(57)【要約】      （修正有）【課題】近傍界に対しては、磁界と効率よく結合し磁界による誘導電流を吸収減衰させるノイズ抑制素子の提供を、また遠方からの放射波に対しては、電波吸収体の斜入射特性、とくにＴＭ波斜入射特性を改善する電磁界吸収減衰素子を提供する。【解決手段】所定の交番磁界の向きに対して、電流が誘起しやすいような形状の導体線路を基板上に形成し、交番磁界による誘導電流誘起領域４、５、６、７の中間部に抵抗体１１を配置し、誘導電流を吸収減衰させる。誘導電流誘起始点と誘導電流到達終端点の間を結線し、誘導電流に対する閉回路を構成すれば、この効果は一層改善される。この構成によって、誘導電流が閉回路を流れる際に抵抗体によって効果的に吸収減衰されるため、発生している電磁界を吸収減衰できる。この基本構成を組み合わせることによって、種々の交番磁界成分とも結合し、不用意に発生している近傍放射磁界や、遠方放射電磁界を吸収減衰できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交番磁界が基板上の導体線路に強く結合し、これによる誘導電流が一方向に流れるように導体線路を設計し、誘導電流誘起始点と誘導電流到達終端点の中間部位に所定の変化率に従う抵抗率を持って徐々に変化する抵抗体を配置し、必要に応じて基板表面上導体線路部分を絶縁体で覆った構成で、近傍および遠方磁界を効果的に吸収減衰させることを目的とした構成の電磁界吸収減衰素子。
【請求項２】
請求項１の電磁界吸収減衰素子の構成方法において、所定の変化率に従う抵抗率で徐々に変化する抵抗体の部位をマイクロチップ抵抗で置き換えた構成の近傍および遠方電磁界吸収減衰素子。
【請求項３】
請求項１，２の構成において、抵抗体の代わりに能動素子を用いて、電気的に吸収減衰を制御できるように構成した近傍および遠方電磁界吸収減衰素子。
【請求項４】
請求項１，２，３の回路構成において、容量を付与して、共振構造で使用することを特徴とする電磁界吸収減衰素子。
【請求項５】
請求項１，２，３，４，５の構成において、通常の基板の代わりに他の材料を用い、電磁界吸収減衰特性を改善した電磁界吸収減衰素子。
【請求項６】
請求項１、２，３、４、５の電磁界吸収素子を多数配列して構成した電波吸収体。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】本発明は、交番磁界を効果的に導体線路と結合させる構成による電磁界吸収減衰素子に関する。
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
高周波回路から発生するノイズ対策に使用されるいわゆるノイズ抑制材は、多くの場合、シート状の磁性材料などの複合材料で構成されている。この場合、各種電子機器の小型によって、シートの厚さを薄く構成すること、および周波数特性を維持するための複合材料構成、つまり材料の誘電率、透磁率の制御が極めて困難となるという問題がある。
本発明の第一の解決課題は、交番磁界が基板上の導体線路に強く結合し、誘導電流が一方向に誘起される導体線路を構成した上で、誘導電流の生起点と到達点を結線し、閉回路を構成し、その中間にインピーダンス整合の観点から所定の抵抗率変化を有する抵抗体を配置した構成で、近傍磁界を効果的に吸収減衰させることを目的とした電子回路ノイズ対策用近傍電磁界吸収減衰素子を提供することにある。特に、近傍電磁界対策用として応用する場合は、導体線路を含む基板上のすべての導体、および抵抗体部分は絶縁材料、すなわち誘電性材料で被覆したり、コーティングを施したりして絶縁性を図っている。なお、本発明で抵抗体と称している抵抗とは、通常のカーボン材等による抵抗体のみならず、磁性材料における磁気的損失を有する抵抗体も含め、これらを総称している。本発明は、従来のシート状の電子回路ノイズ対策素子がもっている問題点である周波数特性を良好に維持するための複合材料構成条件、すなわち材料の誘電率、透磁率の制御が極めて困難となるという課題を、簡便な高周波回路による手段で解決している。
第二の解決課題は、従来プリント基板や電波吸収材上に導体素子と抵抗体、または能動素子などを付与した電波吸収体が公知である（例えば、電子情報通信学会誌小特集，Ｖｏｌ．８８，Ｎｏ．１２，ｐｐ．９３２−９３６，２００５年１２月、および電子情報通信学会論文誌，Ｖｏｌ．Ｊ８８−Ｃ，Ｎｏ．１２，ｐｐ．１１４２−１１４８，２００５年１２月など）。これらは、到来電磁波が斜入射の場合、斜入射特性が劣化すという問題がある。特に、ＴＭ波の斜入射特性が劣化し、通常の電波吸収体に要求される反射量−２０ｄＢを維持することはほとんど不可能である。本発明の構成原理は、遠方電磁界に対しては、磁界結合を高めるための効果を有し、特にＴＭ波の斜入射時における電波吸収特性劣化の問題を解決している。なお、遠方放射電磁界の場合は、電界も誘起電流の発生に寄与するため、このことも考慮して、本電磁界吸収減衰素子を構成している。すなわち、本発明の電磁界吸収素子の原理は、近傍磁界に関しては、電子回路から発生する磁界成分によるノイズを吸収減衰できる簡便なノイズ抑制対策素子を、また遠方放射磁界、つまり通常の電波に対しては、電波吸収体の斜入射特性、特にＴＭ波斜入射特性時の電波吸収特性の劣化を改善できるという二つの機能を有している。
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１では、交番磁界が基板上の導体線路に強く結合し、かつ誘導電流が一方向に誘起することに着目して導体線路を設計する手段をとる。すなわち、例えば、実施例の図１に示す交番磁界の向き（１）に対して、電流が生起し易いような形状の導体線路（２）を基板上（３）に形成し、交番磁界による主たる誘導電流誘起領域を（４）、（５）間とおよび（６）、（７）間とし、この中間に所定の変化率に従う抵抗率を持って徐々に変化する抵抗体（８）を配置する。その上で、誘導電流励起始点（４）と誘導電流到達終端点（７）の間を結線（８）し、誘導電流に対する閉回路を構成する。この構成によって、効果的に磁界結合がなされ、しかも誘導電流が閉回路を流れる際に抵抗体によって吸収減衰される。この原理は、遠方放射磁界つまり電波や、近傍放射磁界の結合の両者に共に有効で、この基本構成を組み合わせることによって、種々の方向からの交番磁界とも結合し、交番磁界を吸収減衰できる。すなわち、本発明の電磁界吸収減衰素子をシート状基板で構成したものを、ノイズが発生している各種電子回路基板に平行に近接して装荷することによって効果的にノイズを抑制できる。他方、この電磁界吸収減衰素子を遠方からの放射電磁界、つまり通常の電波に応用する例として、電磁界吸収減衰素子を基板上に周期的または非周期的に配列して構成する手段による電波吸収体がある。この場合は、磁界結合要素を取り入れた構成であるため、従来この種の電波吸収体で問題であったＴＭ波斜入射時の特性劣化に対応でき特性改善に極めて有効な手段を与えることができる。
請求項２は、所定の変化率に従う抵抗率で徐々に変化する抵抗体（８）の部位は、必ずしも連続的に抵抗値が変化しなくてもよいことを主張したものである。すなわち、マイクロチップ抵抗などを用いて、抵抗値が不連続的に変化するものも用いることができ、またマイクロチップ抵抗一個でも構成できる。
請求項３は、請求項１，２の構成において、抵抗体の代わりにＰＩＮダイオードなどの能動素子を用いる手段で、電気的に磁界の吸収減衰を制御できるという近傍および遠方電磁界吸収減衰素子に関する。
請求項４は、請求項１，２，３の回路構成において、導体線路に容量を装荷したり、線路形状に依存して高周波的に容量が付加されたりする手段で、共振構造を取り入れることを特徴とする電磁界吸収減衰素子に関する。このような手段によって、広帯域化や各種周波数に対応できる電磁界吸収減衰素子を構成することが可能となる。
請求項５は、請求項１，２，３，４の構成において、通常の電子回路基板の代わりに他の磁性体や誘電性材料、各種複合材料を用い、電磁界吸収減衰特性を一層改善した電磁界吸収減衰素子に関する。
請求項６は、請求項１、２，３、４、５の電磁界吸収素子を基板上に多数配列するという手段で構成した電波吸収体に関するもので、特にＴＭ波斜入射時における電波吸収特性の劣化防止に対して有効な手段を提供している。
【発明の実施形態】
【実施例】  図１は、請求項１に関連する電磁界吸収減衰素子の基本原理を示す回路の例である。図１の磁界の向き（１）に対して、電磁界吸収減衰素子は、交番磁界が基板上の導体線路（２）に強く結合し、かつ誘導電流が一方向に流れるように一対の鍵型の一端を結合し、鍵型の他端が左右反対方向を向くように導体線路を構成する。例えば、実施例図１に示す交番磁界の向き（１）に対して、電流が誘起しやすいような形状の導体回路（２）を基板上（３）に形成している。交番磁界による誘導電流は、主に（４）、（５）間、および（６）、（７）間に誘起し、共に右側から左側へ流れる。この同一方向に流れるという事実に着目すれば、この中間に所定の変化率に従う抵抗率を有する抵抗体部分（８）を配置すると、半ば強制的に誘導電流は、この抵抗体を流れて吸収され減衰する。この場合、誘導電流誘起始点（４）と誘導電流到達終端点（７）の間を、図１の点線で示すように、この鍵型の導体線路（２）と絶縁するようにして結線（９）すれば、誘導電流に対する閉回路が構成でき、誘導電流はこの閉回路を周回し効果的に減衰する。勿論、誘導電流誘起始点（４）と誘導電流到達終端点（７）の関係は、交番磁界であるためそれぞれ交互に入れ替わる関係にある。なお、この場合、誘導電流誘起始点（４）と誘導電流到達終端点（７）の間を結線せず、閉回路を構成しなくても吸収減衰効果は得られる。本実施例は、本発明の基本原理を示すもので、このような回路構成を他の回路内，例えば矩形導体線路で構成する回路内に組み込み、他のＰＩＮダイオードなどの能動素子と共存させることによっても、電気的に特性を可変できる近傍および遠方電磁界を効果的に吸収減衰することができる。近傍界を対象とする場合は、他回路とのショートや放電を極力抑えるために、基板上の抵抗体部分や導体部分は絶縁材で被覆したり、コーティングしたりする手段を講じている。また、とくに、遠方放射界つまり通常の電波に対する応用例としては、電波吸収体において、ＴＭ波の斜入射特性が劣化する問題が、従来しばしば問題となってきたが、この対策に応用して極めて有効である。
図２は、本名発明の電磁界吸収減衰素子の基本回路を応用した、他の実施例である。これは図１に示す基本回路を中心でまとめ水平、垂直、斜め４５度の磁界成分とカップリングできるように構成で閉ループ用の結線（８）を設けない場合の実施例である。
図３は、図１の電磁界吸収減衰素子の実施例が、磁界による誘起電流のインピーダンス整合性を考え、所定の変化率に従う抵抗率を持って徐々に変化するように抵抗体部分（８）を配置したのに対し、この抵抗体配置部位のみならず導体線路部分を全対的に、あらかじめ定めた一定の抵抗値を有する線路をテーパー状に形成した抵抗体（１０）を用いて、徐々に変化する抵抗値と等価な特性を持たせた発明である。すなわち、抵抗体配置部位の抵抗値変化を等価的に簡易化した実施例である。また、インピーダンス整合の点から誘導電流誘起始点（４）と誘導電流到達終端点（６）の先端もテーパー状に構成している。なお、本発明で抵抗体部分（８）と称している抵抗とは、通常のカーボン材による抵抗体のみならず、磁気的な損失を有する磁性の抵抗体も包含している。
図４は、本発明の基本原理に基づく発明による電波吸収体用の電磁界吸収減衰素子の一実施例である。図４に示すように導体線路から成る誘導電流誘起領域を（４）、（５）間とおよび（６）、（７）間は、それぞれの中間で４５度に曲げて、この角度に応じた入射磁界にも対応できるよう構成してある。また、この実施例では、図１に示した所定の変化率に従う抵抗率を有する抵抗体部分（８）に代えて、マイクロチップ抵抗（１１）を使用し、かつ高周波的な共振回路を構成するために積極的にコンデンサ（１２）を装荷している。
図５は、図４に示した電磁界吸収減衰素子を図５に示すように基板上または他の材料上に配置して、これらの背面にスペーサー（１３）を設け、その背面に導体板（１４）を宛がったいわゆる１／４波長型（Ｓａｌｉｓｂｕｒｙ  ｓｃｒｅｅｎ  ａｂｓｏｒｂｅｒ）に属する電波吸収体である。この構成をとることによって、到来電磁界の磁界とも効果的に結合し、誘導電流を吸収減衰が効果的になされるため、特に電波吸収体のＴＭ波斜入斜時における電波吸収特性劣化の問題を解決できる。このように、遠方放射電磁界に対する電波吸収体においては、従来問題となってきたＴＭ波斜入射時の特性を効果的に改善できる特徴を有している。なお、本発明の基本素子である鍵型電磁界吸収減衰素子において、抵抗体部分の変わりにＰＩＮダイオードなどの能動素子を用い、このバイアス電圧を変えることによって電気的に制御出来る近傍および遠方電磁界吸収減衰素子、つまり電子回路ノイズ抑制素子や電波吸収体を構成できる。
【発明の効果】
本発明の電磁界吸収減衰素子は、これまで述べたように交番磁界が基板上の導体線路に強く結合し、これによる誘導電流が一方向に流れるように導体線路を工夫して、近傍および遠方磁界を効果的に吸収減衰できる電磁界吸収減衰素子を提供している。この結果、近傍磁界応用として、各種電子回路から発生するノイズ抑制素子を回路的立場から簡単に構成できる。また、遠方からの放射電磁界を吸収するための、いわゆる電波吸収体に、この電磁界吸収減衰素子を応用すれば、射入射特性時の電波吸収特性の劣化、とくに従来解決が困難であったＴＭ波の射入射特性劣化の問題を解決できるという顕著な効果がある。また、従来のノイズ抑制シートなどに比べ，一旦設計条件が定まれば、周波数変化に対しては構成寸法の調節、つまり共振条件の変更だけですむという簡便さがあり、製造コスト的にも大きな利点がある。本発明の原理は、種々の材料や回路素子とのとの組合せや構成回路の変形実施によって種々の特性を得ることが出来、実施してその効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】電磁界吸収減衰素子の原理を説明する一実施例。
【図２】水平、垂直、斜め４５度の磁界成分とカップリングできるように構成した電磁界吸収減衰素子の一実施例。
【図３】電磁界吸収減衰素子の抵抗体装荷の方法を改善した一実施例。
【図４】水平、垂直、斜め４５度の磁界成分とカップリングできるように構成した電磁界吸収減衰素子の他の実施例。
【図５】電磁界吸収減衰素子を用いた電波吸収体の一実施例。
【符号の説明】
１――――交番磁界の向き、            ２――――導体線路、
３――――基板、
（４，５）間――――交番磁界による主たる誘導電流誘起領域、
（６、７）間――――もう一方の交番磁界による主たる誘導電流誘起領域、
８――――所定の変化率従う抵抗率を持って徐々に変化する抵抗体、
９――――結線、          １０テーパー状に形成した抵抗体、
１１―――――マイクロチップ抵抗
１２―――――マイクロチップコンデンサ、
１３―――――スペーサー、
１４―――――導体板
【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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