KR100315537B1 - 전자실드성능을갖는창유리 - Google Patents

Abstract

필요한 주파수대의 전파만을 선택하여 전자실드가 가능하고, 주위의 금속삿시등의 도전재 등에 의해 도전처리시킬 필요도 없으며 또한 이미 설치한 것에 대해서도 간단하게 전자실드를 실시할 수 있다.

차폐하고자 하는 전파에 공진시키는 길이의 선모양 안테나소자(5)를 전자차폐소자로 하고 그 소자의 전자계반사 등가면적(산란개구면적) 또는 전자계반사 등가체적(산란개구체적)를 고려하며 규칙적으로 유리표면 또는 유리판 사이에 배열시키고 이 선모양 안테나소자(5)로 전파를 산란시켜 이를 감쇠시킨다.

Description

전자실드성능을 갖는 창유리

건축물이나 건물내부 또는 차량 내부에 전자실드가 필요한 것은 무선기술을 응용한 개인휴대기기를 법으로 정한 틀안에서 활용하는 경우 등의 주파수의 재이용이나 전파의 간섭방해대책이나 통신의 시큐리티를 유지하는 목적으로부터 요구되고 있다.

예를들어 특정 옥내에서 사업소용 PHS(자영업 - 옥내 전용)나 Wireless-LAN(무선 LAN)을 마련한 경우 등은 모두 기술기준에 기초하여 제조되고 그 기술내용은 공개되며 또한 분석하는 측정기가 시판되고 있기 때문에 옥내업무에 사용되는 통신정보는 옥외에서 쉽게 접근되어 통신내용의 방수(傍受)가 가능해진다.

공중사용으로 겸용되고 있는 PHS단말에서는 암호화 등에 의한 통신내용누설보호는 상당히 어렵기 때문에 시큐리티를 유지하는 데는 일반적으로 통신지역 밖으로의 전파의 누설을 방지하는 전자실드 밖에 방법이 없다.

또 이용할 수 있는 주파수 채널이 제한되고 있기 때문에 가능한 한 사용대수를 확보하기 위해서는 사용지역에 따라 전파가 나갈 수 없도록 하기 위해 실드가 필요하다.

또 전자실드의 필요성은 병원 등 의료분야에서 전자파가 의료기기나 환자에게 간섭하여 장해를 일으키는 경우나, 레스토랑이나 차내 등의 공공지역에서 타인에게 휴대전화의 사용으로 불편함을 주지않도록 하기 위함과, 또 콘서트장 등에서 관객을 정숙하게 하기 위해 필요로 하는 경우 등에 휴대전화 등이 작동하지 않도록 하기 위해서도 필요하게 된다.

전파에 대한 전자실드는 현재도 이미 널리 사용되고 있으며 금속판이나 금속매쉬 또는 전파흡수재에 의한 연구가 많이 행해지고 있다.

예를들어 빌딩구조의 전자실드로서 종래에 각 바닥면은 덱플레이트, 그 외의철판 등에 의해 충분한 전자차폐가 행해지고, 외부벽면 및 테넌트 사이의 파텐션에는 동박이나 금속메쉬를 틈없이 정착하는 것에 의해 마이크로파 대(帶)에서도 유효한 전자차폐가 이루어진다.

이에 대해 유리창은 빛의 투과성을 확보하는 것으로부터도 전자차폐가 곤란하다. 그 때문에 전자차폐를 행하기 위해서는 빌딩의 각 실에서 창유리를 모두 없애 벽면으로 하고 그 벽면을 상기 전자실드 구조로 하는 경우가 있지만 이 경우에는 시야가 없어 폐쇄감을 동반한 환경을 초래하게 된다.

또 창유리며 전자실드구조를 실시하기 위해서는 내부된 금속망을 넣는 것도행해지지만 예를들어 PHS에서 사용하는 전파(주파수가 1.9GHz 대)의 전자차폐에서는 0.1mm정도의 매우 가는 그물코가 필요하게 되어 전자차폐는 행해지지만 투명감을 손상시키게 되어 주거환경에는 좋지 않다고 할 수 있다.

창유리에 전자실드구조를 실시하는 다른 예로서는 텅스텐, 알루미늄 등의 극히 얇은 금속증착막을 유리표면 또는 내부에 전면에 걸쳐 라미네이트하는 것이 실용되고 있다. 이 방법에서는 PHS(1.9GHz) 또는 무선 LAN(2.45GHz)에 대해 최대 20∼30dB( = 1/100∼l/l,000)로 감쇠시킬 수 있는 것이 알려져 있다. 이것에 의하면 가시광선에 대해서는 30∼35%의 감소로 억제할 수 있기 때문에 시야제한은 없다.

그러나 이 방법으로는 채광이 있는 빌딩의 해방감을 손상시키지 않고 옥외로부터의 침입전파를 차폐하는 것은 어느 정도는 가능하고 모든 범위의 주파수대에 걸쳐 차폐하기 때문에 확실한 전파차폐는 행해지지만 그것으로는 차폐해서는 곤란한 통상의 통신 예를들어 공중휴대전화, 호출기, 각종방송, 경찰이나 소방의 긴급통신, 무선전화 등의 일상통신까지 차폐하게 된다.

본 발명의 목적은 상기 종래예의 문제점을 해소하고 채광성·가시성을 손상시키지 않고도 필요한 주파수의 전파대만을 선택하여 전자실드가 가능하며 또한 창틀의 금속삿시 등의 전자실드 부재사이의 간극부분의 도전재에 의한 통전처리나 접지처리를 할 필요가 없는 전자실드성능을 갖는 창유리를 제공하는 데에 있다.

본 발명은 건물의 창에 사용하는 창유리, 그 외에 자동차나 열차 등의 차량의 창유리 또는 간막이나 박스 등의 집기의 창유리 등 여러 가지 창유리에 전자실드성능을 갖는 기술에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 창유리의 제 1실시예를 도시하는 사시도.

도 2은 본 발명의 창유리의 제 1실시에를 도시하는 요부의 정면도.

도 3은 선모양 안테나소자를 단락형 다이플로 한 경우의 설명도.

도 4은 본 발명 창유리에서 전자실드방법의 원리를 도시하는 제1 설명도.

도 5는 본 발명 창유리에서 전자실드방법의 원리를 도시하는 제2 설명도.

도 6은 선모양 안테나소자를 배치한 창유리의 정면도.

도 7은 본 발명의 창유리의 제 2실시예를 도시하는 사시도.

도 8은 제 2실시예에서의 선모양 안테나소자의 정면도.

도 9는 Y자모양의 선모양 안테나소자를 배치한 본 발명의 창유리의 성능확인을 행한 실험결과의 그래프.

도10은 선모양 안테나소자를 십자모양으로 한 경우의 배치를 도시하는 설명도.

도11은 고리모양 선로형상의 선모양 안테나소자의 변형예를 도시하는 설명도.

도12는 개곡선 형상의 선모양 안테나소자의 변형예를 도시하는 설명도.

도13은 개곡선 형상의 선모양 안테나소자의 변형예를 도시하는 정면도.

도14는 본 발명의 창유리의 제 3실시예를 도시하는 사시도.

도15는 고리모양 선로형상의 선모양 안테나소자와 개곡선 형상의 선모양 안테나소자의 짜 맞춘 일예를 도시하는 평면도.

도16은 도 13에 도시하는 선모양 안테나소자의 전자실드효과를 나타내는 그래프.

도17은 고리모양 선로형상의 선모양 안테나소자와 개곡선 형상의 선모양 안테나소자를 짜 맞춘 것의 변형예를 도시하는 설명도.

도18은 개곡선 형상의 선모양 안테나소자끼리 길이가 다른 것을 짜 맞춘 예를 도시하는 설명도.

도19는 고리모양 선로형상의 선모양 안테나소자끼리 길이가 다른 것들 짜 맞춘 예를 도시하는 설명도.

도20은 3개의 주파수대를 위한 선모양 안테나소자의 짜 맞춘 예를 도시하는설명도.

도21은 창유리끼리 간극의 차폐성능을 확인하는 실험설비의 설명도.

도22는 선모양 안테나소자의 배열간격과 감쇠량의 관계를 보기 위한 실험장치의 정면도.

도23은 선모양 안테나소자의 배열간격과 감쇠량의 관계를 보기 위한 실험장치의 종단측면도.

도24는 선모양 안테나소자의 배열간격과 감쇠량의 관계의 실험결과의 그래프이다.

도 25는 선모양 안테나소자의 배열간격과 감쇠특성을 나타내는 도면.

도 26은 폐곡선 형상의 안테나소자의 배열간격과 감쇠특성을 나타내는 도면.

도 27은 전자계반사등가면적의 위치와 감쇠도 관계를 나타내는 도면.

도 28은 전자계반사등가면적의 배열관계를 나타내는 도면.

도 29는 안테나소자의 배열관계가 적절한 경우의 예를 나타내는 도면.

도 30은 안테나소자의 배열관계가 부적절한 경우의 예를 나타내는 도면.

[실시예]

다음에 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 전자실드성능을 갖는 창유리의 제 1실시예를 도시하는 사시도로서 도면중 부호 1은 창유리, 부호 2는 삿시틀을 나타내고, 차폐하고자 하는 전파의 주파수에 대응한 길이의 선모양 안테나소자(5)를 전자계반사 등가면적 또는 체적을 고려하여 창유리(1) 위에 규칙적으로 배열하여 이 선모양 안테나소자(5)로 전파를 감쇠시키는 것으로 했다.

우선 본 발명에 관련된 기본원리에 대해 설명한다. 도체조각이 공중에 있는 경우 이 면에 전파가 입사하면 일부는 반사, 일부는 흡수, 나머지는 투과한다. 이 도체 조각에 의한 전파의 감쇠량은 도체조각의 형상이나 크기에 의해 다르다. 이 도체조각을 도 3에 도시하는 바와 같이 개곡선 형상의 선모양 안테나소자(다이플)(3)로 했다고 하면 전파를 반사함과 동시에 일부는 흡수된다.

도 5에 도시하는 것과 같이 반파장(λ/2)의 선모양 안테나소자의 수신입력저항을 0(즉 단락)으로 하면 이상적인 손실이 없는 안테나 소자로 공간에 전력이 모두 반사되고 그 등가 면적은 상기의 실효 개구의 4배가 된다(산란개구). 그러나 이 산란개구는 선모양 안테나소자와 직교하는 모든 방향(선모양 안테나 소자의 단면에서 보면 360° 방향)의 전파에 대해 유효하다.

도 27 및 도 28은 전자계반사 등가면적을 나타내는 도면으로서 박스안의 색칠된 부분은 금속막을 부착한 것과 같은 전파반사효과를 나타내는 영역이 된다.

한편, 도 29는 성능이 뛰어난 배열 예를 나타내며, 이 경우 안테나의 간격이 적정하고 전자계 반사등가면적이 겹치고 있어 전자파가 효율적으로 반사하는 상태다.

또한, 도 30은 목표로하는 감쇠도를 얻을 수 없는 경우로서, 안테나의 간격이 너무 벌어져 전자계 반사등가면적이 겹치지 않고 전자파가 반사하지 않아 투과해 버리는 상태가 된다.

이 때문에 1방향의 전파에 대해서는 산란개구 면적이라는 표현이 되지만 실제로는 입체로 나타나는 3차원 영역이 된다. 이를 나타낸 것이 도 3이다. 선모양 안테나 1방향 뿐만 아니라 그 주위에 무지향적(無指向的)으로 반사면을 갖기 때문에 입체적으로 표현하면 도3과 같이 계란형이 된다.

도 4에 도시하는 것과 같이 평면전자계에 평행하게 놓여진 반파장(λ/2)의 다이폴 안테나소자(3)는 안테나소자의 금속부분의 면적만이 전자파 에너지를 수신하는 것이 아니라 금속면근방의 전자계를 흡수하고 있다. 그 퍼짐은 균일하지는 않지만 등가단면적(Ae)은 다음식 1에서 계산값이 표시된다.

(식 1)

Ae ≒ 0.13λ²(λ/2 X λ/4의 면적)

이 등가단면적 Ae의 범위의 전자파의 약 3/4는 반사되고 나머지 약 l/4이 수신전력이 된다. 이것이 실효개구이다,

도 5에 도시하는 바와 같이 이와같은 반파장(λ/2)의 선모양 안테나소자의 수신입력저항을 0으로하면, 이상적인 손실이 없는 안테나소자라면 공간에 전력이 모두반사되어 그 등가인 면적은 상기 실효개구의 4배가 되고(산란개구), 이와같은 선모양 안테나소자(3)에 의한 소자를 상기 등가면적 4 X Ae(산란개구)에 따라 도 6에 도시하는 것과 같이 창유리(1)에 배열하면 마치 금속막을 붙인 것과 같은 전파반사효과를 나타낸다. 안테나소자는 일반적으로 주파수 의존성을 갖지만 그 특성과 수신단저항 = 0이 이 선모양 안테나소자(3)에 의한 소자의 기본동작이고 혹시 선모양 안테나소자에 손실이 있으면 전파의 일부는 전력으로서 안테나 손실저항에 흡수된다.

또한 선모양 안테나소자(3)는 산재하는 것이기 때문에 창유리(1)의 채광성·가시성을 손상시키지 않는다. 또 선모양 안테나소자(3)를 이루는 도선의 굵기는 시야의 방해가 되지 않도록 가늘고 손실이 적은 것을 선택한다.

선모양 안테나소자는 금속부분이 차지하는 면적만이 전자파 에너지를 반사하는 것이 아니라 금속부분 근방의 특정범위의 전자계도 넓게 반사시킨다. 이와 같이 전자계가 반사되는 넓은 범위를 전자계 반사 등가면적(면적이라는 관점에 볼 때) 또는 전자계반사 등가체적(체적이라는 관점에서 볼 때)이라 한다.

그러나 1885 ∼ 195OMHz는 현행의 퍼스널통신(PHS - JAPAN., PCS - US.DECT - Europe) 및 2000년부터 실용이 되는 FPLMTS( Futue Public Land Mobile Telephone System ) 의 주파수대로서 2420∼2480MHz은 ITU에서 정한 ISM(Industrial-Scientific-Medical-공업, 과학, 의료) 용의 주파수대에서 빌딩 안에서는 무선 LAN에 할당되고 있으며 또한 전자렌지나 대전력의 비파괴검사용 선형가속기에도 사용되고 있다.

PHS의 경우는 주파수가 1.90GHz이라고 하면 파장이 λ=약 158mm, 무선LAN의 경우는 주파수가 2.45GHz이라고 하면 파장이 λ= 약 122mm이기 때문에 각각의 선모양 안테나소자(3)는 면적 4 X Ae = 12,980mm²(PHS), 4 X Ae =7,74Omm²(LAN)에 상당하며 이를 유리표면 또는 유리판 사이에 상기 전자계반사 등가면적 4 X Ae 을 고려하여 규칙적으로 배열 즉 점재시키면 된다.

그러나 도 6과 같이 선모양 안테나소자(3)를 가로 일열로 배치하는 것은 실제전파의 편파면이 이와같이 가로 일열이 아닌 여러 가지 편파면에는 대응할 수 없다. 그래서 선모양 안테나소자(3)는 이를 뒤에 설명하는 방향성을 갖는 개곡선 형상이나 고리모양 선로형상으로 한다. 이와 같이 하는 것으로 모든 면의 기울기가 다른 전파에도 대응할 수 있다.

도 1 도 2는 본 발명의 제 1실시예를 도시하는 것으로 선모양 안테나소자(5)는 개곡선 형상으로 하고 차폐하고자 하는 전자파의 파장을 λ, 유리면에 선모양 안테나소자를 배열했을 때의 등가비 유전율을 εq로 했을 경우 한변의 길이가 대략 λ/ (4√εq)의 역 Y 자형 소자라고 했다. 즉 공기 중에서는 εq가 1이기 때문에 선모양 안테나소자(5)는 중심(5a)에서 뻗는 한 변의 길이가 차폐하고자 하는 전파의 l/4파장이된다. 그러나 이 선모양 안테나소자(5)를 유리 위에 배치하면 유리나 경계면의 유도율에 의해 한변의 길이는 변한다.

또한 상기 선모양 안테나소자(3)나 선모양 안테나 소자(5)를 마련하는 창유리(1)로서는 플로트유리 또는 그레이펜유리 등이 좋으며 또한 유리표면 또는 유리판 사이 선모양 안테나소자(3)나 선모양 안테나소자(5)를 이 안테나소자가 가지는 전자계 반사 등가면적을 고려하여 규칙적으로 배열시키는 방법으로서는 은,동,금 등의 금속페이스트 실크인쇄나 필름막의 점착에 의한 방법이 제안되고 있다.

이 중 필름막의 점착은 유리의 파손시 비산방지나 일사량의 조정도 가능하다. 또 건설후부터 추가시공하는 것도 가능하여 상대적으로 저가의 방법이다. 필름재로서 폴리이미드필름이나 폴리에스텔필름, 폴리에틸렌필름 등의 합성수지필름에선모양 안테나소자(5)를 회선패턴으로서 에칭법이나 라미네이트법이나 스크린인쇄법으로 마련하여 이를 유리 등에 붙이게 된다.

상기 에칭법은 플렉시볼기판으로서의 필름에 동박을 붙인 것을 개재로 사용하고 패턴부에 마스킹를 하며 남는 부분을 용제로 용해하는 일반적인 프린트기판과 같은 방법으로 이루어진다. 이에 대해 스크린인쇄법은 기재 상에 은,금 등의 금속페이스트 인쇄를 실시하는 것에 의해 회선패턴을 구성하는 것이다.

상기 V자형의 선모양 안테나소자(5)를 배치한 전자파실드 유리의 성능확인을 행하기 위해서 유리표면에 은 페이스트에 의해 선모양 안테나소자(5)를 소성 인쇄하여 행한 실험결과를 도 9에 도시한다.

최대 감되량은 35dB(중심주파수 1.9GHz)로서 목표로 한 30dB의 감쇠대역폭은 35MHz정도가 되어 PHS전파사용 대역된 대해 충분한 실드성능을 갖는 것이 확인되었다.

다음 표 1에 이 유리 만드는 방법을 표 2에 실험개요를 나타낸다.

[표 1]

[표 2]

도 10은 선모양 안테나소자(5)를 사각형 즉 10자형의 소자로 한 경우이다. 이 경우 중심(5a)이 전위가 낮은 곳이 되고 각 변(5b)의 단이 전위가 높은 곳이 된다. 도 10의 경부와 비교하여 도 2의 경우는 선모양 안테나소자(5)의 전위가 높은 곳과 낮은 곳이 근접하는 삼각형을 배치하는 것으로 전위가 높은 곳끼리 근접하여 소자간의 상호 간섭을 일으키는 것을 방지할 수 있다. 또 삼각형으로 배열하는 것으로 소자밀도를 높게 할 수 있다.

도 12에 개곡선 형상의 선모양 안테나소자(5)의 이러한 변형예를 도시한다. 이 중 좌측에 나타내는 일자모양의 것은 전 길이가 차폐하고자 하는 전파의 1/2파장과 같게 된다.

또 상기 선모양 안테나소자(5)를 배열한 창유리(1)는 유리가 마주치는(유리사이의 간극)사이에 패킹 등의 배치부분에서 선모양 안테나소자(5)가 없는 부분이 있어도 충분히 대응할 수 있는 것을 실험결과에서 확인했다. 이것에 의하면 유리간극 사이즈 변경에 의한 실드 중심 주파수 변이를 약간 볼 수 있지만 30mm정도까지 실드요구 성능은 만족할 수 있다.

이 실험은 도 21에 도시하는 개구부(폭 51cm X 높이 111cm)를 갖는 실드룸의 실내의 안테나에서 일정출력으로 전파를 발신하고, 실드룸의 실외의 안테나에서 전파를 수신하는 것으로 개구부에 2장의 상기 공시체에 의한 본 발명의 창유리(1)를 짜 넣고 이 창유리(1) 사이의 간극의 간격을 변화시켰을 때의 수신전계강도를 스펙트럼 애널라이저로 측정한 것이다.

그러나 먼저 선모양 안테나소자(5)는 전자계반사 등가면적 또는 체적들 고려하여 창유리(1) 위에 규칙적으로 배열시키고 이 선모양 안테나소자(5)로 전파를 감쇠시키는 것으로 했다고 설명했지만 선모양 안테나소자(5) 끼리의 최적간격에 대해서는 필요로 하는 감쇠량을 고려하여 정할 수 있다.

고도의 감쇠량을 확보하기 위해서는 선모양 안테나소자(5)를 상당히 근접시켜 배열하는 것이 바람직하지만 반면에 필요이상으로 근접시켜 창유리의 유리면에 배치하면 시각적으로 문제(눈에 거슬림)를 일으킨다.

도 22, 도 23은 이와같은 선모양 안테나소자의 배열간격과 감쇠량의 관계를 보기 위한 실험장치이며, 여기서는 구리 막대를 선모양 안테나소자로 보고 제21도와 같이 개곡선형상인 선모양 안테나소자(5)를 유리면에 인쇄한 실드유리 2장 사이의 간격을 변화시키면서 실험을 행한 결과 도 24에 도시하는 상관관계를 얻었다.

그래서 선모양 안테나소자(5) 상호는 감쇠량의 관계를 고려하여 배열간격을 결정하는 것으로 하고 필요로 하는 감쇠량으로부터 선모양 안테나소자 상호의 배열간격을 결정하는 것으로 선모양 안테나소자 상호 간에 간극을 상당히 크게 하여 보다 좋은 시각성을 유리면에 확보할 수 있다.

한편, 도 25는 개곡선형상, 즉 개곡선형상으로서 Y자형 안테나의 소자배열간격과 감쇠특성 을 나타내고 있다. 또한 도 26은 폐곡선형상, 즉 환상선로형상인 △형안테나 소자의 배열간격과 그 감쇠특성을 나타낸다.

이들 실험결과로부터 알 수 있는 바와같이, 실드성능이 30dB 이상 요구되면 개곡선형삼(여기서는 Y자형)으로 하며 배열간격을 4mm 이하로 할 필요가 있다. 이경우 △형은 실현이 곤란함을 알 수 있다.

또, 요구성능이 22dB 이상이면 Y자형으로는 배열간격을 8mm 이하로 하고, △형에서는 배열간격을 6mm 이하로 하면 좋고, 안테나소자 상호간에 간격을 크게 확보할 수 있으며 보다 좋은 시각성을 유리면에 확보할 수 있다. 이와같은 배열간격에 의해 실드설계(즉 감쇠도설계)가 가능하게 된다.

또 상기 실험결과에서 선모양 안테나소자(5)의 소재는 은페이스트 소성인쇄, 선폭 0.5mm으로 했지만 선모양 안테나소자(5)는 체적저항율을 5 × 10^-8(Ω·m) 이하로 하는 것이 바람직하다.

고도의 감쇠량을 확보하기 위해서는 선모양 안테나소자의 손실저항을 극히 낮게 하는 것이 바람직하다. 이에는 선폭을 넓게 하는 것에 의해 손실저항의 저감을 도모하는 것과 도전성이 좋은 재료를 채용하는 것이 바람직하다. 그러나 선모양 안테나소자의 선폭을 늘리는 것은 이를 배열한 경우의 유리면의 광학적 투과성을손상시키게 된다. 상기와 같이 선모양 안테나소자를 0.5mm정도의 선폭으로 한 경우 청구항 11의 본 발명에 의하면 체적저항율이 적어도 5 × 10^-8(Ω·m) 이하이면 충분한 성능을 확보할 수 있다.

또 선모양 안테나소자의 소재로서는 동이나 은, 금이 전기저항이 낮은 소재로서 최적이지만 금은 원가가 높고 동은 산화에 의해 저항치의 상승이 있다. 상기와 같이 은을 채용하는 것에 의해 가격이 그만큼 높지않고 산화에 의해 저항치가 상승할 염려가 없게 된다. 또한 5%정도의 유리질을 혼입시키는 것으로 유리와 일체화시켜 선모양 안테나소자의 수명을 유리와 같은 정도로 할 수 있다.

도 7, 도 8은 개곡선 형상의 선모양 안테나소자(5) 대신에 고리모양 선로형상의 선모양 안테나소자로 한 경우 Y자형의 고리모양 선로형상으로 한 예이다. 또 도11에 고리모양 선로형상의 선모양 안테나소자(4)의 변형예를 도시한다, 삼각형, 사각형 그 외의 다각형, 원형 등 여러 가지 형상의 것을 생각할 수 있다.

이러한 고리모양 선로형상의 선모양 안테나소자(4)는 그 둘레길이(전기통로길이)을 차폐하고자 하는 전파의 파장과 같게 한다. 정확하게는 파장을 λ, 등가비 유전율을 ε로 한 경우, 선모양 안테나소자(4)는 둘레길이가 약 λ/ √ε가 된다.

이 고리모양 선로형상의 선모양 안테나소자(4)는 상기 개곡선 형상의 선모양안테나소자(5)에 비해 선폭이 가는 것이면 되고 또한 개곡선 형상의 선모양 안테나소자의 λ/4보다 짧은 소자의 캐패시턴스 성분을 귀환루프의 인덕턴스로 소거하여 공진조건을 얻고 있다. 복사저항은 낮지만 귀환선로의 효과로 인해 그 효율을 4배로 높이고 있다.

소자가 짧기 때문에 전계가 낮고 유리에 유전율의 영향을 적게 할 수 있으며 또 루프폭을 펼치면 Zob(평행 2선의 특성임피던스)가 높아져 유리의 영향을 낮게 하는 효과를 얻을 수 있다. 또 폭을 넓히면 등가반지름이 켜져 가는 선으로 넓은 대역을 실현할 수 있다.

도 13은 상기 개곡선 형상의 선모양 안테나소자(5)의 이러한 변형예로서 이선모양 안테나소자(5)의 부분이 고리모양 선로형상(5c)이 되도록 했다. 이른바 개곡선 형상의 선모양 안테나소자의 부분에 고리모양 선로형상의 선모양 안테나소자를 짜넣은 복합형으로 한다.

이와 같이 하는 것으로 가는 선을 다수병렬로 사용하게 되어 반사표면적을 증가시킬 수 있음과 동시에 투시성을 열화시키지 않고 고주파 손실 저항치를 저하시켜 고대역화와 고감쇠화가 가능해진다.

그러나 예를 들어 휴대전화에서는 주파수대는 900MHz대와 l500MHz대의 2종 류가 있다. 마찬가지로 PHS는 주파수가 1.9GHz이고 무선LAN의 경우는 주파수가 2.45GHz이다. 이들 전파대에 전자실드클 행하기 위해서는 복수주파수대에 대응하는 것이 필요하게 된다.

도 14는 이와같은 복수주파수대 대응을 갖는 전자실드방법의 실시예를 도시하는 사시도로서, 길이가 다른 선모양 안테나 소자를 짜 맞추어 규칙적으로 배열시킨다. 본 실시예에서는 고리모양 선로형상의 선모양 안테나소자(4)와 개곡선 형상의 선모양 안테나소자(5)를 짜 맞춘 것을 각각 등가전자계 반사면적(체적)을 고려하여 규칙적으로 배열시키지만 도 15에 도시하는 것과 같이 개곡선 형태의 선모양 안테나소자(5)는 Y자형의 것, 고리모양 선로형상의 선모양 안테나소자(4)는 정삼각형의 것으로 한다. 또 선모양 안테나소자(3)는 2중의 것으로 했지만 이를 1중의 것으로 해도 좋다.

또 선모양 안테나소자(5)는 선모양 안테나소자(4) 안에 비접속으로 들어가게 된다. 이와같이 하는 것으로 소자사이의 간섭을 줄일 수 있다. 도 16에는 도 15에 도시하는 선모양 안테나소자(4)(5)의 전자실드효과를 나타내지만 세로축은 감쇠량, 가로축은 주파수이다. (DDS는 선모양 안테나소자(3)는 2중의 것으로 한 경우, SDS는 1중의 것으로 한 경우이다).

도 17에 고리모양 선로형상의 선모양 안테나소자(4)와 개곡선 형상의 선모양안테나소자(5)를 짜 맞춘 것의 변형예를 도시한다. 도면중 부호 a는 단부를 구부린예이다.

또한 복수주파수대 대응을 갖는 전자실드 방법으로서 도 18에 도시하는 것과같이 개곡선 형상의 선모양 안테나소자(5) 끼리 길이가 다른 것을 짜 맞추는 경우나도 19에 도시하는 것과 같이 고리모양 선로형상의 선모양 안테나소자(4) 끼리 길이가 다른 것을 짜 맞춘 경우도 가능하다.

또 복수주파수대 대응으로서 3개의 주파수대를 위한 선모양 안테나소자의 짜맞춘 예를 도 20에 도시한다.

도 20은 휴대전화(900MHz대 1.56Hz대 및 PHS1.9GHz대)에 대응하는 선모양 안테나소자의 예이다. 3종류의 둘레길이가 다른 고리모양 선로 형상의 선모양 안테나소자의 조합예. 2종류의 둘레길이가 다른 고리모양 선로형상의 선모양 안테나소자와, 개곡선 형상의 선모양 안테나소자의 조합예 등등과 같이 필요한 실드레벨과 디자인 성격에 따라 여러 가지 형상을 생각해 낼 수 있다.

또 상기 실시예는 건물 창에 사용하는 창유리에 대해 설명했지만 그 외 자동차나 열차 등의 차량의 창유리나 파텐션이나 박스 등의 집기의 창유리에도 적용할 수 있다.

참고로 안테나소자의 형상과 차폐주파수와의 관계를 비교하면 다음 표3과 같다.

[표 3]

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 우선 차폐하고자 하는 전파에 공진시킬 길이(전기통로길이)의 선모양 안테나소자를 전자차폐소자로하고, 그 소자의 전자계반사 등가면적 또는 체적 즉 전파의 반사영역이 간극없이 겹쳐지도록 고려하여 각 안테나소자를 규칙적으로 유리표면 또는 유리판 사이에 배열시키고 이 선모양안테나 소자로 전파를 산란시켜 이에 따라 감쇠시키는 것을 요지로 하는 것이다.

둘째로 선모양 안테나소자는 개곡선 형상으로 하여 중심에서 뻗는 그 한변의길이(전기통로길이)를 차폐하고자 하는 전파의 l/4파장(한가닥 형상에서는 1/2파장)으로 하고 또한 선모양 안테나 소자는 고리모양 선로형상으로서 그 둘레길이(전기통로길이)를 차폐하고자하는 전파의 파장과 같게 하는 것을 요지로 하는 것이다.

셋째로 치수, 형상이 다른 2종류이상의 선모양 안테나소자를 짜 맞추어 배열시키고, 개곡선 형상의 선모양 안테나소자와 고리모양 선로형상의 선모양 안테나소자를 짜 맞추고 또한 개곡선 형상의 선모양 안테나소자끼리 길이가 다른 것을 짜 맞추는것 혹은 고리모양 선로형상의 선모양 안테나소자끼리 길이가 다른 것을 짜 맞추는 것을 요지로 하는 것이다.

넷째로 개곡선 형상의 선모양 안테나소자는 각 변의 단을 인접하는 선모양 안테나소자의 중심에 가까이 배열하고 또한 개곡선 형상의 선모양 안테나소자는 이 선모양 안테나소자 부분이 고리모양 선로형상인 것을 요지로 하는 것이다.

다섯 번째로 선모양 안테나소자 상호간은 감쇠량의 관계를 고려하여 배열간격을 결정하는 것들 요지로 하는 것이다.

여섯 번째로 선모양 안테나소자는 그 요구차폐성능에 따라 체적저항율이 적은 소자를 선정하는 것 바람직하게는 5 × 10^-8(Ω·m)이하로 하고 또한 선모양 안테나소자는 도전성에 뛰어나고 내구성, 내후성에 뛰어난 소재, 예를들어 은으로 하고 소량으로 예를들어 5%정도의 유리질을 혼입시키는 것으로 유리와 일체화시키는것을 요지로 하는 것이다.

청구항 1 및 청구항 3의 본 발명에 의하면 선모양 안테나 소자는 안테나의 금속부분이 차지하는 면적만이 전자파 에너지를 반사하는 것이 아니고 금속부분 근방에 있는 범위의 전자계를 넓은 범위로 반사시킨다. 그리고 이 선모양 안테나소자를 이 전자계반사 등가면적 또는 등가체적을 고려하여 공간중 또는 비도전성 재료상에 평면적 또는 입체적으로 배치하는 것에 의해 전자실드가 가능하다. 또 간격을 갖고 전면을 덮는 경우가 없기 때문에 채광성·가시성이 손상되는 경우는 없다.

또한 패턴화한 작은 선모양 안테나소자는 그 길이를 특정하는 것에 의해 특정의 주파수를 차폐할 수 있고 그 결과 다른 전파를 통과시키기 때문에 경찰, 소방무선등의 무선, 텔레비젼 전파 등 외부로부터의 정보의 수집이 필요한 전파는 차폐하지않고 건물내부에서 사용하는 특정전파만의 외부누설을 방지하여 시큐리티를 높임과 동시에 주파수 채널의 재이용이 가능하다.

또 이와같이 선모양 안테나소자는 대부분이 반사손실에 의해 차폐되는 한편흡수된(수신된)전력은 대부분은 열손실로서 흡수되기 때문에 선모양 안테나소자를 창틀의 금속삿시 등에 도통시켜 접지시킬 필요가 없고 또한 도전접속에 한정되지 않아 자유로운 설정이 가능하다.

또 실제의 전파에서는 편파면이 한결같지 않고 여러 가지 기울기를 갖고 있지만 선모양 안테나소자를 고리모양 선로형상 또는 방향성을 갖는 개곡선 형상으로 하면 모든 편파면의 전파에도 대응할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면 길이가 다른 선모양 안테나소자를 짜 맞추어 규척적으로 배열하는 것으로 여러 주파수대의 전파를 전자실드할 수 있으며 이와같이 차폐하는 전파를 여러 개의 주파수대의 것으로 특정하는 것으로 폭넓게 대응할 수 있다. 예를들어 휴대전화에 관해서는 900MHz대 및 1.5GHz대 분배된 2개의 주파수대 모든 것을 대상으로 하며 전자실드를 걸 수 있다.

본 발명에 의하면 선모양 안테나소자의 전계가 높은 곳과 낮은 곳이 근접하는 배치로 하는 것으로서 전계가 높은 곳끼리 서로 근접하여 소자 사이의 상호간섭을 일으키는 것을 방지할 수 있다. 또 소자밀도를 높게 하여 감쇠도를 높일 수 있다.

청구항 9의 본 발명에 의하면 개곡선 형상의 선모양 안테나소자는 이 선모양안테나소자부분이 고리모양 선로형상인 것에 의해 반사등가면적을 증가시킬 수 있고 고대역화와 고감쇠화가 가능해진다.

고도의 감쇠량을 확보하긴 위해서는 선모양 안테나소자를 근접시켜 배열하는 것이 바람직하지만 반면에 필요이상으로 근접시켜서 유리면에 배치하면 시각적으로 문제(눈에 거슬림)를 일으킨다. 청구항 10의 본 발명에 의하면 선모양 안테나소자의 배열간격과 감쇠량의 관계에 상관관계가 있음을 발견하고 필요로 하는 감쇠량으로부터 선모양 안테나소자 상호의 배열간격을 결정하는 것으로서, 선모양 안테나소자 상호간에 간극을 크게 확보하여 보다 좋은 시각성을 유리면에 확보할 수 있다.

고도의 감쇠량을 확보하기 위해서는 선모양 안테나소자의 손실저항을 낮게 하는 것이 바람직하다. 이에는 선폭을 넓게 하는 것으로 손실저항의 저감을 꾀하는 것이 바람직하다. 그러나 선모양 안테나소자의 선폭을 늘리는 것은 이를 배열한 경우의 유리면의 광학적 투과성을 손상시키게 된다. 선모양 안테나소자를 0.5mm정도의 선폭으로 한 경우 청구항 11기재의 본 발명에 의하면 바람직하게는 체적저항율을 5 X 10^-8(Ω·m)이하로 하는 것으로 충분한 성능을 확보할 수 있다.

마찬가지로 고도의 감쇠량을 확보하기 위해 선모양 안테나소자의 손실저항을 상당히 낮게 하기 위해서는 전기저항이 낮은 소재를 채용하는 것이 바람직하다. 선모양 안테나소자의 소자로서는 동이나 은, 금이 최적이지만 금은 원가가 높고, 동은 산화에 의해 저항치의 상승이 있다. 청구항 12에 의하면 가격이 그만큼 높지 않고 산화에 의해 저항치가 상승할 염려가 없는 은을 채용하는 것으로서 소량으로 예를들어 5%정도의 유리질을 혼입시키는 것으로 유리와 일체화시켜 선모양 안테나소자의 수명을 유리와 같은 정도로 할 수 있다.

이상 설명한 것과 같이 본 발명의 창유리는 안테나소자 길이에 따른 주파수대의 전파만 실드로 하고 이 이외의 전파는 투과할 수 있기 때문에 필요한 주파수의 전파대만을 선택하여 전자실드가 가능한 것이다.

또 최대 40dB정도의 실드가 가능하고 안테나소자 주위에 반사영역이 가능하기 때문에 어느 정도 간극이 존재해도 실드성능은 확보할 수 있으며 안테나소자의 선을 가늘게 할 수 있기 때문에 채광성·가시성을 손상시키는 경우가 없다.

또 이를 실시한 부재 사이의 간극부분의 처리나 접지를 위한 도전재에 의한 통전처리를 할 필요도 없는 것이다.

Claims (6)

1. 개곡선 형상으로 하여 중심에서 뻗는 그 한변(5b)의 길이(전기통로길이)를 차폐하고자 하는 전파의 1/4파장 정도(한 가닥 형상인 경우는 1/2파장 정도)로 하는 선모양 안테나소자(5)를 전자차폐 소자로 하고, 그 소자의 전자계반사 등가면적(산란개구면적) 또는 전자계반사 등가체적(산란개구체적)를 고려하여 또는 각 변(5b)의 단을 인접하는 선모양 안테나소자의 중심(5a)에 가까이하며 유리표면이나 유리 사이에 배열시키고, 이 선모양 안테나소자로 전파를 산란시켜 이에 따라 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 전자실드 성능을 갖는 창유리.
2. 고리모양 선로형상으로서 그 둘레길이(전기통로길이)를 차폐하고자 하는 전파의 파장과 같은 정도로 하는 선모양 안테나소자(4)를 전자차폐 소자로 하고, 그 소자의 전자계반사 등가면적(산란개구면적) 또는 전자계반사 등가체적(산란개구체적)을 고려하며 유리표면 또는 유리 사이에 배열시키고, 이 선모양 안테나소자로 전파를 산란시켜 이에 따라 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 전자실드 성능을 갖는 창유리.
3. 개곡선 형상의 선모양 안테나소자(5)가 이 선모양 안테나소자의 부분이 고리모양 선로형상(5c)으로 형성된 것으로, 이 선모양 안테나소자(5)를 전자차폐소자로 하고 그 소자의 전자계반사 등가면적(산란개구면적) 또는 전자계반사 등가체적(산란대구체적)을 고려하여 유리표면 또는 유리사이에 배열시키고, 이 선모양 안테나소자로 전파를 산란시켜 이제 따라 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 전자실드 성능을 갖는 창유리
4. 제 1항 , 제 2항 및 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   선모양 안테나소자는 체적 저항율을 적어도 5 × 10^-8(Ω·m)이하로 하는 것을 특징으로 하는 전자실드 성능을 갖는 창유리.
5. 제 1항, 제 2항 및 제 3항 어느 한 항에 있어서,

   선모양 안테나소자는 도전성에 뛰어나고 내구성, 내후성에 뛰어난 소재로 하여 소량의 유리질을 혼입시키는 것을 특징으로 하는 전자실드 성능을 갖는 창유리.
6. 제 4항에 있어서,

   선모양 안테나소자는 도전성에 뛰어나고 내구성, 내후성에 뛰어난 소재로 하여 소량의 유리질을 혼입시키는 것을 특징으로 하는 전자실드 성능을 갖는 창유리.