JP4757169B2 - 周波数選択膜 - Google Patents

Description

本発明は、相異なる２つの特定周波数帯の電波を選択的に遮蔽する２波用の周波数選択膜の改良に関する。

近年では、携帯電話や無線ＬＡＮなど、周波数帯の異なる電波を使用する種々の通信システムの発達に伴い、特定周波数帯の電波のみを選択的に遮蔽する一方、その他の周波数の電波についてはその透過を許容できるようにすべく、所定形状をなす多数のアンテナを同一平面上に配置してなる周波数選択膜（ＦＳＳ：Frequency Selective Surfaces）が注目されている。

ところで、例えば、無線ＬＡＮでは、２．４５ＧＨｚ帯および５．２ＧＨｚ帯の２つの周波数帯の電波が使用されており、このような環境においては、使用される２つの周波数帯の電波のみを選択的に遮蔽して情報の漏洩を防止する一方、使用されないそれ以外の周波数の電波（例えば、携帯電話に使用される電波，テレビ放送に使用される電波など）については、その透過を許容する必要があり、このような場合には、周波数選択膜として、低周波数帯用および高周波数帯用の２種類のアンテナを組み合わせるようにしたものが知られている。

例えば、特許文献１には、Ｙ形状をなす第１のアンテナと、この第１のアンテナの周囲を取り囲む中抜き状のＹ形状をなす第２のアンテナとを組み合わせることが記載されている。

また、本願発明者らも、特許文献２において、図１３に示すように、一点から放射状に延びる３本の第１エレメント部と、各第１エレメント部の先端に接続されていて該第１エレメント部に直交する方向に延びる３本の第２エレメント部とからなる新規なアンテナを提案した際に、このアンテナを、低周波帯域（２ＧＨｚ帯）用の大アンテナおよび高周波帯域（５ＧＨｚ帯）用の小アンテナの２種類とし、図２５に示すように、６つの大アンテナ１００を、各大アンテナ１００の２本の第１エレメント部１１０（併せて１２本の第１エレメント部１１０）が六角形を形成するように配置し、その六角形の内側に、６つの小アンテナ２００を同じく各小アンテナ２００の２本の第１エレメント部２１０が協働して六角形を形成するように配置することで、高密度に配置することのできる配列を提案している。
特開平１０−１２６０９０号公報（第３〜第４頁，図６） 特開２００６−２３３４５７号公報（第１４〜第１５頁，図１８）

しかしながら、上記従来のように２種類のアンテナを組み合わせて配列するようにした周波数選択膜では、２種類のアンテナを組み合わせることになり、そのために、高い透過減衰量特性が得られるように高密度に配置することがすることが困難であるという欠点がある。

また、サイズや形状の異なる２種類のアンテナを配置するということは、１種類のアンテナを配置する場合に比べて、図柄が煩雑になり勝ちであり、そのために、見栄えがよくないという難点もある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、複数のアンテナでもって特定周波数帯の電波を選択的に遮蔽するようにした周波数選択膜において、アンテナの形状に工夫を加えることで、１種類のアンテナでもって、２つの特定周波数帯の電波に対する透過減衰量特性が得られるようにすることにある。

上記の目的を達成すべく、本発明では、アンテナを中抜きにすることで、１種類のアンテナでありながら２つの特定周波数帯の電波に対する透過減衰量特性が得られるとの知見に基づき、アンテナの輪郭に沿った縁部のみを導電性部分とし、この縁部の内側を、非導電性の中抜き部とするようにした。

具体的には、本発明では、電波の入射方向に交差する同一面上に配置された複数のアンテナを備えた周波数選択膜を前提としている。

そして、上記各アンテナは、一点から放射状に延びる３本以上のエレメント部を有しており、かつ、該アンテナの輪郭に沿って延びる閉路状をなす導電性の縁部と、この縁部に囲まれた非導電性の中抜き部とからなっているものとする。

尚、上記の構成において、エレメント部の本数は、３本，４本のうちの何れかであることが好ましい。また、３本である場合には、それらの各エレメント部を第１エレメント部とし、これら３本の第１エレメント部に加え、各第１エレメント部に交差する方向に延びるように配置されかつ該第１エレメント部の先端に連結された３本の第２エレメント部を有するものとすることができる。

さらに、各アンテナの縁部は、透光性を有するものとすることもできる。具体的には、一例として、縁部に微細な多数の開口部（透光孔）を設けて該縁部に透光性を付与することが挙げられ、その場合には、縁部を、メッシュ状に形成された導電部分からなるものとすることができる。

本発明によれば、１種類のアンテナでもって２つの特定周波数帯の電波を減衰させることができるので、２種類のアンテナを組み合わせるようにする従来に比べて、高密度に配置することが容易であり、透過減衰量特性の向上に貢献することができるとともに、図柄の煩雑化を抑えて見栄えの向上に寄与することもできる。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る周波数選択膜を示している。この周波数選択膜は、同一平面上に所定のパターンでもって規則的に配置された多数のアンテナ１０を備えており、上記の平面が電波入射方向に交差する状態でもって使用される。

各アンテナ１０は、図２に拡大して示すように、一点Ｐから放射状に延びる３本の第１エレメント部１１と、各第１エレメント部１１に交差する方向に延びていて、長さ方向の中央において該第１エレメント部１１の先端に接続した第２エレメント部１２とからなっている。第１エレメント部１１および第２エレメント部１２はそれぞれ直線状であり、３本の第１エレメント部１１は、上記の点の周りに１２０°の間隔をおいて位置している。また、第１エレメント部１１と該第１エレメント部１１に対応する第２エレメント部１２とは、９０°の角度をなしている。

さらに、第１および第２エレメント部１１，１２の各部位の寸法については、一例として、第１エレメント部１１の長さＬ１がＬ１＝９．０ｍｍであり、第２エレメント部１２の長さＬ２がＬ２＝８．０ｍｍであり、また、第１および第２エレメント部１１，１２の幅Ｗ１，Ｗ２が、Ｗ１＝Ｗ２＝２．０ｍｍである。

そして、本実施形態では、上記の各アンテナ１０は、該アンテナ１０の輪郭に沿って延びる閉路状をなす導電性の縁部１０ａと、この縁部１０ａに囲まれた非導電性の中抜き部１０ｂとからなっている。

具体的には、第１エレメント部１１に対応する中抜き部１０ｂの部分の幅Ｗｉ１と、第２エレメント部１２に対応する中抜き部１０ｂの部分の幅Ｗｉ２とは、Ｗｉ１＝Ｗｉ２＝１．０ｍｍである。つまり、第１および第２エレメント部１１，１２における縁部１０ａの線幅Ｗｏ１，Ｗｏ２は、該縁部１０ａの全線に亘ってＷｏ１＝Ｗｏ２＝０．５ｍｍである。また、アンテナ１０は、隙間無く並べられた同一サイズの正三角形の各頂点にアンテナ１０の中心点Ｐが位置するように配列されており、相隣るアンテナ１０，１０間の横ピッチＣ１はＣ１＝１１．４ｍｍ、縦ピッチＣ２はＣ２＝１３．２ｍｍである。ここで、横ピッチとは図の横方向におけるピッチの意味であり、縦ピッチとは図の縦方向におけるピッチの意味である。

尚、本周波数選択膜の具体的な態様（特に、製造方法）の一例としては、電波透過性の良好な面材（例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムなど）上に、銅，アルミニウム，銀などの粉末状の導電材料がバインダに含有されてなる導電性ペーストを、所定のパターンが得られるように均一に塗布して乾燥させることによりアンテナ１０を形成するようにしたものが挙げられる。

ここで、上記のように構成された周波数選択膜において、その周波数〔単位：ＧＨｚ〕と透過減衰量〔単位：ｄＢ〕との間の関係（以下、透過減衰量特性という）を調べるために行ったテストについて説明する。尚、テスト対象としては、各アンテナ１０の第２エレメント部１２の長さＬ２が、Ｌ２＝８．０ｍｍ（実施例１），７．０ｍｍ（実施例２），６．０ｍｍ（実施例３），５．０ｍｍ（実施例４）である４種類の周波数選択膜とした。また、アンテナ１０，１０間の横ピッチＣ１および縦ピッチＣ２は、実施例１ではＣ１＝１１．４ｍｍおよびＣ２＝１３．２ｍｍである他、実施例２ではＣ１＝１１．２ｍｍおよびＣ２＝１２．９ｍｍであり、実施例２ではＣ１＝１０．９ｍｍおよびＣ２＝１２．６ｍｍであり、実施例２ではＣ１＝１０．７ｍｍおよびＣ２＝１２．３ｍｍである。次表１は、実施例１〜実施例４の各部位および各ピッチの寸法を示している。以上の結果を、図３に併せて示す。

図３から判るように、低周波数側の透過減衰量と、高周波数側の透過減衰量とを対比すると、何れの場合でも、低周波数側の透過減衰量の方が大きいものの、低周波数側および高周波数側の各透過減衰量は、共に、１０ｄＢ以上である。

また、低周波数側および高周波数側の各透過減衰量のピークは、アンテナ１０の第２エレメント部１２の長さＬ２が短くなるに従って、低周波数側および高周波数側の両方において共に高周波数側にシフトしている。その際のシフト量は、低周波側よりも高周波側の方が大きい。

さらに、第２エレメント部長さＬ２が短くなるに従い、低周波側の透過減衰量のピーク値については、僅かずつではあるが減少する傾向を見て取ることができる一方、高周波数側の透過減衰量のピークについては、はっきりとした増加傾向を示している。

したがって、本実施形態によれば、１種類のアンテナ１０でもって２つの特定周波数帯の電波を減衰させることができるので、２種類のアンテナを組み合わせるようにする従来に比べて、高密度に配置することが容易であり、透過減衰量特性の向上に貢献することができるとともに、図柄の煩雑化を抑えて見栄えの向上に寄与することもできる。

尚、上記の実施形態では、縁部１０ａの領域の全部を導電材料で埋め尽くすようにしているが、透光性を有する基材（窓ガラスなど）に周波数選択膜を貼着して使用する場合には、アンテナ１０に透光性を付与すべく、図４および図５に示す変形例１のように、導電部分をメッシュ状に配置することで、縁部１０ａに略矩形状をなす微小な多数の開口部２０を設けるようにしてもよい。尚、図５の（ａ）〜（ｃ）は、図４中に円で囲まれた部分ａ〜ｃを拡大して示す平面図である。

また、上記の実施形態では、平面上に隙間無く並べた正三角形の各頂点に中心点Ｐが位置付けられるようにアンテナ１０を配置しているが、アンテナ１０の具体的な配置はアンテナ１０の形状や必要とされる配置密度などに応じて適宜設計することができる。例えば、図６に示す変形例２のように、平面上に隙間無く並べた正六角形の各頂点に中心点Ｐが位置付けられるように配置することもできる。

さらに、上記の実施形態では、相隣るアンテナ１０，１０間のピッチＣ１，Ｃ２、各アンテナ１０の第１および第２エレメント部１１，１２の形状、第１および第２エレメント部１１，１２の長さＬ１，Ｌ２および幅Ｗ１，Ｗ２、第１および第２エレメント部１１，１２に対応する中抜き部１０ｂの部分の幅Ｗｉ１，Ｗｉ２、縁部１０ａの幅Ｗｏ１，Ｗｏ２などについて具体的な数値を挙げて説明しているが、それらの数値は、必要に応じて適宜定めることができる。

（実施形態２）
図７は、本発明の実施形態２に係る周波数選択膜を示している。

本実施形態では、アンテナ１０は、図８に拡大して示すように、一点Ｐから放射状に延びる３本のエレメント部１１を有する。各エレメント部１１は直線状であり、中心点Ｐ周りに１２０°の間隔をおいて略Ｙ形状をなすように配置されている。

アンテナ１０の各部位の寸法は、例えば、エレメント部１１の長さＬがＬ＝１１．５ｍｍであり、エレメント部１１の幅ＷがＷ＝３．０ｍｍである。そして、エレメント部１１に対応する中抜き部１０ｂの部分の長さＬｉは、Ｌｉ＝１０．５ｍｍであり、中抜き部１０ｂの幅Ｗｉは、Ｗｉ＝１．０ｍｍである。尚、図示する例では、縁部１０ａの線幅Ｗｏは、その全線に亘り、Ｗｏ＝１．０ｍｍ（＝１１．５−１０．５）である。また、これらのアンテナ１０は、アンテナ１０，１０間の横ピッチＣ１がＣ１＝１３．０ｍｍおよび縦ピッチＣ２がＣ２＝１５．０ｍｍとなるように配置されている。

ここで、上記構成の周波数選択膜を実施例１とし、これに、エレメント部１１に対応する中抜き部１０ｂの部分の長さＬｉを、Ｌｉ＝７．５ｍｍおよびＬｉ＝４．５ｍｍにそれぞれ変更してなる実施例２および実施例３の２種類の周波数選択膜を加え、これら３種類の周波数選択膜について透過減衰量特性を測定した。つまり、実施例２および実施例３では、エレメント部１１の先端における縁部１０ａの線幅Ｗｏ′が、実施例１ではＷｏ′＝１．０ｍｍであるのに対し、実施例２および実施例３では、それぞれ、Ｗｏ′＝４．０ｍｍ（＝１１．５−７．５）およびＷｏ′＝７．０ｍｍ（＝１１．５−４．５）である。アンテナ１０，１０間の横ピッチＣ１および縦ピッチＣ２はそれぞれ互いに共通である。その結果を、図９に併せて示す。尚、同図には、実施例１〜実施例３に加え、中抜き部の存在しないものを比較例として併せて示している。次表２に、実施例１〜実施例３および比較例の各部位および各ピッチの寸法を示しておく。

図９から判るように、エレメント部１１に対応する中抜き部１０ｂの部分の長さＬｉが短くなるに従って、透過減衰量のピークが、低周波側および高周波側の何れにおいても高周波側にシフトしている。また、上記中抜き部長さＬｉが短くなるに従って、低周波側の透過減衰量が増加する一方、高周波側の透過減衰量は減少することが判る。

したがって、本実施形態によっても、実施形態１の場合と略同様の効果を得ることができる。

尚、上記の実施形態では、相隣るアンテナ１０，１０間のピッチＣ１，Ｃ２、各アンテナ１０のエレメント部１１の形状、各エレメント部１１の長さＬおよび幅Ｗ、各エレメント部１１に対応する中抜き部１０ｂの部分の幅Ｗｉ、縁部１０ａの幅Ｗｏなどについて具体的な数値を挙げて説明しているが、それらの数値は、必要に応じて適宜定めることができる。

（実施形態３）
図１０は、本発明の実施形態３に係る周波数選択膜の構成を示している。

本実施形態では、各アンテナ１０は、図１１に拡大して示すように、一点Ｐから放射状に延びる４本のエレメント部１１を有する。各エレメント部１１は直線状をなしており、中心点Ｐ周りに９０°の角度をおいて配置されている。

アンテナ１０の各部位の寸法は、エレメント部１１の長さＬがＬ＝１６．８ｍｍであり、エレメント部１１の幅ＷがＷ＝３．０ｍｍである。そして、各エレメント部１１に対応する中抜き部１０ｂの部分の長さＬｉは、Ｌｉ＝１５．８ｍｍであり、中抜き部１０ｂの同部分の幅Ｗｉは、Ｗｉ＝１．０ｍｍである。尚、縁部１０ａの線幅Ｗｏは、その全線に亘り、Ｗｏ＝１．０ｍｍである。これらのアンテナ１０は、アンテナ１０，１０間の横ピッチＣ１がＣ１＝３７．６ｍｍおよび縦ピッチＣ２がＣ２＝３７．６ｍｍとなるように配置されている。

図１２は、上記構成の周波数選択膜（実施例）の透過減衰量特性を示している。尚、比較のために、中抜き部の存在しない周波数選択膜（比較例）の透過減衰量特性を併せて示す。アンテナ１０，１０間の横ピッチＣ１および縦ピッチＣ２は、実施例および比較例においてそれぞれ互いに共通である。次表３に、実施例および比較例の各部位および各ピッチの寸法を示しておく。

図１２から判るように、比較例では、４．９ＧＨｚの辺りに大きなピークが１つあるだけなのに対し、実施例の場合には、３．０ＧＨｚの辺りおよび６．５ＧＨｚの辺りに併せて２つのピークが見られる。

したがって、本実施形態によっても、実施形態１の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。

尚、上記の実施形態では、相隣るアンテナ１０，１０間のピッチＣ１，Ｃ２、各アンテナ１０のエレメント部１１の形状、各エレメント部１１の長さＬおよび幅Ｗ、各エレメント部１１に対応する中抜き部１０ｂの部分の幅Ｗｉ、縁部１０ａの幅Ｗｏなどについて具体的な数値を挙げて説明しているが、それらの数値は、必要に応じて適宜定めることができる。

また、上記の実施形態１〜３では、エレメント部１１の本数が３本ないし４本の場合について説明しているが、その本数についても、必要に応じて適宜設定することができるのは勿論である。

本発明に係る周波数選択膜は、特定周波数帯以外の電波を使用する機器の電波環境の悪化を招くことなく、特定周波数帯の電波の使用に当たってのノイズ防止および情報の漏洩などに備えられるようにすべく、外壁パネル，内壁パネル，屋根板材，天井板材，床板材，壁装材（壁紙，クロスなど），ガラス窓，間仕切り（パーテーションなど），布（ロールスクリーン，カーテンなど）など、２次元的な広がりを持つ面材上に、多数のアンテナを直接に形成することにより設けられて、又は透明樹脂フィルムなどの基材上に多数のアンテナが予め形成されてなる周波数選択シートを貼付することにより設けられて使用される。

図１は、本発明の実施形態１に係る周波数選択膜の構成を示す平面図である。 図２は、アンテナを拡大して示す平面図である。 図３は、実施例１〜実施例３の各周波数選択膜の透過減衰量特性を比較例のものと対比して示す特性図である。 図４は、変形例１のアンテナを拡大して示す図２相当図である。 図５（ａ）〜（ｂ）は、変形例１のアンテナの各部位ａ〜ｃをさらに拡大して示す平面図である。 図６は、変形例２の周波数選択膜の構成を示す図１相当図である。 図７は、本発明の実施形態２に係る周波数選択膜の構成を示す図１相当図である。 図８は、アンテナを拡大して示す図２相当図である。 図９は、実施例１〜実施例３の各周波数選択膜の透過減衰量特性を比較例のものと対比して示す図３相当図である。 図１０は、本発明の実施形態３に係る周波数選択膜の構成を示す図１相当図である。 図１１は、アンテナを拡大して示す図２相当図である。 図１２は、実施例の周波数選択膜の透過減衰量特性を比較例のものと対比して示す図３相当図である。 図１３は、従来の周波数選択膜の構成を示す図１相当図である。

符号の説明

１０ アンテナ
１０ａ 縁部
１０ｂ 中抜き部
１１ 第１エレメント部，エレメント部
１２ 第２エレメント部

Claims (5)

1. 電波の入射方向に交差する同一面上に配置された複数のアンテナを備えた周波数選択膜であって、
   上記各アンテナは、一点から放射状に延びる３本以上のエレメント部を有し、かつ、該アンテナの輪郭に沿って延びる閉路状をなす導電性の縁部と、該縁部に囲まれた非導電性の中抜き部とからなり、
   上記各エレメント部は、幅方向両側の縁部の線幅が等しく、且つそれらの線幅の和が中抜き部の幅以上であり、
   上記各アンテナの縁部は、メッシュ状に形成された導電部分からなり、透光性を有することを特徴とする周波数選択膜。
2. 電波の入射方向に交差する同一面上に配置された複数のアンテナを備えた周波数選択膜であって、
   上記各アンテナは、一点から放射状に延びる３本以上のエレメント部を有し、かつ、該アンテナの輪郭に沿って延びる閉路状をなす導電性の縁部と、該縁部に囲まれた非導電性の中抜き部とからなり、
   上記各エレメント部は、幅方向両側の縁部の線幅が等しく、且つそれらの線幅の和と中抜き部の幅とが等しく、
   上記各アンテナの縁部は、メッシュ状に形成された導電部分からなり、透光性を有することを特徴とする周波数選択膜。
3. 請求項１又は２に記載の周波数選択膜において、
   各アンテナのエレメント部は、３本とされていることを特徴とする周波数選択膜。
4. 請求項３に記載の周波数選択膜において、
   各アンテナのエレメント部は、第１エレメント部であり、
   上記各アンテナは、上記３本の第１エレメント部に加え、該各第１エレメント部に交差する方向に延びるように配置されていて該第１エレメント部の先端に連結された３本の第２エレメント部を有することを特徴とする周波数選択膜。
5. 請求項１又は２に記載の周波数選択膜において、
   各アンテナのエレメント部は、４本とされていることを特徴とする周波数選択膜。

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