JPH11186781A - 電波吸収体及び電波吸収箱 - Google Patents

電波吸収体及び電波吸収箱

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JPH11186781A
JPH11186781A JP9357560A JP35756097A JPH11186781A JP H11186781 A JPH11186781 A JP H11186781A JP 9357560 A JP9357560 A JP 9357560A JP 35756097 A JP35756097 A JP 35756097A JP H11186781 A JPH11186781 A JP H11186781A
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JP
Japan
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radio wave
medium layer
layer
magnetic material
absorbing medium
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Application number
JP9357560A
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English (en)
Inventor
Tetsuji Inui
哲司 乾
Kiichi Oda
喜一 小田
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KOKUSAI KIBAN ZAIRYO KENKYUSHO
International Center for Materials Research
Original Assignee
KOKUSAI KIBAN ZAIRYO KENKYUSHO
International Center for Materials Research
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1GHz以上の周波数に対して整合形フェラ
イト電波吸収体の整合周波数の調整と同調を容易にし、
帯域幅を改善する。 【解決手段】 電波吸収媒質層1と、金属層2との積層
からなっている。電波吸収媒質層1は、磁性材料であ
り、その磁性材料の透磁率の虚数部の周波数依存性が少
なくとも二つ以上の周波数でピークを有している。この
ような磁性材料には、例えば面内異方性をもつへキサゴ
ナルフェライト焼結体がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電波吸収体に関
し、特に電波吸収媒質層を金属層で裏打ちした整合形電
波吸収体およびこの電波吸収体を用いた電波吸収箱に関
する。
【0002】
【従来の技術】整合形電波吸収体においては、電波吸収
媒質層の物性特性および厚さによって、電波吸収特性が
決定される。従来、電波吸収媒質層としては、誘電損失
物質としての導電性カーボンと有機樹脂またはゴムとの
混合物、および磁性損失物質としてカーボニル鉄、パー
マロイなどの金属磁性粉体を有機樹脂で固めたもの、あ
るいは、フェライト焼結体およびその粉末を有機樹脂ま
たはゴムと混合したものが用いられてきた。
【0003】整合形電波吸収体は、図2に示すように電
波吸収媒質層1と、電波吸収媒質層1を裏打ちする金属
層2との積層構造をもち、入力規格化インピーダンス;
Z/Z0=√(μ/ε)tanh((2π/λ)・√
(εμ)・d ) の値が、1となるようにε,μおよび
dが調節される。ここで、Zは、電波入射面での波動イ
ンピーダンス、Z0は媒質の固有インピーダンス、εと
μは、媒質の複素誘電率と複素透磁率、dは媒質層の厚
さ、λは入射電磁波の自由空間波長である。
【0004】従って、εとμの周波数(λに逆比例)依
存性によって、同じdの値に対して、Z/Z0を1近く
に留める度合い(広帯域特性になるか狭帯域特性になる
かが決まる)、または、dの変化に対して吸収特性が急
激に変わるかどうか(dの施工精度を決める)が異な
る。
【0005】ところで、従来より、電波吸収体に使用さ
れてきた誘電損失物質は、カーボンなどのように導電体
のオーム損失をベースとしているので、周波数に単調に
比例する。これに対して、スピネルフェライトに代表さ
れる一部の磁性材料では、周波数が高くなればμ’の分
散が起こり、μ”にピークが生じる。この分散特性は、
フェライトの磁化機構と密接に関係していて、磁壁移動
の緩和または回転磁化機構における磁区内の自然共鳴を
原因としており、通常のフェライトでは1GHz以下で
μ’は1に近づく。この分散を利用して誘電媒質にない
広帯域性を得るフェライト電波吸収体が開発され、テレ
ビのゴースト対策に用いられる事がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のフェライト電波
吸収体での周波数特性の改善手段としては、フェライト
の透磁率の分散を利用して電波吸収体の使用帯域を改善
したものがある。しかしながら、フェライトの分散特性
は、スピネルフェライトにみられるように上限周波数が
スネークリミットからの制約もあって、この原理を適用
しても有効な範囲は、せいぜい1GHz以下であると考
えられてきた。
【0007】また軟磁性体に磁場を印加して、透磁率を
変化させる試みが行われたこともあるが、軟磁性体に磁
場を印加するために大掛りな外部磁場装置を用いるにも
関らず、効果が少ないという問題がある。
【0008】本発明の目的は、従来注目されていなかっ
たフェライトの1GHzを越える高周波特性を詳細に検
討し、これを明らかにし、媒質自体を改善することによ
り、何ら外部機構の付加を必要とせずに、電波吸収特性
を改善した電波吸収体及びこの電波吸収体を用いた電波
吸収箱を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による電波吸収体においては、金属層で裏打
ちされた電波吸収媒質を有する整合形電波吸収体であっ
て、電波吸収媒質層は、磁性材料であり、その磁性材料
の透磁率の虚数部の周波数依存性が少なくとも二つ以上
の周波数で共鳴ピークをもつものである。
【0010】また、電波吸収媒質層の磁性材料は、面内
異方性をもつヘキサゴナルフェライト焼結体である。
【0011】また、電波吸収媒質層は、ヘキサゴナルフ
ェライト微粒子とゴムまたは有機樹脂との混合材料であ
る。
【0012】また、電波吸収媒質層の厚さは、部分的に
異なり、電波吸収媒質層の部分的な厚さの違いは、垂直
方向から入射する電波と、斜め方向から入射する電波と
の光路長を調整するものである。
【0013】また、金属層で裏打された電波吸収媒質層
と、その表面に積層されたインピーダンス変成層とを有
する整合形電波吸収体であって、電波吸収媒質層は、磁
性材料であり、その磁性材料の透磁率の虚数部の周波数
依存性が少なくとも二つ以上の周波数で共鳴ピークをも
ち、インピーダンス変成層は、周波数特性を広帯域化す
るものである。
【0014】また、整合形電波吸収体で内側の面が覆わ
れた電波吸収箱であって、整合形電波吸収体は、磁性材
料であり、その磁性材料の透磁率の虚数部の周波数依存
性が少なくとも二つ以上の周波数で共鳴ピークをもち、
電波吸収箱内部での電波の散乱を防止するものである。
【0015】本発明は、フェライトの共鳴現象を積極的
に利用して電波吸収体の特性を改善しようとするもので
ある。面内異方性を持つある種のヘキサゴナルフェライ
ト焼結体の透磁率の周波数特性は、図1に示すように二
つの周波数で共振するμ”(μの虚数部)のピークをも
っている。本発明は、このような二つ以上の周波数で共
鳴ピークをもつ物質を電波吸収媒質層に使用している。
c軸に垂直な面に面内異方性をもつフェライトの共鳴周
波数は、fres=γ√(HθHφ)となる。
【0016】ここで、Hθはc軸方向の異方性磁場、H
φは面内での異方性磁場である。透磁率の虚数部に二つ
以上の周波数で共鳴ピークをもたせるためには、低周波
側では主として磁壁移動による緩和に伴う共鳴ピーク
を、高周波側では上記の異方性を起因とする共鳴を利用
する。さらに、二つの共鳴ピークのμ’のフラットの部
分の制御には、特に高周波側のピークを受け持つ異方性
を起因とする共鳴現象の強磁性共鳴緩和過程に注目し、
制御する必要がある。
【0017】面内異方性を持つヘキサゴナルY型フェラ
イトであるBa2Ni2-xCoxFe1 222(x=0〜
2)について、組成条件、焼成条件など粉末冶金的実験
を繰返した結果、fresが6GHzから15GHz以
上まで自由に変えることが可能で、しかも、μ’のフラ
ット特性の優れた材料が得られることを確認した。本発
明は、この知見に基ずき、電波吸収体が広い周波数範囲
で特性を劣化させることなく同調(または整合)させう
ること、動作周波数の広帯域化が可能であること、及
び、この電波吸収体を用いて容易に電波信号の干渉、混
信を防ぐ電波吸収箱の制作を可能にするものである。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態をを図
によって説明する。図1は、本発明において必要とする
透磁率の周波数依存性を示している。図3は、通常のフ
ェライトの周波数依存性を示している。図1と図3とを
比較して明らかな通り、図1においては、図3に比べ、
高周波側にμ”のピークがさらに加わり、それに対応し
てμ’にフラットな部分が生じている。このように透磁
率の虚数部がダブルピークを呈することは珍しいことで
なく、このような例は、たとえばJ.P.smit a
nd H.P.J.wijn:”Ferrites”
P.283(1965)に紹介されている。
【0019】しかしながら、上記文献に記載された内容
は、c軸を磁化容易軸とするBa3Fe1219などに関
するもので、しかも結晶粒を人工的に配列する事によ
り、磁化機構の解明を意図しただけのものであって、電
波吸収体への応用が考慮されたものではなく、また本発
明で重要な意味を持つ高周波域にわたるダブルピーク特
性が議論されたものでもない。
【0020】本発明者は、c軸に垂直な面で面内異方性
を持つBa2Ni2-xCoxFe122 2について、その透
磁率の虚数部の周波数依存性を検討したところ、通常の
透磁率の分散の周波数に接近して、あるいは少し離して
系統的に自然共鳴周波数を設定できることを発見した。
本発明は、この知見を電波吸収体の設計および制作時の
調整に利用するものである。図4に、Ba2Ni2-xCo
xFe1222のμ”の第2のピーク周波数が組成の変化
(x)により変わる事を示す。
【0021】図5(a),(b),(c)および(d)
は、本発明の一実施形態としての電波吸収体の構成図で
ある。図5(a)は、本発明の基本的構造を示してい
る。すなわち、本発明による電波吸収体は、電波吸収媒
質層1と、この電波吸収媒質層1を裏打する金属層2と
の積層からなる整合形電波吸収体であり、この積層構造
自体は従来と同じである。本発明において、電波吸収媒
質層1は、磁性材料、例えば面内異方性を持つヘキサゴ
ナルフェライト焼結体である。
【0022】図5(b)は、電波吸収媒質層1が、ヘキ
サゴナルフェライト焼結体の微粒子1aと、ゴム又は有
機樹脂1bとの混合物よりなり、裏面は金属層2で裏打
ちされている。電波は媒質層1の表面側より入射する。
これらの構造並びに電波の吸収要領は、図2に示した単
層電波吸収体となんら変わりはないが、本発明において
は、入力規格化インピーダンス;Z/Z0=√(μ/
ε)tanh((2π/λ)・√(εμ)・d)のμ特
性が共鳴現象を呈す事により、通常のフェライト吸収体
に比べ、新しい自由度がμ’とμ”とに加わり、電波吸
収体の同調または整合機構および動作周波数帯域の調整
と改善が可能となる。
【0023】図5(c)は、図5(a)及び(b)の表
面に凹凸3をつけて電波吸収媒質層1の厚さを部分的に
異ならせ、垂直に入射する電波と斜めからの入射する電
波の光路長を調整する構造の例を示している。図5
(d)は、図5(a)および(b)の整合厚さより薄い
電波吸収媒質層1の表面に変成器として働くインピーダ
ンス変成層4を積層して、周波数特性を広帯域化した構
造の例を示している。
【0024】以下に、Ba2Ni2-xCoxFe1222
結体を用いた場合の媒質の(μ’,μ”,ε’,ε”)
の測定値と、媒質層厚(d)を用いてシミュレーション
を行った場合の効果を、特に課題とする1GHz以上の
周波数での調整/改善手段としての結果を提示すること
により示す。図6では、本発明の電波吸収体が広い周波
数範囲で同調する事を示す。電波吸収体の構造は、図5
(a)または(b)である。通常のフェライトによる電
波吸収体は、一義的に整合周波数と整合厚さが決まる
が、本発明による電波吸収体は、厚さを8mmより3.
3mmまで変える事により、1.5GHzより4.2G
Hzまで、吸収特性を劣化させる事なく同調させ得られ
た。
【0025】同調させ得る周波数は、図1でμ’が周波
数変化に対してフラットな領域となる。この事は、広い
周波数領域にわたって同調可能な吸収体を手軽に得る手
段を提供するとともに、斜入射に対しての光路長変化に
よる特性の劣化を補償し、斜入射特性の改善への手段を
あたえる。斜入射特性は、図5(c)の構造を採択する
事により一層の効果が上げられる。
【0026】図7には、図1の第2のピークの周波数
(5GHz)付近で低インピーダンス共振層を作り(整
合厚さより充分に薄い層にする)、これにλ/4変性器
となる変成層をつけると帯域幅の広い吸収体が得られる
事を示す。電波吸収体の構造は、図5(d)に相当し、
厚さ0.7mmの共振器の層に、誘電率7の変成層を設
けて、中心周波数7GHzで比帯域幅30%の特性を得
た。図8には、第2の共振ピークを図1よりもさらに鋭
くし、μ”を4まであげると、図5(a)および(b)
で示した単層構造のままでの広帯域化が可能である事を
示す。この図では、厚さ1.2mmで10GHz付近に
同調させ比帯域幅は90%のものを示す。
【0027】図9に、箱の内部空間が金属体5で囲まれ
た構造を持つシールドケース6に、電波吸収媒質層1を
貼り付け、内部の電波散乱を防ぐ例を示す。この例にお
いては、金属体5と、電波吸収媒質層1との積層が、本
発明の電波吸収体7を構成する。本発明の電波吸収体7
は、広範囲の周波数を厚さ調整だけで整合させる事がで
きるので、箱内部にある2つまたはそれ以上の異なる周
波数の発振源8,9の周辺の電波吸収媒質層1の厚さ
を、個々の周波数に合わせて調整することによって電波
の散乱を防止し、電波信号の干渉または混信を防ぐこと
ができる。
【0028】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、1GHz
以上の周波数に対して整合形フェライト電波吸収体の整
合周波数の調整と同調を容易にし、帯域幅の改善に効果
を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の単層電波吸収体に必要とする透磁率の
周波数依存性を示す図である。
【図2】単層電波吸収体の構成を示す図である。
【図3】通常のフェライトの透磁率の周波数依存性を示
す図である。
【図4】Ba2Ni2-xCoxFe1222のμ”の第2の
ピークの組成依存性を示す図である。
【図5】本発明の電波吸収体の構成図である。
【図6】電波吸収体の特性の第1例(広範囲での同調
性)を示す図である。
【図7】電波吸収体の特性の第2例(広帯域特性:2
層)を示す図である。
【図8】電波吸収体の特性の第3例(広帯域特性:単
層)を示す図である。
【図9】電波吸収箱の構造を示す図である。
【符号の説明】
1 電波吸収媒質層 1a ヘキサゴナルフェライト焼結体微粒子 1b ゴム又は有機樹脂 2 金属層 3 凹凸 4 変成層 5 金属体 6 シールドケース 7 電波吸収体 8,9 発振源

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属層で裏打ちされた電波吸収媒質層を
    有する整合形電波吸収体であって、 電波吸収媒質層は、磁性材料であり、その磁性材料の透
    磁率の虚数部の周波数依存性が少なくとも二つ以上の周
    波数で共鳴ピークをもつこと特徴とする電波吸収体。
  2. 【請求項2】 電波吸収媒質層の磁性材料は、面内異方
    性をもつヘキサゴナルフェライト焼結体であることを特
    徴とする請求項1に記載の電波吸収体。
  3. 【請求項3】 電波吸収媒質層は、ヘキサゴナルフェラ
    イト微粒子とゴムまたは有機樹脂との混合材料であるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の電波吸収体。
  4. 【請求項4】 電波吸収媒質層の厚さは、部分的に異な
    り、電波吸収媒質層の部分的な厚さの違いは、垂直方向
    から入射する電波と、斜め方向から入射する電波との光
    路長を調整するものであることを特徴とする請求項1に
    記載の電波吸収体。
  5. 【請求項5】 金属層で裏打された電波吸収媒質層と、
    その表面に積層されたインピーダンス変成層とを有する
    整合形電波吸収体であって、 電波吸収媒質層は、磁性材料であり、その磁性材料の透
    磁率の虚数部の周波数依存性が少なくとも二つ以上の周
    波数で共鳴ピークをもち、インピーダンス変成層は、周
    波数特性を広帯域化するものであることを特徴とする電
    波吸収体。
  6. 【請求項6】 整合形電波吸収体で内側の面が覆われた
    電波吸収箱であって、 整合形電波吸収体は、磁性材料であり、その磁性材料の
    透磁率の虚数部の周波数依存性が少なくとも二つ以上の
    周波数で共鳴ピークをもち、電波吸収箱内部での電波の
    散乱を防止するものであることを特徴とする電波吸収
    箱。
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