JPH0783195B2 - 整合型電波吸収体 - Google Patents

整合型電波吸収体

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JPH0783195B2
JPH0783195B2 JP61301159A JP30115986A JPH0783195B2 JP H0783195 B2 JPH0783195 B2 JP H0783195B2 JP 61301159 A JP61301159 A JP 61301159A JP 30115986 A JP30115986 A JP 30115986A JP H0783195 B2 JPH0783195 B2 JP H0783195B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ビルや橋梁等に貼り付けたり、船舶や航空
機等に貼り付けるなどしてマイクロ波による電波障害を
防止するのに使用する整合型電波吸収体に関する。
従来の技術 整合型電波吸収体は、到来した電波を反射することなく
吸収層内に取り込み、その層内で自身の電気的または磁
気的損失を利用して減衰させ、吸収するものである。
そのような電波吸収体としては、従来、たとえば特開昭
51−58046号公報や特開昭58−71698号公報に記載されて
いる、フェライトやカーボンなどの磁性粉末と誘電粉末
とを樹脂で固めたものや、特公昭50−4423号公報に記載
されている、磁性層と誘電層との層状構成を有するもの
や、特開昭57−66699号公報に記載されている、炭素繊
維の単層構成をもつものなど、多種多様なものが知られ
ている。しかしながら、これら従来の吸収体は、いずれ
も、マイクロ波帯における吸収帯域幅が狭かったり、耐
候性が十分でないなどの欠点を有する。
発明が解決しようとする問題点 この発明は、従来の吸収体の上記欠点を解決し、マイク
ロ波帯、特に周波数5〜20GHzにおける吸収帯域幅が広
く、しかも耐候性に優れた整合型電波吸収体を提供する
にある。
問題点を解決するための手段 上記目的を達成するためのこの発明は、対象周波数にお
ける複素比誘電率が、その複素比誘電率の実部をε
虚部をεとしたとき、式、 ε=3・ε+20 ε=(1/2)・ε+10 で挟まれる領域にある吸収層の表面に、セラミックス材
料からなる整合層を接合してなる整合型電波吸収体を特
徴とするものである。
この発明を詳細に説明するに、この発明の整合型電波吸
収体は、第1図に示すように、吸収層1と、この吸収層
1の表面、つまり電波Wの到来側の面に接合した整合層
2と、吸収層1の裏面に接合した、導電性を有する反射
層3との層状構成を有している。しかして、上記吸収層
1は、その電気的または磁気的損失により、内部に取り
込まれた到来電波を減衰させ、吸収する作用をもつもの
である。また、整合層2は、表面からみた規格化インピ
ーダンスを1または可能な限り1に近くして到来電波の
反射を防止し、それが吸収層1内に取り込まれるように
作用するものである。さらに、反射層3は、吸収層1を
通過してきた電波を吸収層1に反射し、1回の通過では
吸収しきれなかった電波を再び吸収させるためのもので
ある。
上記吸収層は、吸収したい周波数、つまり対象周波数に
おける複素比誘電率が、その実部をε、虚部をε
したとき、式、 ε=3・ε+20 ε=(1/2)・ε+10 で挟まれる領域にある。そのような吸収層を構成する材
料は、複素比誘電率が上記領域にあるものであればなん
でもよいが、軽量化や低コスト化の観点から、粉状、フ
ィラー状、繊維状の炭素やシリコンカーバイドなどの導
電材と樹脂との複合材料であるのが好ましい。導電材
は、なかでも、比重がより小さく、強度が高く、また焼
成温度に応じていろいろな複素比誘電率のものが得られ
る低温炭化型炭素繊維やシリコンカーバイド繊維である
のが好ましい。そのような炭素繊維は、原料繊維、たと
えばポリアクリロニトリル繊維を、通常の炭素繊維を得
る場合よりも低い500〜1000℃度の温度で焼成してなる
ものである。また、シリコンカーバイド繊維は、ポリカ
ルボキシラン繊維を1300〜2000℃で焼成してなるもので
ある。それらの繊維は、母材である樹脂中に20〜80体積
%含まれているが、形態は、短繊維であっても長繊維で
あってもよく、また織物や不織布であってもよい。一
方、樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリビスマレ
イミド樹脂などの熱硬化性樹脂や、ポリエステル樹脂、
ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、
ポリエーテルエーテルケトン樹脂などの熱可塑性樹脂が
用いられる。熱可塑性樹脂を使用すると、複雑な形状の
ものでも容易に成形できるようになる。また、航空機な
ど、耐熱性を必要とする用途には、ポリビスマレイミド
樹脂やポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹
脂が好ましい。さらに、CTBN(カルボニル基末端ブタジ
エン−ニトリル共重合体)、イソプレン、シリコーン、
アクリロニトリル−ブタジエン共重合体などのゴム系あ
るいはエラストマー系の樹脂を使用すると、それらは可
とう性が優れているがゆえに複雑な形状をもつ面に対し
ても容易に貼り付けることができるようになる。
また、整合層は、ジルコニア、アルミナ、窒化ケイ素、
その他のセラミックス材料からなっている。この整合層
は、上述したようにインピーダンスの整合作用を受けも
つものであるが、最も外側に位置するがゆえに、その耐
候性が良好である必要がある。この点、上述したような
セラミックス材料は極めて耐候性が高く、加えて強度や
靭性にも優れているので、整合層の構成材料として極め
て好都合である。
ところで、吸収し得る電波の波長は、吸収層と整合層の
厚みにも依存する。したがって、対象周波数に応じてそ
れらの厚みを変える必要がある。たとえば、周波数5〜
20GHzの範囲では、吸収層の厚みを0.5cm以下、好ましく
は0.3cm以下として、かつ、整合層の厚みの0.2〜5倍、
好ましくは0.5〜3倍になるようにする。
反射層は、アルミニウム、銅、銀等の金属の板、シー
ト、薄膜や、上述した炭素繊維と樹脂との複合材料など
で構成される。厚みは全く任意でよい。もっとも、この
反射層は、吸収体を貼り付けるべき、いわゆる相手材が
導電性をもっている場合には、それ反射層として作用す
るので、なくてもよいものである。
さて、吸収層は、上述したように対象周波数における複
素比誘電率が、その実部をε、虚部をεとしたと
き、式、 ε=3・ε+20 ε=(1/2)・ε+10 で囲まれる領域になければならない。この範囲は、後述
する実施例にも示すように、マイクロ波帯、特に周波数
5〜20GHzにおいて高い吸収効果を広い帯域幅にわたっ
て得るうえで必須の要件である。複素比誘電率は、好ま
しくは、上記2つの式と、ε=5およびε=50で囲
まれる領域にあるようにする。
次に、実施例および比較例に基いてこの発明をさらに詳
述に説明する。
実施例1 ポリアクリロニトリル繊維を原料繊維とする低温炭化型
炭素繊維を用いた平織物(目付:240g/m2)にBステージ
のエポキシ樹脂を含浸してなるプリプレグをその経糸の
方向を合わせて7枚積層し、さらに150℃の温度下に10K
g/cm2の圧力を加えて成形し、厚みが2mmで、炭素繊維の
含有率が60体積%である複合材料板を得た。この板の、
周波数10GHzにおける複素比誘電率は、14−j24であっ
た。
次に、上記板を吸収層とし、その表面に、エポキシ系接
着剤を用いて1.5mm厚のジルコニアセラミックス板を貼
り付けて整合層とし、さらに裏面に反射層として1mm厚
みのアルミニウム板を貼り付けて電波吸収体とした。
次に、上記吸収体について、周波数5〜20GHzにおける
反射損失を測定した。測定結果を第2図に示す。
第2図から、この吸収体によれば、−10dB以上の高い反
射損失がおよそ7〜17GHzの広い帯域において得られる
ことがわかる。
実施例2 ポリアクリロニトリル繊維を原料繊維とする低温炭化型
炭素繊維(単糸径:7μm、単糸数:3000本)を一方向に
互いに並行かつシート状に並べ、Bステージのエポキシ
樹脂を含浸してなるプリプレグを、その繊維軸方向を交
互に90゜づつずらして4枚積層し、以下実施例1と同様
にして、周波数10GHzにおける複素比誘電率が18−j40で
ある複合材料板を得た。ただし、板の厚みは1mmであ
る。
次に、実施例1と同様にして電波吸収体を作り、反射損
失を測定した。測定結果を第3図に示す。
第3図から、この吸収体によれば、およそ9〜17GHzの
広い領域にわたって−10dB以上の反射損失が得られるこ
とがわかる。−15dB以上の反射損失を示す領域も、10〜
15GHzと大変広い。
実施例3 実施例1と同様にして、しかしプリプレグの使用枚数と
成形圧力を変えて、厚みが1.5mmで、周波数10GHzにおけ
る複素比誘電率が14−j35である複合材料板を得た。
次に、上記板を吸収層とし、その表面に、エポキシ径接
着剤を用いて1.5mm厚のシリカセラミックス板を貼り付
けて整合層とし、さらに裏面に反射層として1mm厚みの
アルミニウム板を貼り付けて電波吸収体とした。以下、
実施例1と同様に反射損失を測定した。測定結果を第4
図に示す。
第4図から、この吸収体によれば、およそ10〜17GHzの
領域にわたって−10dB以上の反射損失が得られることが
わかる。
実施例4 シリコンカーバイド繊維の平織物(目付:約240g/m2
を使用したほかは実施例1と同様にして、厚みが1mm
で、周波数10GHzにおける複素比誘電率が19−j40である
複合材料板を得た。
次に、上記板を吸収層とし、その表面に、エポキシ系接
着剤を用いて1.5mm厚のアルミナセラミックス板を貼り
付けて整合層とし、さらに裏面に反射層として1mm厚み
のアルミニウム板を貼り付けて電波吸収体とした。以
下、実施例1と同様に反射損失を測定した。測定結果を
第5図に示す。
第5図から、この吸収体によれば、およそ9.5〜16.5GHz
の領域にわたって−10dB以上の反射損失が得られること
がわかる。
比較例1 実施例1と同様にして、しかしポリアクリロニトリル繊
維の焼成温度を変えて、厚みが2mmで、周波数10GHzにお
ける複素比誘電率が10−j11である複合材料板を得た。
次に、実施例1と同様にして電波吸収体を作り、反射損
失を測定した。測定結果を第6図に示す。
第6図から、この吸収体の、−10dB以上の反射損失が得
られる帯域幅は、およそ7〜9.5GHzの、わずかに2.5GHz
にすぎないことがわかる。
比較例2 実施例3と同様にして、しかしポリアクリロニトリル繊
維の焼成温度を変えて、厚みが2mmで、周波数10GHzにお
ける複素比誘電率が5−j53である複合材料板を得た。
次に、実施例3と同様にして電波吸収体を作り、反射損
失を測定した。測定結果を第7図に示す。
第7図から、この吸収体の、−10dB以上の反射損失が得
られる帯域幅は、およそ16.5〜19GHzの、これもまた、
わずかに2.5GHzにすぎないことがわかる。
発明の効果 この発明の整合型電波吸収体は、対象周波数における複
素比誘電率が、その複素比誘電率の実部をε、虚部を
εとしたとき、式、 ε=3・ε+20 ε=(1/2)・ε+10 で挟まれる領域にある吸収層の表面に、セラミックス材
料からなる整合層を接合してなるものであるからして、
実施例にも示したように、マイクロ波帯、特に周波数5
〜20GHzの領域において高い吸収効果が得られ、かつそ
の帯域幅が大変広い。しかも、最も外側に位置する整合
層を、他の材料にくらべて耐候性が抜群に高く、しかも
強度や靭性に優れたセラミックス材料で構成しているか
ら、耐久性が大変優れている。
【図面の簡単な説明】 第1図は、この発明の整合型電波吸収体を示す概略側面
図、第2図〜第5図は、この発明の実施例に係る吸収体
についてその反射損失を測定した結果を示すグラフ、第
6図および第7図は、比較例に係る吸収体についてその
反射損失を測定した結果を示すグラフである。 1:吸収層 2:整合層 3:反射層
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−68249(JP,A) 特開 昭58−210696(JP,A) 特開 昭58−127400(JP,A) 特開 昭57−66699(JP,A) 実開 昭58−193699(JP,U) 特公 昭45−27141(JP,B1) 実公 昭55−44400(JP,Y2) 実公 昭52−20000(JP,Y2) 米国特許4012738(US,A)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対象周波数における複素比誘電率が、その
    複素比誘電率の実部をε、虚部をεとしたとき、
    式、 ε=3・ε+20 ε=(1/2)・ε+10 で挟まれる領域にある吸収層の表面に、セラミックス材
    料からなる整合層を接合してなることを特徴とする整合
    型電波吸収体。
  2. 【請求項2】前記対象周波数の範囲が5〜20GHzである
    特許請求の範囲第(1)項の整合型電波吸収体。
  3. 【請求項3】前記複素比誘電率が、式、 ε=3・ε+20 ε=(1/2)・ε+10 ε=5 ε=50 で囲まれる領域にある特許請求の範囲第(1)項又は第
    (2)項の整合型電波吸収体。
  4. 【請求項4】前記吸収層が、低温炭化型炭素繊維と熱硬
    化性樹脂または熱可塑性樹脂との複合材料からなる特許
    請求の範囲第(1)項ないし第(3)項のいずれか一に
    記載の整合型電波吸収体。
  5. 【請求項5】前記吸収層の厚みが、0.5cm以下で、か
    つ、整合層の厚みの0.2〜5倍の範囲内にある特許請求
    の範囲第(1)項ないし第(4)項のいずれか一に記載
    の整合型電波吸収体。
  6. 【請求項6】前記吸収層の裏面に反射層が接合されてい
    る特許請求の範囲第(1)項ないし第(5)項のいずれ
    か一に記載の整合型電波吸収体。
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