(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波吸収体の表層面に該電波吸収体とは異なる材料からなる線状素子を部分的に装着し、前記素子は先端部を一部折り曲げて該電波吸収体内に挿入してなる電波吸収体。
【請求項２】
前記請求項１の素子は、十文字型導体を折り曲げてなる電波吸収体。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は電波吸収体に関する。
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、既存の電波吸収体材料を使って，本来持っている電波吸収体の周波数特性を他の周波数帯に変更したり、また電波吸収特性そのものを改善する方法として、磁性材料に全面的に静磁界を印加したり、電波吸収体に微小な空孔を設けたりする方法等が公知である。これらの方法のうち，前者の磁界を印加する方法においては、磁性電波吸収体に静磁界を印加すると，磁界が強まるにつれ電波吸収特性は（以後電波吸収特性と整合特性は同義であるが、電波吸収特性と称する），高周波領域に移行してゆく。また，後者の微小空孔を設ける方法も、微小空孔の寸法を調節することによって、電波吸収特性は高周波領域に移行する特性を示し、これらの方法では、低周波領域に電波吸収特性を変更することが出来ないという問題があった。また高周波領域に電波吸収特性を変更するために、より簡便な方法が求められている。さらに、とくに電波暗室を構成している電波吸収体の基板にしているフェライトに対しては、広帯域化を改善するために電波吸収特性が双峰特性を持つものが求められている。
これらの問題を解決するために、本願では，電波吸収体材料の表層面に電波吸収体材料とは異なった材料を部分的に装着して電波吸収特性を効果的に変更する方法を提供している。
まず請求項１に関しては、ＦＤＴＤ  （Ｆｉｎｉｔｅ−ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ  ｍｅｔｈｏｄ）法による理論解析で見出したものを実験で実証した発明で、例えば、電波吸収体材料の表層面に、電波吸収体材料とは異なる材料から成る素子を部分的に装着し、この素子の占有率を変えて、電波吸収特性を変更する方法に関するものである。ここで，素子を部分的に装着するとは、導体や磁性体や誘電体を線状，の形態で周期的、あるいは非周期的に、すなわちランダムに配置することを意味している。例えば、線状の導体を環状、つまりループ状に装着したり、線状の導体格子や、十文字構造、同心的多重円などを装着したりすることに相当する。また装着とは、導体などからなる素子を電波吸収体材料の表面に接着、またはスプレーで素子を描いたり、塗布、蒸着、印刷したりする手段を意味している。また、素子とは、電波吸収体を構成している電波吸収体材料とは異なった材料から構成され、導体や誘電体や磁性体などから構成されているもので、電波吸収体材料表面に部分的に装着して、電波吸収特性を変更する作用を持つものを意味している。
また、一参考例として他の問題解決手段として、例えば、電磁波的に誘導的な性質を有する環状素子を電波吸収体に二層にして装着し、本来単峰特性の電波吸収特性を双峰特性に変更するという問題を解決している．
以上のような技術を用いて、電波吸収体の特性改善および周波数特性の変更の問題を解決することが、本発明の主な解決すべき課題である。以下の課題を解決するための手段において、各請求項に関し具体的記す。
【課題を解決するための手段】
本願の目的を実現するための解決手段について、以下に記すが、各請求項全体に共通している用語について、はじめに明記しておく。
ここで、本願の素子とは、導体や誘電体や磁性体から構成されているもので電波吸収体材料とは異なる材料からなり、表層面に部分的に装着し，電波吸収特性を変更する作用を持つものを意味している。また、部分的とは，形態的には線状の導体や誘電体および磁性体で構成されるか、または、これらのいずれかの選択の組み合わせからなり、電波吸収体材料表面に装着する個々の素子が、周期的や非周期的、すなわちランダムに配置されることを意味している。また，これらの素子の一部を表面に残しその一部が電波吸収体材料に内部に挿入されていることを意味している。したがって、表層面とは、表面だけの場合と表面と深さ方向の近傍を含む領域を意味している。また、個々の素子は、独立している場合と、素子同士が互いに連結されて電気的に結合している場合とに分類され、独立に素子を配置した場合は、主として入射波の波長に依存して電波吸収体に容量性が付与されたり、誘導性が付与されたり、これら両方の効果が現れ、これらが電波吸収特性に反映される。
また、導体、誘電体や磁性体から構成する電波吸収体材料表面に装着する個々の素子が独立して周期的や非周期的に配置されているものを電気的に連結すれば、電波吸収体には、主として誘導性が付与され、これらが電波吸収特性に反映される。
また装着するとは、電波吸収体材料表面に接着、またはスプレー、塗布、蒸着、印刷するなどの手段で，導体などの素子を形成することや、電波吸収体材料表層面に窪みを設け、個々の素子を表面に一部残し埋め込む手段を含んでいる。
後者の個々の素子を一部埋め込む手段によって、電波吸収体の周波数変更特性は一層効果的に広帯域に変更でき，この手段はとくに低周波領域への変更に有効である。ここで本願の電波吸収体材料とは、一般に定義されている磁性体電波吸収体材料，誘電体電波吸収体材料、導電性電波吸収体材料を意味している．以下では、これを電波吸収材や電波吸収体材料などと略して使う。また、電波吸収体とは、その構成形態が平板状、山形、ピラッミド型と称されるものなどを意味しており、これらに線状の導体や誘電体および磁性体から成る素子を装着して電波吸収特性を変更する手段を用いている。
これらの課題を解決するための解決手段を以下に詳述する。
まず、本発明の請求項１は、ＦＤＴＤ理論解析で見出したものを実験で実証したもので、電波吸収体材料の表面に部分的に素子を装着し、電波吸収体を構成し，素子の占有率を変えるという手段で、電波を吸収する周波数（以下電波吸収周波数特性ともいう）を、この電波吸収体が本来持っている電波吸収周波数より低い周波数領域や高い周波数領域で電波吸収できるように解決するものである。この場合、電波吸収体材料として，とくに磁性電波吸収体材料を用いる場合に有効で、比透磁率の実部および虚部がともに大きく、比誘電率の実部が大きい材料を用いて効果的に低周波側に電波吸収特性を変更する手段を取っている。
請求項２は，後述の一実施例に示すように、請求項１記載の電波吸収体の構成において、電波吸収体材料表層面に装着した素子部分の一部を表面に残し，その一部を電波吸収体背面の導体板と接触しないように電波吸収体材料内の表層面に挿入し、導体素子と導体板を電気的には絶縁した構造を保つ手段で、電波吸収特性を変更する。また、これは電波吸収体材料表層面に窪みを設け、個々の素子を表面に一部残し埋め込む手段を含んでいる。この手段によって、電波吸収周波数特性をより大きく変更でき，とくに低周波領域への変更に有効である。
以上述べたように本発明の電波吸収周波数特性の変更方法は、主として電波吸収体の材料定数を変えることを目指すのではなく、あらかじめ選択した単一の材料に対して、付与する素子の外部的な形態だけをコンピュータ支援設計法によって割り出し変更するという手段で、電波吸収特性を変更するものである。このため調節し得る寸法や形状が多数存在する。したがって、電波吸収体の電波吸収周波数を変更するだけでなく、これらの寸法や形状を調節して電波吸収特性そのものを改善することが出来る。
【発明の実施形態】
上述のように、本発明による請求項記載の電波吸収体の形態は、電波吸収体材料の表層面に、導体や誘電体や磁性体を部分的、または薄くスプレーしたり、接着や塗布および蒸着、印刷する構成であって、これによって電波吸収周波数特性をこの電波吸収体が本来持っている電波吸収周波数より低周波領域や高周波領域に変更させたり、電波吸収特性を改善するものである。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】
〔参考実施例〕
図１は、本発明におけるに関連する参考実施例で、電波吸収体の構成法と各部の名称を示している。この例では電波吸体収材料（１）を背面導体板（２）に密着させてある。この構成において、電波吸収体材料（１）の表面、つまり電波入射面に導電性材料（３）つまり導体素子が一定の間隔を空けて配列し装着してある。図１は、導電性材料（３）をストライプ状に配列した場合であり、図２は面状格子の導電性材料（３），つまり導体素子を周期的に配列した場合の参考実施例である。
ＦＤＴＤ法による理論解析によれば、図１のように、隣接導電性材料間の間隔ｂ（４）を一定の１ｍｍとし、かつフェライト厚を６，２５ｍｍの一定に保ち、ストライプ状の導電性材料の幅ａ（５）をパラメータに取り２ｍｍから１６ｍｍまで変化させて電波吸収特性を算出すると、図３に示すよう、ストライプ状の導電性材料（３）無装荷時の本来の電波吸収特性に対し、電波吸収周波数特性がストライプ状の導電性材料の幅ａ（５）が増加することによって、低周波領域に移行してゆく特性を示す。同図で縦軸はデシベル表示の反射減衰量（電波吸収量と等価である）を横軸が周波数であり，導電性材料としてテープ状のアルミ材を用い、このストライプ状の導電性材料の幅ａ（５）をパラメータにとった例である。この参考図１の参考実施例は、入射波の偏波面に依存する構成例である。図４はこの場合の理論解析値と実験値を比較したものである。本参考実施例では，導電性材料として銀ドータイトやアルミ材を用いており、図３、４はアルミ材を用いた場合である。
〔実施例〕
次に、請求項１，２に関連する実施例を図５、図６、図７に示す。図５に示す十文字型導体素子（６）の先端部（７）を折り曲げ、これを図６の断面図に示すように、電波吸収体材料の中に一部挿入した、かん合型素子を電波吸収材に装着した場合で、電波吸収特性を低周波領域に変更する実施例である．ここでは、厚さ６．２５ｍｍのゴムフェライト電波吸収材を用いている。
十文字型導体素子（６）の寸法は、長さｂが５ｍｍ、導体幅ａが２ｍｍの線状素子における場合の実施例である．図７はこの実施例の電波吸収特性を示したもので、実線が本発明の場合で点線が先端部を電波吸収材内部に挿入しない場合である．この実施例から明らかなように、十文字型導体素子（６）の先端部（７）を折り曲げ電波吸収体材料（１）内の一部に挿入することによって、電波吸収周波数を低周波領域へ大きく移動させることが出来る。この場合、電波吸収体材料として磁性材料を用いた本実施例では，比透磁率の実部および虚部が共に大きく、かつ比誘電率の実部が大きい電波吸収体材料を用いる手段とを併用することによって、より効果的に電波吸収特性を低周波側に変更させている。この実施例では，素子の先端部だけを電波吸収体材料の内部に埋め込んでいるが、この考え方から明らかなように電波吸収体材料の表層面に一定の形状の溝を設け、ここに一定の形状をした素子部を表面に一部出して埋め込み、素子の残りの部分を背面導体板に接触しないように埋め込んでも同じ特性が得られる。
〔参考実施例〕
次に、閉じた形状の線状素子を用いた参考実施例を図８，図９および図１０に示す。図８に示す誘導性の環状導体の素子（８）を電波吸収体材料（１）の表面に周期的に装着することによって、電波吸収体材料（１）が本来持っている電波吸収特性を低周波域と高周波域で同時に双峰特性をもつように変更する参考実施例である。図１０に示す電波吸収特性は、環状導体の素子（８）としてアルミ箔を用い、これを誘電体基板上に周期的に構成したものを図９に示すように重ね、２層構造の環状導体素子（９）を構成している。この基板つまりスペーサーとしては、厚さ１ｍｍ、比誘電率２の無損失性の誘電体基板（１０）を用い、また電波吸収体材料（１）として、厚さ６．２５ｍｍのゴムフェライトを用い、この表面に２層構造の環状導体素子（９）を密着して電波吸収特性を変更した参考実施例である。この参考実施例では、環状導体の素子（８）として、正方形の一辺が１２ｍｍ、導体幅ａが４ｍｍを有する一定の大きさの環状素子を用い，隣接環状導体素子間隔は１６ｍｍのものをコンピュータ解析から割り出し採用している。この図１０の双峰特性は、特に電波暗室を構成している電波吸収体の基板フェライトに応用して、広帯域化を改善することに役立つ。この場合、２層構造の環状導体素子（９）を装荷した誘電体基板（１０）と電波吸収体材料（１）との間に空気層を設けると、電波吸収特性が一段と改善される。さらに、この場合，環状の素子（８）を同心的に２重，３重のように平面的に描いたものを多重化することによって広帯域化が図れる。環状導体の素子（８）はミリ波領域では細い線となるため集積回路技術を使うことで解決している。
なお、本参考実施例の環状導体の素子（８）を誘電体基板上に周期的または非周期的に構成したものを電波吸収体材料（１）の中間や電波吸収体材料（１）と背面短絡板（２）との間に介在させることによって、電波吸収特性を変更することが出来る。この参考実施例では、環状素子として正方形のものを示したが、円形、多角形なども用いることが出来る。さらに、これら環状素子を相互に電気的に連結した素子を電波吸収体表層面に装着して実施すれば、電波吸収体材料に誘導性が大きく付与され、効果的に電波吸収特性変更できる。
〔参考実施例〕
次に他の参考実施例を図１１、図１２に示す。同図１１に示すように、電磁波的には誘導性を示す線状格子の導体素子（１１）つまり線状の導体素子を、電波吸収体材料（１）の表面に装着し、電波吸収体材料が本来持っている電波吸収特性を高周波域に変更する実施例である。本来０．７ＧＨｚ領域で電波吸収が得られている材料の電波吸収周波数が導体間隔ｂを図１２に示すように調節することによって、高周波領域に変更できることを示している。なお、線状格子の線状導体素子（１１）の幅ａは、１ｍｍであり、電波吸収体材料としては、焼結フェライトを用いた場合の参考実施例である。
〔参考実施例〕
次に他の参考実施例を図１３に示す．これは、電波吸収体材料の表面に一定の形状の誘電体を部分的に装着し、この誘電体の占有率および誘電率を変えて、電波吸収特性を低周波領域に変更する方法である。図１３は，一例として比誘電率１０００の強誘電体を一辺１６ｍｍの正方形の薄片に作り，これをゴムフェライトの電波吸収体材料（１）の表面に周期的に配列させて電波吸収特性を変更した参考実施例である。この参考実施例では、強誘電体の正方形薄片の隣接間隔を図１３に示すように、２０ｍｍから４ｍｍまで変化している。この場合，強誘電体の比誘電率および正方形薄片の寸法を大きくしてゆくと、さらに低周波域に電波吸収特性を変更できる。
〔参考実施例〕
次に他の参考実施例を図１４，図１５に示す。これは、請求項１における電波吸収体材料表面に装着する導体や誘電体、磁性体を多重周期構造に配置して、電波吸収特性を変更するものである。すなわち、図１４に示すように、これら材料による微小な素子（１２）を周期的に構成し，一定の形状を形成し、この微小な周期構造から形成されるものを基本素子（１３）とし，この基本素子をさらに周期的に電波吸収体材料（１）上に構成するという手段で、電波吸収特性を変更するというものである。これは電波吸収体上に装着する誘電体の誘電率と占有率をあらかじめ決定し，所定の電波吸収特性が得られたものを，等価的に導体で実現するために有効である。つまり、一定の導電率を有する導体の微小な周期的な集合から成る基本素子（１３）の中の導体分布割合を調節して、一つの誘電体素子と等価な電気定数を持つ基本素子を構成する手段を提供するものである。一般に理論的に割り出された電気定数を持つ材料を実際に実現することは困難な場合が多い。本参考実施例は、電気定数を変更せず，一定の導電率を持つものの形態を変化させて等価な電気定数を実現して、この種の電波吸収体を構成するという発明である。なお、この基本素子を構成する材料の分布は、必ずしも周期的でなく点状に材料を装着したランダムな構成であってもよい。図１５は導体による一辺１０ｍｍの正方形の微小素子（１２）の隣接間隔を０．５ｍｍとし、正方形基本素子（１３）の一辺を約３１ｍｍに形成し、その隣接間隔は２ｍｍとした電波吸収特性例で、電波吸収周波数特性を本来のゴムフェライトの持つ１．８ＧＨｚから低周波域に変更している。
【発明の効果】
本発明は、電波吸収体の電波吸収特性を変更する発明であり，その変更法は電波吸収体材料そのものの材料定数を変更するのではなく、電波吸収体材料に装着する上述の各種素子の形態や電気定数を調節する手段で電波吸収特性を変更することに主眼に置いたものである。
このため所望の電波吸収特性を持つ電波吸収体材料を新たに製造する必要がなく、既存の電波吸収材に所定の素子パターンを装着するという簡単な方法が適用でき、電波吸収体材料が有効に利用できるという効果がある。さらに、フェライト材を用いた実施例から明らかなように、低周波域と高周波域で双峰特性や多峰特性の電波吸収特性が得られることから、フェライトを基板材料とする電波暗室内において、低周波域の特性と高周波域で電波吸収特性を改善出来るという効果がある。また、本願の電波吸収特性変更方法は、材料定数を精密に制御する必要がなく、単に電波吸収体材料上に装着する素子の形状パターン寸法を変更するだけであることから，とくにミリ波領域の電波吸収体設計に応用して効果的である。さらに、電波吸収体材料表層面に装着する素子は線状や面状に描くことが出来ることから、着色して素子パターンに装飾機能を与えて描くことも出来、室内用電波吸収体として有効となる。また、集積回路基板やＥＭＣ対策部品としても応用出来実施してその効果は大きい。また、本願では一実施例を記述したもので、本発明の原理に従い、低周波からミリ波領域での電波吸収体への応用や、相互の組み合わせによる種々の変形実施も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電波吸収体材料表面に導体を装荷した場合の一構成例を示す参考図。
【図２】電波吸収体材料表面に導体を装荷した別の構成例を示す参考図。
【図３】図１の構成例における電波吸収体の理論解析特性の参考図。
【図４】図１の構成例における電波吸収体の実測値と理論値の比較を示す参考図。
【図５】十文字素子を装着した電波吸収体の一実施例。
【図６】十文字素子の先端部の一部を電波吸収材に挿入した実施例の断面図。
【図７】十文字素子を装着した場合の電波吸収特性の実施例。
【図８】環状導体素子を用いて電波吸収体を構成した構成例を示す参考図。
【図９】二層構造の環状導体素子を用いた電波吸収体の参考実施例を示す断図。
【図１０】双方特性を示す電波吸収特性例を示す参考図。
【図１１】格子状の導体素子を装着した電波吸収体の構成例を示す参考図。
【図１２】格子状の導体素子を装着した場合の電波吸収特性の参考実施例を示す参考図。
【図１３】誘電体素子を装着した場合の電波吸収特性を示す参考図。
【図１４】多重周期素子からなる電波吸収体の構成例を示す参考図。
【図１５】多重周期素子からなる電波吸収体の電波吸収特性を示す参考図。
【符号の説明】
１――電波吸収体材料、      ２――背面導体板、
３――導電性材料、      ４――隣接導電性材料間の間隔ｂ、
５――ストライプ状の導電性材料の幅ａ
６――十文字型導体素子
７――十文字型導体素子の先端部、
８――環状導体素子、
９――二層構造の環状導体素子、
１０――誘電体基板
１１――線状格子の導体素子、
１２――微小な素子、
１３――基本素子、
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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