樹脂

Claims (2)

1. 導電体から構成された反射膜と、
   抵抗体から構成され、前記反射膜から所定の距離離れた位置に配置され、前記反射膜に対峙する吸収膜と、
   導電体で構成され、前記吸収膜の前記反射膜と対向する面に付着されたパッチ素材と、を備え、
   前記パッチ素材は、複数であり、前記面にマトリクス状に配置され、
   前記パッチ素材と前記反射膜との間は、比誘電率が１〜１．２の誘電体で充填されている、
   ことを特徴とする電波吸収体。
2. 前記複数のパッチ素材には、サイズ或いは形状の異なる複数種のパッチ素材が含ま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。

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