KR930011549B1 - 광대역 전파흡수체 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광대역 전파흡수체

제1도는 CuO-Fe₂O₃계와 매트릭스 단독소결체의 전파흡수 거동을 보인 그래프.

제2도는 본 발명의 소결체에서 CuO-Fe₂O₃가 액상을 형성하여 매트릭스 페라이트 입계에 존재하는 상태를 보인 모식도.

제3도는 본 발명 일실시예 소결시편에 대한 전자현미경 확대사진.

본 발명의 페라이트계 전파흡수체에 관한 것으로, 특히 페라이트를 주성분으로 하여 여기에 페라이트의 소결온도 이하에서 액상을 형성하는 스프넬계물질인 CuO-Fe₂O₃혼합조성을 소량첨가하여 소결을 행함으로써 광대역화와 박판화가 가능한 광대역 전파흡수체에 관한 것이다.

최근, 정보통신기술의 발달과 다양한 전자기기의 사용확대에 따라 불필요한 전파의 발생으로 인한 전자기기관련 장치의 오동작을 초래하는 등의 전파공해의 문제가 대두되어 이의 방지를 위한 여러 가지 형태의 기술이 개발되어 적용되고 있다.

이와같은 전파공해의 대표적인 예로서 텔레비젼 전파가 고층빌딩의 외벽으로부터 반사함에 따라 발생하는 복잡한 반사파로 인하여 화면의 영상이 왜곡되는 이른바 고스트(Ghost)장애를 들 수 있다.

반사전파로 인한 상기와 같은 장애요인을 방지하기 위한 방편으로 송신방법을 개선하거나 수신방법의 개선을 통하여 문제의 해결을 도모하고자 하는 시도가 검토되고 있긴하나 수신방법이나 송신방법의 개선을 통한 해결하는 기술적인 한계가 존재함에 따라, 근본적인 해결책으로서 텔레비젼등의 전자기기로 수신되는 전파중 빌딩의 외벽에 도달되는 전파가 그 빌딩의 외벽에서 흡수되도록 빌딩의 외벽을 전파흡수 특성을 갖은 재료로 이루어진 전파흡수타일등으로 피복하는 방법이 알려지고 있다.

이같은 전파흡수재료로서 가장 일반적인 형태로는 자기손실을 이용하여 전자파를 열로 변환시켜 전파의 반사를 방지하는 페라이트계 자성재료를 들수 있는데, 근본적으로 페라이트 전파흡수체는 페라이트의 자기공진 현상을 이용함에 따라 흡수가능한 주파수 대여폭이 좁다는 한계가 있다.

이와같은 한계를 극복하기 위하여 개발된 기술로서 일본공개특허공보소64-1289호에 나타나 있는 ＂전파흡수 벽체＂와 미국특허 제3,754,255호에 개시되어 있는 ＂신축성이 있는 광대역 전파흡수체＂등이 알려지고 있다.

전자의 전파흡수벽체는 VHF고주파대역과 UHF고주파대역의 주파수를 동시에 흡수하도록 하기 위하여 각각의 주파수 대역에 대하여 감쇠특성을 갖는 페라이트계성형체를 이중으로 적층한 것으로서, 적층체의 두께가 10mm이상으로 됨에따라 전파흡수체의 박판화가 불가능하다는 단점이 있다.

그리고, 후자의 광대역 전파흡수체는 여러종류의 페라이트를 유전물질과 혼합하여 주파수 대역의 확대를 도모한 것으로, 이때 혼합되는 유전물질은 페라이트의 계면에 존재하여 전체 페라이트의 절연성을 증가시켜 결과적을 페라이트의 와전류손실 억제 함에 따라 박판화가 불가능하다는 문제점이 있다.

일반적으로, 전파흡수재료에 있어서 실용화되기 위해서는 전파감쇠특성을 갖는 주파수대역의 광대역화와 박판화가 필수적이나 종래의 페라이트전파흡수체는 앞서 살펴본 바의 두가지의 전파흡수재료에서와 같이 이같은 두가지의 조건을 동시에 만족시키지는 못하고 있다.

이에따라, 본 발명은 광대역화와 박판화가 가능한 페라이트계전파흡수체를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적의 달성을 위하여 페라이트를 주성분으로 하여 여기에 페라이트의 소결온도인 1200-1300℃이하의 1100-1150℃의 온도에서 용융되어 액상을 형성하는 스피넬계물질로서 CuO-Fe2O3의 혼합조성을 소량첨가하여 소결함으로써 소결체의 입계면에 전파흡수특성을 갖는 CuO-Fe₂O₃가 존재하도록 하여 전체 페라이트 소결체의 손실을 증가시킨다는 특징이있다.

특히, 본 발명 소결체의 입계면에 존재하는 CuO-Fe₂O₃계의 액상은 일반적인 유전체의 액상과는 달리 그 자체가 전파흡수특성을 지니고 있는 페라이트이면서도 복소유전율의 허수부는 일반적인 페라이트가 거의 0인것에 비해 2-3배정도의 값을 나타낸다.

이와 같은 복소유전율의 허수부(ε＂)가 크다는 것을 아래의 (1)식에서와 같이 전기전도도가 크다는 사실을 의미하게된다.

여기서, σ는 전기전도도

ω는 주파수,

한편, 페라이트 소결체내의 조성이 불균일하면 와전류 손실에 의해 전체페리이트의 손실이 증대되고, 이같은 손실은 입계면의 전기전도도가 증가할수록 커진다는 사실이 알려져 있다.[참고 : K. Ishino외 1인 ＂Developement of magnetic ferrites : control and application of losses＂ Am. Ceram. Bull., Vol.66(10), PP1469(1987)] 이와같은 사실과 관련하여 본 발명은 페라이트소결체의 입계에 그 조성을 달리하는 CuO-Fe₂O₃혼합조성의 존재에 의해 조성이 불균일해 짐에 따라 와전류 손실에 의해 전체페라이트의 손실이 증가하게됨과 아울러 이에 더하여 상기한 바와 같이 입계면의 전기전도도가 크기 때문에 전체페라이트의 손실은 더욱 더 증대되는 장점이 있다.

단독으로 전파흡수특성을 갖는 CuO-Fe₂O₃혼합조성은 제1도의 주파수대역과 감쇠량의 관계를 보인 그래프에서와 같이 CuO와 Fe₂O₃의 혼합조성비의 변화에 따라 전파흡수특성을 발휘하는 구파수대역이 변화하게 되는데 이같은 CuO-Fe₂O₃혼합조성을 CuO-Fe₂O₃계와는 다른 대역에서 전파흡수특성을 갖는 페라이트에 첨가하여 소결하게 되면 이들 두 페라이트재료의 주파수대역을 합한 넓은 범위에서 전파흡수특성을 나타내게 되어 광대역효과를 거둘수 있음을 물론 전체페라이트의 손실증가에 의해 정합두께 약 8mm이하로 되어 박판화를 달성할수 있게 된다.

이와같은 본 발명 페라이트소결체의 제조과정을 설명하면 다음과 같다.

공지의 페라이트조성을 약 900℃에서 1시간 하소하여 분쇄한다.

다음, CuO와 Fe₂O₃를 평량하여 하소하여 분쇄하고 이와같이 하여 얻어진 분말을 상기 페라이트 분말에 첨가하여 대기분위기나 질소 분위기의 1200℃정도에서 1시간정도 소결을 행함으로써 본 발명의 광대역 전파흡수체가 얻어지게 된다.

이때, CuO와 Fe₂O₃는 산화물상태로 첨가될 수도 있으나 하소 공정 또는 소결공정의 수행중에 산화물로 전화될 수 있는 염이나 화합물상태로 첨가되어도 무방하다.

이와같은 제조과정을 통하여 얻어진 본 발명의 페라이트계 소결체는 제2도의 소결체조직상태를 나타낸 모식도에 나타난 바와같이 페라이트의 입계에 CuO-Fe₂O₃액상이 존재하는 미세구조를 띠게 된다.

이하, 본 발명의 실시예는 다음과 같다.

[실시예 1]

NiO, ZnO와 Fe₂O₃를 Ni_0.6Zn_0.4Fe₂O₄페라이트 조성이 되도록 평량한 다음 에탄올 용매중에서 24시간동안 볼밀링 한다음 80℃의 오븐에서 충분히 건조하였다. 건조가 완료된 분말을 900℃에서 1시간 하소하였다.

다음, CuO와 Fe₂O₃를 아래의 표 1과 같은 조성비로 평량하여 혼합한 다음 에탄올 용매중에서 24시간동안 볼밀링하여 80℃의 오븐에서 건조하였다. 상기 Ni-Zn페라이트에 아래의 표 1에서와 같은량의 CuO-Fe₂O₃를 첨가하여 24시간동안 볼밀링한후 건조시킨 뒤, 건조분말을 325메쉬(mesh)를 통과시킨 외경 7mm 내경 3mm 의 동축형으로 성형하여 대기분위기에서 1200℃의 온도로 1시간동안 소결하여 소결시편을 제작하였다.

소결시편의 복소투자율과 전파감쇠능은 네트워크애널라이저(network analyge r : HPA) 및 동축형측정장치(HP85051-60007)를 사용하여 측정하였으며, 그 측정결과는 아래의 표 1과 같다.

[표 1]

1 : Ni-Zn 페라이트 100에 대한 무게 분율

2 : 50MHz에서의 측정값

3 : 단위 mm

4 : 20dB이상 전파감쇠가 발생하는 대역

[실시예 2]

실시예 1에서와 동일한 제작과정으로 소결시편을 제작하되 페라이트 조성에 NiO 대신에 MnO를 사용하였고 소결시 분위기를 질소분위기로 유지하였다.

소결 시편의 특성은 아래의 표2에 나타난 바와같다.

[표 2]

제3도의 소결체조조직확대 사진은 본 발명 실시예7의 소결시편에 대한 것으로서 균일한 미세구조의 조직을 나타내고 있음을 알 수 있다.

이상의 실시예에 나타난 제반 특성 결과치로부터 CuO-F₂O₃계를 첨가한 본 발명의 소결시편의 단독페라이트 소결체에 비해 복소투자율 허수부가 크게 증가하고 이에 따라 정합두께가 대략 8mm이하로 감소하는 한편 20dB이상의 주파수대역도 크게 증가하여 광대역화 및 박판화를 달성하고 있음을 알 수 있다.

이와같은 본 발명의 광대역 전파흡수체는 그 정합두께가 종래의 전파흡수체에 비해 얇기 때문에 빌딩의 전파방지용 외장타일용재료를 비롯한 여러용도에 광범위하게 실용적으로 적용될수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 페라이트에 페라이트의 소결온도 이하의 온도에서 액상을 형성하는 CuO-Fe₂O₃의 혼합조성이 첨가되어 CuO-Fe₂O₃가 소결페라이트의 입계에 분포된 것을 특징으로 하는 광대역 전파흡수체.