(57)【要約】      （修正有）【課題】電波吸収が不十分な既存の構造物に対して、その僅かに所有している電波吸収量を改善するための電波反射抑制材料の構成方法を提供する。【解決手段】反射体として存在する構造物が所有する僅かな減衰量から、最大限の電波吸収量を引き出すために、その構造物のもつ入力インピーダンスに対して、あらかじめ算定されている構造物表面に装荷すべき導電性素子のデータおよびコンピュータ解析から最適な構成寸法、分布形態を割り出し、この分布導電性素子群を構造物表面のみに装荷するという外部手当てだけの簡単な手段と実用に適するように軽量化に着目して選定した導電素子群から成る電波反射抑制材で、電波反射をより効果的に抑制するものである。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波吸収が不十分な既存の構造物が所有している僅かな電波吸収量に着目して、この状態の電波入力インピーダンス値を導電性素子の構成寸法と分布状態を制御して電波吸収率を最大限引き出すように設計する手段で軽量化された材料を構成し、これを既存の構造物表面に装荷して、電波反射率を抑制することを特徴とする電波反射抑制材料の構成方法。
【請求項２】
請求項１の電波反射抑制材料の構成方法において、複数のシート状の材料表面にそれぞれ異なる形状、構成寸法から成る導電性素子分布を構成し、これらを所定のスペーサ間隔で重ねて多層化して、この一体化したものを電波吸収が不十分な既存の構造物表面に装荷する方法により、抑制対象としている複数の反射波の周波数に適合するように制御することを特徴とする請求項１の電波反射抑制材料の構成方法。
【請求項３】
上記請求項１，２の電波反射抑制材料の構成方法において、既存の構造物の構成材料がコンクリート材から成る構造物を対象とした電波反射抑制材料の構成方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は電波反射抑制材料の構成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、電波反射抑制方法として、各種電波吸収体が公知である。電波吸収材の表面に導電性素子を配置して、その背面に導体板を配置した構成の、いわゆる電波吸収を目的とした電波吸収体はすでに公知である（特許第４５４７８４９号）。一般に電波吸収体と呼ばれるものの構成は、電波入射側前面に電波吸収材料を配置し、その背面に終端導体板を配置することによって電波を効果的に吸収している。【０００３】  これに対して、本発明は既存の構造物、すなわちビルやコンクリート壁、家具などの、本来電波吸収量が少なく、かつ電波入射面と反対側の電波吸収材料裏面に導体板に相当するものが必ずしも装着されていない場合の構造物からの反射波を効果的に抑制し、併せて電波反射抑周波数も制御して所望の電波反射抑制周波数に調節するという電波反射抑制材料の構成方法に関する。
この場合、既存の構造物を解体し、電波吸収材を装着して、その背面に導体板を取り付け、電波吸収構造に作り直せば、良好な電波吸収が可能となるが、このような手段は実用的ではない。また、表面処理法として、従来のフェライトやカーボンなどを主体とする損失性材料を既存の構造物表面に装荷することは重量が大きい点から実用的ではない。
本発明は、こうした既存の構造物が僅かながら所有している電波吸収量を有効活用して実用に適した軽量化を達成した電波反射抑制材とその構成方法に関する。すなわち、まず既存の構造物が所有する電波入力インピーダンスの値を特定し、これに基づき既存の構造物表面に装荷するものとして、軽量化が達成できる導電性素子に着目し、この構成寸法や分布状態を、あらかじめ種々の条件を考慮して理論的に求めてある導電性素子の形状、配置法などの設計チャートを参照して割り出し、さらにコンピュータ解析を援用して導電性素子を付与した構造物の入力インピーダンス値を最適化して、電波反射抑特性の向上を図った軽量化された構造体から成る電波反射抑制材とその構成方法に関する。【０００４】  なお、本発明で、電波反射抑制方法とは、電波吸収方法と等価な意味を持ち合わせているが、本発明の主たる対象である既存の構造物の背面には、必ずしも導体板が存在せず電波吸収体の基本構成原理を満たしていないことからこのような名称を用いている。また、電波吸収体では、通常電力反射係数、−２０ｄＢ以下を持って電波吸収特性が評価されている。本発明では、反射係数−１０ｄＢ前後であっても電波反射抑制効果の定義内に入れているため、従来のものと区別する意味で電波反射抑制材料と称している。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は、反射体として存在する構造物が所有する僅かな減衰量から、最大限の電波吸収量を引き出すために、その構造物のもつ入力インピーダンスに対して、あらかじめ算定されている構造物表面に装荷すべき導電性素子のデータおよびコンピュータ解析から最適な構成寸法、分布形態を割り出し、この分布導電性素子群を構造物表面だけに装荷するという外部手当てだけの簡単な手段で、電波反射をより効果的に抑制するものである。
例えば、あるコンクリート製構造物があり電波を反射しているとする。この場合、鉄筋などの存在をブラックボックス化し、単に構造物外部から電波入力インピーダンスを特定し、スミスチャート上にプロットする。このスミスチャート上のインピーダンス測定値を最適化するために、あらかじめ種々の条件を考慮して理論解析してある導電性素子の設計チャートを参照して、既存の構造物に装荷する導電性素子の構成寸法や分布状態を割り出す。さらに、コンピュータ解析で構成条件を最適化するという手段で最良の電波反射抑制特性を実現する。とくに厚みがある構造物などでは、電波入射側と反対側の構造物裏面に導体板が密着していても、いなくても反射係数がほぼ同一になること、すなわち入力インピーダンスの周波数特性がほぼ両者で同一値となり、しかも、この場合、僅かであるが電波吸収量が保持されている。この僅かな電波吸収量とは、−５ｄＢ前後の電力反射係数量を意味し、とくにこのような本来電波吸収量が少ない構造物に対して、内部構成材料などは閑却し、構造物の表面処理だけで電波反射抑制特性を向上させるという簡便な手段を提供するものである。【０００６】  この電波入力インピーダンス制御手段として、材料構成の軽量化の視点から導電性素子を採用している。これらの導電性素子を周期的あるいは非周期的に配列して形成したものを直接構造物表面に装荷するか、または、このような導電性素子を吹き付け塗装や蒸着や印刷などしてシート状材料の表面に形成したものを既存の構造物表面上に貼り付けるという比較的簡便な手段をとっている。この結果、導電性素子は極めて薄く構成でき、また導電性素子を蒸着したり、塗布したりするためのシート材にしても１ｍｍ以下の薄いもの採用する手段で、全体として電波反射抑制材料が軽量化できるという特徴を実現している。これらの手段で本来既存の構造物が有している電波反射抑制特性をより改善し、また，併せて電波反射抑制周波数をも制御して所望の電波反射抑制周波数に合致させている。【０００７】  また、導電性素子としては、抵抗性を有する薄い導体板を方形状や線状に周期的または非周期的に分布するように貼り付ける手段を取る他、この導電性素子と等価に機能する高周波回路素子、すなわち能動素子を含む抵抗、キャパシタンス、インダクタンス要素を有する素子で構成された高周波回路パターンも含め一体化したものも導電性素子として採用できる。なお、電波吸収特性を能動素子を含む高周波回路で構成する電波吸収方法はすでに公知である（特許第４５８１１０５号、特許第４５４２８２７、特許第４７６１２４６号）。
以下請求項の順に従って解決手段を詳述する。【０００８】  請求項１は，前記手段で、電波反射体である構造物があらかじめ所有している僅かな電波吸収量を最大限引き出し、電波反射抑制特性を改善するという電波反射抑制材料とその構成方法に関する。
構造物とは、建造物や家具などの構造物一般を意味する。したがって、構造物の材料は、コンクリートや岩石、レンガ、樹脂などから各種建材や家具材料などを意味している。これら既存の構造物は、通常の電波吸収体の構成のように、その背面に必ずしも電波を吸収する形で導体板を有さず、コンクリート構造物では、コンクリート内部に鉄筋を有しているものもあれば、まったく有していないものもある。【０００９】  本発明は、このような種々の構成条件をブラックボックス化して、単に導電性素子無装荷時の構造物の電波入力インピーダンス値を特定した後、導電性素子群を装荷した構造物の入力インピーダンスを最適化して、電波反射を抑制するという電波反射抑制材料とその構成方法に関する。
本発明の装荷とは、導電性素子群を既存の構造物表面に直接取り付けたり、また、シート材など他の材料を介して構成した導電素子群を構造物表面に取り付けたりすることを意味している。この場合、導電性素子を構成する手段としては、金属を含む導電性材料を塗料状にしたものを吹き付け塗装したり、塗布したり、印刷したり、また薄い金属材を貼りつけたり、釘やくさびなどを打ち込んで固定したりすることを意味している。また、既存の構造物に装荷する導電性素子を保護するために、これら導電性素子の表面をさらに他の材料で覆う等の手段で、風雨から保護すする対策も可能である。なお、電波吸収材料としての磁性、抵抗性、導電性や誘電性材料など、従来の材料定数が明確となっている十分電波を吸収する電波吸収材料を用い、その表層面に導電性素子を装荷して、この裏面に導体板を宛がって電波吸収特性を変更する手段はすでに公知である（例えば、前記特許第４５４７８４９号）。【００１０】  また、コンクリートとは、コンクリート材と呼ばれるもの一般を意味し、その組成に何が混在していてもよい。すなわち、本発明の趣旨は、とくに既存の構造物の表面処理だけで電波反射を抑制する簡便な手段を提供するものであって、必ずしもはじめから電波反射を抑制するために一定の条件の基に電波反射抑制材料、つまり従来の電波吸収体を設計するものではない。したがって、既存の構造物においては、内部にたとえフェライトのような、電波吸収材や鉄筋などが入っていても、表面に装荷する導電性素子分布や形状、構成寸法だけでの調節で、電波反射抑制特性をより一層改善したり、その周波数特性を変更したりする手段を提供する発明である。線状導電性素子を用いる場合は、金網や針金、炭素繊維などでもよい。これらの場合、導電性素子に変えて、磁性体を用いる手段も採ることが出来る。【００１１】  請求項２は、導電性素子を分布させた電波反射抑機能をシート状の材料表面に構成し、これと他の導電性素子分布から成るシート状の材料を、設計値に応じてスペーサ間隔をも勘案して重ねて多層化し、この一体化したものを既存の構造物表面に装荷する手段により電波反射抑制周波数特性を制御することで、電波反射抑制周波数特性や反射波抑制特性を改善する手段を提供するものである。多層化したものを構造物表面に装荷することの効果は、電波反射抑制周波数特性を双峰特性や多峰特性で実現でき、その双峰特性間の周波数間隔を比較的容易に制御できるという利点に着目したものである。すなわち、この手段によって、無線ＬＡＮのような２．４５ＧＨＺと５．２ＧＨＺの双峰特性を持つ周波数特性の実現が容易となり、所望の抑制周波数への対応が容易となる。
また、シート状材料に装着する導電性素子の寸法を，各シート上では所定の寸法に保ち、電波入射方向から見た場合、各シート上の導電性素子寸法が徐々に大きくなるという分布形態を持たせて多層化する手段によって、多峰電波反射抑制周波数特性のピーク間の周波数分布を調整することも可能となる。本請求項のようにシート状に電波反射抑体を構成すれば、これを構造物曲面に貼付するだけで反射抑制が可能となり、トンネルなどの曲面構造体に対しても極めた効果的に対処できる。【００１２】  請求項３は、電波反射抑制手段を、構造物材料としてコンクリート材に適用した電波反射抑制材料の構成方法に関する。
例えば、既存のコンクリート材の建造物などは、電波入射面に対してその反対側の背面に導体板を配置することは簡単には出来ない上、構造物表面に重量や厚みのある従来の誘電体やフェライトなどの磁性体を装荷して入力インピーダンスを制御することは、厚さや重量など点から建築基準法等の制約を受け、とくに公共の建築物に対処することは困難である。これに対し、本発明では、軽量、薄層構成である特徴を有する電波反射抑制材料を構成でき、また、２．４５ＧＨｚと５．２ＧＨｚの無線ＬＡＮ周波数に対応するように多峰特性を示すものが実現できる【００１３】  コンクリート建造物に鉄筋が入っている場合も勿論この手段は有効である。この結果、ビル壁面や道路周辺の既存の構造物に適用でき、とくにシート状構成の電波反射抑制材料は、軽量で厚みも薄いためトンネルやビル壁面などの曲面構造の建造物にも簡単に設置できるという特徴を有し、簡易な手段による電磁環境の保全という立場からも有効である。
以上、各請求項に対する問題解決手段を記したが、これらの手段は、既存の構造物の他、新たに設計する構造物にも適用できることは勿論である。
以下実施例を持って具体的に構成方法について述べる。
【実施例】
【００１４】  図１は、本発明の構成概念を示す一実施例である。ビル壁面のようなコンクリート材（１）からなる曲面形状の建造物の一部であり、電波入射面（２）と反対側のコンクリート材裏面（３）には導体板が装荷されていない建造物の例である。その表面に、導電性素子として、格子状導電性素子（４）が密着していることを示している。【００１５】  図２は、既存の構造物において、電波入射面に対してその裏面側に導体板が宛がって有っても、また宛がって無くても周波数に依存して、数ｄＢ以上の電波吸収量を保持していることを示す本発明の基本原理に関わる一実施例である。これは、平板状のコンクリート材を例にとった場合で、この例では、コンクリート表面上に導電性素子は装荷されていない。コンクリート材の厚さが薄い５２ｍｍ程度までの場合は、同図２に示すように１．５ＧＨｚ〜６ＧＨｚの帯域で、電波入射面と反対側のコンクリリート材裏面に導体板を装荷した場合と、装荷しない場合とでは、周波数特性が異なっている。この場合、導体板を装荷しない場合は、反射係数の変動は比較的少なく、数ｄＢ程度の僅かな電波吸収量を維持していることが分かる。また、図３は、コンクリート材の厚みを１００ｍｍ程度まで厚くした場合の反射係数を実測したもので、コンクリート材（１）の電波入射側に対してその背面に導体板が有っても無くてもほぼ同じ傾向の電波吸収特性を示し、依然数ｄＢ前後の電波吸収量を維持していることが分かる。つまり、電波入力インピーダンスは、両者の場合でほぼ同一の値をとる。
本発明は、こうした構造物の電波反射特性に着目し、構造物の電波入射面と反対の裏面に導体板が存在しなくても、構造物が周波数に対して僅かな電波吸収量を比較的安定して維持しているという特徴にも着目して、構造物表面だけに導電性素子を装荷するという手段で入力インピーダンスを最適化して、より多くの電波吸収量を引き出すという原理に基づき効果的に電波反射抑制特性を実現するものである。【００１６】  図４は、請求項２の一実施例で、大きさの異なる十文字型導電性素子（６）を各シート上にプリントし、シート間隔２ｍｍを保って重ね合わせたものを貼り付けて一体化したシート（５）の構成例である。このシート（５）を電波吸収材の裏面に導体板を装荷してあるにもかかわらず電波吸収が数ｄＢという不十分な損失性材料の表面に貼り付けた場合である。この手段で電波反射抑制効果が発揮でき、かつ双峯特性が得られることを示した一実施例である。各シートは、図４に示すように各誘電性シート上に十文字型導電性素子（６）の導体線幅を順次大きくしたもので構成し、最終層は十文字導体線長（ａ５）と同じ大きさの正方形（２０×２０ｍｍ）の導電性素子分布の誘電性シートからなっている。導電性素子線幅ａｉは、それぞれａ１＝４ｍｍ，ａ２＝４ｍｍ，ａ３＝１２ｍｍ，ａ４＝２０ｍｍ，ａ５＝２０ｍｍ，導電性素子隣接間隔はｂ＝４ｍｍである。これは、数ｄＢ以下の不完全な電波吸収特性を有する厚さ２ｍｍの磁性材料表面に、多層化する導電性素子の寸法、および分布のさせ方をコンピュータ解析で最適化して、図５に示すように無線ＬＡＮ周波数である２．４５ＧＨＺと５．２ＧＨＺ近傍の電波反射抑制特性を改善し、周波数特性をも制御できることを示した一実施例である。【００１７】  図６は、請求項１、３に関連する本発明の有効性を示すための別の一実施例であり、導電性素子としてコンクリート材表面（７）に図７に示すように格子状導電素子（４）を装荷した場合である。格子状導電素子の線幅は３ｍｍで、この相互間隔は４７．０ｍｍである。板状コンクリートの厚さが比較的薄く３１．０ｍｍの場合である。この場合、コンクリート裏面の反射板が無くても、裏面側で電波が空間に透過していく際のインピーダンス不整合の影響がコンクリート板前面に影響を与え反射係数が大きく変動している。このような状態であっても、本発明の手段によって電波反射抑制特性を改善できることを示す一実施例である。すなわち、コンクリート材の電波入力インピーダンスを求め，スミスチャート上で検討した上で、双峰特性が得られる導電性素子として、格子状導電素子を選定してインダクタンス値を強化する手段を加え、その上で、コンピュター解析で双峰特性を実現し、コンクリートが本来所有している電波反射抑制特性を一層改善できることを実証した実測データによる一実施例である。
【産業上の利用可能性】
【００１８】  本発明は、すでに存在する不十分な電波吸収量を持ち、電波反射構造物の電波入射面裏面に導体板が必ずしも存在せず、従来の電波吸収理論では解決できない構造物の電波吸収特性を簡便な手段で改善する方法を提供するものである。この手段によれば、テレビゴースト対策のために、内部にフェライトを装荷しているビルディング等において、アナログ放送からデジタル放送に変更された例のように、周波数がＶＨＦ帯からＵＨＦ帯に変更されても、ビル壁面内部の再工事をする必要なく、またビルの景観を大きく損ねること無しに、電波反射特性を抑制できる。さらに、導電素子分布が軽量で、薄層のシート状に構成でき、曲面構造のコンクリート壁に貼り付けることが可能で、工事も簡便であり、厚い電波吸収要素を持つ建材などを施工する必要が無く、移動体通信環境における種々の既存の構造物に実施して有効である。特に、本発明の方法によれば、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｓｈｏｒｔ−Ｒａｎｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）通信の電波環境におけるトンネル、側壁などの曲面構造物にも簡単に装荷出来るため電波反射抑制に実施してその効果は大である。なお、本発明は、既存の構造物に限定されるものでなく、従来型の背面導体板を有する電波吸収体にも適用できることは勿論である。また、本発明は、相互の組み合わせや種々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を説明するための構成図。
【００２０】
【図２】既存の構造物が僅かな電波吸収量を保持していることを示すデ−タの例。
【００２１】
【図３】既存の構造物が僅かな電波吸収量を保持していることを示す別のデータ例。
【００２１】
【図４】導電性素子を多層化して構成した誘電性材料のシートの構成図。
【００２２】
【図５】導電性素子を多層化して構成した誘電性材料のシートを装荷して実現した双方特性を有する電波反射抑制を示す一実施例。
【００２３】
【図６】格子状導電素子をコンクリート表面に装荷した場合の電波反射抑制特性の一実施例。
【００２４】
【図７】コンクリート材表面に格子状導電素子を装荷した場合の説明図。
【符号の説明】
【００２５】１―――コンクリート材、
２―――電波入射面、
３―――コンクリート材裏面、
４――――格子状導電性素子
５―――シート、
６――――十文字型導電性素子、
７―――コンクリート材表面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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