JP6235834B2 - 電磁波吸収層を利用した電磁波損失の測定装置および測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、電磁波シールド材等の試料における電磁波に係る損失特性を測定する技術に関するものである。

近年、社会の高度情報化に伴い、無線通信では高周波帯域の電磁波が広く利用されている。また、様々な場面で使用される種々の電子機器もその動作に伴い高周波電磁波を放射する。このように環境に遍満する電磁波による電子機器の誤動作や回路破壊、さらには人体等への悪影響を防止するため、現在種々の電磁波シールド材が利用されている。特に、電子機器にはEMC（Electro-Magnetic Compatibility）対策として電磁波シールド材を適用することが不可欠である。

この電磁波シールド材として、現在、軽量化および低コスト化の要請から、伝統的材料である金属材に代わって導電性繊維や導電性高分子材等の種々の材料が開発されている。この際、用途に適したシールド性能を発揮させるためにも、これらの電磁波シールド材の有するシールド効果を予め正確に把握しておくことが重要となる。従来、このシールド効果の測定方法として、たとえば非特許文献１に記載されたKEC（Kansai Electronic industry development Center）法が広く利用されてきた。

KEC法によるシールド効果測定装置は、電磁波送信用の治具と電磁波受信用の治具とを有し、両治具の間に測定試料（電磁波シールド材）を配置し、送信された電磁波信号が受信側でどの程度減衰したかを計測する。すなわち、この装置は電磁波の透過損失を測定した上で、その結果から測定試料のシールド効果を導出する。

佐藤利三郎他、「EMC電磁環境学ハンドブック」、科学技術出版株式会社、2009年9月発行、597〜607ページ

現在、利用される電磁波の更なる高周波化が進んでいる。たとえば、携帯電話網で使用される電磁波の周波数は約0.7ないし２ギガヘルツ（GHz）に至っており、さらに無線LANでは約５GHzの周波数も使用されている。このような事情から、実際に電磁波シールド材に対し、たとえば10GHzを超える周波数帯でのシールド効果の保証が要請される場合も多い。

しかしながら、従来のシールド効果測定装置では、１GHzを超える周波数帯域でのシールド効果を測定することが困難である。実際、このような高周波電磁波を従来の装置内に励起して測定試料に照射しようとすると、励起された高周波電磁波と送信用治具および受信用治具との間で強い共振が発生してしまう。これにより、出力として得られた高周波電力が大きく変動してノイズを多量に含み、結果として正確なシールド効果を算出することができなくなる。

本発明はこのような課題に鑑み、１GHzを超える周波数帯域での電磁波に係る損失を測定することができる測定装置および測定方法を提供することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するために、電力を供給する側の給電端と電磁波が出射する出射開口との間で電磁波進行方向に沿って断面開口が広くなる部位を有する出射導波管と、出射導波管の内表面から突出して配設された第１のリッジと、出射導波管の出射開口と対向していてこの出射開口との間に試料を設置可能な入射開口を有し、この入射開口と電磁波を検出する側の検出端との間で電磁波進行方向に沿って断面開口が狭くなる部位を有する入射導波管と、入射導波管の内表面から突出して配設された第２のリッジと、電磁波を吸収する材料を含み、出射導波管および入射導波管の内表面を覆う電磁波吸収層とを有する測定装置を提供する。

ここで、電磁波吸収層は、少なくとも第１のリッジの根元にある互いに対向する導波管内表面上で、出射開口部位の内表面を覆う層部分の層厚が、給電端部位の内表面を覆う層部分の層厚よりも大きくなる層厚分布を有することが好ましい。

本発明によれば、さらに、試料の電磁波に係る損失の測定方法であって、内部に第１のリッジが配設され、電力を供給する側の給電端と電磁波が出射する出射開口との間で電磁波進行方向に沿って断面開口が広くなる部位を有する出射導波管における内表面と、内部に第２のリッジが配設され、出射開口に対向する入射開口と電磁波を検出する側の検出端との間で電磁波進行方向に沿って断面開口が狭くなる部位を有する入射導波管における内表面とを、電磁波を吸収する材料を含む電磁波吸収層で覆い、出射開口と入射開口との間に試料を設置し、給電端側から電力を供給して励起した電磁波を試料に照射し、この試料を透過した電磁波によって発生する電力を検出端側から検出する測定方法が提供される。

本発明によれば、１GHzを超える周波数帯域での電磁波に係る損失を測定することができる。

本発明によるシールド効果測定装置の一実施例を示す斜視図である。 図１に示す出射ホーンのyz面による斜視断面図である。 図１に示す出射ホーンの上面図である。 図１に示す出射ホーン内に配設された出射リッジを示す模式図である。 電磁波吸収層がない測定装置の出射ホーンを示すｙｚ面の斜視断面図である。 電磁波吸収層が設置された測定装置の出射ホーンを示すｙｚ面の斜視断面図である。 電磁波吸収層がない場合における測定装置内の電流密度分布図である。 電磁波吸収層が設置された場合における測定装置内の電流密度分布図である。 図２および図３に示した電磁波吸収層を説明するための出射ホーンのyz面断面図である。 本発明に係る電磁波吸収層の他の実施例を示す出射ホーンのyz面断面図である。 本発明に係る電磁波吸収層のさらに他の実施例を示す出射ホーンのyz面断面図である。 本発明に係る電磁波吸収層のさらに他の実施例を示す出射ホーンの上面図である。 シールド効果測定のシミュレーション実験を実施したシールド効果測定装置の装置モデルを示す正面図である。 図６に示した層厚一定の電磁波吸収層を設置した場合におけるシールド効果測定のシミュレーション実験結果を示すグラフである。 以下のシールド効果測定の実施例に用いたパンチングメタルを示す模式図である。 層厚一定の電磁波吸収層を設置した場合および層厚分布を持たせた電磁波吸収層を設置した場合におけるシールド効果測定のシミュレーション実験結果を示すグラフである。 ガイド導波部がない装置モデルおよび設置された装置モデルによる励起電磁波が３GHzでのシールド効果測定のシミュレーション結果を示すグラフである。 ガイド導波部がない装置モデルおよび設置された装置モデルによる励起電磁波が９GHzでのシールド効果測定のシミュレーション結果を示すグラフである。

次に添付図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
［シールド効果測定装置］
図１は、本発明によるシールド効果測定装置の一実施例を示す斜視図である。なお、以後の図面では必要に応じて図示された対象の向きを示すxyz軸座標系が表示される。ここで、ｚ軸は装置内を伝播する電磁波の進行方向を向いた軸として設定される。

図１によれば、本発明によるシールド効果測定装置１は、出射ホーン11および入射ホーン12を含み、両ホーンの間に配置された測定試料における電磁波の透過損失を測定することができる。本実施例では、測定試料を挟持しつつ出射ホーン11と入射ホーン12とを中継するガイド導波部13が更に配設されている。ここで、狭持される測定試料は、透過損失を測定しやすいように板状またはシート状であることが好ましい。

出射ホーン11は、電力を供給する側の給電端112と電磁波が出射する出射開口111との間に、電磁波進行方向（ｚ軸方向）に沿って（ｚ軸に垂直な断面での）断面開口が広くなる部位を有する出射導波管である。出射ホーン11の管内には、第１のリッジである出射リッジ14が出射ホーン11の内表面から突出する形で配設されている。一方、入射ホーン12は、電磁波が入射する入射開口121と電磁波を検出する側の検出端122との間に、電磁波進行方向（ｚ軸方向）に沿って（ｚ軸に垂直な断面での）断面開口が狭くなる部位を有する入射導波管である。入射ホーン12の管内には、第２のリッジである入射リッジ15が入射ホーン12の内表面から突出する形で配設されている。出射ホーン11の出射開口111と入射ホーン12の入射開口121とはガイド導波部13を介して対向しており、測定試料はガイド導波部13に狭持され、出射開口111と入射開口121との間に設置される。

出射ホーン11（および出射リッジ14）と入射ホーン12（および入射リッジ15）とはそれぞれ、本実施例において１ないし18GHzの周波数帯域を有する角錐状のリッジホーンアンテナを構成する。出射ホーン11の給電端112側に取り付けられたRF入力コネクタ17から高周波電力が供給されて高周波電磁波が励起される。高周波電磁波は、出射ホーン11内を測定試料位置まで伝播して測定試料を透過し、その後入射ホーン12内を伝播して、入射ホーン12の検出端122側に取り付けられたRF入力コネクタ18から高周波電力として取り出される。

図２は、出射ホーン11のyz面による斜視断面図である。また、図３は、出射ホーン11の上面図である。

図２および図３によれば、電磁波を吸収する特性を有する電磁波吸収層161および162が、出射ホーン11の導波管（ホーン）内表面を覆うように設置されている。電磁波吸収層161は、出射リッジ14の根元にある互いに対向するホーン内表面の各々の上に設置され、一方、電磁波吸収層162は、出射リッジ14を間に置いて互いに対向するホーン内表面の各々の上に設置されている。

このうち、電磁波吸収層161は、出射開口111部位の内表面を覆う層部分の層厚が、給電端112部位の内表面を覆う層部分の層厚よりも大きくなる層厚分布を有する。本実施例の電磁波吸収層161は、さらに、電磁波進行方向（ｚ軸方向）に沿って増加する層厚分布を示し、この方向に平行であって且つ互いに平行な層表面を有する。

一方、電磁波吸収層162は、本実施例において一定の層厚分布を有するが、電磁波吸収層161と同様に層厚が電磁波進行方向（ｚ軸方向）に沿って増加する分布を有していてもよい。ここで、出射ホーン11のホーン内表面のすべてが電磁波吸収層で覆われていることが好ましい。これは、ホーン内表面に露出部分が存在するとその位置で電磁波の共振が発生しやすくなってしまうことによる。なお、電磁波吸収層161および162の層厚は、出射ホーン11のホーン内表面の法線方向での厚さとする。ここで、出射開口111側の層端面位置で層が斜断された形となっている場合、この層端面位置での厚さを層厚とはしない。

電磁波吸収層161および162はともに、たとえばカーボン粒を含浸させたウレタン型電波吸収体を含む層とすることができる。たとえば、ホーン内表面上にウレタン型電波吸収シートを貼付して電磁波吸収層161および162としてもよい。なお、当然に他の種類の電波吸収体、たとえばフェライト等の磁性体粉末または導電性繊維等を混合させたものや、ポリスチロールまたはゴム等のマトリックスを用いた吸収体を用いて電磁波吸収層161および162を構成することも可能である。さらには、誘電体粉末もしくは繊維、導電体粉末もしくは繊維、または磁性体粉末もしくは繊維を拡散させた所定の液体を固化させて電磁波吸収層161および162としてもよい。

また、電磁波吸収層161および162を互いに誘電率の異なる層による２層以上の多層構造として、層全体の厚みを小さくしたり高周波電磁波の吸収性能を向上させたりしてもよい。各層の誘電率は、たとえばカーボンの含浸量を変化させることによって調整することができる。または、異なる種類の電波吸収体からなる層を積層させてもよい。このような多層構造の場合、層数および各層の誘電率は、多層構造全体の見かけの誘電率が測定で使用される電磁波の周波数範囲に適した値となるように決定される。

さらに、電磁波吸収層161および162は、層厚方向について層内の誘電率が変化する誘電率分布を有していてもよい。これによっても、層全体の厚みを小さくしたり高周波電磁波の吸収性能を向上させたりすることができる。このような誘電率の分布は、たとえばカーボンの含浸量を層厚方向について変化させることによって実現することができる。

また、入射ホーン12および入射リッジ15、さらには入射ホーン12のホーン内表面上の電磁波吸収層も、図２および図３と同様の構成とすることができる。同一の構造を有する２つのリッジホーンアンテナを突き合わせて、出射ホーン11および出射リッジ14ならびに入射ホーン12および入射リッジ15としてもよい。

図４は、出射ホーン11内に配設された出射リッジ14を示す模式図である。

図４ならびに図２および図３によれば、出射リッジ14は、出射ホーン11における互いに対向するホーン内表面の各々の中央から突出し、電磁波進行方向（ｚ軸方向）に沿って互いの間隔を広げるように伸長した形で配設された２枚の羽根状金属板である。また、これらの金属板の間に高周波電力を供給するための同軸給電部141が設けられている。同軸給電部141は、RF入力コネクタ17に接続され、外部からRF入力コネクタ17を介して高周波電力を取り込む。

同軸給電部141から高周波電力を供給することによって、出射リッジ14と出射ホーン11との間で電界が発生し、出射ホーン11内に高周波電磁波が励起される。励起された高周波電磁波は、TEM波（Transverse Electro-Magnetic Wave）がTEMセル内を電界および磁界に垂直な方向に進むのと同様の原理でｚ軸方向（測定試料に向かう方向）に伝播する。測定試料に入射した電磁波はその一部が吸収されたり反射されたりするが、測定試料を透過した電磁波は、入射リッジ15と入射ホーン12との間に電界を発生させ、入射ホーン12内をｚ軸方向に伝播して、RF出力コネクタ18から出力電力として取り出される。

なお、入射リッジ15も図４と同様の構造を有するものとすることができる。この場合は、図４の同軸給電部141が電力の取り出し口となる。
［電磁波吸収層］
図５および図６は、それぞれ電磁波吸収層がない測定装置および電磁波吸収層が設置された測定装置の出射ホーンを示すｙｚ面の斜視断面図である。また、図７および図８は、それぞれ電磁波吸収層がない場合および設置された場合における測定装置内の電流密度分布図である。さらに、図９は、図２および図３に示した電磁波吸収層161を説明するための出射ホーン11のyz面断面図である。

図７の電流密度分布図は、図５に示した電磁波吸収層がない場合における、８GHzの高周波電磁波をホーン内に励起させた際のホーン内表面およびリッジ表面での電流密度の分布を示している。一方、図８の電流密度分布図は、図６に示した一定の層厚分布を有する電磁波吸収層が設置された場合における、８GHzの高周波電磁波をホーン内に励起させた際のホーン内表面およびリッジ表面での電流密度の分布を示している。図７および図８の分布図において、同じ明度の部分は同一の電流密度を有する部分であり、明度が高いほど高い電流密度を示す。

図７によれば、電磁波吸収層がない場合、励起された電磁波がホーンおよびリッジの全体で反射し共振して電流が広範囲で発生していることが分かる。一方、図８によれば、電磁波吸収層が設置された場合、電流の発生は全体的に抑制されるが、ホーンの出射開口および入射開口付近のリッジ根元部分にはなお電流が発生し、この部分に係る共振が残存している。このように、一定の層厚分布を有する電磁波吸収層を設置することによって、ホーンおよびリッジの形状に起因する電磁波の共振は相当に低減されることが分かる。また、その一方で、電磁波吸収層を設置しても、出射開口および入射開口付近のリッジ根元部分に係る共振が残存することも理解される。

この残存する共振を押さえ込むべく、図９に示したように、出射開口111付近での電磁波吸収層161の層厚をより大きくする。具体的には、電磁波吸収層161に電磁波進行方向（ｚ軸方向）に沿って最小層厚ｔ_minから最大層厚ｔ_maxまで変化する層厚分布を設定する。このような電磁波吸収層161の層厚分布を実現することによって、電磁波吸収層161の対向する最大層厚ｔ_max部分の間に位置する電磁波は、図９に示した出射開口111におけるリッジ間の中央Ｆに集中し、図８に示したような電流密度分布の集中が解消される。これにより電磁波の共振を十分に抑制することができる。

特に、電磁波吸収層161において、出射開口111部位の内表面を覆う層部分の層厚を大きくすることによって、上述した電流密度分布の集中がより効果的に解消されるのである。このように、電磁波吸収層161の層厚分布は、出射ホーン11のホーン内表面および出射リッジの表面での電流密度の極大値を低減させるように決定することが好ましい。

ここで、入射ホーン12の入射開口121付近での電磁波吸収層の層厚をより大きくすることも好ましい。これにより、入射ホーン12内においても電磁波の共振を十分に抑制することができる。すなわち、入射ホーン12内においても、ホーン内表面および出射リッジの表面での電流密度の極大値を低減させるように電磁波吸収層の層厚分布を決定することが好ましい。

なお、以上に説明した電磁波吸収層を有するシールド効果測定装置１の出射ホーン側を取り出して、出射ホーンの出射開口から出射した電磁波を測定試料に照射することも可能である。この場合、共振ノイズの抑制された電磁波を照射するので、たとえば測定試料の高周波帯域での反射損失（反射係数）を従来よりも正確に測定することができる。

図10および図11は、本発明に係る電磁波吸収層の他の実施例を示す出射ホーンのyz面断面図であり、図12は、本発明に係る電磁波吸収層のさらに他の実施例を示す出射ホーンの上面図である。

図10によれば、電磁波吸収層163は、出射リッジの根元にある互いに対向するホーン内表面の各々の上に設置されている。電磁波吸収層163の層厚は電磁波進行方向（ｚ軸方向）に沿って増加しているが、対向する層表面同士は電磁波進行方向（ｚ軸方向）に沿ってその間隔を狭めている。一方、図11によれば、電磁波吸収層164も、出射リッジの根元にある互いに対向するホーン内表面の各々の上に設置されている。また、電磁波吸収層164の層厚も電磁波進行方向（ｚ軸方向）に沿って増加しているが、対向する層表面同士は電磁波進行方向（ｚ軸方向）に沿ってその間隔を広げている。これらの態様の電磁波吸収層によっても、励起した電磁波を出射開口におけるリッジ間の中央に集中させ、電磁波の共振を十分に抑制することができる。

図12によれば、電磁波吸収層166は、電磁波吸収層165と同様に、層厚が電磁波進行方向（ｚ軸方向）に沿って増加する層厚分布を有している。すなわち、出射リッジの根元にある互いに対向するホーン内表面上に設置された電磁波吸収層165だけでなく、出射リッジを間に置いて互いに対向するホーン内表面上に設置されている電磁波吸収層166も、出射開口部位の内表面を覆う層部分の層厚が、給電端部位の内表面を覆う層部分の層厚よりも大きくなる層厚分布を有している。このような態様の電磁波吸収層によっても、励起した電磁波を出射開口におけるリッジ間の中央により集中させ、電磁波の共振を十分に抑制することができる。
［シールド効果測定］
以下、本発明のシールド効果測定装置によるシールド効果測定の実施例を示す。最初にシールド効果について説明する。シールド効果ＳＥは、一般に次式（１）で算出される。

ここで、Ｅ₀は測定試料を装置１に設置していない場合（ブランクの場合）の入射ホーン12での電界強度（伝送レベル）であり、Ｅ_Sは測定試料を装置１に設置した場合の（試料を透過した電磁波における）入射ホーン12での電界強度（伝送レベル）である。また、Ｐ₀はブランクの場合の入射ホーン12のRF出力コネクタ18（図１）から出力される電力であり、Ｐ_Sは測定試料を装置１に設置した場合のRF出力コネクタ18から出力される電力である。

図13は、シールド効果測定のシミュレーション実験を実施したシールド効果測定装置１の装置モデルを示す正面図である。

図13に示すように、以下に示す実施例では、特にことわりのない限り、測定試料はシールド効果測定装置１の装置モデルのガイド導波部13に狭持されて設置されていた。また、測定モデルの出射ホーン11および入射ホーン12のｚ軸方向での長さL_zは152mmであった。ガイド導波部13のｚ軸方向での長さ2L_gは100mm（L_g＝50mm）であった。さらに、出射開口のｘ軸方向での幅Ｗ_x（図３）は240mmであり、出射開口のｙ軸方向での高さＨ_y（図３）は139mmであった。また、出射リッジ14および入射リッジ15の厚みは8.6mmであった。

図14は、図６に示した層厚一定の電磁波吸収層を設置した場合におけるシールド効果測定のシミュレーション実験結果を示すグラフである。

本実施例では、図６に示した層厚一定の電磁波吸収層を設置した装置モデルを用いて、シールド効果を測定するシミュレーション実験を行った。測定試料は、比誘電率が９であり、厚みが0.5マイクロメートル（μm）であって、導電率σがそれぞれ5.8×10⁴S/m、5.8×10⁵S/m、5.8×10⁶S/mおよび5.8×10⁷S/mである４種類であった。図14のグラフは、励起した電磁波の周波数（GHz）を横軸にとり、測定されたシールド効果（dB）を縦軸にとっている。グラフ中の実線は、シールド効果のシミュレーション値に対しスプライン補間を行った結果得られたものである。また、破線は、平面波近似された等価伝送路法を用いて計算されたシールド効果の理論値を示す。

図14によれば、シールド効果は、いずれの測定試料においても理論値に近い値を示す。すなわち、電磁波吸収層を設置することによって、導電率σが5.8×10⁴S/mないし5.8×10⁷S/mの範囲の測定試料について１〜13ＧＨｚの周波数範囲で理論値に近いシールド効果の測定値を得ることができる。しかしながら、横軸（周波数）に沿ってシールド効果の変動が見られる。この変動は、図８を用いて説明したように層厚一定の電磁波吸収層を設置しても残存する共振に起因するものである。

図15は、以下のシールド効果測定の実施例に用いたパンチングメタルを示す模式図である。

図15に示すように、パンチングメタルは、直径ｄの貫通孔をピッチａで正方格子状に配置させた厚さｔの金属板である。パンチングメタルのシールド効果SEの理論値は、次式（２）で算出される。

ここで、λ₀はパンチングメタルに照射された電磁波の波長である。式（２）のシールド効果の理論値は、無限大の表面を有するパンチングメタルに平面波が垂直に照射された場合の値である。

以下、シールド効果SEの理論値が導出されたパンチングメタルを用いて、シールド効果測定のシミュレーション実験を行った２つの実施例を示す。

ここで、一方の実施例では、図６に示した層厚一定の電磁波吸収層167を含む装置モデルによって、パンチングメタルのシールド効果を測定するシミュレーション実験を実施した。また、他方の実施例では、図２に示した層厚分布を有する電磁波吸収層161および層厚一定の電磁波吸収層162を含む装置モデルによって、パンチングメタルのシールド効果を測定するシミュレーション実験を実施した。パンチングメタルは、ピッチａが３ミリメートル（mm）であって厚さが0.5mmであり、貫通孔の直径ｄがそれぞれ１mm、２mmおよび３mmである３種類を用いた。

また、電磁波吸収層167の一定の層厚は10mmであった。一方、電磁波吸収層161は、最大層厚ｔ_max（図９）が36mmであり最小層厚ｔ_min（図９）が１mmである層厚分布を有していた。また、電磁波吸収層162の一定の層厚は10mmであった。さらに、電磁波吸収層167ならびに電磁波吸収層161および162の比誘電率は２であり、導電率は0.8S/mであった。

図16は、層厚一定の電磁波吸収層を設置した場合および層厚分布を持たせた電磁波吸収層を設置した場合におけるシールド効果測定のシミュレーション実験結果を示すグラフである。

図16のグラフは、励起した電磁波の周波数（GHz）を横軸にとり、測定されたシールド効果（dB）を縦軸にとっている。また、グラフ中の実線および点線は、それぞれ層厚一定の電磁波吸収層の場合および層厚分布を持たせた電磁波吸収層の場合でのシールド効果のシミュレーション値に対しスプライン補間を行った結果得られたものである。

図16によれば、層厚一定の電磁波吸収層の場合では、ｄ＝１、２および３（mm）のいずれにおいても、測定された２ないし10GHzの周波数範囲で共振を示す変動が見られる。特に、周波数が3.1GHz当たりで強い共振を示すピークが出現する。これは、図８で説明したホーンの出射開口および入射開口付近のリッジ根元部分に集中した電流密度分布に対応する共振に相当する。

一方、層厚分布を持たせた電磁波吸収層の場合では、層厚一定の電磁波吸収層の場合と比較して、２ないし10GHzの周波数範囲で共振に対応する変動が抑制され、安定した測定結果が得られることが分かる。ちなみに、図16のグラフにおいて、層厚一定の場合（点線）ではスムージング処理によって多数発生したリップルを除去しているが、層厚分布を持たせた場合（実線）ではスムージング処理は実施されておらず、それでもリップルの抑制された出力が得られている。

次いで、ガイド導波部13を設置することのシールド効果測定に対する影響を検討する。

図17は、ガイド導波部13がない装置モデルおよび設置された装置モデルによる励起電磁波が３GHzでのシールド効果測定のシミュレーション結果を示すグラフである。また、図18は、ガイド導波部13がない装置モデルおよび設置された装置モデルによる励起電磁波が９GHzでのシールド効果測定のシミュレーション結果を示すグラフである。

なお、両装置モデルに設置された電磁波吸収層は図２の電磁波吸収層161および162であった。電磁波吸収層161は、最大層厚ｔ_max（図９）が36mmであり最小層厚ｔ_min（図９）が１mmである層厚分布を有していた。また、電磁波吸収層162の一定の層厚は10mmであった。さらに、電磁波吸収層161および162の比誘電率は２であり、導電率は0.8S/mであった。

図17および図18のグラフでは、横軸が測定試料であるパンチングメタルのピッチａ（mm）であり、縦軸がシールド効果（dB）である。ここで、シールド効果（dB）は縦軸下向きに値が増加するようにプロットされている。また、ガイド導波部がない装置モデルによるパンチングメタルのシールド効果の測定をシミュレーションした結果を三角印で示し、一方、ガイド導波部13を含む装置モデルによるパンチングメタルのシールド効果の測定をシミュレーションした結果を点線で示す。

図17によれば、励起電磁波の周波数が３GHzでは、ガイド導波部13がない場合も設置された場合もともにおおむね理論値通りの値を示すが、ガイド導波部13が設置された場合の方がより理論値に近い結果となる。一方、図18によれば、励起電磁波の周波数が９GHzでは、ガイド導波部13がない場合も設置された場合もともにおおむね理論値に近い値を示し、両者の結果はほぼ一致する。

このように、ガイド導波部13を設置した場合でも、おおむね理論値通りのシールド効果が測定結果として得られる。ちなみに、シールド効果の測定値が理論値に一致するということは、本測定装置（モデル）における測定試料に照射される電磁波は、おおむね平面波であって測定試料に垂直に入射していることを示している。

以上、本発明によれば、ホーン内表面に電磁波吸収層を設置することによって、測定試料の電磁波に係る損失、特にシールド効果を、１GHzを超える周波数帯域においても測定することができる。これにより、たとえば、今後ますます需要の増加が見込まれる電磁波シールド材における高周波帯域でのシールド性能を適切に評価することが可能となる。

なお、ホーンの出射開口部位および入射開口部位の内表面を覆う層部分の層厚がより大きくなっている層厚分布を有する電磁波吸収層を用いることによって、上限が10GHzを超える周波数帯域、たとえば１ないし18GHzの範囲におけるシールド効果の正確な測定も可能となる。

１ シールド効果測定装置
11 出射ホーン（出射導波管）
111 出射開口
112 給電端
12 入射ホーン（入射導波管）
121 入射開口
122 検出端
13 ガイド導波部
14 出射リッジ（第１のリッジ）
141 同軸給電部
15 入射リッジ（第２のリッジ）
161、162、163、164、165、166、167 電磁波吸収層
17 RF入力コネクタ
18 RF出力コネクタ

Claims (9)

1. 試料の電磁波に係る損失を測定可能な測定装置であって、
   電力を供給する側の給電端と電磁波が出射する出射開口との間で電磁波進行方向に沿って断面開口が広くなる部位を有する出射導波管と、
   該出射導波管の内表面から突出して配設された第１のリッジと、
   前記出射開口と対向していて該出射開口との間に試料を設置可能な入射開口を有し、該入射開口と電磁波を検出する側の検出端との間で電磁波進行方向に沿って断面開口が狭くなる部位を有する入射導波管と、
   該入射導波管の内表面から突出して配設された第２のリッジと、
   電磁波を吸収する材料を含み、前記出射導波管および前記入射導波管の内表面を覆う電磁波吸収層とを有し、
   該電磁波吸収層は、少なくとも前記第１のリッジの根元にある互いに対向する導波管内表面上で、前記出射開口部位の内表面を覆う層部分の層厚が、前記給電端部位の内表面を覆う層部分の層厚よりも大きくなる層厚分布を有することを特徴とする測定装置。
2. 請求項１に記載の測定装置において、前記層厚分布は、前記第１のリッジを間に置いて互いに対向する導波管内表面上でも、前記出射開口部位の内表面を覆う層部分の層厚が、前記給電端部位の内表面を覆う層部分の層厚よりも大きくなることを特徴とする測定装置。
3. 請求項１または２に記載の測定装置において、前記層厚分布は、前記第２のリッジの根元にある互いに対向する導波管内表面上でも、前記入射開口部位の内表面を覆う層部分の層厚が、前記検出端部位の内表面を覆う層部分の層厚よりも大きくなることを特徴とする測定装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の測定装置において、前記電磁波吸収層は、少なくとも前記第１のリッジの根元にある互いに対向する導波管内表面上で、電磁波進行方向に平行であり且つ互いに平行な層表面を有することを特徴とする測定装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の測定装置において、前記層厚分布は、前記出射導波管の内表面および前記第１のリッジの表面での電流密度の極大値を低減させるように決定されたことを特徴とする測定装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の測定装置において、前記出射導波管および前記入射導波管は角錐状のホーンであり、前記第１のリッジおよび前記第２のリッジは、それぞれ該出射導波管および該入射導波管における互いに対向する内表面の各々の中央から突出し、電磁波進行方向に沿って伸長した形で配設されていることを特徴とする測定装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の測定装置において、該装置はさらに、前記出射導波管と前記入射導波管とを中継して接続するガイド導波部を有することを特徴とする測定装置。
8. 試料の電磁波に係る損失を測定可能な測定装置であって、
   電力を供給する側の給電端と電磁波が出射する出射開口との間で電磁波進行方向に沿って断面開口が広くなる部位を有する出射導波管と、
   該出射導波管の内表面から突出して配設されたリッジと、
   電磁波を吸収する材料を含み、前記出射導波管の内表面を覆う電磁波吸収層とを有し、
   該電磁波吸収層は、少なくとも前記リッジの根元にある互いに対向する導波管内表面上で、前記出射開口部位の内表面を覆う層部分の層厚が、前記給電端部位の内表面を覆う層部分の層厚よりも大きくなる層厚分布を有することを特徴とする測定装置。
9. 試料の電磁波に係る損失の測定方法であって、
   内部に第１のリッジが配設され、電力を供給する側の給電端と電磁波が出射する出射開口との間で電磁波進行方向に沿って断面開口が広くなる部位を有する出射導波管における内表面と、内部に第２のリッジが配設され、前記出射開口に対向する入射開口と電磁波を検出する側の検出端との間で電磁波進行方向に沿って断面開口が狭くなる部位を有する入射導波管における内表面とを、電磁波を吸収する材料を含む電磁波吸収層で覆い、
   該電磁波吸収層は、少なくとも前記第１のリッジの根元にある互いに対向する導波管内表面上で、前記出射開口部位の内表面を覆う層部分の層厚が、前記給電端部位の内表面を覆う層部分の層厚よりも大きくなる層厚分布を有し、
   前記出射開口と前記入射開口との間に試料を設置し、
   前記給電端側から電力を供給して励起した電磁波を前記試料に照射し、該試料を透過した電磁波によって発生する電力を前記検出端側から検出することを特徴とする測定方法。