JP4479059B2

JP4479059B2 - 周波数選択性を有する電波吸収体

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Publication number: JP4479059B2
Application number: JP2000160444A
Authority: JP
Inventors: 英実中島; 隆司宮本; 晶彦伊藤; 晋江森; 晃武田
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2020-05-30
Also published as: JP2001339191A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波吸収体に関するもので、特に特定周波数の電波を選択的に遮蔽する電波吸収体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、事業所内ＰＨＳや無線ＬＡＮの利用が広がりを見せるなか、情報の漏洩防止や外部からの侵入電波による誤動作やノイズ防止といった点から、オフィス内での電波環境を整えることが不可欠になっており、そのような電波環境の整備用部材として、既に種々のタイプのものが提案されている。
【０００３】
例えば、特公平６−９９９７２号公報には、金属やフェライトなどの電磁シ−ルド部材をビルの躯体に付加することで、広い周波数帯域で任意の周波数の電波を使って情報通信が出来る電磁シ−ルド・インテルジェントビルを提供することが述べられている。
【０００４】
しかし、前記特許に示されたこのような鉄板、金属網、金属メッシュ、金属箔などの電波反射体やフェライトなどの電波吸収体を電磁シ−ルド部材として用いたものでは、それらの電磁シ−ルド性に周波数選択性が無いため、遮蔽しようとする周波数以外の電波まで遮断してしまう。
【０００５】
その結果、ビル内外を通じて使用される携帯電話、ポケットベル、ＡＭ・ＦＭラジオ等の放送電波などの公衆通信電波の重要情報まで遮断されてしまう。また、前記電波反射体はテレビ電波を反射し、受信障害（ゴ−ストの発生）の原因となるため用いることが出来る箇所が制限される。さらに、電磁シ−ルド部材間の隙間によってシ−ルド性能が大きく低下するため、個々の部材が持つシ−ルド性能を十分発揮させるには、部材間の接続や接地など施工面での厳密性が要求される。
【０００６】
また、特開平１０−１６９０３９号公報には、前述のような問題点を解消するもので、線状のアンテナ素子を定期的に配列させることで遮蔽しようとする特定周波数の電波のみを遮蔽し、部材間の接続や接地も必要ないという優れたものである。
【０００７】
しかし、その遮蔽は電波到来方向への反射、いわゆる反射損失によるものが大部分であるため外部からの侵入には効果があるが、オフィス内部にて電磁シールド部材が遮蔽しようとする特定周波数とほぼ同じ周波数帯を用いた複数の無線機器による通信システム（いわゆる無線ＬＡＮ）においては各無線機器の電波が反射し、その結果、反射波による干渉などの影響で無線機器の感度低下・混信等の通信回線性能を低下させる場合があるのが問題である。
【０００８】
特開平５−３３５８３２号公報には、このようなオフィス内部における電波の反射波に起因する問題を解消するため、即ち特定周波数の電波を選択的に吸収する構成がしめされており、具体的には、抵抗皮膜と電波反射体とを誘電体（厚さがこの誘電体内における電波波長の４分の１）を挟んで配置し特定周波数の電波のみを選択的に吸収する、いわゆるλ／４型電波吸収体に関するものである。
【０００９】
しかし、この電波吸収体にも以下に述べるような欠点がある。即ち、抵抗皮膜側からの到来する遮蔽しようとする電波については吸収量が大きく、周波数選択性にも優れるが、誘電体の裏側を金属箔や金属網などの電波反射体で裏打ちしているため、遮蔽しようとする周波数以外の電波は反射してしまい、透過することが出来ない。即ちその周波数選択性は抵抗皮膜側から到来する電波の反射成分に対して効果を発揮するものである。
【００１０】
また、到来電波がλ／４型電波吸収体に斜めに入射した場合、誘電体を透過する長さが電波波長の４分の１以上となるので、吸収特性が劣化する。つまり、電波吸収体に指向性を有している。さらに反射体側から到来する電波に対しては周波数に関係なく反射してしまい、建物の窓や壁面に使用した場合に上述したテレビ電波受信障害の原因となる可能性がある。さらに、λ／４型電波吸収体は遮蔽周波数が低いほど誘電体層の厚みは増加し、施工時に取り扱いしにくいものになってしまう。
【００１１】
ほかにも特開平９−１６２５８９号公報に示されている様に、これは、導電体より大きく絶縁体より小さい電気抵抗値を持つエレメントを配列させて到来電波を吸収するものである。
【００１２】
この発明にも電波吸収の効果はあるが、以下に述べるような欠点もある。それは、先ずエレメントの長さが到来電波の周波数と無関係で構成されたものとすると、電波吸収特性において周波数選択性が全く得られない。
【００１３】
また、エレメントの長さを吸収すべき周波数の電波の波長の１／２より若干短くすると、効率よく吸収できるとされているが、エレメントに導電体より大きく絶縁体より小さい電気抵抗値を持つ物質が用いられているため、そのエレメントが作り出す半波長ダイポールアンテナにおいて、アンテナの損失抵抗が増加し、結果的に通常の半波長ダイポールアンテナと比較して受信効率が低下してしまう。また、抵抗分の増加に伴いアンテナ素子の共振特性が平坦となり、電波吸収の周波数選択性が低下する問題もある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来の電波吸収体が持つ不都合を解消することを目的としたものである。
【００１５】
即ち、電波吸収体間の接続や接地の必要がない施工性に優れた電波吸収体であり、この電波吸収体を用いてオフィスなどを形成した場合に、室内での専用通信（事業所ＰＨＳや無線ＬＡＮなど）に使用する電波の室内壁面での反射波による干渉などの影響で無線機器の感度低下・混信等通信回線性能を低下させることが無く、また室外への漏洩電波および外部からの侵入電波が無くなり、情報のセキュリティが向上する。
【００１６】
さらに、上記以外の電波は双方向に透過して外部との通信や公共放送の受信が可能になる。建物の窓や壁面に使用したときはテレビ電波の受信障害の源となることもない。また、薄く加工することが可能なので取り扱いが簡単になる。このような電波吸収体を提供することを目的としたものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の目的を達成するためのものであって、少なくとも、フィルムと、前記フィルムの一方の面に配設された遮蔽しようとする電波の周波数に対応した特定の長さを有する多数の導電性素子とを備える電波吸収体において、前記導電性素子の一部に切り欠き部を設け、前記切り欠き部の両端に電極を設け、前記フィルムの他方の面の前記電極と重なる位置に他の電極を設け、前記他の電極間を抵抗体で接続することを特徴とする周波数選択性を有する電波吸収体を提供するものである。
抵抗体を用いたこの構成では、遮蔽しようとする到来電波のエネルギーが配設された各導電性素子に誘起し、そのエネルギーが抵抗体にて熱変換され消費される。よって、到来電波は吸収されたことになる。また、到来電波の方向には、殆ど無関係であり全方位において吸収性能を発揮する。また、このような構成にすることによって、導電性素子と抵抗体は誘電体膜を挟んで存在しているので誘電体膜を薄くすることにより電波吸収体をフィルム状に形成することが可能となる。
ここで切り欠き部とは、導電性がその両端間で働かない場所をいい。高抵抗物質による部分でも、一切部材自体がない部分を構成する部分でも構わない。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１の導電性素子が開放端を持ち、前記開放端間の長さが遮蔽しようとする電波波長の約２分の１（但し、前記電波波長は前記フィルム中での波長）であり、前記導電性素子の長さの中点に前記抵抗体を持つことを特徴とする請求項１記載の周波数選択性を有する電波吸収体、また請求項３記載の発明は、請求項１の導電性素子が環状で、その周囲の長さが遮蔽しようとする電波波長（但し、前記電波波長は前記フィルム中での波長）にほぼ等しいことを特徴とする請求項１記載の周波数選択性を有する電波吸収体を提供するものである。
【００２１】
このような構成にすることで、遮蔽目的の到来電波を効率良く吸収することが出来る。また、環状である導電性素子、つまり環状導電性素子の形状によりあらゆる到来電波の偏波面に対して有効であり、さらに高効率の吸収が可能になる。
【００２２】
請求項４及び５記載の発明は、請求項１乃至４記載の導電性素子に箔や線形状の金属素子を用いたことを特徴とした周波数選択性を有する電波吸収体を提供するものである。
【００２３】
導電性素子に抵抗率の低い金属素子を用いることによって、遮蔽しようとする到来電波の選択性が向上し、遮蔽電波と透過電波の周波数が近傍しているときには有効な手段となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る１つの実施例の周波数選択性を有する電波吸収体の正面図である。図２は、図１の断面図を示したものであり、電波吸収体１０は、導電性素子１３を配設した周波数選択性面１４と支持体または保護材１５からなる。
【００２５】
なお、図１において、本発明に於ける導電性素子１３は中点で分離される。
【００２６】
図３は図１に示す導電性素子１３の１素子の横断面図である。図３に示すように、電波吸収面１４は、フィルム１６の片方の面に２つのエレメント１７ａ、１７ｂ、２つのエレメント１７ａ、１７ｂの対向する位置に電極パッド１８ａ，１８ｂを設け、また、フィルム１６のの他方の面に電極パッド１８ａ，１８ｂに重なる位置に同じく電極パッド１９ａ，１９ｂをそれぞれ設け、電極パッド１９ａ，１９ｂをまたいで負荷抵抗２０を形成してある。
【００２７】
結果として、図４に示すように、図３に示した電極パッド１８ａ，１８ｂと電極パッド１９ａ，１９ｂによって、フィルム１６を誘電体とするコンデンサ２１ａ、２１ｂが形成されアンテナ素子を構成する。
【００２８】
ここで導電性素子１３を支持体または保護材１５の表面に直接設け、バインダを介して皮膜状の負荷抵抗２０を貼付したものでも良く、他の高分子フィルムやガラス、セラミックス、紙などの上に導電性素子１３を設けたものでも、エレメント１７ａ、１７ｂと負荷抵抗２０との間に誘電媒質を設けコンデンサを形成する等の手段により静電容量体を形成したものであれば良い。
その静電容量体は、その両端間で静電容量が発生する部分をいい。市販のコンデンサーのほか、誘電体膜を挟む構造により静電容量が発生するコンデンサーでも構わない。
【００２９】
電波が到来している空間に、接地されていない金属棒や金属ワイヤ−などの導体を置いた場合、一部の電波は吸収され、他は導体中を流れる交流電流が作る電磁界との相互作用によって反射される。この時電波の吸収量と反射量との比（吸収量／反射量）は導体のインピ−ダンスによって変わり、インピ−ダンスがほぼ０であればその比もほぼ０（全反射）となる。
【００３０】
しかし、本発明における図４に示す構成はアンテナエレメント中間部にコンデンサ２１ａ、２１ｂを介した半波長ダイポールアンテナ素子の構成であり、その受信入力部分に負荷抵抗２０が接続されたものである。よってアンテナエレメントで受信された電波のエネルギーは負荷抵抗２０で熱エネルギーに変換される。
【００３１】
従って、到来電波を吸収したことと等価である。本発明では、２つのエレメント１７ａ、１７ｂの長さ、電極パッド１８ａ，１８ｂと電極パッド１９ａ，１９ｂにより形成されるコンデンサ２１ａ、２１ｂの容量値、負荷抵抗２０の抵抗値は遮蔽しようとする到来電波が効率よく吸収されるような値に設定されている。
【００３２】
また、この吸収は直接導体の表面に入射する電波に対してだけでなく、その導体周囲の電波に対しても起こる（但し、導体から離れれば離れる程、吸収量は少なくなる）。いわば、半波長ダイポールアンテナ素子における実効開口面積に依存している。よって、各アンテナ素子の実効開口面積および各アンテナ素子間の相互作用を考慮して最適なアンテナ素子間隔を形成すれば、到来電波の吸収効率が上がり透過電波が減少する。
【００３３】
また、半波長ダイポールアンテナの特性上、ほぼ無指向性であるため到来電波の方向には左右されない。
【００３４】
一般に半波長ダイポールアンテナにおいて、エレメントの直線方向と電波の電界成分方向が一致したとき、つまり偏波面が同じであるとき受信電力は最大になる。従って、図１に示すようにアンテナ素子を横一列に配置した場合は特定方向の偏波面の電波に対して特に有効である。
【００３５】
しかし、実際の到来電波の偏波面は一定でなく、様々な偏波面が存在している。そこで図５に示すようにアンテナ素子形状をＹ字型構成としたり、図６に示すのような環状型にすることであらゆる偏波面の到来電波に対応することが出来る。これらの形状は限定されるものでもなく、例えば図示していないが、アンテナ素子を図１の様に横一列ではなく縦・横・斜め等の配置を組み合わせたものであってもよい。
【００３６】
導体と電波の相互作用（吸収、反射）は導体と電波が共振する場合に大きくなる。即ち図１から図５に示すように開放端を持つ線形状の導体を配列した面では、導体の開放端間の距離が電波波長のおおよそ２分の１の場合に効率よく共振し、相互作用が大きくなる。言い換えるとこの長さの導体と共振しない波長（周波数）の電波にとっては、この面は反射・吸収面とはならずにその大部分が透過する。
【００３７】
図１のような直線形状の場合には導電性素子の長さが電波波長のおおよそ２分の１になり、図５のように枝分かれを持つ形状では中心点から開放端までの距離が電波波長のおおよそ４分の１となる。それらの中心点に負荷抵抗を接続することで吸収特性を持たせた。
【００３８】
また、図６のような環状の導体を配した場合には、導電性素子である環状導体の周囲長が電波波長とほぼ等しい場合に効率よく共振し、この配列面が特定周波数の電波に対する吸収面となる。環状導体の場合には、一部を切り欠き、その間を抵抗体で接続した。
【００３９】
さらに、導電性素子であるアンテナエレメントに用いる導体に抵抗率の低い金属素子を使用することで、共振特性がシャープになり遮蔽しようとする到来電波の選択性が向上する。よって、遮蔽電波と透過電波の周波数が近接している場合などには有効な方法である。
【００４０】
本発明は、以上に述べたような導電性素子である線状導体の持つ性質を利用したもので、遮蔽しようとする周波数の電波（但し、その波長は誘電体中での波長）と共振するような長さの中点に抵抗体を持つアンテナ素子を配列することで電波吸収面としたものである。
【００４１】
このような電波吸収面の吸収特性は、実際にはアンテナ素子における到来電波の受信能力で決まり、加えて、アンテナ素子の中央に配置させる抵抗体が効率よく熱エネルギーに変換させるかで決まる。つまり、アンテナ素子の放射インピーダンスと抵抗体を整合させることが重要である。
【００４２】
また、実用上は、遮蔽しようとする周波数の電波に対する吸収特性と周波数選択性を考慮して、導電性素子の線幅、厚さ、個々の導電性素子間の間隔が決定される。
【００４３】
ここでは図１から図６に、３種類の導電性素子を図示したが、導電性素子の形状がこれらに限定されるものでないことは、前記の説明で明らかである。
【００４４】
また、これまで記載した本発明の説明においては遮蔽しようとする到来電波を一つの周波数に限定して説明したが、複数の周波数の到来電波を遮蔽する目的で、それぞれの到来電波周波数に対応した本発明におけるアンテナ素子を多数配設させた電波吸収体も本発明に含まれるものとする。
【００４５】
なお、本発明の電波吸収体を用いて電波遮蔽室などを作る場合、電波吸収面として個々に独立した導電性素子の配列面を用いているため、電波吸収体同士の接続や接地は必要ない。このことは施工性を極めて簡便にするもので本発明の電波吸収体の大きな利点である。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電波吸収体間の接続や接地の必要がない施工性に優れた電波吸収体を供給できる。そして、薄い構造の電波吸収体に仕上げることもできる。
【００４７】
また、本発明の電波吸収体は、双方の面から到来し、遮蔽しようとする周波数の電波のエネルギーを導電性素子に接続された抵抗体によって吸収し、さらにその他の周波数の電波（電磁波）は双方向に透過させるという性質を有している。
【００４８】
また、到来電波の方向には殆ど無関係であり全方位において吸収性能を発揮するため、本発明の電波吸収体を用いて建物や部屋を形成すると、内部での専用通信（事業所ＰＨＳや無線ＬＡＮなど）に使用する電波の屋内での反射や屋外からの侵入に起因する無線機器の感度低下・混信等の通信回線性能の低下、および情報の漏洩が防止できるとともに、外部との必要な通信や公共放送の受信、電波吸収体に起因する外部へのテレビ電波受信障害の発生源となることの防止、などが可能である。
【００４９】
また建物内で部屋の間仕切りとして用いた場合、間仕切りを挟んだ二つの部屋で、同一周波数の電波を用いる事が出来るため、周波数チャンネルの不足といった問題が解消出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる周波数選択性を有する電波吸収体の電波吸収面（導電性素子配列面）を示す正面図である。
【図２】本発明に係わる周波数選択性を有する電波吸収体の図１に係る実施例の断面図である。
【図３】図１に示すアンテナ素子の横断面図である。
【図４】図３に示すアンテナ素子の電気的等価回路図である。
【図５】本発明に係わる周波数選択性を有する電波吸収体の他の電波吸収面（導電性素子配列面）を示す正面図である。
【図６】本発明に係わる周波数選択性を有する電波吸収体の他の電波吸収面（導電性素子配列面）を示す正面図である。
【符号の説明】
１３…導電性素子
１４…周波数選択性面
１５…支持体または保護材
１６…フィルム
１７ａ，１７ｂ…エレメント
１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ…電極パッド
２０…負荷抵抗
２１ａ，２１ｂ…コンデンサ

Claims

少なくとも、フィルムと、前記フィルムの一方の面に配設された遮蔽しようとする電波の周波数に対応した特定の長さを有する多数の導電性素子とを備える電波吸収体において、
前記導電性素子の一部に切り欠き部を設け、
前記切り欠き部の両端に電極を設け、
前記フィルムの他方の面の前記電極と重なる位置に他の電極を設け、
前記他の電極間を抵抗体で接続する
ことを特徴とする周波数選択性を有する電波吸収体。
前記導電性素子が開放端を持ち、前記開放端間の長さが遮蔽しようとする電波波長の約２分の１（但し、前記電波波長は前記フィルム中での波長）であり、前記導電性素子の長さの中点に前記抵抗体を持つことを特徴とする請求項１記載の周波数選択性を有する電波吸収体。
前記導電性素子が環状であり、その周囲の長さが遮蔽しようとする電波波長（但し、前記電波波長は前記フィルム中での波長）にほぼ等しいことを特徴とする請求項１記載の周波数選択性を有する電波吸収体。
前記導電性素子に箔を用いることを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の周波数選択性を有する電波吸収体。
前記導電性素子に線形状の金属素子を用いることを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載の周波数選択性を有する電波吸収体。