(57)【要約】【課題】３０ＭＨｚから１０００ＭＨｚの周波数帯域の電磁波を効果的に吸収し得る小型の電波吸収体を提供する。【解決手段】本発明の電波吸収体は、底面が平面上に設置された誘電損失体１１を含む誘電損失体層２０を有し、前記平面に平行な前記誘電損失体層２０の断面における平均比誘電率の、前記平面に垂直な方向の分布が、２箇所以上の極小点を有し、該極小点における平均比誘電率が、前記誘電損失体層１２の全体の平均比誘電率の０．５倍以下となることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面が平面上に設置された誘電損失体を含む誘電損失体層を有する電波吸収体であって、
前記平面に平行な前記誘電損失体層の断面における平均比誘電率の、前記平面に垂直な方向の分布が、２箇所以上の極小点を有し、
該極小点における平均比誘電率が、前記誘電損失体層の全体の平均比誘電率の０．５倍以下となることを特徴とする電波吸収体。
【請求項２】
前記誘電損失体層は、前記平面に垂直な方向に、前記断面の形状が異なる請求項１に記載の電波吸収体。
【請求項３】
前記誘電損失体層は、比誘電率が互いに異なる材料からなる層を前記平面に垂直な方向に積層してなる請求項１に記載の電波吸収体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電波吸収体に関し、特に、３０ＭＨｚから１０００ＭＨｚの周波数帯域の電磁波を効果的に吸収する電波吸収体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電波暗室用の電波吸収体としては、図１に示すように磁性吸収体板１０の前面にピラミッド形状またはウエッジ（くさび）形状の誘電損失体１１を設置した複合型電波吸収体が用いられてきた。一般に、磁性吸収体板としては、フェライトタイルが使用され、誘電損失体としては、発泡ウレタン、発泡スチレン、発泡ポリプロピレン等の合成樹脂にカーボン等の導電材料を混入した材料が使用されてきた。この複合型電波吸収体では、１００ＭＨｚ以上の高周波領域の電磁波を誘電損失体により吸収し、低周波領域の電磁波を磁性吸収体板により吸収するため、誘電損失体の高さを低くしても良好な電波吸収特性が得られることが知られている。
【０００３】
しかしながら、近年、より小型で、高性能の電波暗室が求められており、このような電波暗室に適用できる電波吸収体が必要とされている。従来の複合型電波吸収体の電波吸収性能は、磁性吸収体板と誘電損失体の相互作用により決定され、特に誘電損失体の形状の設計が重要であることが知られている。そのため、複合型電波吸収体の誘電損失体の形状に関しては、多くの検討がなされている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、磁性吸収体と、磁性吸収体の前面に設けられ誘電損失材料から構成されるテーパ構造体を備え、テーパ構造体は、電波吸収体として動作する誘電性損失材料の断面積比がテーパ構造体の先端から底面方向への長さに対して対数関数的に変化する形状である複合型電波吸収体が開示されている。特許文献１には、本構成により、電波吸収体の長さを短くしても良好な特性を得る誘電率変化が得られ、電波吸収体の小型化、電波暗室の小型化および低コスト化が可能となることが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、電波吸収材料と導体とから形成される電波吸収体において、空間から導体で裏打ちした電波吸収材料へ電波を入射させた時、該電波吸収材料中の複素誘電率の大きさが、空間側から導体側に向かって一旦減少して極小となり、ここから導体に向かって増大している電波吸収体が開示されている。そして、このような構成の電波吸収体では、比較的広い周波数範囲で、従来のピラミッド型などよりも薄型の電波吸収体が実現できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３２９１８５１号公報
【特許文献２】特開２０００−２６１２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、１００ＭＨｚ以下の低周波数帯域および１ＧＨｚ以上の高周波帯域の両方で優れた電波吸収特性を有することが求められているにもかかわらず、特許文献１の構成では、５０ＭＨｚ以下の低周波帯域では十分な電波吸収特性は得られず、電波吸収体の小型化にも限界がある。一方、特許文献２の構成により、電波吸収体の薄型化は可能であるが、低周波数帯域の電波吸収特性は十分とはいえない。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑み、３０ＭＨｚから１０００ＭＨｚの周波数帯域の電磁波を効果的に吸収し得る小型の電波吸収体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、底面が平面上に設置された誘電損失体を含む誘電損失体層を有する電波吸収体において、誘電損失体層の底面から頂部に向かう方向（つまり、誘電損失体層の厚み方向）に、平均比誘電率が、誘電損失体全体の平均比誘電率の０．５倍以下となる極小箇所を２カ所以上設けることにより、３０ＭＨｚから１０００ＭＨｚの周波数帯域における電波吸収特性が大幅に増加することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の電波吸収体は、底面が平面上に設置された誘電損失体を含む誘電損失体層を有し、前記平面に平行な前記誘電損失体層の断面における平均比誘電率の、前記平面に垂直な方向の分布が、２箇所以上の極小点を有し、該極小点における平均比誘電率が、前記誘電損失体層の全体の平均比誘電率の０．５倍以下となることを特徴とする。
【００１１】
このような分布を実現する一実施形態として、前記誘電損失体層は、前記平面に垂直な方向に、前記断面の形状が異なるものとすることができる。また、他の実施形態として、前記誘電損失体層は、比誘電率が互いに異なる材料からなる層を前記平面に垂直な方向に積層してなるものとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、３０ＭＨｚから１０００ＭＨｚの周波数帯域で優れた電波吸収特性を有する小型の電波吸収体が得られ、小型で、高性能な電波暗室が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の電波吸収体の構造の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による電波吸収体１００の構造を示す断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の他の実施形態による電波吸収体の構造を示す断面図である。
【図４】実施例で作製した電波吸収体（本発明例１）を示す図面であり、（Ａ）は電波吸収体の側面図、（Ｂ）はその上面図、（Ｃ）は写真である。
【図５】本発明例１および比較例における、電波吸収体の電波吸収特性を測定した結果を示すグラフである。
【図６】本発明例１および比較例における、誘電損失体層の断面の平均比誘電率を誘電損失体層全体の平均比誘電率で除した値Ｘの、厚み方向分布を示すグラフである。
【図７】磁性吸収体板からの距離が３５ｃｍの位置におけるＸを変化させた場合（本発明例２，３）と本発明例１における、Ｘの厚み方向分布を示すグラフである。
【図８】本発明例１の反射減衰量（ｄＢ）を基準とした、本発明例２，３の反射減衰量の増大を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の電波吸収体の実施形態について説明する。
【００１５】
図２に、本発明の一実施形態による電波吸収体１００の構造を示す断面図を示す。この電波吸収体１００は、磁性吸収体板１０と、磁性吸収体板１０上に形成された誘電損失体層２０とから構成される。誘電損失体層２０は、複数（図中では３個）の柱状の誘電損失体１１と、その間の空間（空気）とからなる。誘電損失体１１の底面は、磁性吸収体板１０の平面上に設置されている。柱状の各誘電損失体１１は、底面から頂部までの間に肉厚が薄くなる部分が２箇所設けられている。
【００１６】
そのため、この誘電損失体層２０は、磁性吸収体板１０の上記平面に平行な、誘電損失体層２０の断面における平均比誘電率Ｘ１が、上記平面に垂直な方向（以後、「誘電損失体層の厚み方向」または単に「厚み方向」という。）に変化する構造となっている。上記平均比誘電率Ｘ１は、厚み方向において、薄肉部（図２中の符号１２の位置）にて極小値をとる。よって、平均比誘電率Ｘ１の厚み方向分布は、２箇所の極小点を有する。さらに、本実施形態では、極小点における平均比誘電率Ｘ１ｌｍｉｎが、誘電損失体層２０の全体の平均比誘電率Ｘ２の０．５倍以下となることを特徴とする。なお、平均比誘電率Ｘ１を誘電損失体層２０の全体の平均比誘電率Ｘ２で除した値を「比率Ｘ」と称する。本実施形態では、比率Ｘ≦０．５となる。
【００１７】
このように、平均比誘電率Ｘ１の厚み方向分布において２箇所以上で極小値をとるように、誘電損失体層２０を構成することによって、周波数の異なる多数の電磁波間での共振現象が発生し、広い周波数帯域において優れた電波吸収特性が得られることを本発明者らは見出した。極小値をとるのが２箇所未満の場合、局所的な周波数帯域においてしか十分な吸収性能が得られない。また、比率Ｘが０．５超えの場合、上記共振作用が小さくなり、十分な電波吸収性能が得られないこともわかった。
【００１８】
ここで、各断面における平均比誘電率Ｘ１は以下のように定義される。すなわち、断面の全てが誘電損失体１１で占められる場合には、当該誘電損失体１１の比誘電率が平均比誘電率Ｘ１となる。一方、図２のように、断面の一部を誘電損失体１１が占め、残部は空間（即ち、空気）である場合には、「誘電損失体の比誘電率と誘電損失体が占める面積率との積」および「空気の比誘電率（１．０）と空間が占める面積率との積」の和が、平均比誘電率Ｘ１となる。
【００１９】
また、誘電損失体層２０の全体の平均比誘電率Ｘ２は以下のように定義される。すなわち、誘電損失体層２０中に空間が存在しない場合には、誘電損失体１１の比誘電率が平均比誘電率Ｘ２となる。一方、図２のように、誘電損失体層２０中に部分的に誘電損失体が配置され、残部が空間（即ち、空気）である場合には、「誘電損失体の比誘電率とそれが占める体積率との積」および「空気の非誘電率（１．０）とそれが占める体積率との積」の和が、平均比誘電率Ｘ２となる。なお、複数種類の材料の誘電体からなる場合は、それぞれの比誘電率とその体積率との積を順次加算すればよい。
【００２０】
磁性吸収体板１０としては、一般にフェライトタイルが用いられる。誘電損失体１１の材料は、特に限定されず、カーボン含有発泡ウレタン、カーボン含有発泡スチレン、カーボン含有発泡ポリプロピレン、または、カーボンを含有し、もしくはカーボン層を塗布したプラスチック、シリカ、アルミナ等の無機材料を挙げることができる。誘電損失体１１の構造としては、シート構造体、段ボール構造体、ハニカム構造体等が挙げられる。
【００２１】
図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、誘電損失体層２０の他の態様を示す。
【００２２】
図３（Ａ）の電波吸収体２００において、誘電損失体層２０は、磁性吸収体板１０上に、比誘電率が互いに異なる材料からなる複数の誘電損失体１１を、厚み方向に層状に積層してなる。例えば、図中符号１２で示した位置の誘電損失体１１については、カーボン等を添加しない樹脂層としてもよいし、カーボン含有率の低い層としてもよく、一方でそれ以外の位置の誘電損失体１１は、カーボン等の導電材料を分散した樹脂材料とすることができる。この誘電損失体層２０も、平均比誘電率Ｘ１の厚み方向分布において２箇所（図中符号１２で示した位置）で極小値をとり、極小点における平均比誘電率Ｘ１ｌｍｉｎが、誘電損失体層２０の全体の平均比誘電率Ｘ２の０．５倍以下となるように設計することができる。このように、誘電損失体層２０の厚み方向に比誘電率が互いに異なる材料からなる層を積層することにより、平均比誘電率Ｘ１の厚み方向分布を所望に設計することができる。
【００２３】
図３（Ｂ）の電波吸収体３００において、誘電損失体層２０は、磁性吸収体板１０上に、複数の誘電体損失体１１を厚み方向に層状に積層してなり、一部の層（図中では磁性吸収体板１０側から３層目および６層目）で、一部に空間を設けて、誘電損失体１１の体積が小さくなるような形状とし、その層における平均比誘電率Ｘ１を小さくした。この誘電損失体層２０も、平均比誘電率Ｘ１の厚み方向分布において２箇所（図中符号１２で示した位置）で極小値をとり、極小点における平均比誘電率Ｘ１ｌｍｉｎが、誘電損失体層２０の全体の平均比誘電率Ｘ２の０．５倍以下となるように設計することができる。このような設計の範囲内であれば誘電損失体層２０の形状特に限定されず、階段状に変化させても良いし、連続的に変化させても良い。また、図３中の空間には導電性を持たない誘電体を挿入しても良い。
【００２４】
図３（Ｃ）の電波吸収体４００において、誘電損失体層２０は、厚み方向の２箇所で誘電損失体１１に孔が設けられており、その厚み位置での平均比誘電率Ｘ１を小さくした。この誘電損失体層２０も、平均比誘電率Ｘ１の厚み方向分布において２箇所（図中符号１２で示した位置）で極小値をとり、極小点における平均比誘電率Ｘ１ｌｍｉｎが、誘電損失体層２０の全体の平均比誘電率Ｘ２の０．５倍以下となるように設計することができる。このような設計の範囲内であれば孔の設け方は特に限定されず、孔の大きさや個数を変えることにより、所望の平均比誘電率Ｘ１の厚み方向分布を設計することができる。
【００２５】
図３（Ｂ）および図３（Ｃ）のように、誘電損失体層２０の厚み方向に断面の形状が異なるようにして、平均比誘電率Ｘ１の厚み方向分布を所望に設計することができる。ただし、図３（Ｂ）における誘電損失体のブロックの幅（図中の符号Ｗ）や、図３（Ｃ）における孔の直径は、電波の波長に対して十分に小さい必要があり、波長の１／２以下が望ましい。周波数を１０００ＭＨｚとすると１５ｃｍとなる。この大きさ以上になると、等価的な平均比誘電率とする仮定が成り立たなくなる。
【００２６】
なお、電波の伝搬方向が斜めの場合には、誘電損失体層２０の厚み方向ではなく、電波の伝搬方向に合わせて、本発明の条件を満たす構造を形成しても良い。その場合には、斜め入射の特性が良い電波吸収体が得られる。
【実施例】
【００２７】
（本発明例１）
図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す電波吸収体を作製した。具体的には、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、電波吸収体断面を１００ｍｍ×１００ｍｍのセルに分割し、そのセル毎に８層に積層した誘電損失体を塔林立させた形となっている。各層の厚みは一律５０ｍｍとし、誘電損失体が各セル内で占有する断面積比率を図４（Ａ），（Ｂ）のように変化させた。なお、図４（Ｂ）に示すように、電波吸収体の中央部は開口となっており、これは、後述する反射減衰率の測定のためである。磁性吸収板１０としては、フェライトタイルを用いた。誘電損失体１１は、カーボンを含有した発泡ポリプロピレンとした。ただし、誘電損失体の下から１層目および７層目では、カーボンを含有しない発泡ポリプロピレンを用いた。
【００２８】
（比較例）
比較として、図１に示す従来のピラミッド形状の電波吸収体を作製した。
【００２９】
本発明例１および比較例の電波吸収体を、それぞれ断面積が３００ｍｍ角の同軸管にセットして、その反射減衰量をネットワークアナライザにて測定した、この測定方法は、IEEE Electromagnetic Compatibility Society: "IEEE Recommended Practice for RF Absorber Evaluation in the Range of 30 MHz to 5 GHz", IEEE Std. 1128 (1998)にて推奨された方法である。測定結果を図５に示す。本発明例１では、比較例よりも３０ＭＨｚから１０００ＭＨｚの周波数帯域で優れた電波吸収特性を有することがわかる。
【００３０】
また、本発明例１および比較例において、厚み方向に垂直な各断面における平均比誘電率Ｘ１を誘電損失体層の全体の平均比誘電率Ｘ２で除した値である「比率Ｘ」の厚み方向分布を図６に示す。このように、本発明例１では、比率Ｘが０．５以下となる極小点が３箇所（磁性吸収体板からの距離がそれぞれ５ｃｍ、２５ｃｍ、および３５ｃｍとなる箇所）ある。
【００３１】
このように、誘電損失体層において、比率Ｘが０．５以下となる極小点を２箇所以上設けることにより、良好な電波吸収特性が得られることが確認できた。さらに、この実験結果から、極小点間の間隔は１０〜２０ｃｍが望ましいことがわかる。
【００３２】
（本発明例２，３）
また、図４の電波吸収体における７層目のカーボン含有発泡ポリプロピレンの占有面積を調整することによって、図７に示すように、磁性吸収体板１０からの距離３５ｃｍでの比率Ｘを０．１から０．８（本発明例２）および１．６（本発明例３）に変更した電波吸収体を作製した。
【００３３】
本発明例２，３の電波吸収体も、同様にして反射減衰量を測定した。図８は、本発明例１の反射減衰量（ｄＢ）を基準とした、本発明例２，３の反射減衰量の増大を示すグラフである。反射減衰量は、３０〜１０００ＭＨｚの平均値である。
このように、比率Ｘを０．５超えとすると、反射減衰量の増大が１ｄＢ近くなる。したがって、比率Ｘは０．５以下とすることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、３０ＭＨｚから１０００ＭＨｚの周波数帯域で優れた電波吸収特性を有する小型の電波吸収体が得られ、小型で、高性能な電波暗室が実現できる。
【符号の説明】
【００３５】
１００，２００，３００，４００  電波吸収体
１０  磁性吸収体板（フェライトタイル）
１１  誘電損失体
１２  断面の平均比誘電率の厚さ方向分布が極小となる位置
２０  誘電損失体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図４】
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