TWI442629B - Radio wave absorber - Google Patents

Description

電波吸收體

本發明是有關電波吸收體，更詳細是有關有效地吸收30MHz～18GHz的頻帶的電磁波之小型的電波吸收體。

近年來，對電子機器要求電磁環境兼容性(EMC：Electro Magnetic Compatibility)，而使電子機器所發生的電磁妨礙波不會對其他的機器產生錯誤動作、或相反的不會有因外來電磁妨礙波而造成電子機器錯誤動作的情形。為了進行EMC評價，需要被稱為電波暗室的測定用房間。電波暗室的外壁是為了防止外來電磁波侵入暗室內或從暗室內的測定裝置發生的電磁波往外部放射，而以金屬板來覆蓋。又，為了防止不要的電磁波反射，而於暗室內部安裝電波吸收體。電波暗室的種類有用以評價汽車或大型的電子機器等大型製品的10m法電波暗室、或用以評價比較小型的製品的3m法電波暗室或小型暗室等。在3m法暗室或小型暗室，特別是被要求電波吸收體為小型。

以往，在電波暗室內所被測定的頻率範圍是30MHz～1GHz。但，隨著行動電話、RF標籤等通訊機器的小型化‧多樣化，測定頻率的上限也擴大。在2007年2月，1GHz～18GHz的頻率範圍的測定位置的確認方法被規格化為CISPR16-1-4 Ed.2，被電波暗室要求的對應頻率範圍是擴大成30MHz～18GHz。

一般用以適應寬帶的頻率之電波吸收體，可使用組合含碳的金字塔形狀的電波吸收體及肥粒鐵磚(Ferrite Tile)的複合型電波吸收體。在如此的複合型電波吸收體，300MHz以上的頻帶的電磁波是使藉由金字塔形狀的電波吸收體來吸收，未滿的頻帶的電磁波是使藉由肥粒鐵磚來吸收。藉此，可在30MHz～18GHz的寬廣的頻帶中確保電波吸收特性。但，上述複合型電波吸收體的高度一般是成為90cm～300cm，所以在省空間下設計使用此複合型電波吸收體的3m法電波暗室或小型電波暗室。

在專利文獻1是揭示一包含肥粒鐵磚及接合於該肥粒鐵磚的金字塔形狀等的吸收體之複合電波吸收體，作為小型暗室用的電波吸收體，該複合電波吸收體是由使肥粒鐵粉分散於具有所定的比介電常數的泛用樹脂的材料構成。記載在將此電波吸收體利用於以往小型的肥粒鐵暗室大小之下，可對應於高頻。然而，肥粒鐵的磁氣特性因斯諾克極限而高頻化有限。因此，即使將肥粒鐵的組成等最適化也難以對應10GHz以上的頻帶。

另一方面，在專利文獻2揭示一藉由具有導電性的電阻被膜體所形成，由朝金屬板垂直方向配置成格子狀或蜂巢狀的電波吸收部所構成的電波吸收體。此電波吸收體是將電阻被膜體的面電阻值設為自由空間的電波阻抗，形成一定間隔及一定厚度，組合成格子狀等而配列。因此，可抑制射入吸收體表面的電波的反射。並且，記載前進至電阻被膜體內部的電波是隨同在電阻被膜體表面電波的直進一起被吸收而衰減，在金屬板表面附近的阻抗是接近空間的阻抗，可進行效率佳的電波吸收。而且，此電波吸收體可大幅度降低為了使阻抗整合於空間阻抗而必要的吸收體的高度，空間上有利。然而，雖由介質損耗體所構成的專利文獻2的電波吸收體可有效地吸收高頻帶的電波，但無法對應於低頻帶的電波。

[專利文獻1]專利第3041295號公報

[專利文獻2]專利第2660647號公報

本發明是有鑑於上述情事而硏發者，其目的是在於提供一種有效地吸收30MHz～18GHz的廣頻帶的電磁波之小型的電波吸收體。

鑑於上述目的之專硏的結果，本發明者們發現在多角錐形狀或楔形形狀的磁性損耗體之鄰接的多角錐間或楔形間的谷間部設置對於磁性損耗體的底面呈垂直或傾斜的板狀介質損耗體，可一面維持在低頻帶的電波吸收特性，一面使在高頻帶的電波吸收特性大幅度地提升，因此可在廣的頻帶取得良好的電波吸收特性，進而想到本發明。

亦即，本發明的電波吸收體係由複數的多角錐形狀或楔形形狀的磁性損耗體所構成的磁性損耗吸收體，其特徵為具備：磁性損耗吸收體，其係於平面上，將前述磁性損耗體的底面鄰接或以所定間隔分離載置，且在磁性損耗體間設置谷間部；及介質損耗吸收體，其係由板狀的介質損耗體所構成的介質損耗吸收體，以窄寬部作為基部，在前述磁性損耗體間的谷間部，對磁性損耗體的底面呈垂直或所定角度傾斜而配置。

若根據本發明，則可實現在廣的頻帶中具有良好的電波吸收性能之小型的電波吸收體。藉由使用此電波吸收體，即使在3m法電波暗室或小型電波暗室中也可進行廣的頻帶之測定。

以下詳細說明有關本發明的電波吸收體。另外，在本說明書的電波吸收體的說明(包含請求項)中，只要沒有特別事前說明，本發明的電波吸收體是以將電波入射側設為上側來配置的狀態作為基準來定義方向，例如剖面圖是作為與所被配置的平面(電波吸收體的底面)垂直的剖面來進行說明。該等的電波吸收體是在安裝於電波暗室時對各個的地面、壁面、頂面安裝，因此其姿勢當然在上下左右皆可取。

並且，在本說明書的附圖中，元件符號並非是附在全部的構件上，而是只對代表的構成要素的一部分附加，有關其他的同樣部分有時會省略。

在圖1顯示本發明的電波吸收體之一例的剖面圖。圖1所示的電波吸收體1是由磁性損耗吸收體4及介質損耗吸收體6所構成，該磁性損耗吸收體4是以在平板部2上載置底面離預定間隔設置的複數個金字塔形狀的磁性損耗體3所構成，該介質損耗吸收體6是由在該等金字塔形狀的磁性損耗體3之間所形成的谷間部配置的板狀介質損耗體5所構成。亦即，在同一平面上離預定間隔載置磁性損耗體3的底面，藉此在相鄰的金字塔間形成谷間部。在此谷間部，對於磁性損耗體3的底面(平板部2的上面)垂直地以窄寬部分作為基部來設置板狀的介質損耗體5。

另外，平板部2的材料是只要上面為平面即可，並無特別加以限定，可用樹脂、橡膠、木材、陶瓷等。並且，藉由平板部2的材料也設為磁性損耗材，可取得更佳的電波吸收特性。平板部2可與磁性損耗體3形成別構件，但使用與載置於其上的磁性損耗體3相同的材料來構成時，可藉由射出成形等來一體成形，由製造成本的點來看較理想。

射入至上述構成的電波吸收體1的電磁波的一部分是如傳播路徑7所示般，一邊在介質損耗體5與磁性損耗體3之間重複反射，一邊被介質損耗體5及磁性損耗體3吸收，衰減而去。並且，如傳播路徑8所示，透過介質損耗體5的電磁波是一邊在磁性損耗體3之間重複反射，一邊被吸收而衰減。如此在本發明的電波吸收體1中形成最適於各個頻率的電磁波的反射路徑，電磁波會被吸收，衰減，因此可有效地吸收寬廣的頻帶的電磁波。

磁性損耗體3只要是多角錐形狀(包含圓錐形狀)或楔形形狀即可，但較理想是使用底面為正方形的四角錐形狀或楔形形狀的磁性損耗體3。此時，磁性損耗體3的四角錐的底面的一邊的長度是10mm～200mm為理想。在本發明中，具體的磁性損耗體3的高度(從底面到頂部的尺寸)並無特別加以限定，但為了實現小型暗室等，是以50mm～200mm為理想。並且，磁性損耗體3的前端形狀可為銳角，但若考慮耐衝撃性，則以曲面(R形狀)或平面為理想。另外，在本發明中，所謂「磁性損耗體的底面」是多角錐形狀時該多角形作為平面出現的面(與錐的前端相反的面)，楔形形狀時是位於與楔形前端部相反側的面。

磁性損耗體3的材料並無特別加以限定，可舉含有肥粒鐵(Ferrite)粉的樹脂或陶瓷等。肥粒鐵粉可用Fe₂ O₃ /NiO/ZnO系、Fe₂ O₃ /NiO/ZnO/CuO系、Fe₂ O₃ /MnO/ZnO系等。又，樹脂材料可用聚乙烯、聚丙烯、氟樹脂、丙烯基樹脂、環氧樹脂、聚氯乙烯樹脂、醋酸乙烯樹脂、苯乙烯樹脂、丙烯樹脂、聚醯胺樹脂、聚甲醛樹脂、聚碳酸酯樹脂、乙酸纖維素樹脂等。可使用該等的樹脂材料的其中任一種，或混合複數種。又，陶瓷材料可用礬土(Alumina)、矽石(Silica)、模來石(Mullite)等。肥粒鐵粉的含有率，對於磁性損耗體的全質量而言，是以37質量%～91質量%為理想。

在本發明中，是將複數的磁性損耗體3的底面載置於平面(平板部2)上而配置，藉此構成磁性損耗吸收體4。在此，可在磁性損耗體間取所定間隔來配置，但亦可將相鄰的磁性損耗體的底面鄰接(密接)配置。藉此，在磁性損耗體間形成設置板狀的介質損耗體之谷間部。在多角錐形狀的磁性損耗體時，較理想是例如規則性行列狀亦即矩陣狀地配置磁性損耗體，而構成磁性損耗吸收體。並且，在楔形形狀的磁性損耗體時，亦可將複數的磁性損耗體配置成平行而作為1區塊，在鄰接之處設置例如垂直方向等異向配置的複數個區塊，而構成磁性損耗吸收體。

介質損耗體5是一般的板狀構件，具有構成主面的廣寬部、及連接表背的主面的側面之窄寬部分。以此窄寬部分作為基部，使對磁性損耗體3的底面(設置平面)呈垂直或所定角度傾斜設置。在將介質損耗體傾斜設置時，較理想是對垂直面形成比0度大，45度以下的範圍的傾斜。又，作為實施形態的例子，亦可在每一處的谷間部組合垂直的板狀介質損耗體及傾斜的板狀介質損耗體、或二個傾斜的板狀介質損耗體，而來構成介質損耗吸收體。在使2片的介質損耗體傾斜時，分別可取上述的傾斜角。亦即，鄰接2片的板狀介質損耗體來成為剖面V字狀時，較理想是使2片的板狀介質損耗體對於垂直面，分別於相反側方向，在比0度大，45度以下的範圍傾斜。藉由在此範圍下配置板狀的介質損耗體來構成介質損耗吸收體，往入射方向的反射會被抑制，在介質損耗體間的反射會變多，因此電波吸收體可具備良好的電波吸收特性。另外，在每一處的谷間部組合二個板狀介質損耗體時，成為其基部或頂部的窄寬部分可連續，例如可成為剖面V字狀的組合。

介質損耗體是以提升在磁性損耗體的吸收極限之10GHz以上的頻帶的電波吸收性能為目的設置。因此，介質損耗體間的水平方向的間隔，較理想是與目的之最小頻率的10GHz的波長同程度大小，亦即設定成波長3.0cm的0.5倍～2.0倍之1.5cm～6cm。在傾斜設置板狀的介質損耗體時，較理想是將相鄰的介質損耗體的最大高度之水平距離設定於上述範圍。

介質損耗體是由介質損耗材料所構成的板狀材，其材料及構造並無特別加以限定。例如其構造可適用薄片狀的單體的板材、或包含瓦楞紙構造或蜂巢構造等的板材構造。介質損耗材料可使用由含碳發泡尿烷、含碳發泡苯乙烯、含碳發泡聚丙烯、或含碳或者塗佈碳層的塑膠、紙、矽石(Silica)或礬土(Alumina)等的無機材料所構成的薄片等。碳則可用碳纖維及石墨、碳黑等的粉末狀碳。在使用碳纖維時，纖維長度是0.5mm～7mm為理想，纖維徑是5μm～10μm為理想。並且，碳纖維的添加量是對於介質損耗體的全質量而言，以0.03質量%～1.7質量%為理想，更理想是0.03質量%～0.4質量%。碳粉末為使用石墨時，粉末的粒徑是以1μm～100μm為理想，對於介質損耗體的全質量而言，以添加1.5質量%～15質量%為理想。另一方面，在使用碳黑時，粉末的一次粒徑是以10nm～500nm為理想，對於介質損耗體的全質量而言，以添加1質量%～5質量%為理想。

以下是以本發明的介質損耗吸收體6的形態為中心，參照圖面來說明有關本發明的電波吸收體1。

在圖2是顯示由板狀的介質損耗體5所形成之複數的楔形形狀所構成的介質損耗吸收體6的立體圖。

若使用本構成的介質損耗吸收體6，則在鄰接的多角錐或楔形形狀的磁性損耗體3間的連續的谷間部分設置剖面大致V字形狀的板狀介質損耗體5來構成電波吸收體1。此構成是在介質損耗體5與磁性損耗體3間的反射路徑形成比圖1所示的傳播路徑7，8更複雜。因此，以該等構成的電波吸收體1可確實地吸收寬廣的頻帶的電磁波。在此，介質損耗吸收體6之構成V字形狀的2片板狀介質損耗體5是對垂直面分別朝相反側使超過0度，45度以下的範圍傾斜為理想。

另外，介質損耗吸收體6的高度(從配置平面到最離開的最高部的距離，亦即從最高部對配置平面垂下的垂線長度)是在將多角錐形狀或楔形形狀的磁性損耗體3的高度設為100時的比例，較理想是50～200，更理想是70～130。藉由將介質損耗吸收體6的高度設定於此範圍，可利用以磁性損耗體3與介質損耗體5所包圍的空間產生的電磁波的關閉效應來更提升電波吸收體1的電波吸收特性。

另外，本構成的介質損耗吸收體可在全領域設為同高度，但亦可例如增高V字形狀的一方高度，降低另一方等，依場所改變高度。此情況是以介質損耗吸收體的算術平均高度形成前述範圍為理想。

在圖3更顯示別的楔形形狀的介質損耗體5(介質損耗吸收體6)的立體圖。此例是將圖2的楔形形狀的介質損耗體5的上面部(頂點部分)部分地切斷‧開口，可從開口部9露出多角錐形狀或楔形形狀的磁性損耗體3的各頂點(有關露出狀態未圖示)。此構成是在介質損耗體5上面部之朝入射方向的反射會被抑制，因此藉由介質損耗體5間的反射，可取得更佳的電波吸收特性。

在圖4(A)是顯示延伸於一方向的剖面大致V字形狀(鰭形狀)的板狀介質損耗體5(介質損耗吸收體6)，在圖4(B)是顯示只在金字塔形狀的磁性損耗體3的鄰接的谷間部的一方向設置該板狀介質損耗體5的電波吸收體1之構成。此構成是對於金字塔形狀的磁性損耗體3的底面而言，水平面不會存在於板狀介質損耗吸收體6。因此，往電磁波入射方向的反射會抑制，可發揮更佳的電波吸收特性。

而且，在圖5是顯示變形例。在此是以圖4(B)的電波吸收體作為基本構成，予以複數個配置成鰭形狀延伸的方向各不同來構成電波吸收體1。此電波吸收體1是其電波吸收特性的方向性會變無，可效率佳地吸收所有方向的電磁波。

在圖6(A)～圖6(C)顯示本發明的其他實施形態的電波吸收體1。在本實施形態中，介質損耗吸收體6是以在圖6(A)所示的下側設置缺口部之剖面大致V字形狀的複數個介質損耗體5、及在圖6(B)所示的上側設置缺口部之剖面大致V字形狀的複數個介質損耗體5所構成，在嵌合該等之下取得格子形狀的介質損耗吸收體6。另一方面，複數個金字塔形狀的磁性損耗體3是被配置成矩陣狀，而來構成磁性損耗吸收體4。將此格子形狀的介質損耗吸收體6以能夠從上方覆蓋的方式配置於金字塔形狀的磁性損耗體3的谷間部，藉此構成電波吸收體1。此時，介質損耗體5的缺口部是以能夠適合於複數個金字塔形狀的磁性損耗體3所鄰接配置而形成的谷間部之方式，設計成配合縱列‧橫列的大小。藉由如此的格子形狀的介質損耗吸收體6，電磁波的反射次數會更增加，產生良好的關閉效應，因此電波吸收體1的電波吸收特性會大幅度地提升。

在圖7是顯示對於全部的金字塔形狀的磁性損耗體3的側面設置剖面大致V字形狀的板狀介質損耗體5之電波吸收體1。此構成是更增加電磁波的反射次數，發揮更佳的電波吸收特性。

[實施例]

藉由以下的實施例來更詳細說明本發明的效果。

(實施例1)

在聚丙烯樹脂中使Mn系肥粒鐵粉相對於可取得的磁性損耗體分散80質量%。藉由射出成形此樹脂材料，來製作複數個金字塔形狀(底面：50mm×50mm、高度：70mm)的磁性損耗體3。然後，如圖6(C)所示，在使用和磁性損耗體3相同材料來製作的平板部2(厚度13mm)之上，將金字塔形狀磁性損耗體3縱橫各4個(合計16個)配置成矩陣狀，而取得磁性損耗吸收體4。

另一方面，使用將碳纖維(纖維長度：3mm、纖維徑：7μm)分散於紙之厚度3mm的薄片，分別製作圖6(A)及(B)所示形狀的介質損耗體5。在此，碳纖維的含量是調整成介質損耗體的介電常數會成為8+j0.7。嵌合各個介質損耗體5的缺口部，構成格子形狀的介質損耗吸收體6。將此介質損耗吸收體6以能夠從金字塔形狀的磁性損耗體3的上方來覆蓋之方式配置於谷間部，製作圖6(C)所示的電波吸收體1。另外，格子形狀的介質損耗體5的高度是設為52mm，成為金字塔形狀的磁性損耗體3的高度的0.74倍。

將測定取得的電波吸收體1的10GHz～18GHz的電波吸收特性的結果顯示於圖8。其測定使用的試料是縱橫各3片排列磁性損耗吸收體，該磁性損耗吸收體是縱橫各4個配置金字塔形狀的磁性損耗體，底面積600mm×600mm，藉由使用介電質透鏡的反射量測定裝置來進行。作為比較之僅磁性損耗吸收體4的測定結果(比較例1)及僅介質損耗吸收體6的測定結果(比較例2)也顯示於圖8。

比較例1之僅磁性損耗吸收體4是在10GHz以上的高頻帶無法取得充分的電波吸收特性。又，比較例2之僅介質損耗吸收體6相較於比較例1(磁性損耗吸收體4)，雖有若干被改善的頻帶，但不能說是充分。相對的，組合磁性損耗吸收體4與介質損耗吸收體6之本發明的實施例1的電波吸收體1是特別在高頻帶的電波吸收性能(反射衰減量)會大幅度地提升，在10GHz～18GHz的全頻帶，可取得20dB以上的反射衰減量。另外，在圖8雖未顯示，但本實施例的電波吸收體1在30MHz～10GHz的頻率範圍也幾乎無電波吸收特性的降低，可取得20dB以上的反射衰減量。

如此本發明可一面維持低頻帶的磁性損耗體的良好的電波吸收特性，一面使在高頻帶的電波吸收特性大幅度提升。本實施例不僅金字塔形狀的磁性損耗體與格子形狀的介質損耗體的相互作用，而且格子形狀所產生的電磁波的關閉效應對於電波吸收特性的提升貢獻很大。

1．．．電波吸收體

2．．．平板部

3．．．金字塔狀磁性損耗體

4．．．磁性損耗吸收體

5．．．板狀介質損耗體

6．．．介質損耗吸收體

7．．．傳播路徑

8．．．傳播路徑

9．．．開口部

圖1是表示本發明的電波吸收體之一例的剖面圖。

圖2是表示板狀介質損耗體(介質損耗吸收體)之一例的立體圖。

圖3是表示板狀介質損耗體(介質損耗吸收體)的其他一例的立體圖。

圖4是表示板狀介質損耗體(介質損耗吸收體)的其他一例的立體圖(A)及使用彼之本發明的電波吸收體的立體圖(B)。

圖5是表示本發明的電波吸收體的其他一例的立體圖。

圖6是表示構成格子形狀介質損耗吸收體的介質損耗體的立體圖((A)、(B))及使用彼之本發明的電波吸收體的立體圖(C)。

圖7是表示本發明的電波吸收體的其他一例的立體圖。

圖8是表示評價實施例1的電波吸收體及比較例1(磁性損耗吸收體單獨)以及比較例2(介質損耗吸收體單獨)的電波吸收特性的結果。

1．．．電波吸收體

2．．．平板部

3．．．金字塔狀磁性損耗體

4．．．磁性損耗吸收體

5．．．板狀介質損耗體

6．．．介質損耗吸收體

7．．．傳播路徑

8．．．傳播路徑

Claims (5)

1. 一種電波吸收體，係由複數的多角錐形狀或楔形形狀的磁性損耗體所構成的磁性損耗吸收體，其特徵為具備：磁性損耗吸收體，其係於平面上，將前述磁性損耗體的底面鄰接或以所定間隔分離載置，且在磁性損耗體間設置谷間部；及介質損耗吸收體，其係由板狀的介質損耗體所構成的介質損耗吸收體，以窄寬部作為基部，在前述磁性損耗體間的谷間部，對磁性損耗體的底面呈垂直或所定角度傾斜而配置。
2. 如申請專利範圍第1項之電波吸收體，其中，來自前述介質損耗吸收體的前述平面之垂直方向的高度，係將來自前述磁性損耗體的前述平面之垂直方向的高度設為100時的比例為50~200的範圍。
3. 如申請專利範圍第1或2項之電波吸收體，其中，前述介質損耗吸收體係剖面大致V字形狀，使構成該V字的至少一方的板狀介質損耗體對於前述平面的垂直面傾斜成超過0度，45度以下的範圍。
4. 如申請專利範圍第1或2項之電波吸收體，其中，前述磁性損耗體係配置成矩陣狀，前述介質損耗吸收體係包圍前述磁性損耗體的格子形狀。
5. 如申請專利範圍第1或2項之電波吸收體，其中，前述磁性損耗體為四角錐形狀。