JPS63155700A - 整合型電波吸収体 - 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 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、その層内で白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。

そのに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５８−７”１６９８号
公報に記載されている、フエライトヤカーボンなどの磁
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５〜２０　Ｇ　ｌ−Ｉ　Ｚ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ε６、
虚部をεｉとしたとぎ、式、ε・＝３・εｒ＋２０ εｉ＝（１／２＞・εｒ＋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。

この発明の詳細な説明するに、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
反則を防止し、それが吸収図１内に取り込まれるように
作用覆るものである。さらに、反則図３は、吸収層１を
通過してきた電波を吸収層１に反則し、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（プる複素比誘電率が、その実部をε６、山部をεｉ
としたとぎ、式、 εｉ＝３・εｒ＋２０ ε＝−（１／２＞・εｒ−１−１０ で挾まれる領域にある。そのような吸収層を構成づる材
料は、複素比誘電率が一ト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
成温度に応じている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℃程度の温度で焼成
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’Ｃ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にうに
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ェン−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
ェ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、それらは可ど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、最も外側に位置づるがゆえに、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４へめで耐候性か高く、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−の
厚みにも依存覆る。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５〜２０ＧＨ２の範囲では、吸収層の
原みを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１
〜、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、この反則層は、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、それか反
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）ホ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８１、虚部をεｉとしたと
き、式、 εｉ＝３・εｒ＋２０ ■ εｉ＝（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
５〜２０ＧＨ７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εｒ＝５
０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ざらに詳
細に説明する。

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、ざらに１５０’
Ｃの温度下に１０Ｋｇ／Ｃｍ２の圧力をＩＪ［１えて成
形し、厚みが２ｍｍで、炭素繊維の含有率が６０体槓％
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＃Ｊ、エポキシ系
接着剤を用いて１．５ｍｍ厚のジルコニアレラミックス
板を貼りイ旧プて整合層とし、さらに裏面に反Ｑ４闇と
して１　ｍ　ｍ　腿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５〜２０ＧＨ７にお
ける反則損失を測定した。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
い反則損失がおよそ７〜１７ＧＨ２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（単糸径ニアμｍ、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
率か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９〜１７ＧＨ
ｚの広い領域にわたって一１０ｄＢ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と同様にしで、しかしプリプレグの使用枚数と
成形圧力を変えて、厚みか１．５ｍｍで、周波数１０Ｇ
Ｈｚにおける複素比誘電率が１４−ｊ３５である複合相
Ｈ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厚のシリカセラミックス板を貼
り付けて整合層とし、ざらに裏面に反射Ｕ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と同様に反則損失を測定した。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１０〜１７Ｇ
Ｈ７の領域にわたって一１０ｄＢ以上の反射損失か得ら
れることがわかる。

実施例４ シリコンカーバイト繊維の平織物（目付：約２／ｌ０ｃ
ＩＩ／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
率か１９−ｊ４０である複合祠料板を得た。

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、ざらに裏面に反射層として１
ｍｍ厚みのアルミニウム板を貼り付Ｃブて電波吸収体と
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の領域にわたって一１０ｄＢ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１０Ｇ
Ｈ２における複素比誘電率が１Ｏ−ｊｌｌ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以上の反則損失
か得られる帯域幅は、およそ７〜９．５ＧＨ２の、わず
かに２．５ＧＨｚにすぎないことかわかる。

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１０Ｇ
Ｈ７における複素比誘電率が５−ｊ！：）　３　（’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、反則損
失を測定した。測定結果を第７図に示す。

第６図から、この吸収体の、−１０ｄＢ以上の反射損失
か得られる帯域幅は、およそ１６．５〜１９ＧＨ７の、
これもまた、わずかに２．５ＧＨ７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
εｉとしたとき、式、 εｉ＝３・６１＋２０ εｉ＝（１／’　２　＞・εｒ＋１０ で挟まれる領域にある吸収層の表面に、セラミツクス材
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
〜２０　Ｇ　Ｈｚ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、耐久性が大変値れている。

【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 賠苺憾永帥 １コ 賠績ｎＳ永　虫 ｊ 匣苺≦水虫 匣味≦ボ　虫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　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＿ｒ、虚部をε＿ｉとしたとき、式、 ε＿ｉ＝３・ε＿ｒ＋２０ ε＿ｉ＝（１／２）・ε＿ｒ＋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。