WO2006070696A1

WO2006070696A1 - 電磁波吸収板

Info

Publication number: WO2006070696A1
Application number: PCT/JP2005/023644
Authority: WO
Inventors: Masaaki Katano
Original assignee: Central Glass Company, Limited
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2006-07-06
Also published as: JP2006186725A; EP1852940A4; KR100886064B1; EP1852940A1; US20070296624A1; US7623058B2; KR20070089251A

Abstract

　本発明は、透明な板状の誘電体の電磁波吸収板において、誘電体の表面から電磁波が入射するときの、入射側のインピーダンスＺｘｉを用いて求められる電磁波吸収量が１０ｄＢ以上となるように、誘電体の厚みが決定されてなる電磁波吸収板を特徴とする。

Description

明細書

電磁波吸収板

技術分野

[0001] 本発明は、主に建物の外壁の開口部あるいは屋内の間仕切り等に用いるための、透明な電磁波吸収板に関する。

発明の背景

[0002] 近年、情報伝達技術の飛躍的進歩に伴い、多様な情報伝達が可能になっている。

なかでも無線による情報伝達は、利便性の観点から、非常に優れ、盛んに利用されている。

[0003] 無線による情報伝達の手段としては、携帯電話、 PDA(Personal Digital Assistance)( 情報携帯端末）、無線 LAN(Local Area Network),放送波、自動車レーダー、 ETC (El ectronic Toll Collection System)車載装置、および様々な電子機器などがあげられる

[0004] 一方、これら無線による情報伝達の普及に伴い、無線による情報伝達に用いられる機器から発せられる電磁波は、建物の開口部から建物内に侵入して、他の電子機器の電磁ノイズとなるため、電磁波を効果的に吸収できる透明性を有する電磁波吸収板が望まれている。

[0005] 無線による情報伝達のなかでも、無線 LAN (構内情報通信網）は、室内における LA N工事（コードの配線工事など）が不要なため、オフィスや一般家庭内において、コスト削減や使い易さに大きく貢献している。

[0006] し力、しながら、無線 LANは、室内においては反射材 (机、ロッカー、イス等）の影響による LANスピードの低下、室外への電波漏洩による盗聴、ビルや建物間の電波干渉（2.45GHz帯域は 4チャンネルのため）による弊害、外部からの不正アクセスやなりすまし等の発生など、多くの問題が発生する。このような問題の対策として、 PC等の通信端末とサーバとの間での発行者証明書の交換、データの暗号化または定期的な暗号キーの自動変更、 IDやパスワードなどの対策は、第三者によって解読されてしまうという危険性が伴う。 [0007] このため、室内の間仕切りやビルや建物などの開口部に、透明な電磁波吸収板が必要とされている。

さらに、高速道路における料金徴収所の ETCレーンにおいて、一般レーンの車などからの反射波による誤動作を防止するために、 ETCレーンと一般レーンの隔壁用および ETCレーン同士の隔壁用として、透明な電磁波吸収板が必要とされている。

[0008] 一般に、電磁波を吸収する電磁波吸収板としては、例えば、透明フィルムに積層した ITO (Indium-Tin Oxide)導電膜を 2層用レ、、一方を電波吸収材、他方を電波反射材として用レ、、その間隔を吸収すべき電磁波の波長の 4分の 1に調整できるようにした透明電波吸収体が知られてレ、る（特許文献 1を参照）。

電波吸収材と電波反射材との間隔を吸収周波数の 4分の 1にする電波吸収体は、吸収する電波が VHF帯の場合、 10cmから lm以上になってしまう。この厚みを薄くするために、電波吸収材と電波反射材との間に、ストライプ状又は格子形状に導電性被膜を形成した絶縁性基板を配置して、電波吸収材と電波反射材との間の実効誘電率を大きくした電波吸収性板が提案している (特許文献 2を参照)。

[0009] 更には、単層タイプで誘電体層とインピーダンス層を備える透明電波吸収体においてインピーダンス層の面で反射した電磁波と誘電体層の表面で反射した電磁波の位相差を利用して電磁波吸収効果を得る技術が開示されている（特許文献 3を参照)。特許文献 1 :特開 2001-44750号公報

特許文献 2：特開平 10-275998号公報

特許文献 2：特開 2003-8279号公報

[0010] 電波吸収材と電波反射材との間隔を波長の 1 /4にする電波吸収体を、中心周波数が 2. 45GHzの無線 LANに用いる場合、電波吸収体の厚さは波長の 1/4の大きさを必要とし、約 31mmの厚さとなる。この電波吸収体を部屋や通路などの間仕切り、あるレ、は、建築物の窓等へ取り付けるには、厚みが大きすぎるという問題点がある。また、電波吸収材と電波反射体との間に、導電性被膜がストライプ状または格子形状に形成してなる絶縁性基板を配し、電波吸収体の厚みを減じることはできるが、構成が複雑で量産が困難である。さらに片側にのみにインピーダンス層を設けた場合、双方向に電磁波を吸収できない。発明の概要

[0011] 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、携帯電話、無線

LANあるいは ETCなどで使用されている、 1〜： 10GHzの周波数範囲の電磁波に対して双方向に十分に吸収可能な透明な電磁波吸収体を提供することを目的とする。

[0012] 本発明に係る電磁波吸収板は、透明な板状の誘電体の電磁波吸収板において，誘電体の表面から電磁波が入射するときの、（1)式で求められる入射側のインピーダンス Zxiを用いて、（2)式で求められる電磁波吸収量が lOdB以上となるように誘電体の厚みが決定されてなることを特徴とする。

[0013] [数 1] xi - —— tanh\ ¾·χ

[0014] 数式（1)において、 εは透明板状体の複素誘電率であり、 μは透明板状体の比誘電率であり、は電磁波の波長であり、 dは誘電体の厚さ（m:メートル）であり、 Zrは誘電体側の入力インピーダンスである。

[0015] [数 2]

[0016] 数式（2)において、 Πは、（Zxi-l)/(Zxi+l)で求められる、誘電体の表面の電磁波の反射係数である。

[0017] 本発明に係る電磁波吸収板は、簡易な構成でなる、 1〜： 10GHzの周波数範囲で有功に機能する透明な電磁波吸収板、特に無線 LANの周波数 2. 45GHzと 5. 2GH z、および ETCの 5. 8GHzに対して有効な透明の電磁波吸収板を提供すことができる。

図面の簡単な説明

[0018] 園 1]本発明に係る単板ガラスを用いる電磁波吸収板の断面図である。

園 2]本発明に係る合わせガラスを用いる電磁波吸収板の断面図である。 [図 3]本発明に係る電磁波吸収板の電磁波吸収する電波到来方向および電磁波吸収量を計算するための概念図である。

[図 4]誘電体のインピーダンスを計算するための等価回路図。

[図 5]板ガラスの厚みが 11mmの場合の、誘電体の面積抵抗と周波数 5.2GHzの電磁波の吸収量との関係を示すグラフ。

[図 6]入射波と反射波の打ち消し合い効果 (位相差効果）により、吸収性能が発揮されることを示した図。

[図 7]電磁波吸収性能の測定装置を示す図。

詳細な説明

[0019] 本発明の係る電磁波吸収板が有効になる周波数は、大略 1〜： 10GHzであり、携帯電話の 800MHz〜： !GHz、 1. 5GHz帯、 PHS (Personal Handyphone System)電話の 1.9GHz帯、 PDA (Personal Digital Assistance) (情報携帯端末）の 2.45GHz帯、 PCの無線 LANに用いる、 2. 45GHz帯と 5. 2GHz帯があり、さらに、 ETC車載搭載機器 5. 8GHz帯などである。

[0020] 本発明に係る電磁波吸収板は、図 1、図 2に示すように、透明な板状の誘電体で形成されてなるものである。透明な板状の誘電体は、図 1に示すような、 1枚の透明な誘電体 1か、あるいは、 2枚以上の透明な誘電体が中間膜で積層されてなる透明な板であり、図 2は、 2枚の誘電体が中間膜で積層されてなる透明な板であり、図 2は、 2 枚の誘電体 1， 1 'を中間膜 2で積層したものである。

[0021] 透明な誘電体には、ソーダ石灰系ガラス、アルミノ珪酸系ガラス、ホウ珪酸系ガラス等の各種板ガラスやポリカーボネイト板やアクリル板などの透明な各種プラスチック板が使用できる。

[0022] 2枚以上の誘電体の積層は、ポリビニールブチラールあるいは EVA (Ethylene-vinyl acetate copolymer)等の中間膜を用いて積層することができ、同種の誘電体を積層してもよいが、板ガラスとプラスチック板とを積層してもよい。

[0023] 本発明に係る電磁波吸収板の電磁波吸収性能を次のようにして求められる。図 3は、電磁波吸収板のインピーダンスを求める方法を説明するための図である。

[0024] 図 3における、透明な誘電体のインピーダンス（面積抵抗： Ω /口) Zrは、図 4に示す等価回路図から、次の（3)式で求められる _c

[0025] [数 3]

[0026] ここに、上記数式（3)における Dは誘電体の面積抵抗（Ω /口）であり、 377は空気の特性インピーダンスである。

[0027] 図 3の誘電体の電磁波が入射する側の、電磁波の入力インピーダンス Zxi

は、図 4に示す等価回路から、次の式（1)で求められる値である。

[0028] [数 4]

数式（1)において、 εは透明板状体の複素誘電率であり、 μは透明板状体の比誘電率であり、は電磁波の波長であり、 dは誘電体の厚さ（m:メートル）であり、 Zrは誘電体側の入力インピーダンスである。板ガラスの場合、 _ε = 7_0.1j(j=_l^1/2)， β =1である。 Uは電磁波の波長であり、 dは透明板状体の厚さ (m)である。

[0029] さらに、透明板状体の表面で反射される電磁波の反射係数 Πは、次の式 (4)で求められる値であり、

[数 5]

[0030] 反射係数おから、吸収量 Aiは次の（2)式によって求めることができる _c

[0031] [数 6]

[0032] 尚、板ガラスの場合、複素誘電率と比透磁率はそれぞれ、 ε = 7-O. lj (j = 1^1/2), μ =1とした。

[0033] 電磁波吸収性能を lOdB (電磁波エネルギーを 1/10に減衰）以上とすれば携帯電話、室内 LANあるいは ETCなどの電磁波の弱い出力の電磁波に対して、十分な性能であり、電磁波吸収板として有効に使用することができる。

[0034] 誘電体を板ガラスとした場合、 1〜： 10GHzの周波数範囲に対する電波吸収性能は、表 1〜表 4に示すようになり、 10dB以上の電波吸収性能とするためには、板ガラスの厚みを 9mm以上とすることが望ましぐまた、窓などの開口部に実用的に用いるためには、 25mm以下の厚みとすることが望ましい。

[0035] 誘電体に板ガラスを用いる場合、ガラスの面積抵抗を 10¹⁴ Ω /口として、電磁波の吸収量を算定した。

[0036] 表 1は、無線 LANの周波数 2. 45GHzに対し、吸収性能が 10dB以上となるガラス板の厚みを示すものである。

[表 1]

[0037] 表 1により、無線 LANの 2. 45GHzの周波数に対しては、ガラス板の厚みを 2：!〜 25

. 5mmの範囲とすることが好ましい。

[0038] さらに、ガラス板の厚みを 22. 3〜24. Ommとすることにより、 20dB以上の吸収性能が得られるので、好ましい。

又、上記のガラス板を裏、表を逆にした場合でも、性能値は表 1と同じ結果が得られた。つまり、双方向に電磁波吸収性能があることが確認された。

[0039] 表 2は、無線 LANの周波数 5. 2GHzに対し、吸収性能が 10dB以上となるガラス板の厚みを示すものである。

[0040] [表 2] 電磁波吸収性能 d B ガラス板厚 mm

1 O d B以上 1 0 . 0〜 1 2 . 0

2 O d B以上 1 0 . 6〜 1 1 . 3

[0041] 表 2により、無線 LANの 5. 2GHzの周波数に対しては、ガラス板の厚みを 10〜： 12m mの範囲とすることが望ましレ、。

[0042] 更に、ガラス板の厚みを 10. 6-11. 3mmとすることにより、 20dB以上の吸収性能が得られるので、好ましい。又、上記のガラス板を裏、表逆にした場合でも性能値は表 2と同じ結果が得られた。つまり、双方向に電磁波吸収性能があることが確認された。

[0043] 図 5は、厚み 11mmの誘電体表面の面積抵抗を変化させたときに、周波数が 5. 2 GHzの電磁波に対する、（3)式で求められる電磁波吸収性能を示すものである。電磁波の吸収量は、誘電体の面積抵抗が 10⁵ Ω /Ο (100Κ Ω /口）以上では、最大値を維持したまま変化しないことが図 5によってわかる。従って、誘電体の厚みを 11mm とすると誘電体の面積抵抗が 10⁵ Ω /口以上であることが望ましい。

[0044] 図 6は、図 5の結果と（2)の計算結果により、 11mmのガラス厚が 5. 2GHzにおける

λ /4に相当し、入射波と反射波の打ち消し効果 (位相差効果）により、吸収性能が発現されていることを示す。

[0045] 表 3は ETCの周波数 5. 8GHzに対し、吸収性能が 10dB以上となるガラス板の厚みを示すものである。

[0046] [表 3]

[0047] 表 3により、 ETCの 5. 8GHzの周波数に対しては、ガラス板の厚みを 9〜： 1 lmmおよび 18· 5〜20. 6mmの範囲とすればよい。

[0048] さらに、ガラス板の厚みを 9· 5-10. lmmとすることにより、 20dB以上の吸収性能が得られるので、好ましい。

[0049] 表 4は、無線 LAN帯域における 2. 45GHzと 5. 2GHzの同時吸収タイプで、吸収性肯が 10dB以上となるガラス板の厚みを示すものである。

[0050] [表 4]

[0051] 表 4により、無線 LAN帯域における 2. 45GHzと 5. 2GHzの同時吸収タイプの周波数に対しては、ガラス板の厚みを 21. 0-23. Ommの範囲とすることが好ましい。実施例 1

[0052] 以下図面を参照しつつ本発明に係る電磁波吸収板を詳細に説明する。

誘電体に板ガラスを用いた、電磁波吸収板の誘電体には、単板の板ガラスあるいは 2枚以上の板ガラスを PVB (Polyvinyl Butyral)膜で接着したものを用いて、図 1あるいは図 2に示す構成の、誘電体の厚みが異なる電磁波吸収板を作製した。

[0053] 作製した電磁波吸収板の電磁波吸収性能は、図 7に示す、アーチ型測定装置といわれる装置によって測定した。

[0054] 測定は、ネットワークアナライザ 10を用いて、アーチ型フレーム 13の中に設置された送信アンテナ 12から電磁波を発信し、電磁波吸収板 16あるいは図示しない金属板で反射された電磁波の反射量を、受信アンテナ 12'によりネットワークアナライザで測定する。送信アンテナおよび受信アンテナには，ともにホーンアンテナを用いた。

[0055] 電磁波吸収板については、ガラス面の反射量を測定し、アルミニウムで作製した金属板の反射量を測定し、次いで電磁波吸収板の反射量を測定し、金属板の反射量と電磁遮蔽板の反射量との差を、電磁遮蔽板の電磁波吸収量として算出した。

[0056] なお、電磁遮蔽板の反射量の測定は、ガラス面からの反射量を測定し、床その他の面からの反射の影響を軽減するため、図示しない金属板の上に電磁波吸収性のある発砲ポリウレタン製の試料台 15を置き、その試料台 15の上に測定を行う電磁波吸収板を置いた。また、既存電磁波吸収体 14で周囲を囲んで測定を行った。 [0057] 表 5で示す試料 1〜4は、無線 LANの 2. 45GHz周波数帯に使用するために作製した電磁波吸収板である。誘電体の厚みとしては、表 1から、 21. Omm、 22. 5mmおよび 25. 5mmを選んで電磁波吸収板を作製し、さらに、 2. 45GHz周波数帯で、吸収量が最大となる誘電体の厚み 23. 5mmの電磁波吸収板を作製した。

[0058] 試料 1〜4のそれぞれの電磁波吸収板を、図 7に示す測定装置を用いて、 2. 45G Hzの電磁波に対する電磁波吸収量を測定した。

[0059] 試料 1〜4の、計算によって求めた電磁波吸収量と測定された電磁波吸収量とは、表 5に示すように、よく一致した。さらに、試料 1〜4のガラス板を裏、表逆にした場合でも、性能値は表 5と同じ結果が得られた。つまり、双方向に電磁波吸収性能があることが確認された。

[0060] [表 5]

[0061] なお、測定で、 TE (Transversal Electric)波 (電界が入射面に垂直な場合）と TM (T ransversal Magnetic)波（磁界が入射面に垂直な場合）について測定を行った力顕著な差はなかった。

[0062] 試料 1〜4の電磁遮蔽板を用いたボックスを作製し。ノートパソコンをボックス内に設置した。ボックス内に設置したノートパソコンから、ボックス外のサーバに周波数 2. 45 GHzの周波数帯で無線 LAN接続を試みた力接続はできず、サーバからの電磁波がボックス内に透過していないことが確認され、従って、試料 1〜4の電磁波吸収板は、実用レベルの電磁波吸収性能を有していることが確認できた。

[0063] また、表 6に示す試料 5〜7は、無線 LANの 5. 2GHz周波数帯に使用するために作製した電磁波吸収板である。誘電体の厚み 10. Ommと 12. Ommは表 2から選んだ。また、 5. 2GHz周波数帯での吸収量が最大となる電磁波吸収板を作製した。試料 5〜7についても、 5. 2GHzの電磁波に対する、計算によって求めた電磁波吸収量と測定された電磁波吸収量とは、表 6に示すように、よく一致した。さらに、上記のガラス板を裏、表逆にした場合でも性能値は表 6と同じ結果が得られた、つまり双方向に電磁波吸収性能があることが確認された。

[0064] [表 6]

[0065] 表 7に示す試料 8〜11は、 ETCの 5. 8GHz周波数帯に使用するために作製した電磁波吸収板であり、誘電体の厚み 9. Omm、 9. 5mm、 11. Ommおよび 20. 5m mは表 3から選んだ。試料 8〜： 11につレ、ても、 5. 8GHzの電磁波吸収量は、表 7に示すように、計算で求めた値と測定した値とはよく一致した。さらに、上記のガラス板を裏、表逆にした場合でも性能値は表 7と同じ結果が得られた。つまり双方向に電磁波吸収性能があることが確認された。

[0066] [表 7]

[0067] 又、表 8に示す試料 12は、 ETCの周波数 5. 8GHzに対して、表 3に示す吸収性能力 ¾0dB以上となるガラス板であり、又、試料 13は、吸収量が 20dBを超える電磁波吸収板で、試料 12より厚みが 0. 07mm薄い 9. 63mmの厚みの電磁波吸収板を作製した。試料 12は 4mm板ガラスと 5mm板ガラスとを PVB (Polyvinyl Butyral)膜であわせて板厚調整を行い 9. 70mmとした。又試料 13は 10mm板ガラスをタツチポリツシュ研磨で板厚調整を行い 9. 63mmとした。

[0068] [表 8] 試料 12 試料 13 誘電体厚み（關） 9. 7 Omm 9. 63 mm 電磁波吸収量（計算値 dB) 27dB 24dB 電磁波吸収量（測定値 dB) 表面裏面表面裏面

4度 26 d B 26 dB 23 d B 23 d 測定角度 B

20度 26 26 2 1 21

45度 17 17 1 7 1 7

55度 1 5 1 5 1 5 1 5 表 8に示すように、厚み力 Slmm以下の差であっても、吸収性能は変化する力本発明によって、電磁波の吸収性能に対する厚みの微妙な調整も可能であることが確認された。

Claims

請求の範囲

透明な板状の誘電体の電磁波吸収板にぉレ、て、誘電体の表面から電磁波が入射するときの、（1)式で求められる入射側のインピーダンス Zxiを用いて、（2)式で求められる電磁波吸収量 Aiが 10dB以上となるように誘電体の厚みが決定されて成ることを特徴とする電磁波吸収板。

[数 7]

数式（1)において、 εは透明板状体の複素誘電率であり、 μは透明板状体の比誘電率であり、は電磁波の波長であり、 dは誘電体の厚さ（m:メートル）であり、 Zrは誘電体側の入力インピーダンスである。

[数 8]

数式（2)において、 Πは、（Zxi-l)/(Zxi+l)で求められる、誘電体の表面の電磁波の反射係数である。

[2] 前記誘電体の面積抵抗力 ^10⁵ Ω /口以上であることを特徴とする請求項 1に記載の電磁波吸収板。

[3] 前記誘電体が、夂の板ガラスあるいは 2枚以上の板ガラスを中間膜により積層してなり、厚みが 9· 0-25. 5mmの範囲にあることを特徴とする請求項 1に記載の電磁波吸収板。