JPH0828591B2 - 電波吸収壁 - Google Patents

電波吸収壁

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JPH0828591B2
JPH0828591B2 JP28839990A JP28839990A JPH0828591B2 JP H0828591 B2 JPH0828591 B2 JP H0828591B2 JP 28839990 A JP28839990 A JP 28839990A JP 28839990 A JP28839990 A JP 28839990A JP H0828591 B2 JPH0828591 B2 JP H0828591B2
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健 石野
康雄 橋本
弘 栗原
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、電波吸収壁に関しており、特に、建築物の
外壁や高架道路、架橋の側壁面に用いて、VHF、UHF等の
不要反射電波障害を防止する電波吸収壁に関する。
(従来の技術) 現在、建物や鉄塔等が電波反射体となり、電波を利用
する面での信頼性を高める上で問題化されている。特
に、高層建築物による不要反射電波がテレビ放送電波を
乱し画面にゴースト障害を生じさせる等、電波公害がク
ローズアップされてきている。
この対策として、特公昭55-13600号公報及び特公昭55
-49798号公報に開示されている電波吸収壁では、電波吸
収特性を有するフェライト等の磁性体を例えば鉄筋、金
属、金属板等の電波反射骨材を埋設させたコンクリー
ト、モルタル等の建材の表面または内部に配置し、電波
吸収特性をもたせたカーテンウォール(PC板)が用いら
れている。この電波吸収壁を用いることにより、高層建
築物の不要反射電波障害防止において大きな効果が得ら
れている。
これら電波吸収壁は、従来の技術範囲においては電波
吸収特性を低下させないために、少なくとも複数個の磁
性体、例えば100mm×100mm程度のタイル状フェライト
を、到来電波の磁界成分の方向には互いに密接し固着さ
せる必要があった。
具体的には、第9図、第10図に示す配列が提案されて
いる。各図の(イ)は正面から見た斜視図、(ロ)は断
面図であり、93及び103は電波反射体、104は外装材、95
及び105はコンクリート、96及び106はタイル状フェライ
トである。
また、フェライトをコンクリートに混合した電波吸収
壁が、特公昭52-27355号公報及び特開昭51-97798号公報
に開示されている。この電波吸収壁は、具体的には、第
11図に示されており、同図において、112はフェライト
粒子、115はコンクリート、113は電波反射体である。
さらに、コンクリートにカーボン、金属繊維を混合し
た電波吸収体が、テレビ誌、40、8、pp780-785(昭61-
08)に、またフェライト粉末を混入させたものが信学全
大S62、2594、7-174(昭62-03)に提案されている。こ
れらにより厚さは厚いが限られた周波数で優れた電波吸
収特性が得られている。
一方、抵抗膜を用いた電波吸収体が、特開昭59-34701
号公報及び特開昭60-120597号公報に提案されており、
自由空間波長の約1/4の厚さ寸法をとることによって、
ある限られた周波数範囲内で優れた電波吸収特性が得ら
れる。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、図9及び図10に示すごとき従来の電波
吸収壁によると、タイル状フェライトを貼るために非常
に手間がかかること、及び割れが発生するおそれがあ
り、コンクリートそのものを電波吸収壁にすることが望
まれている。
また、コンクリートを電波吸収壁とすることも種々提
案されているが、これらは厚みが150mm〜250mmと非常に
厚くなってしまう。電波吸収壁としては、建築材料から
100mm以下の厚さとすることが望まれる。さらに、従来
のこの種の電波吸収壁は、電波吸収特性の有効な周波数
範囲が狭いという問題点を有している。
本発明は、これらの問題を解決するものであり、フェ
ライトをコンクリートに混合した磁気損失複合材料を用
いて、100mm以下の薄型にできかつ低周波数領域におい
ても良好な電波吸収が行える広帯域の吸収特性を有する
電波吸収壁を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明によれば、金属板、金網、鉄筋等の電波反射体
と、電波反射体の前面に設けられており0.5mm〜10mmの
粒子径を有するフェライト粒子をコンクリート、モルタ
ル、又は樹脂等の誘電体建築部材に混合させた磁気損失
係数tanδμ(=μr″/μr′)が0.1以上2以下であ
る第1の磁気損失複合材料層と、第1の磁気損失複合材
料層の前面に設けられておりインピーダンスのレジスタ
ンス成分の整合をとるための、線状導電性材料を格子状
に構成するか又は抵抗材料を膜状に構成した抵抗膜とを
備えた電波吸収壁が提供される。
即ち、フェライト粒子をコンクリートに混合した磁気
損失tanδμが2以下の磁気損失複合材料層の前面に抵
抗膜を配置することによりレジスタンスR成分を補ない
薄型で低周波領域において優れた電波吸収特性を得たも
のである。
抵抗膜の前面にさらにコンクリート、モルタル、又は
樹脂等の誘電体層を設けることが好ましい。この誘電体
層が0.5mm〜10mmの粒子径を有するフェライト粒子を誘
電体建築部材に混合させた磁気損失係数tanδμ(=μ
r″/μr′)が0.1以上2以下である第2の磁気損失
複合材料層であることが好ましい。このように第1の磁
気損失複合材料層の厚さより薄い第2の磁気損失複合材
料層を設けて2つの周波数で整合させているので、電波
吸収特性の広帯域化を図ることができる。
誘電体層の前面にゴム、樹脂、コンクリート、モルタ
ル、磁器タイル、石材等の表面層を設けてもよい。
上述した磁気損失複合材料層がさらにカーボン、金属
繊維等の導電性材料を混合させた複合材料からなること
もある。
(作用) 損失係数tanδμ(μr″/μr′)が2以下である
損失材料層は、その厚さが比較的薄い場合、インピーダ
ンスのレジスタンスR成分が大きいため整合が得られに
くい。そのため、整合を得るためには、その層厚が約3/
4λ(媒質内波長)程度となってしまう。一例として100
MHzでは、厚さが約30cm以上となる。ただし、tanδμが
0.1より小さい場合には、損失が得られないため有効な
電波吸収特性を得ることができない。
このような損失材料層に抵抗体(膜)を付加させるこ
とにより主としてインピーダンスのレジスタンスR成分
を調整し、厚さがその媒質内波長λの1/4である 付近で整合させることができる。ここでλは自由空間
中の波長、rは損失材料の複素比透磁率、rは損失
材料の複素比誘電率、 の実数部である。
この考え方の概念は、金属板から見たインピーダンス
(377Ω)に等しい抵抗体(膜)を置く構造であるλ/4
型電波吸収体の原理を応用しており、この反射体と抵抗
膜の間に上述の損失材料層を配置し、面抵抗値は377Ω
より大きくし、面抵抗値(インピーダンス)を調整して
優れた電波吸収特性を得るものである。
以上のことをインピーダンスのスミスチャート上で説
明する。損失係数が小さい材料を反射体に取付けた構造
の場合、前面から見た入力インピーダンスは第4図のa
に示すように高いインピーダンスの領域を変化する。抵
抗膜を取り付けることによりレジスタンスR成分が小さ
くなり矢印のようなインピーダンス変化をするため、整
合条件であるZ=1を通過する条件が得られる。また、
ここで複素比透磁率、複素比誘電率の周波数特性を考慮
し、厚さ及び面抵抗値の最適化を行うことにより薄型の
電波吸収壁が得られる。
さらに薄型化電波吸収体を広帯域化させるために、抵
抗膜としてこの場合より低い面抵抗値のものを用い、前
面から見た入力インピーダンスを=1より低いインピ
ーダンスにし、その前面に損失材料を配置して2層構造
とすることによりインピーダンスをZ=1とすると共に
第5図に示すように周波数変化に対するインピーダンス
の動きを小さくして、広帯域特性を実現する。
なお、フェライト粒子の大きさにより、コンクリート
に混合した磁気損失複合材料の磁気特性は大きく変化す
る。フェライト粒子の大きさが0.5mmより小さい場合、1
00MHz以下の周波数ではtanδμが0.1より小さくなるの
で、0.5mm以上の粒子径が必要となる。また、フェライ
ト粒子径が10mmより大きい場合、コンクリートに混合す
ることによりフェライト粒子の沈降が大きく生じて良好
な電波吸収特性が得られないので、10mm以下の粒子径が
必要となる。
また、フェライト粒子をコンクリートに混合した磁気
損失材料にカーボン、金属繊維等を混合することにより
高い誘電率を得ることができ、さらに薄型化を図ること
ができる。磁気損失材料のかわりにカーボン、金属繊維
等を混合したコンクリートによりそのオーム損失を利用
することで電波吸収壁を構成することが可能である。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例の電波吸収壁の構造図であ
る。
コンクリート15に粒子径約3mmのフェライト粒子12を
約40vol%混合した磁性材料層(磁気損失複合材料層)
を形成した。
材料定数の測定の結果を第6図に示す。130MHzの材料
定数はμr′=8、μr″=3、εr′=8、εr″=
0.1であり、tanδμは2以下の材料である。また、その
媒質内波長λは約300mmである。そのλ/4の厚さで
ある70mmのものを製作した。
この磁性材料層の前面に抵抗膜11を設けた。なお、第
1図において、13は磁性材料層の後面に設けた電波反射
体である。抵抗膜11として、線抵抗値35kΩ/mの抵抗線
を間隔11mm、17mm、23mmに格子状に編んだ面抵抗値400
Ω□、600Ω□、800Ω□の3種類の抵抗布を用意し、各
々を磁性材料層の前面に取り付けて電波吸収特性を測定
した。
その結果を第7図に示す。同図において、Aの実線は
抵抗布を取付けない場合(厚さ70mm)、Bは損失体70mm
+面抵抗値Rs=400Ω□の場合、Cは損失体70mm+面抵
抗値Rs=600Ω□の場合、Dは損失体70mm+面抵抗値Rs
=800Ω□の場合をそれぞれ示している。
これらの結果から、面抵抗値600Ω□で130MHzの反射
係数は−30dB以下となり、優れた特性が得られることが
分かる。抵抗布を取り付けない場合、約300mmの厚さで
−20dB以下の反射係数であり、抵抗布を取り付けること
により約70mmで同等以上の特性が得られることから本発
明による電波吸収体は従来の約1/4の厚さに薄くなって
いる。
第1図の実施例で形成した第1の磁性材料層の前面に
前記抵抗線を14mm間隔に格子状に編んだ面抵抗値約500
Ω□の抵抗膜21を取り付け、さらにその前面にコンクリ
ート25にフェライト粒子22を混合した第2の磁性材料層
を取付けた2層型の電波吸収体の他の実施例を第2図に
示す。なお、第2図において、23は第1の磁性材料層の
後面に設けた電波反射体である。
この第2の磁性材料層の厚さを20mmとした場合の特性
を測定した結果、電波吸収特性は第8図のように得られ
た。同図において、Eは損失体70mm+面抵抗値Rs=400
Ω□+損失体20mmの場合、Fは損失体70mm+面抵抗値Rs
=500Ω□+損失体20mmの場合、Gは損失体70mm+面抵
抗値Rs=600Ω□+損失体20mmの場合をそれぞれ示して
いる。同図より、100MHz〜450MHzで−15dB以下の広帯域
な特性が得られることが分かる。
また、この2層構造の電波吸収体の前面に厚さ8mmの
磁器タイルによる表面層(外装材)34を取り付けて電波
吸収特性を測定した結果、高い周波数で2dB程度特性が
悪くなるだけで優れた特性を示しており、外観的にも優
れる電波吸収体が得られた。第3図にその構造図を示
す。なお、この第3図において、35はコンクリート、32
はコンクリート35内に混合されたフェライト粒子、31は
抵抗膜、33は電波反射体である。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、フェライト粒子
をコンクリートに混合した磁気損失tanδμが2以下の
磁気損失複合材料層の前面に抵抗膜を配置することによ
りレジスタンス成分を補ない、薄型で低周波領域におい
て優れた電波吸収特性を得ることができる。このよう
に、厚さが媒質内波長λの約1/4である磁気損失複合
材料層の前面に抵抗膜を配置することにより、抵抗膜を
用いない場合の1/3〜1/4である約70mm〜100mmの厚さで
整合が得られ、極めて薄型で優れた電波吸収性能を発揮
する。
またこの構成のさらに前面にフェライト粒子をコンク
リートに混合した材料を配置することにより全体の厚さ
が約90mmの薄型で双峰特性を有するVHF帯で−15dB以
下、UHF帯で−10dB以下の広帯域に優れた電波吸収特性
が得られる。また、コンクリート自体が電波吸収特性を
有することから施工性・経済性の点でも非常に有利であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の電波吸収壁を示す図、 第2図は本発明の他の実施例の電波吸収壁を示す図、 第3図は第2図の実施例の別な構造の電波吸収壁を示す
図、 第4図は本発明の作用原理を示すスミスチャート図、 第5図は別な本発明の作用原理を示すスミスチャート
図、 第6図は損失材料の材料定数の一例を示す図、 第7図は第1図の実施例の電波吸収特性を示す図、 第8図は第2図の実施例の電波吸収特性を示す図、 第9図、第10図及び第11図は従来の電波吸収壁を示す図
である。 11、21、31……抵抗膜 12、22、32、112……フェライト粒子 13、23、33、93、103、113……電波反射体 34、104……外装材 15、25、35、95、105、115……コンクリート 96、106……フェライトタイル A……抵抗布を取付けない場合(厚さ70mm) B……損失体70mm+面抵抗値Rs=400Ω□ C……損失体70mm+面抵抗値Rs=600Ω□ D……損失体70mm+面抵抗値Rs=800Ω□ E……損失体70mm+面抵抗値Rs=400Ω□+損失体20mm F……損失体70mm+面抵抗値Rs=500Ω□+損失体20mm G……損失体70mm+面抵抗値Rs=600Ω□+損失体20mm
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 義人 東京都中央区日本橋1丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−12996(JP,A) 特開 昭61−252700(JP,A) 特開 昭60−120597(JP,A) 実開 平2−95293(JP,U)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電波反射体と、該電波反射体の前面に設け
    られており0.5mm〜10mmの粒子径を有するフェライト粒
    子を誘電体建築部材に混合させた磁気損失係数tanδμ
    (=μr″/μr′)が0.1以上2以下である第1の磁
    気損失複合材料層と、該第1の磁気損失複合材料層の前
    面に設けられておりインピーダンスのレジスタンス成分
    の整合をとるための抵抗膜とを備えたことを特徴とする
    電波吸収壁。
  2. 【請求項2】前記抵抗膜の前面にさらに誘電体層を設け
    たことを特徴とする請求項1に記載の電波吸収壁。
  3. 【請求項3】前記誘電体層が0.5mm〜10mmの粒子径を有
    するフェライト粒子を誘電体建築部材に混合させた磁気
    損失係数tanδμ(=μr″/μr′)が0.1以上2以下
    である第2の磁気損失複合材料層であることを特徴とす
    る請求項2に記載の電波吸収壁。
  4. 【請求項4】前記誘電体層の前面に表面層を設けたこと
    を特徴とする請求項2又は3に記載の電波吸収壁。
  5. 【請求項5】前記磁気損失複合材料層がさらに導電性材
    料を混合させた複合材料からなることを特徴とする請求
    項1から4のいずれか1項に記載の電波吸収壁。
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