JPH03203304A - Ｔｖ周波数帯域用電波吸収体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、セメントと磁性粉粒物もしくは、セメントと
磁性粉粒物とカーボンファイバーを主原料とした、ＴＶ
周波数帯域用電波吸収体に使用する磁性粉粒物組成に関
するものである。

（従来の技術） ＴＶ電波は、１００Ｍ）（ｚ近傍、波及的３ｍを使用周
波数にもつ、１　ｃｈ　〜３　ｃｌｌ、　２００ＭＨｚ
近傍、波及的１．５ｍを使用周波数にもつ、４　ｃｈ　
−１２ｃｈ、　６００ＭＨｚ近傍、波長として約０．５
ｍを使用周波数にもつ、１８ｃｈ〜６２ｃｈまで、実に
最大８倍強の異なる周波数（波長）の電波が使用されて
いる。

したがって、固有の厚みを有する電波吸収体で、広帯域
かつ波長差が２ｍを越えるＴＶ電波を吸収し、偽造（ゴ
ースト）を防止する手段は、使用周波数の高いつまり波
長の短い、例えばレーダ帯域（９、４ＧＨｚ、波及的Ｏ
Ｊｍ）の偽像対策に比べ、解決策としての電波吸収体の
種類は少ない。

現在知られている解決手段は、主に２つ存在し、焼結フ
ェライトタイル材を用いる方法と、カーボン粉と発泡ス
チロール複合体からなるピラミッド型ブロツク材を用い
る方法とがある。しかしながら、焼結ファライトタイル
材は、１０００℃以上の高温で焼成する工程が不可避で
あるため、焼きむらや焼成中のタイルのそり等の変形が
生ずる。

この焼成条件の不均一さを軽減する目的上、タイルの形
状には大きさに制約があり、その寸法は１００１１Ｘ１
０Ｃ１１１程度となる。この値は、１００Ｍ１ｌｚの波
長の約１／３０であり、良好な吸収特性を獲得するため
には、施工に技術的また、特に経済的問題点が多く、広
く一般建築物に普及していない。

またピラミッド型ブロツク材の場合、現在知られている
ＴＶ電波吸収体の厚みは１〜２ｍであり、ビルの外壁に
採用するには、空間的な問題が多く、電波暗室等に使用
する場合にも、部屋の空間を大きく占有するといった問
題点がある。

また、コンクリートにカーボンファイバーカーボンビー
ズおよびスチールファイバーを混合した成形体（清水康
敬：　ＥＭＣ１９８ｇ、　８．６＜ｋ２＞８６頁）が知
られている。しかしながら、上記成形体厚みの報告値は
、２３．７９ｃｍと厚く、また吸収周波数帯域の報告値
も、１００〜２００Ｍ）Ｉｚ付近であることから、全て
のＴＶ用周波数帯域に使用できないといった問題がある
。

さらに、セメント：フェライト重量の体積比を１：４：
３（このうちフェライト重量は全体の６６％）とする電
波吸収建材について、透過減衰量の値（単位：ｃｌＢ／
ｃｍ）が報告されている（特願昭４７−１１３９８０公
報）。しかしながら、上記公報の中には反射減衰量の値
（単位：　ｄＢ）についての記載がなく、成形体表面で
直接反射する電波の量が、全く不明である。

さらに従来のフェライトは、本発明に述べる使用目的に
採用した場合、吸収（損失）が最も効果的となる周波数
とＴＶ周波数とが一致せず、必ずしも電波吸収に適した
フェライトが開発されているとは限らない。

（発明が解決しようとする課８） 本発明は、電波吸収体に適したフェライト粉粒物の提供
を目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明は、原子組成比で、１４≦ＺｎＯ％≦３５．３０
≦Ｆｅ２Ｏ３％≦５５．０，６０≦Ｆｅ２Ｏ３％／（Ｆ
ｅ２０ｉ％＋ＺｎＯ％）　５０．７５および不可避不純
物からなることを特徴とするＴＶ周波数帯域用電波吸収
磁性粉粒物である。

（作　　用） 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図には、通常フェライト組成ならびに、本発明ＴＶ
周波数帯域用電波吸収フェライトの組成を示す。

通常軟質磁性材料に用いられているＭｎ−Ｚｎフェライ
トの組成は、 ９．０≦ＺｎＯ％≦１３，０ ５２．５≦Ｆｅ２０ｉ％≦５４．５ ０．８０≦Ｆｅ２Ｏ，％／　（Ｆｅｚ０３％＋ＺｎＯ％
）≦０．８Ｂの範囲（平賀貞太部、奥谷克伸１尾島輝彦
：フエライト、丸善（１９８８）　１１３頁）にある。

従来材に要求される特性は、飽和磁束密度が高く、ヒス
テリシス損出ならびに渦電流損出が小さ（、パワーロス
の温度係数が負であることが必要となる。

これに対し電波吸収体の場合は、損失（吸収）と損失の
生ずる周波数帯域が問題となり、具体的には磁性体の共
鳴周波数が重要となる。

共鳴周波数ｆ、は、飽和磁化をＭ、、透磁率（直流時）
をμとすると、 ｆ、Ｘμｍ（ν／３π）０Ｍ、　・・・・・・・・・（
１）νはジャイロ磁気定数（＝１．１１０５ＸｌＯ（ｒ
ｎ／Ａ−５）、ｇは通常２）であり、（近角總信；強磁
性体の物理、裳華房（１９８４）　３２５頁）ｆ、は、
透磁率μならびに飽和磁化Ｍ、によりきまる。すなわち
、μ゛ならびにＭ、の値を変化させることにより共鳴周
波数を調整し、特定周波数に対し有効な電波吸収体が作
成可能となる。

第２図は、本発明電波吸収体の構造を示す。施工が容易
という理由により、磁性粉粒物（約７５〜９０％）は、
セメント（約１０〜２５％）、カーボンファイバー（約
Ｏ〜１％）と混ぜて使用する（いずれも乾燥重量比率）
。

ところが、セメントなど非磁性物質内に、従来材（Ｍｎ
−Ｚｎフェライト：Ｍ、は約０．５５Ｔ、μは約２００
０）の粉粒物を混入すると、第７図（ａ）に示すように
、透磁率は約１／１００に、共鳴周波数は約２００倍に
増大する。つまり、トランスやコア、コイル等に使用さ
れている通常組成のＭｎ−Ｚｎフェライトを、セメント
等の非磁性物質と混ぜて使用した場合に、磁性粉粒物配
合量を最大限増やしても、共鳴周波数がＴＶ電波の最適
吸収周波数とは容易に調整できない欠点がある。

本発明ＴＶ周波数帯域用電波吸収磁性粉粒物においては
、原子組成比で、ＺｎＯが１４％以上もしくは３５％以
下、Ｆｅ２Ｏ３が３０％以上もしくは５５％、Ｆｅ２Ｏ
，％／（Ｆｅ２Ｏ３％＋ＺｎＯ％）が０．６０％以上も
しくは０．７５％以下、および不可避不純物とすること
により、第３図に示すように飽和磁化Ｍ、を約１０％〜
８０％下げ、第１式に示すように共鳴周波数をＴＶ周波
数直下の最適値に制御する（低下させる）ことを可能と
した。

ＺｎＯが１４％未満の組成もしくは、Ｆｅ２Ｏ。

が３０％未満の組成では、磁気的特性（室温時）が不十
分であり、またＦｅ、Ｏ，が５５％を越える組成もしく
は、Ｆｅ２Ｏ，％／（Ｆｅ２０ｉ％＋ＺｎＯ％）が０．
７５％を越える組成では飽和磁化Ｍ、が従来材と同程度
（Ｍ、−０，５５Ｔ）以上となるため好ましくなく　（
共鳴周波数が下げられない）、ＺｎＯが３５％を越える
組成もしくは、Ｆｅ２Ｏ３％／（Ｆｅ２０ｉ％＋ＺｎＯ
％）が０．６０未満の組成では、酸化物磁性体のキュリ
ー温度が室温もしくは室温以下となり、電波吸収体側壁
に直接日光が当たる夏場の状況で使用が不可能となる。

磁性粉粒物の大きさや粒径分布については、例えばＦｕ
ｌｌｅｒおよびＴｈｏｍｐｓｏｎによるフルイ分布曲線
や、Ｇｒａｆが提唱した細骨材のドイツ規格（ＤＩＮ１
０４５）の大きさ程度でも良いし、また上記提唱者の値
以下でも良い。

最後に、本発明磁性粉粒物の特徴として、大型電波吸収
体が容易に作成可能となるため、パネルとパネルの隙間
による電波吸収性能の低下か軽減できる。例えば、１０
階建てのビルの４階以上の面積（１０００ｒｆと想定）
が電波障害となる場合、１ＯｃＩ１１角タイルを３３％
の空隙率で取り付けると、約６万７０００枚分の作業が
必要となる。しかも、パネルとパネルの隙間が１關づつ
存在すると電波（１００ＭＨ２）の反射率は約３３倍増
加し、吸収特性は激減する（日本放送協会線；電波吸収
体による電波障害対策ガイドブック昭和５６年７月６頁
）。

ところが、本発明に述べる電波吸収体を、例えば３ｍＸ
１ｍの大きさに成形することにより、取り付は総数は約
３３０枚分・工数は約１／２００に簡素化でき、また隙
間の問題も解消可能となる。

（実　施　例） 以下本発明を実施例に従って説明する。

実施例　１ 本発明材ならびに従来材の飽和磁化（２０℃）を測定し
た。印加磁場は１０ＫＯｅであり、各試料の大きさは０
．４ｇ一定とした。第３図において、従来材の飽和磁化
Ｍ６の値は０，５５〜０．５７Ｔと本発明材に比べ最大
で５倍強、最小でも１０％以上大きい。

その理由は、ＴＶ電波の磁場の値は微弱であり、本来ト
ランスやコアに使用される磁性部材の要求特性（小形・
高出力）と異なることによる。

この飽和磁化の値は、Ｆｅ２Ｏ３、ならびにＺｎＯ組成
に大きく依存し、Ｆｅ２Ｏ３が３０％未満ならびにＦｅ
２０９％／（Ｆｅ２０３％＋ＺｎＯ％）が６０％未満の
範囲では、飽和磁化の値が０．０５〜０．１Ｔ以下とな
り、またＦｅ２Ｏ，が５５％を越える範囲ならびにＦｅ
、０３％／（Ｆｅ２０ｉ％＋ＺｎＯ％）が７５％を越え
る範囲では、飽和磁化の値が従来材と同程度の０．５５
Ｔ以上となる。

第４図ならびに第５図には、Ｍｎ−Ｚｎフェライトのキ
ュリー温度Ｔ。ならびに、室温（２０℃）における透磁
率μの値を示す。トランスやコア等ニ使用されるＭｎ−
Ｚｎフェライトの、実装時の使用温度が約８０℃程度で
あることより、従来材のキュリー温度は実装温度よりさ
らに約２００℃高い、Ｔ。−２５０〜３００℃であるこ
とが注目される。

ところが、本発明に示すＭｎ−ＺｎフェライトのＴ、は
、約１５０℃近傍と従来材に比べてかなり低い。

これら組成比の異なる材料の透磁率μを第５図に示すが
、一般に、キュリー温度直下におけるμの増加現象はホ
プキンソン効果（平賀貞太部、奥谷克伸１尾島輝彦：フ
ェライト、九Ｗ　（１９８Ｂ）　８１頁）と呼ばれ、使
用温度が恒に室温近傍のみに限定される本発明電波吸収
材の場合には、磁気特性を改善する有効な手段となる。

第４図ならびに第５図において、ＺｎＯが１４％未満の
組成もしくは、Ｆｅ２Ｏ，が３０％未満の組成では、透
磁率（室温時）が不十分であり、ＺｎＯが３５％を越え
る組成もしくは、Ｆｅ２０ｓ％／（Ｆｅ２０３％＋Ｚｎ
Ｏ％）が０．６０未満の組成では、酸化物磁性体のキュ
リー温度が室温もしくは室温以下となり、電波吸収体側
壁に直接日光が当たる夏場の状況で使用が不可能となる
。

実施例　２ 厚さ５■の成形物を内径１８．９１１％外径３８．８ｍ
ｍに超音波加工機で切断後、３９Ｄ同軸管に円筒状切断
試料を装入し、ネットワークアナライザーにて、１００
ＭＨｚから８００ＭＨｚにおける、実数（μ′）ならび
に虚数（μ″）透磁率を測定した。

測定に用いた成形体の、乾燥重量比における配合比は、
Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉粒物９０％（ａ：従来材Ｍｎ０
ｉｓ、Ｚｎｏ＋＋Ｆｅ２０ｉ　５３．５．ｂ　：本発明
材Ｍｎ０ｚｓＺｎＯ２５Ｆ　ｅ２０ｓ　ｓｏ）　ｓカー
ボンファイバー０．０５％、残部白色ポルトランドセメ
ントとした。

電波吸収機構の詳細については、内藤善之著：電波吸収
体、オーム社（１９８７）　８Ｅ１頁に記載されている
ので、近似式のみにとどめ誘電率の効果は省略する。第
２図に示すように、磁性損失型電波吸収体において、反
射減衰量ｄＢは ｄＢ−２０・Ｎｏｇｌ　１−（４ｙｒ　（μ’＋ｊ　μ
’）　ｄ／λ）・・・・・・・・・・・・・・・（２〉
ｄ：電波吸収体の厚み、λ：電波の波長で近似できる。

第（２）式より、電波を完全に吸収する（無反射）条件
は、複素透磁率の実数成分がなるべく小さく、また虚数
成分が、次に述べる第（４〉式を満足することが理想と
考えられる。

μ′／μ′（１・・・・・・・・・・・・・・・（３）
μ′−λ／４πｄ　　　　・・・・・・・・・・・・・
・・（４）すなわち、電波吸収体の厚みを薄くしたい場
合にはμ′が大きく、吸収特性を良好にしたい場合には
μ′／μ′の値を小さく、広帯域としたい場合には、吸
収波長全域で上記第（３）式ならびに第（４〉式の条件
を満足すると良い。これらの条件は、第６図においては
、マ印で示す複索透磁率の虚数成分ピーク値近傍の周波
数（共鳴周波数）と、マ印近傍より高い周波数帯域が望
ましく、このうち最も望ましい条件は、マ印近傍より高
い周波数帯域である。

第７図において、マ印で示す周波数が、各成形体の共鳴
周波数を示し、（ａ）については、１６０ＭＨｚ。

（ｂ）については、８０ＭＨｚであった。両者の例えば
、１００ＭＨｚにおける透磁率の虚数成分μ′ならびに
、μ′／μ′　（実数成分／虚数成分）の値を比較する
と（ａ）はｕ　　−１１，５、μ’　／ｕ’　−１，４
７また、（ｂ）はμ　−１６８２、μ′／μ　−０，２
３と同一磁性粉粒物量でも組成の違いにより磁気特性は
大きく異なる。特に、μ′／μ′に着目すると、試料（
ｂ）はＴＶ周波数域で、μ′／μ″の値は約０．１５〜
０，３とほぼ一定値となるのに対し、試料（ａ）のｕ’
　／ｌ、ｔ’値（０，１５〜１．４７）は周波数によっ
て大きく異なる。ＴＶ電波は９０ＭＨｚより７７０ＭＨ
ｚまでの広い周波数領域を含むことより、ＴＶ周波数域
にたいして、μ′／μ′の変動の少ない（ｂ）に示す成
形条件が電波吸収体として、より好ましい。

実施例　３ 第８図には、ＴＶ周波数帯域における本発明材（・印）
ならびに従来材（Ｏ印）の電波吸収特性値を示す。図に
おいて、電波吸収物の配合条件は、実施例２と同一条件
とした。・印が本発明例、Ｏ印が比較例とし、（ａ）が
試料厚２０＋ａｍの場合、（ｂ）が試料厚２５ａｍの場
合を示す。

図において、本発明材ならびに従来材ともＶＨＦ帯で、
１０ｄ◆９ｄＢ・約９２％以上の電波を吸収する。これ
らの値は、現在使用されているフェライト焼結タイル材
（反射減衰量は約２０ｄＢ）の約９３％以上に相当する
電波吸収性能と言える。また６００ＭＨｚ　（Ｕ　ＨＦ
帯の中心周波数）においても、反射減衰量の値は８．２
ｄＢ以上と、現在使用されているフェライト焼結タイル
材の約８５．７％以上の吸収性能が得られている。

しかしながら、本発明材（・印）は、比較材（Ｑ印）と
比べ、ＶＨＦ帯で５．２ｄＢ〜１０．０ｄＢ。

ＵＨＦ帯で４．２ｄＢ〜５．２ｄＢ特性に改善が認めら
れた。第９図には、乾燥重量比で、フェライト粉粒物９
０％、カーボンファイバー０．０５％、残部白色ポルト
ランドセメントから成る電波吸収体（厚み２０ｍｍ）に
おける平均反射減衰量値（ｌｏＯＭＨｚ、　２００ＭＨ
ｚ。

ＢＯＯＭＨｚの平均）の値を示す。電波吸収特性は、厚
みや配合量によって変化するが、従来材に比べ平均で約
５０％飽和磁化の値が少ない本発明組成において、電波
を約９４％〜９７％吸収する電波吸収体が得られる。

（発明の効果） 本発明のＴＶ周波数帯域用電波吸収磁性粉粒物をパネル
材に成形することより、形状の自由が与えられ、施工工
程が簡素化できる。また、パネル材として量産すること
が可能となるため、従来の電波吸収タイル材（約１０ｃ
ｍ角）と比較し、本発明の経済的便益性は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明ＴＶ周波数帯域電波吸収磁性粉粒物の
三元状態図であり、第２図は本発明によるＴＶ周波数帯
域電波吸収磁性粉粒物の使用例を示す説明図、第３図は
、本発明材ならびに従来材の飽和磁束密度を示す図、第
４図は、本発明材ならびに従来材のキュリー温度を示す
図、第５図は、本発明材ならびに従来材の透磁率の値を
示す図、第６図は、電波吸収体として理想的な複素透磁
率−周波数曲線を示す図、第７図（ａ）ならびに（ｂ）
は、１００ＭＨｚから８００ＭＨｚにおける本発明材な
らびに比較材の複素透磁率を示す図、第８図は、厚さ２
０ｍｍならびに２５ｍｍに成形した本発明電波吸収体な
らびに比較材の、ＴＶ周波数帯域における反射減衰量を
示す図であり、第９図は厚み２０ｍｍ電波吸収体の反射
減衰量におよぼす、Ｍｎ０−Ｚｎ０Ｆｅ２Ｏ３原子組成
比依存性を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子組成比で、 １４≦ＺｎＯ％≦３５ ３０≦Ｆｅ＿２Ｏ＿３％≦５５ ０．６０≦（Ｆｅ＿２Ｏ＿３％）／（Ｆｅ＿２Ｏ＿３％
   ＋ＺｎＯ％）≦０．７５および不可避不純物からなるこ
   とを特徴とするＴＶ周波数帯域用電波吸収磁性粉粒物。