JP2022115408A - 電波吸収体および電波吸収体の形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】厚みの薄い吸収体を用いて十分な損失効果を得る技術を提供する。
【解決手段】電波吸収体1は、それぞれが異なる誘電率を有する積層された第1層11および第2層12を備える。第1層11および第2層12の誘電率εr1,εr2は、第1反射波R1と第2反射波R2とが同じ強度となるように設定される。第1層11の厚みd1は、第1反射波R1と第2反射波R2とが少なくとも互いの一部を打消し合う位相差を有するように設定される。第1反射波R1は、露出面1aに指定周波数を有する対象電波が入射されたときの露出面1aでの反射波である。第2反射波R2は、露出面1aから入射し、境界面1bで反射され、露出面1aから出射する反射波である。
【選択図】図1
【解決手段】電波吸収体1は、それぞれが異なる誘電率を有する積層された第1層11および第2層12を備える。第1層11および第2層12の誘電率εr1,εr2は、第1反射波R1と第2反射波R2とが同じ強度となるように設定される。第1層11の厚みd1は、第1反射波R1と第2反射波R2とが少なくとも互いの一部を打消し合う位相差を有するように設定される。第1反射波R1は、露出面1aに指定周波数を有する対象電波が入射されたときの露出面1aでの反射波である。第2反射波R2は、露出面1aから入射し、境界面1bで反射され、露出面1aから出射する反射波である。
【選択図】図1
Description
本開示は、電波吸収体に関する。
車両のバンパーの内側に設置されるミリ波レーダでは、アンテナとバンパーとの間で不要反射が生じ、物標から到来する直接波と干渉して、レーダの物標検知性能を劣化させる。
例えば、特許文献1には、誘電体である電波吸収体によって、シールド対象となる部位を覆う技術が記載されている。
例えば、特許文献1には、誘電体である電波吸収体によって、シールド対象となる部位を覆う技術が記載されている。
しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、特許文献1に記載の従来技術には、所望の損失効果を得るためには吸収体を十分に厚くする必要があるという課題が見出された。
本開示の1つの局面は、厚みの薄い吸収体を用いて十分な損失効果を得る技術を提供する。
本開示の1つの局面は、厚みの薄い吸収体を用いて十分な損失効果を得る技術を提供する。
本開示の一態様は、電波吸収体であって、積層された第1層(11)および第2層(12)を備える。第1層および第2層は、それぞれが異なる誘電率を有する。第1層および第2層の誘電率は、第1反射波と第2反射波とが同じ強度となるように設定される。第1層の厚みは、第1反射波と第2反射波とが少なくとも互いの一部を打消し合う位相差を有するように設定される。第1反射波は、第1層の露出面に指定周波数を有する対象電波が入射されたときの第1層の露出面(1a)での反射波である。第2反射波は、第1層の露出面から入射し第1層と第2層との境界面(1b)で反射され、露出面から出射する反射波である。第1層の露出面は、第1層における境界面とは反対側の面である。
このような構成によれば、第1層を透過した電波を第2層に吸収させるだけでなく、第1反射波と第2反射波とを打ち消し合わせることでも吸収効果を得ている。
従って、第2層の電波を吸収する効果だけを利用する従来技術と比較して、反射波を打ち消し合わせる分だけ、対象電波の吸収効果を向上させることができる。換言すれば、従来の電波吸収体と同等の吸収効果を得るのであれば第2層の厚みをより薄くできる。
従って、第2層の電波を吸収する効果だけを利用する従来技術と比較して、反射波を打ち消し合わせる分だけ、対象電波の吸収効果を向上させることができる。換言すれば、従来の電波吸収体と同等の吸収効果を得るのであれば第2層の厚みをより薄くできる。
また、本開示の電波吸収体では、上述したように二つの方法を用いて電波の吸収効果を得る。従って、第1層の厚さが公差の範囲でばらつく等して、反射波を打ち消し合わせる効果が低下したとしても、第2層での吸収効果に変化はないため、電波吸収体の全体として見た場合の性能低下が抑制される。つまり、本開示の電波吸収体によれば、構造公差に対するロバスト性を向上させることができる。
本開示の一態様は、電波吸収体の形成方法であって、電波を透過する誘電体である透過部材(32)に、透過部材の誘電率の2乗に対して±40%の範囲内の誘電率を有する誘電体シート(35)を取り付ける。これにより、誘電体シートが取り付けられた部位を、電波吸収体として機能させる。
このような方法によれば、透過部材に誘電体シートを取り付けるだけで、簡単に、透過部材を電波吸収体として機能させることができる。
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
[1.第1実施形態]
[1-1.構成]
第1実施形態の電波吸収体1は、誘電率が異なる2つの薄板状の誘電体を積層した構造を有し、電波の反射を抑制する必要がある個所等に設けられる。
[1.第1実施形態]
[1-1.構成]
第1実施形態の電波吸収体1は、誘電率が異なる2つの薄板状の誘電体を積層した構造を有し、電波の反射を抑制する必要がある個所等に設けられる。
電波吸収体1は、図1に示すように、第1層11と、第2層12とを備える。
第1層11は、対象電波Tを低損失で透過させる誘電体が用いられる。第2層12は、第1層11より誘電率の大きい誘電体が用いられ、通過しようとする対象電波Tの一部を吸収する。
第1層11は、対象電波Tを低損失で透過させる誘電体が用いられる。第2層12は、第1層11より誘電率の大きい誘電体が用いられ、通過しようとする対象電波Tの一部を吸収する。
対象電波Tは、指定周波数の電磁波である。指定周波数は、例えばミリ波レーダで使用されるミリ波帯の周波数である。
ここで、第1層11の誘電率をεr1、第2層12の誘電率をεr2、第1層11の厚さをd1、第2層12の厚さをd2、第1層11内を伝搬する対象電波Tの波長をλgとする。
ここで、第1層11の誘電率をεr1、第2層12の誘電率をεr2、第1層11の厚さをd1、第2層12の厚さをd2、第1層11内を伝搬する対象電波Tの波長をλgとする。
電波吸収体1において、第1層11が露出する面を第1露出面1a、第1層11と第2層12とが接する面を境界面1b、第2層12が露出する面を第2露出面1cという。
第1露出面1aから入射し、第1露出面1aにて反射した反射波を第1反射波R1という。第1露出面1aから入射し、境界面1bにて反射し、第1露出面1aから出射する反射波を第2反射波R2という。
第1露出面1aから入射し、第1露出面1aにて反射した反射波を第1反射波R1という。第1露出面1aから入射し、境界面1bにて反射し、第1露出面1aから出射する反射波を第2反射波R2という。
第1層11の厚さd1は、第1反射波R1と、第2反射波R2とが逆位相(すなわち、位相差が180°)となるように設定される。
具体的には、第1層11の厚さd1は、(1)式に従って設定される。
具体的には、第1層11の厚さd1は、(1)式に従って設定される。
d1=(1/4+N/2)×λg (1)
第2層12の誘電率εr2は、第1露出面1aにおいて、第1反射波R1と第2反射波R2とが同じ強度となるように、(2)式に従って設定される。
第2層12の誘電率εr2は、第1露出面1aにおいて、第1反射波R1と第2反射波R2とが同じ強度となるように、(2)式に従って設定される。
εr2=εr1
2 (2)
[1-2.動作]
第1露出面1a側から電波吸収体1に照射される対象電波Tは、一部が第1露出面1aで反射し、それ以外は第1層11を透過する。第1層11を透過し境界面1bに到達した対象電波Tは、一部が境界面1bにて反射し、それ以外は、第2層12を透過する。第2層12を透過する対象電波Tは、一部が第2層12にて吸収され、それ以外は第2露出面1cから外部に放射される。
[1-2.動作]
第1露出面1a側から電波吸収体1に照射される対象電波Tは、一部が第1露出面1aで反射し、それ以外は第1層11を透過する。第1層11を透過し境界面1bに到達した対象電波Tは、一部が境界面1bにて反射し、それ以外は、第2層12を透過する。第2層12を透過する対象電波Tは、一部が第2層12にて吸収され、それ以外は第2露出面1cから外部に放射される。
第1層11の厚さd1、および第1層11の誘電率εr1、第2層12の誘電率εr2は、第1反射波R1と第2反射波R2とが、第1露出面1aにて同じ強度となり、且つ逆位相となるように設定されている。従って、第1反射波R1と第2反射波R2とは、互いに打消し合うように合成され、第1露出面1aでの反射が抑制される。
図2に、シミュレーションによって、第2層12の厚みd2、および誘電率εr2を変化させて、第1露出面1aでの反射量を算出した結果を示す。但し、対象電波Tの周波数を77GHz、第1層11の誘電率εr1=3.42、誘電正接0.03、厚みd1=λg/4=1.4mmとした。
図2からは、第2層12の誘電率εr2が、εr1
2に対して±40%の範囲内にあり、かつ第2層12の厚みd2が、0.5mm以上であれば、第1露出面1aでの反射量は-15dB以下となることがわかる。つまり、第2層12の誘電率εr2は、厳密に(2)式を満たすように設定される必要はなく、εr1
2に対して±40%の範囲内の大きさに設定されてもよい。
図3~5は、第1層11と第2層12との間に、接着層や樹脂のそり等を原因とする隙間があることを条件として、図2と同様のシミュレーションを行った結果を示す。隙間の大きさをXとして、図3は、X=50μmの場合、図4は、X=100μmの場合、図5は、X=150μmの場合である。
第1層11と第2層12との間に隙間がある場合でも、第2層12の誘電率εr2が、εr1
2に対して±40%の範囲内にあり、かつ第2層12の厚みd2が、0.5mm以上であれば、第1露出面1aでの反射量は-10dB以下となることがわかる。第2層12の誘電率εr2は、図3~図5の結果を考慮して、第1層11と第2層12との間に隙間が生じた場合に、吸収効果が大きく低下することがないように設定されてもよい。
[1-3.効果]
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1a)電波吸収体1では、第2層12に不要電波を吸収させることに加えて、第1露出面1aおよび境界面1bでの反射波を打消し合わせることで不要電波の吸収効果を得ている。しかも、反射波を打ち消し合わせることによる吸収効果は、第2層12の厚みd2が0.5mm以上確保されていれば、厚みd2に関係なく得ることができる。従って、不要電波を吸収する効果だけを利用する従来技術と比較して、第2層12の厚みd2を従来の電波吸収体と同じ厚さにした場合は、反射波を打ち消し合わせる分だけ吸収効果を向上させることができる。換言すれば、従来の電波吸収体と同等の吸収効果を得るために必要な第2層12の厚みd2を薄くできる。
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1a)電波吸収体1では、第2層12に不要電波を吸収させることに加えて、第1露出面1aおよび境界面1bでの反射波を打消し合わせることで不要電波の吸収効果を得ている。しかも、反射波を打ち消し合わせることによる吸収効果は、第2層12の厚みd2が0.5mm以上確保されていれば、厚みd2に関係なく得ることができる。従って、不要電波を吸収する効果だけを利用する従来技術と比較して、第2層12の厚みd2を従来の電波吸収体と同じ厚さにした場合は、反射波を打ち消し合わせる分だけ吸収効果を向上させることができる。換言すれば、従来の電波吸収体と同等の吸収効果を得るために必要な第2層12の厚みd2を薄くできる。
(1b)電波吸収体1では、電波を透過させる第1層11の厚さd1が公差の範囲でばらつくことで、反射波を打ち消し合わせる効果が低下したとしても、第2層12での吸収効果は変化しないため、電波吸収体1の全体として見た場合の性能低下が抑制される。つまり、電波吸収体1によれば、構造公差に対するロバスト性を向上させることができる。
[2.第2実施形態]
[2-1.構成]
第2実施形態では、電波吸収体1が適用されたレーダ装置3について説明する。
[2-1.構成]
第2実施形態では、電波吸収体1が適用されたレーダ装置3について説明する。
図6および図7に示すレーダ装置3は、車両に搭載され、対象電波Tを送受信することにより、検知範囲内に存在する物体との距離を少なくとも測定する装置である。
レーダ装置3は、例えば、車両におけるバンパーの内側等に設置される。
レーダ装置3は、例えば、車両におけるバンパーの内側等に設置される。
レーダ装置3は、ロアケース31と、レドーム32と、コネクタ33と、回路基板34と、誘電体シート35とを備える。
ロアケース31は、電波を非透過とする材料で形成され、直方体状の外形を有し1つの面が開口された箱状の部材である。
ロアケース31は、電波を非透過とする材料で形成され、直方体状の外形を有し1つの面が開口された箱状の部材である。
レドーム32は、電波を透過する誘電体材料で形成され、ロアケース31の開口部を塞ぐようにロアケース31に取り付けられる板状の部材である。
ロアケース31およびレドーム32は、回路基板34を収納する空間を有した筐体を形成する。ロアケース31の側壁には、コネクタ33が設けられる。
ロアケース31およびレドーム32は、回路基板34を収納する空間を有した筐体を形成する。ロアケース31の側壁には、コネクタ33が設けられる。
コネクタ33は、回路基板34上の電子回路と当該レーダ装置3を搭載する車両とを電気的に接続するために用いられる。
回路基板34は、アンテナ部341と、送受信回路部342とを備える。
回路基板34は、アンテナ部341と、送受信回路部342とを備える。
アンテナ部341は、例えば、複数のパッチアンテナを2次元アレイ状に配置することで構成され、対象電波Tを送受信する。送受信回路部342は、コネクタ33を介して入力される指令に従って、アンテナ部341に供給する送信信号を生成する回路を含む。また送受信回路部342は、アンテナ部341から供給される受信信号をダウンコンバート等の信号処理をしてコネクタ33を介して出力する回路等を含む。
誘電体シート35は、レドーム32の内壁面において、基板収納空間に配置された回路基板34上の送受信回路部342と対向する部位に設けられる。ここでは、電波吸収体1は、基板収納空間のうち、コネクタ33側に位置する約半分の空間を覆うように配置される。
誘電体シート35は、レドーム32又は誘電体シート35のいずれかと同じ誘電率を有する接着剤で接着することで、レドーム32と一体化される。なお、誘電体シート35は、圧着等によりレドーム32と一体化されてもよい。
レドーム32において、誘電体シート35が設けられた部位、すなわち、図7において1点鎖線で囲われた部位が、レドーム32を第1層11とし、誘電体シート35を第2層12とする電波吸収体1を形成する。
つまり、レドーム32の誘電率および厚みは、上述した第1層11の誘電率εr1および厚みd1と同様に設定される。誘電体シート35の誘電率は、上述した第2層12の誘電率εr2と同様に設定される。
[2-2.効果]
以上詳述した第2実施形態によれば、第1実施形態の効果(1a)(1b)に加え、以下の効果を奏する。
以上詳述した第2実施形態によれば、第1実施形態の効果(1a)(1b)に加え、以下の効果を奏する。
(2a)レーダ装置3では、誘電体シート35が設けられた部位が、電波吸収体1として機能して、レーダ装置3内への対象電波の侵入およびレドーム32外壁での対象電波の反射を抑制する。従って、レーダ装置3のアンテナ特性が、バンパー等で反射した不要反射波の影響を受けて劣化することを抑制できる。
(2b)レーダ装置3では、誘電体シート35が送受信回路部342を覆うように設けられている。従って、不要反射波が送受信回路部342に到達すること、ひいては送受信回路部342のノイズを抑制でき、送受信回路部342での動作の信頼性を向上させることができる。
[3.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(3a)上記実施形態では、第1層11の厚みd1は、(1)式に従って、第1反射波R1と第2反射波R2の位相差が180°となるように設定されているが、厳密に180°である必要はなく、位相差が90°~270°となる範囲内で設定されてもよい。
(3b)上記第2実施形態では、誘電体シート35をレドーム32に取り付けて、レドーム32を第1層11とする電波吸収体1を設けているが、誘電体シート35をバンパーに取り付けて、バンパーを第1層11とする電波吸収体1を設けてもよい。
(3c)上記第2実施形態では、レドーム32の内壁に誘電体シート35を取り付けているが、レドーム32を介してレーダ装置3の内部から外部へ向かう電波を抑制する必要がある場合は、レドーム32の外壁に誘電体シート35を取り付けてもよい。
(3d)上記第2実施形態では、レドーム32を電波吸収体1の第1層11として利用しているが、あらかじめ第1層11と第2層12とが一体に形成された電波吸収体1を、レドーム32に取り付けてもよい。
(3e)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。
(3f)上述した電波吸収体の他、当該電波吸収体を構成要素とする部材または装置、電波吸収体の形成方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
1…電波吸収体、1a…第1露出面、1b…境界面、1c…第2露出面、11…第1層、12…第2層、3…レーダ装置、31…ロアケース、32…レドーム、33…コネクタ、34…回路基板、341…アンテナ部、342…送受信回路部、35…誘電体シート。
Claims (8)
- それぞれが異なる誘電率を有する積層された第1層(11)および第2層(12)を備え、
前記第1層および前記第2層の誘電率は、第1反射波と第2反射波とが同じ強度となるように設定され、
前記第1層の厚みは、前記第1反射波と前記第2反射波とが少なくとも互いの一部を打消し合う位相差を有するように設定され、
前記第1反射波は、前記第1層の露出面(1a)に指定周波数を有する対象電波が入射されたときの前記第1層の露出面での反射波であり、
前記第2反射波は、前記第1層の露出面から入射し前記第1層と前記第2層との境界面(1b)で反射され、前記第1層の露出面から出射する反射波であり、
前記第1層の露出面は、前記第1層における前記境界面とは反対側の面である
電波吸収体。 - 請求項1に記載の電波吸収体であって、
前記対象電波の前記第1層内での波長をλgとして、
前記第1層の厚みが、(1/4+n/2)λgに設定された
電波吸収体。 - 請求項1または請求項2に記載の電波吸収体であって、
前記第2層の誘電率が、前記第1層の誘電率の2乗の大きさに設定された
電波吸収体。 - 請求項1または請求項2に記載の電波吸収体であって、
前記境界面に形成される可能性のある隙間の影響を考慮して、前記第2層の誘電率が設定された
電波吸収体。 - 請求項1または請求項2に記載の電波吸収体であって
前記第2層の誘電率が、前記第1層の誘電率の2乗に対して±40%の範囲内に設定された
電波吸収体。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の電波吸収体であって、
前記第1層および前記第2層のいずれかが、ミリ波レーダを構成するレドームである
電波吸収体。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の電波吸収体であって、
吸収の対象となる前記対象電波の到来方向に、前記第1層の露出面を向けて配置された
電波吸収体。 - 電波を透過する誘電体である透過部材(32)に、前記透過部材の誘電率の2乗に対して±40%の範囲内の誘電率を有する誘電体シート(35)を取り付けることで、前記誘電体シートが取り付けられた部位を、電波吸収体として機能させる
電波吸収体の形成方法。
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