JP7321484B2 - Radio wave absorption structure - Google Patents

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Description

本発明は、反射導体層と誘電体層と共振層から構成される薄型電波吸収体において、多周波数の吸収特性を有する電波吸収構造に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thin electromagnetic wave absorber composed of a reflective conductor layer, a dielectric layer and a resonance layer, and relates to an electromagnetic wave absorbing structure having multi-frequency absorption characteristics.

例えば、無線ＬＡＮやＥＴＣレーンに生じる電波干渉や不要輻射について、ＥＭＣサイト特性などを改善する場合、いくつかの特定周波数の電波を抑制するために電波吸収体が用いられている。
この電波吸収体は、壁面や床面などに設置されることが多く、十分な強度を有し、薄型、軽量に構成することが求められている。
一般的なＧＨｚ帯の電波吸収体は、例えば、発砲ポリプロピレンに導電体材料を含侵させ、これを用いてピラミッド状の突起を形成し、当該複数のピラミッド状突起を縦横に並べて立体構造とすることにより、高い電波吸収特性を有するように構成されている。
このような電波吸収体は、広い帯域において良好な周波数特性が得られる反面、厚み（突起の高さ）が相当な大きさになるため、使用する用途（設置場所など）が限定されてしまうことがある。
そこで、次のように薄型に構成することが可能な電波吸収体が提案されている。 For example, in order to improve EMC site characteristics and the like with respect to radio wave interference and unwanted radiation that occur in wireless LANs and ETC lanes, radio wave absorbers are used to suppress radio waves of certain specific frequencies.
This radio wave absorber is often installed on a wall surface, a floor surface, or the like, and is required to have sufficient strength, be thin, and be lightweight.
A general GHz band radio wave absorber, for example, is made by impregnating foamed polypropylene with a conductive material, forming pyramid-shaped protrusions using this, and arranging the plurality of pyramid-shaped protrusions vertically and horizontally to form a three-dimensional structure. Thus, it is configured to have high radio wave absorption characteristics.
Such a radio wave absorber can provide good frequency characteristics in a wide band, but its thickness (height of protrusions) is quite large, which limits its application (installation location, etc.). There is
Therefore, there has been proposed a radio wave absorber that can be made thin as follows.

例えば、導体層、誘電体層、導体で形成されたパターン層を積層して電波吸収体を構成し、このパターン層に四辺形状のループスロットを複数配置して、反射減衰能力を確保しながら薄型化、軽量化を可能にしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
上記のパターン層は、複数のパッチパターンが形成されており、各パッチパターンにはループスロットが設けられている。
この電波吸収体は、ループスロットが単一のパッチパターンを２つのパターンに離間し、２つの周波数について電波を吸収するように構成されている。 For example, a conductor layer, a dielectric layer, and a pattern layer made of a conductor are laminated to form a radio wave absorber, and a plurality of quadrilateral loop slots are arranged in this pattern layer to ensure a thin shape while ensuring return attenuation capability. There are some that have made it possible to reduce the size and weight (see, for example, Patent Document 1).
The pattern layer is formed with a plurality of patch patterns, and each patch pattern is provided with a loop slot.
The radio wave absorber is configured such that a loop slot separates a single patch pattern into two patterns and absorbs radio waves for two frequencies.

また、例えば、電波を反射する導体箔と、電波を減衰させる電波吸収材と、導体箔と電波吸収材の間に樹脂を充填させた中間層によって構成された電波吸収体がある（例えば、特許文献２参照）。
この電波吸収体は、中間層内に電波を反射する中間膜をマトリクス状に配置し、詳しくは、マトリクス状に配置された第１の中間膜の中央部の孔に第２の中間膜を形成して、多数帯域の電磁波を吸収することができるように構成されている。 For example, there is a radio wave absorber composed of a conductor foil that reflects radio waves, a radio wave absorber that attenuates radio waves, and an intermediate layer filled with resin between the conductor foil and the radio wave absorber. Reference 2).
In this radio wave absorber, an intermediate film that reflects radio waves is arranged in a matrix in the intermediate layer. More specifically, the second intermediate film is formed in the central hole of the first intermediate film arranged in a matrix. As a result, it is configured to be able to absorb electromagnetic waves in multiple bands.

また、例えば、反射層、スペーサ層、抵抗膜またはプラスチック等を順に積層させ、抵抗膜またはプラスチックフィルム等の外面に、多数の導電性パッチを、周期的に配列した導電パターン層を重ね合わせた電波吸収体がある（例えば、特許文献３参照）。
この電波吸収体は、所定の大きさの導電性パッチを適当なピッチで格子状に配設することにより、整合周波数や反射減衰量を変化させている。 In addition, for example, a radio wave in which a reflective layer, a spacer layer, a resistive film, plastic, etc. are laminated in order, and a conductive pattern layer in which a large number of conductive patches are arranged periodically is superimposed on the outer surface of the resistive film, plastic film, etc. There is an absorber (see Patent Document 3, for example).
This radio wave absorber changes the matching frequency and return loss by arranging conductive patches of a predetermined size in a grid pattern at an appropriate pitch.

特開２００７－７３６６２号公報JP 2007-73662 A 特開２００７－８７９７７号公報JP-A-2007-87977 特開２００９－７６８０２号公報JP 2009-76802 A

特許文献１の電波吸収体は、前述のように１つのパッチパターンにループスリットを設けて２つのパターンを形成させているので、これら２つのパターンに大きな相互影響が生じ、２つの周波数に対して各々有効な吸収特性を取得することが難しい。
また、特許文献２の電波吸収体は、全体の厚さが電波吸収特性に依存するため、ある厚さよりも薄く形成することが困難になり、また、中間層にマトリクス状の中間膜を備えているため、中間膜を形成させる製造技術が必要になり、製造コスト等を抑制することが難しくなる。
また、特許文献３の電波吸収体は、複数の周波数について吸収特性を備えるこができず、導電性パッチとなる金属箔等を、抵抗膜層やプラスチックフィルム等に接着あるいは貼り付ける工程が必須になり、高い製造技術などが必要になるという問題点があった。 In the radio wave absorber of Patent Document 1, as described above, one patch pattern is provided with loop slits to form two patterns. Each is difficult to obtain effective absorption properties.
In addition, since the total thickness of the electromagnetic wave absorber of Patent Document 2 depends on the electromagnetic wave absorption characteristics, it is difficult to form it thinner than a certain thickness. Therefore, a manufacturing technique for forming the intermediate film is required, which makes it difficult to suppress the manufacturing cost.
In addition, the radio wave absorber of Patent Document 3 cannot have absorption characteristics for multiple frequencies, and a process of adhering or pasting a metal foil or the like, which becomes a conductive patch, to a resistive film layer, a plastic film, or the like is essential. Therefore, there is a problem that a high manufacturing technology is required.

本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたもので、複数の周波数について高効率の電波吸収特性を有し、また、比較的簡易に、薄型に製造することができる電波吸収構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a radio wave absorbing structure that has highly efficient radio wave absorption characteristics for a plurality of frequencies and that can be manufactured relatively easily and thinly. intended to

本発明に係る電波吸収構造は、外部から電波が入射するように表面に設けられ、個々の共振周波数を有する複数のパッチ導体を所定の周期パターンで配列した共振層と、前記共振層で共振した電波を多重反射させる誘電体層と、前記誘電体層から入射した電波を該誘電体層側へ反射する反射導体層と、を備えたことを特徴とする。 The radio wave absorbing structure according to the present invention includes a resonance layer provided on the surface so that radio waves are incident from the outside, and having a plurality of patch conductors having individual resonance frequencies arranged in a predetermined periodic pattern. It is characterized by comprising a dielectric layer that multiple-reflects radio waves, and a reflective conductor layer that reflects radio waves incident from the dielectric layer toward the dielectric layer.

また、前記共振層は、基本の周波数に共振する基本パッチ導体と、第二の周波数に共振する第二パッチ導体と、第三の周波数に共振する第三パッチ導体と、を有することを特徴とする。 The resonance layer has a basic patch conductor that resonates at a basic frequency, a second patch conductor that resonates at a second frequency, and a third patch conductor that resonates at a third frequency. do.

また、前記共振層は、基本の周波数に共振する円形の所定部分が欠けた形状の基本パッチ導体と、前記基本パッチ導体の欠けた所定部分に配置された第二の周波数に共振する円形状の第二パッチ導体と、前記基本パッチ導体の欠けた所定部分に配置された第三の周波数に共振する円形状の第三パッチ導体と、を有することを特徴とする。 Further, the resonance layer includes a basic patch conductor having a shape in which a predetermined portion of a circle that resonates at a fundamental frequency is missing, and a circular basic patch conductor that resonates at a second frequency and is arranged in a predetermined portion of the basic patch conductor that is missing. It is characterized by having a second patch conductor and a circular third patch conductor that resonates at a third frequency and is arranged in a predetermined portion where the basic patch conductor is missing.

また、前記共振層は、基本の周波数に共振する四角形の所定部分が欠けた形状の基本パッチ導体と、前記基本パッチ導体の欠けた所定部分に配置された第二の周波数に共振する四角形状の第二パッチ導体と、前記基本パッチ導体の欠けた所定部分に配置された第三の周波数に共振する四角形状の第三パッチ導体と、を有することを特徴とする。 Further, the resonance layer includes a basic patch conductor having a shape in which a predetermined portion of a square that resonates at a fundamental frequency is missing, and a square shape that resonates at a second frequency and is arranged in a specified portion of the missing basic patch conductor. It is characterized by having a second patch conductor, and a rectangular third patch conductor that resonates at a third frequency and is arranged in a predetermined portion where the basic patch conductor is missing.

また、前記共振層は、基本の周波数に共振する多角形の所定部分が欠けた形状の基本パッチ導体と、前記基本パッチ導体の欠けた所定部分に配置された第二の周波数に共振する多角形状の第二パッチ導体と、前記基本パッチ導体の欠けた所定部分に配置された第三の周波数に共振する多角形状の第三パッチ導体と、を有することを特徴とする。 Further, the resonance layer includes a basic patch conductor having a shape in which a predetermined portion of the polygon that resonates at the fundamental frequency is missing, and a polygonal shape that resonates at the second frequency and is arranged in the missing portion of the basic patch conductor. and a polygonal third patch conductor that resonates at a third frequency and is arranged in a predetermined portion where the basic patch conductor is missing.

また、前記反射導体層、前記誘電体層、および、前記共振層を一体に積層して平板状に形成したことを特徴とする。 Further, the reflective conductor layer, the dielectric layer, and the resonance layer are integrally laminated to form a flat plate.

また、前記誘電体層および前記共振層を一体に積層して平板状に形成したことを特徴とする。 Further, the dielectric layer and the resonance layer are integrally laminated to form a flat plate.

本発明によれば、所望の複数周波数について電波吸収特性を良好にするとともに、高い製造技術や設備を要することなく、電波吸収体の表面加工のみによって製造することができ、設計変更や特性の調整が容易にできるとともに製造コストを抑制することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to improve the electromagnetic wave absorption characteristics for a plurality of desired frequencies, and to manufacture the electromagnetic wave absorber only by surface processing without requiring high manufacturing technology and equipment, and to change the design and adjust the characteristics. can be easily performed, and the manufacturing cost can be suppressed.

本発明の実施例による電波吸収構造を備えた吸収構造体の断面図である。1 is a cross-sectional view of an absorbing structure with a radio wave absorbing structure according to an embodiment of the invention; FIG. 図１の吸収構造体の表面を正面視した場合を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a case where the surface of the absorbent structure of FIG. 1 is viewed from the front; 図２の共振層に形成したパッチを示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing patches formed on the resonance layer of FIG. 2; 本実施例による吸収構造体の吸収特性を計測する実験装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an experimental apparatus for measuring absorption characteristics of an absorbent structure according to an embodiment; FIG. 図４の実験装置によって測定された吸収特性を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing absorption characteristics measured by the experimental apparatus of FIG. 4; ＳＶＳＷＲ（Site Voltage Standing Wave Ratio）法による特性測定を行う実験装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an experimental apparatus for measuring characteristics by SVSWR (Site Voltage Standing Wave Ratio) method; FIG. 図６の実験装置を用いたＳＶＳＷＲ法による測定結果を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing measurement results by the SVSWR method using the experimental apparatus of FIG. 6; 図４の実験装置に用いる吸収構造体の構成を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of an absorbent structure used in the experimental apparatus of FIG. 4; 図６の実験装置に用いる吸収構造体の構成を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of an absorbent structure used in the experimental apparatus of FIG. 6;

以下、この発明の実施の一形態を説明する。
本発明に係る電波吸収構造は、電波を反射する反射導体層と、電波を多重反射させる誘電体層と、個々の共振周波数を有する複数のパッチ導体を周期的に配列した共振層とを積層構成したものである。 An embodiment of the invention will be described below.
The radio wave absorbing structure according to the present invention has a lamination structure of a reflective conductor layer that reflects radio waves, a dielectric layer that multiple-reflects radio waves, and a resonance layer in which a plurality of patch conductors having individual resonance frequencies are arranged periodically. It is what I did.

誘電体層を一定の厚みに形成したとき、共振層に形成するパッチ導体の形状ならびに配列により周波数特性（電波吸収特性）が決定する。そのため、薄型に構成したうえで任意の複数の周波数に対して電波吸収特性を備えることが可能になる。
上記の構成では、共振層のみによって複数の周波数に対する吸収特性を備えるため、各周波数に適した大きさ（面積）のパッチ導体を周期的に配列することが必要になるが、各周波数において十分な吸収特性を得るためには、共振層の表面全体において各周波数に対応するパッチ導体の占有率が一定以上となるように配置構成することが必要になる。 When the dielectric layer is formed with a certain thickness, the frequency characteristics (radio wave absorption characteristics) are determined by the shape and arrangement of the patch conductors formed in the resonance layer. Therefore, it is possible to provide electromagnetic wave absorption characteristics with respect to a plurality of arbitrary frequencies while being thin.
In the above configuration, since the resonance layer alone provides absorption characteristics for multiple frequencies, it is necessary to periodically arrange patch conductors having sizes (areas) suitable for each frequency. In order to obtain absorption characteristics, it is necessary to arrange and configure the patch conductors corresponding to each frequency so that the occupancy ratio of the patch conductors corresponding to each frequency over the entire surface of the resonance layer is above a certain level.

そこで、本発明に係る電波吸収構造は、第一の周波数（基本の共振周波数）の吸収特性を確保しながら、第二の周波数（第二の共振周波数）ならびに第三の周波数（第三の共振周波数）に対応する各パッチ導体の占有率を十分に確保するため、第一の周波数に対応するパッチ導体形状に欠け部を設け、この部分に第二ならびに第三の周波数に各々対応する各パッチ導体を配置している。
上記のように構成することにより、上記の各パッチ導体を上記各周波数の電波で共振させ、当該共振周波数の電波を誘電体層に引き込み、熱に変換することにより、電波吸収作用が得られ、また、２［ｍｍ］以下の薄型形状に形成することが可能になる。 Therefore, the radio wave absorption structure according to the present invention is designed to absorb the second frequency (second resonance frequency) and the third frequency (third resonance frequency) while ensuring the absorption characteristics of the first frequency (fundamental resonance frequency). In order to ensure sufficient occupancy of each patch conductor corresponding to the first frequency, a missing portion is provided in the shape of the patch conductor corresponding to the first frequency, and each patch corresponding to the second and third frequencies is provided in this portion. Place the conductor.
By configuring as described above, each of the patch conductors is caused to resonate with radio waves of each of the above frequencies, and the radio waves of the resonance frequency are drawn into the dielectric layer and converted into heat, thereby obtaining a radio wave absorbing action. In addition, it becomes possible to form a thin shape of 2 [mm] or less.

（実施例）
図１は、本発明の実施例による電波吸収構造を備えた吸収構造体１の断面図である。図示した吸収構造体１は、例えば、銅箔等の薄膜導電体からなる共振層１１、ガラスエポキシ材等からなり、所定の一定厚さに形成された誘電体層１２、銅等の導電体からなる反射導体層１３を積層させている。
この吸収構造体１は、一定の厚さを有するように形成されており、当該吸収構造体１の表面となる共振層１１のみを加工し、後述する各パッチ導体を形成させている。
上記の反射導体層１３、誘電体層１２、共振層１１を一体に積層して薄型の平板状に形成して吸収構造体１を構成してもよい。
また、上記の誘電体層１２と共振層１１を一体に積層して薄型の平板状に形成し、これが反射導体層１３に積層されている（反射導体となる部材に接している）ように構成してもよい。 (Example)
FIG. 1 is a cross-sectional view of an absorbing structure 1 with a radio wave absorbing structure according to an embodiment of the invention. The illustrated absorption structure 1 includes, for example, a resonance layer 11 made of a thin film conductor such as copper foil, a dielectric layer 12 made of a glass epoxy material or the like, and formed with a predetermined constant thickness, and a conductor made of copper or the like. A reflective conductor layer 13 is laminated.
The absorption structure 1 is formed to have a constant thickness, and only the resonance layer 11, which is the surface of the absorption structure 1, is processed to form patch conductors, which will be described later.
The reflective conductor layer 13, the dielectric layer 12, and the resonance layer 11 may be integrally laminated to form a thin flat plate to form the absorption structure 1. FIG.
In addition, the dielectric layer 12 and the resonance layer 11 are integrally laminated to form a thin flat plate, which is laminated on the reflective conductor layer 13 (in contact with a member serving as a reflective conductor). You may

図２は、図１の吸収構造体１の表面を正面視した場合を示す説明図である。図２（ａ）は、吸収構造体１の表面（共振層１１）の概ね全体を示し、図２（ｂ）は、共振層１１の表面の一部を拡大表示したものである。
共振層１１は、前述の銅箔等に切削などの加工が施され、例えば真円状のパッチが複数形成されており、径が異なる、パッチＡ２１（基本パッチ導体）、パッチＢ２２（第二パッチ導体）、パッチＣ２３（第三パッチ導体）が各々複数個設けられ、これらのパッチ導体が周期的に配列されている。なお、パッチＡ２１は、後述するように所定部分（４か所）が欠けた形状をしている。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing a case where the surface of the absorbent structure 1 of FIG. 1 is viewed from the front. 2(a) shows substantially the entire surface (resonance layer 11) of the absorbing structure 1, and FIG. 2(b) shows a part of the surface of the resonance layer 11 enlarged.
The resonance layer 11 is formed by processing such as cutting the above-described copper foil or the like, and for example, a plurality of perfect circular patches are formed. conductor) and patches C23 (third patch conductor) are provided, and these patch conductors are arranged periodically. The patch A21 has a shape in which predetermined portions (four places) are missing as described later.

パッチＡ２１は、第一の共振周波数（基本の共振周波数）において共振するインピーダンスを有するように形成され、パッチＢ２２は、第二の共振周波数において共振するインピーダンスを有するように形成され、パッチＣ２３は、第三の共振周波数において共振するインピーダンスを有するように形成されている。 The patch A21 is formed to have an impedance that resonates at a first resonance frequency (fundamental resonance frequency), the patch B22 is formed to have an impedance that resonates at a second resonance frequency, and the patch C23 It is formed to have an impedance that resonates at a third resonant frequency.

吸収する周波数帯域を増加させるため、共振周波数が異なるパッチ、即ち、インピーダンスの異なるパッチを複数配設する場合には、これらのパッチを単純に並べただけでは、各共振周波数のパッチの占有率（パッチＡ２１、パッチＢ２２、パッチＣ２３の各占有率）が大きく異なる状態になり、電波吸収特性に偏りが生じる。
このような吸収特性の偏りを防ぐため、吸収構造体１は、例えば、最も径の大きな（共振周波数の低い）パッチＡ２１に、後述する欠け部３０を設け、この部分にパッチＢ２２またはパッチＣ２３を各々配置し、所定の周期パターンに則ってこれらのパッチを配列している。 In order to increase the frequency band to be absorbed, when a plurality of patches with different resonance frequencies, that is, patches with different impedances, are arranged, simply arranging these patches does not allow the occupancy of each resonance frequency patch ( The respective occupancy ratios of the patch A21, the patch B22, and the patch C23 are greatly different, and the radio wave absorption characteristics are biased.
In order to prevent such bias in absorption characteristics, the absorbent structure 1 has, for example, a patch A21 having the largest diameter (lowest resonance frequency), which is provided with a cutout portion 30, which will be described later, and a patch B22 or a patch C23 is provided in this portion. These patches are arranged according to a predetermined periodic pattern.

図３は、図２の共振層に形成したパッチを示す説明図である。
図２（ｂ）に示したなかで最も大きな径のパッチＡ２１は、真円から所定部分を欠削した形状をしており、例えば図中破線で示した欠け部３０を、パッチＡ２１の中心点から４方向（図中、上下左右の各方向）に離れた各位置（４か所）に設けている。
ここで例示する欠け部３０は、共振層１１の表面において、導電体のパッチＡ２１を、例えば、当該パッチＡ２１よりも径の小さい半円もしくは円弧状に欠削して形成されている。この欠け部３０には、真円状の導電体からなるパッチＢ２２またはパッチＣ２３が形成されている。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing patches formed in the resonance layer of FIG.
The patch A21 with the largest diameter shown in FIG. 2B has a shape obtained by cutting a predetermined portion from a perfect circle. They are provided at respective positions (four places) separated in four directions (up, down, left, and right in the drawing).
The chipped portion 30 illustrated here is formed by chipping the conductive patch A21 on the surface of the resonance layer 11, for example, in a semicircular or arcuate shape having a diameter smaller than that of the patch A21. A patch B22 or a patch C23 made of a perfectly circular conductor is formed in the cutout portion 30 .

欠け部３０は、パッチＡ２１の縁側部分が欠けたように形成されている。具体的には、例えば（パッチＢ２２やパッチＣ２３が存在しない状態を仮想した場合）真円の一部形状のように形成されており、即ち、パッチＡ２１を円周側から例えば円弧状（もしくは略半円状）に欠削した形状をしている。
また、パッチＢ２２やパッチＣ２３は、例えば、真円状の欠け部３０の中心点と当該パッチＢ２２またはパッチＣ２３の中心点が重なるように配置されている。 The missing portion 30 is formed as if the edge portion of the patch A21 is missing. Specifically, for example (assuming a state in which patch B22 and patch C23 do not exist), the patch A21 is formed like a partial shape of a perfect circle. It has a semicircular shape.
The patch B22 and the patch C23 are arranged, for example, so that the center point of the perfect circular cutout portion 30 and the center point of the patch B22 or the patch C23 overlap.

ここで、図３に示したように、パッチＡ２１の最も径が大きくなる部分の長さ（真円状とした場合の直径）をａ、欠け部３０の直径（真円状とした場合）をｂ、パッチＢ２２の直径をｃとすると、ａ＞ｂ＞ｃとなる。
換言すると、欠け部３０は、パッチＡ２１に隣接するパッチＢ２２またはパッチＣ２３の円周（導電体の縁周）に沿って設けられた絶縁部分（導電体の欠削部分）である。
なお、パッチＡ２１の欠け部３０が設けられた縁周部分と、この縁周部分に対向するパッチＣ２３（またはパッチＢ２２）の縁周部分との間は等間隔になっている。 Here, as shown in FIG. 3, the length of the portion of the patch A21 with the largest diameter (diameter in the case of a perfect circle) is a, and the diameter of the missing portion 30 (in the case of a perfect circle) is If b and the diameter of the patch B22 is c, then a>b>c.
In other words, the cutout portion 30 is an insulating portion (cutout portion of the conductor) provided along the circumference (periphery of the conductor) of the patch B22 or the patch C23 adjacent to the patch A21.
The peripheral portion of the patch A21 provided with the notch 30 and the peripheral portion of the patch C23 (or the patch B22) facing this peripheral portion are equidistantly spaced.

このように円形状の各パッチを形成させる場合には、初めに、各パッチを配列する周期パターンを、共振層１１表面における各パッチの占有率等が概ね均等になるように考慮しながら定める。
次に、吸収目標の周波数（基本の共振周波数）を定め、この基本の共振周波数に対応するパッチＡ２１の径を設定し、例えば、パッチＡ２１の円中心から、配列のパターン周期／２の距離となる位置を原点（円中心）として仮想円を設定し、この仮想円とパッチＡ２１が重なる部分を、当該パッチＡ２１から欠削して欠け部３０を形成する。この欠け部３０を単一のパッチＡ２１について四方（４か所）に設ける。
ここで、上記の仮想円の径、即ち、欠け部３０は、パッチＡ２１が基本共振周波数における電波吸収の目標値を上回る吸収特性を有するように設定する。 When the circular patches are formed in this way, first, the periodic pattern in which the patches are arranged is determined while taking into account the occupancy rate of the patches on the surface of the resonance layer 11 and the like.
Next, the absorption target frequency (basic resonance frequency) is determined, and the diameter of the patch A21 corresponding to this fundamental resonance frequency is set. A virtual circle is set with the origin (the center of the circle) at the point where the point is the center of the circle, and the portion where the virtual circle and the patch A21 overlap is removed from the patch A21 to form the chipped portion 30 . The missing portions 30 are provided on four sides (four places) of the single patch A21.
Here, the diameter of the virtual circle, that is, the cutout portion 30 is set so that the patch A21 has an absorption characteristic that exceeds the target value of radio wave absorption at the fundamental resonance frequency.

パッチＢ２２は、第二の共振周波数において共振し、当該周波数の電波を吸収する径を有して形成され、パッチＣ２３は第三の共振周波数において共振し、当該周波数の電波を吸収する径を有して形成されている。
これらパッチＢ２２、パッチＣ２３は、各々の円中心が、前述の仮想円の中心点と重なるように配置される。即ち、パッチＢ２２やパッチＣ２３は、欠け部３０の基準点となる位置（仮想円の中心点）に合わせて配列されている。 The patch B22 resonates at the second resonance frequency and has a diameter that absorbs radio waves of that frequency, and the patch C23 resonates at the third resonance frequency and has a diameter that absorbs radio waves of that frequency. It is formed by
These patches B22 and C23 are arranged so that the center of each circle overlaps the center point of the virtual circle described above. That is, the patch B22 and the patch C23 are arranged according to the position (the center point of the virtual circle) which is the reference point of the missing portion 30 .

ここで説明したパッチＡ２１、パッチＢ２２、パッチＣ２３は、円形状に形成されているが、例えば、これらのパッチ形状を四角形または多角形とし、前述のように所定の各共振周波数において共振するインピーダンスを備える形状（大きさ等）に形成してもよい。
なお、四角形または多角形に形成した場合においても、パッチＡ２１についは、所定大きさの四角形または多角形の四方に欠け部３０を設けた形状に形成される。この場合においても、例えば、仮想の四角形または仮想の多角形を設定し、前述の円形状の場合と同様に位置設定を行って欠け部３０を設ける。この場合の欠け部３０は、四角形または多角形に形成されたパッチＢ２２、パッチＣ２３に対応させた形状に形成される。 The patch A21, patch B22, and patch C23 described here are formed in a circular shape. You may form in the shape (size etc.) provided.
Even when the patch A21 is formed in a square or polygonal shape, the patch A21 is formed in a square or polygonal shape of a predetermined size with the cutout portions 30 provided on the four sides thereof. Also in this case, for example, a virtual quadrangle or a virtual polygon is set, and the missing portion 30 is provided by setting the position in the same manner as in the case of the circular shape described above. The missing portion 30 in this case is formed in a shape corresponding to the square or polygonal patch B22 and patch C23.

図４は、本実施例による吸収構造体１の吸収特性を計測する実験装置の概略構成図である。図示した実験装置は、各周波数の電波を吸収構造体１へ放射し、これに反射した電波強度を測定するように構成されている。
この実験装置は、被験対象となる吸収構造体１の背後に設置される基準金属板２、吸収構造体１および基準金属板２を背後側から支える発泡樹脂材３、吸収構造体１の表面へ向かって電波を放射し、吸収構造体１表面に反射した反射波を受信するアンテナ５を備えている。 FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an experimental apparatus for measuring the absorption characteristics of the absorbent structure 1 according to this example. The illustrated experimental apparatus is configured to radiate radio waves of each frequency to the absorbing structure 1 and measure the intensity of the radio waves reflected therefrom.
This experimental apparatus consists of a reference metal plate 2 placed behind an absorbent structure 1 to be tested, a foamed resin material 3 supporting the absorbent structure 1 and the reference metal plate 2 from behind, and a An antenna 5 is provided for radiating radio waves and receiving reflected waves reflected on the surface of the absorbing structure 1 .

また、アンテナ５から放射されて、吸収構造体１の背後側へ到達する電波を吸収するピラミッド型電波吸収体４を備えている。またさらに、アンテナ５から所定の電波を放射させ、また、アンテナ５が受信した反射波を測定するネットワークアナライザ６を備えている。
この実験装置は、平坦な基準大地面７に設置され、例えば、アンテナ５から１［ｍ］離れた位置に吸収構造体１を設置し、吸収構造体１の表面に向かって各周波数の電波を照射し、このときの反射波を測定するように構成されている。 Moreover, a pyramid-shaped wave absorber 4 is provided for absorbing the wave radiated from the antenna 5 and reaching the rear side of the absorbing structure 1 . Furthermore, a network analyzer 6 is provided which radiates a predetermined radio wave from the antenna 5 and measures the reflected wave received by the antenna 5 .
This experimental apparatus is installed on a flat reference ground plane 7, for example, the absorbing structure 1 is installed at a position 1 [m] away from the antenna 5, and radio waves of each frequency are emitted toward the surface of the absorbing structure 1. It is configured to irradiate and measure the reflected wave at this time.

図８は、図４の実験装置に用いる吸収構造体の構成を示す説明図である。
ここで、図４の実験装置に設置される吸収構造体１は、例えば、図８に示したように構成されたもので、誘電体層１２をガラスエポキシ材によって形成し、共振層１１および反射導体層１３を銅材によって形成させている。
また、この吸収構造体１は、例えば、両面基板の片層を加工し、酸化を防ぐために両面の導体部分に半田メッキを施している。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing the configuration of an absorbent structure used in the experimental apparatus of FIG.
Here, the absorbing structure 1 installed in the experimental apparatus of FIG. 4 is configured, for example, as shown in FIG. The conductor layer 13 is made of a copper material.
In addition, the absorbent structure 1 is formed by processing a single layer of a double-sided board, for example, and solder-plating the conductor portions on both sides to prevent oxidation.

図５は、図４の実験装置によって測定された吸収特性を示す説明図である。
この図は、吸収構造体１へ放射した電波強度に対する反射波の強度を縦軸に示し、吸収構造体１へ放射した電波の周波数を横軸に示している。
ここで反射特性を測定した吸収構造体１は、パッチＡ２１により２．３［ＧＨｚ］、パッチＢ２２により３．２［ＧＨｚ］、パッチＣ２３により５．０［ＧＨｚ］の電波吸収を行うように構成したものである。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing absorption characteristics measured by the experimental apparatus of FIG.
In this figure, the vertical axis shows the intensity of the reflected wave relative to the intensity of the radio wave radiated to the absorbing structure 1, and the horizontal axis shows the frequency of the radio wave radiated to the absorbing structure 1. FIG.
The absorption structure 1 whose reflection characteristics were measured here is configured to absorb radio waves of 2.3 [GHz] with the patch A21, 3.2 [GHz] with the patch B22, and 5.0 [GHz] with the patch C23. It is what I did.

図５の反射特性は、上記の吸収構造体１を、図４の実験装置に設置し、この吸収構造体１からの反射波を測定した値と、吸収構造体１に替えて全反射構造物（金属板）を同じ位置に設置し、この全反射構造物からの反射波を測定した値との比を示すものである。
図５に示した測定結果から、吸収構造体１からの反射波は、概ね、２．３［ＧＨｚ］、３．２［ＧＨｚ］、５．０［ＧＨｚ］において特性曲線にピークが生じており、これらの周波数において反射波の電波強度が弱くなっていることがわかる。即ち、パッチＡ２１、パッチＢ２２、パッチＣ２３の各々が、上記の各周波数の電波を有効に吸収していることが確認できる。 The reflection characteristics of FIG. 5 are obtained by installing the above absorbing structure 1 in the experimental apparatus of FIG. (Metal plate) is installed at the same position, and the ratio of the reflected wave from this total reflection structure is shown.
From the measurement results shown in FIG. 5, the characteristic curve of the reflected wave from the absorbing structure 1 has peaks at approximately 2.3 [GHz], 3.2 [GHz], and 5.0 [GHz]. , it can be seen that the radio wave intensity of the reflected wave is weakened at these frequencies. That is, it can be confirmed that each of the patch A21, the patch B22, and the patch C23 effectively absorbs the radio waves of the respective frequencies.

図６は、ＳＶＳＷＲ（Site Voltage Standing Wave Ratio）法による特性測定を行う実験装置の概略構成図である。この実験装置は、例えば１０ｍ法電波暗室内の基準大地面７上に測定系が設置され、防壁などにより当該電波暗室と隔てられた測定室内にネットワークアナライザ６を設置している。
ネットワークアナライザ６は、上記の１０ｍ法電波暗室内に設置された送信アンテナ５ａと受信アンテナ５ｂに接続されている。 FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an experimental apparatus for measuring characteristics by the SVSWR (Site Voltage Standing Wave Ratio) method. In this experimental apparatus, for example, a measurement system is installed on a reference ground plane 7 in a 10 m method anechoic chamber, and a network analyzer 6 is installed in the measurement chamber separated from the anechoic chamber by a barrier or the like.
The network analyzer 6 is connected to the transmitting antenna 5a and the receiving antenna 5b installed in the 10 m method anechoic chamber.

詳しくは、送信アンテナ５ａから所定の周波数帯の電波を所定強度で放射（送信）させ、また、受信アンテナ５ｂが受信した電波を測定し、例えば、所定様式の数値データとして記録するように接続構成されている。
なお、受信アンテナ５ｂは、電波暗室側において、受信した電波信号を増幅するプリアンプ８に接続され、当該プリアンプ８を介してネットワークアナライザ６に接続されている。 Specifically, the connection configuration is such that radio waves in a predetermined frequency band are emitted (transmitted) from the transmitting antenna 5a with a predetermined intensity, and the radio waves received by the receiving antenna 5b are measured and, for example, recorded as numerical data in a predetermined format. It is
The receiving antenna 5b is connected to a preamplifier 8 that amplifies the received radio signal on the anechoic chamber side, and is connected to the network analyzer 6 via the preamplifier 8 .

送信アンテナ５ａと受信アンテナ５ｂは、例えば、基準大地面７から１［ｍ］の高さに設置され、また、４［ｍ］離間されて相互に対向することができるように設置されている。
送信アンテナ５ａと受信アンテナ５ｂとの間には、吸収構造体１とピラミッド型電波吸収体４が設置されている。
吸収構造体１は、受信アンテナ５ｂから２．４［ｍ］離間された位置（送信アンテナ５ａから１［ｍ］離間された位置）において、共振層１１を表面に現して基準大地面７に敷設されている。 The transmitting antenna 5a and the receiving antenna 5b are installed, for example, at a height of 1 [m] from the reference ground plane 7, and are installed so as to be spaced apart by 4 [m] so as to face each other.
An absorbing structure 1 and a pyramid-shaped wave absorber 4 are installed between the transmitting antenna 5a and the receiving antenna 5b.
The absorbing structure 1 is laid on the reference ground plane 7 at a position separated by 2.4 [m] from the receiving antenna 5b (a position separated by 1 [m] from the transmitting antenna 5a) with the resonance layer 11 exposed on the surface. It is

図９は、図６の実験装置に用いる吸収構造体の構成を示す説明図である。
ここで、図６の実験装置は、例えば、図９に示したように構成された吸収構造体１を、具体的には、３００×３００［ｍｍ］のものを４枚敷設している。
ピラミッド型電波吸収体４は、吸収構造体１の受信アンテナ５ｂ側端部に隣接させて基準大地面７に敷設されており、例えば、吸収構造体１に隣接する位置から受信アンテナ５ｂへ向かって、当該受信アンテナ５ｂから０．６［ｍ］離間した位置まで敷設されている。
即ち、吸収構造体１が送信アンテナ５ａ側に配置され、ピラミッド型電波吸収体４が受信アンテナ５ｂ側に配置されており、これらは基準大地面７の表面に載置されている。
なお、ピラミッド型電波吸収体４は、ピラミッド形状の頂点部分が、例えば０．３［ｍ］の高さを有している。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing the configuration of an absorbent structure used in the experimental apparatus of FIG.
Here, in the experimental apparatus of FIG. 6, for example, four absorbent structures 1 each having a size of 300×300 [mm] configured as shown in FIG. 9 are installed.
The pyramidal electromagnetic wave absorber 4 is laid on the reference ground plane 7 adjacent to the receiving antenna 5b side end of the absorbing structure 1. For example, from the position adjacent to the absorbing structure 1 toward the receiving antenna 5b , is installed up to a position separated by 0.6 [m] from the receiving antenna 5b.
That is, the absorbing structure 1 is arranged on the side of the transmitting antenna 5a, and the pyramidal wave absorber 4 is arranged on the side of the receiving antenna 5b.
In addition, the pyramid-shaped wave absorber 4 has a height of 0.3 [m], for example, at the apex portion of the pyramid shape.

図７は、図６の実験装置を用いたＳＶＳＷＲ法による測定結果を示す説明図である。この図は、送信アンテナ５ａから水平偏波を放射し、受信アンテナ５ｂから送信アンテナ５ａへ向かって３［ｍ］の位置に設定したtest VolumeのCenterにおいて、直接波と間接波（入射波と反射波）の干渉を測定した結果を示したものである。図中、横軸は、当該干渉によって生じる定在波の周波数、縦軸は、受信アンテナ５ｂを用いて測定した値から求めた定在波比（定在波の強弱の比）を示している。
図７において、破線で示した特性曲線は、吸収構造体１を敷設せずに測定した場合のもので、実線で示した特性曲線は、図６に示したように吸収構造体１を敷設して測定した場合のものである。
なお、図７に示した「規格限度値」は、例えばＥＭＣ規格（CISPR16-1-4:2010）に定められた規格限度値である。 FIG. 7 is an explanatory diagram showing measurement results by the SVSWR method using the experimental apparatus of FIG. This figure shows direct waves and indirect waves (incident waves and reflected The figure shows the results of measuring the interference of waves). In the figure, the horizontal axis indicates the frequency of the standing wave caused by the interference, and the vertical axis indicates the standing wave ratio (strength ratio of the standing wave) obtained from the values measured using the receiving antenna 5b. .
In FIG. 7, the characteristic curve indicated by the dashed line is for the case where the absorbent structure 1 was not laid, and the characteristic curve indicated by the solid line is for the case where the absorbent structure 1 was laid as shown in FIG. measured by
The "standard limit value" shown in FIG. 7 is, for example, a standard limit value defined in the EMC standard (CISPR16-1-4:2010).

例えば、前述の１０ｍ法電波暗室に、一般的に用いられる電波吸収体を３列敷設し、ＳＶＳＷＲ法による測定（吸収構造体１を敷設せずに測定）を行うと、図７に示したように２．２７［ＧＨｚ］、２．５９［ＧＨｚ］、３．７６［ＧＨｚ］の３つの周波数で規格限度値前後の値が得られる。
上記の３つの周波数について、本発明の吸収構造体１の各パッチを対応させて設計し、図６の実験装置に当該吸収構造体１を敷設すると、図７の特性曲線から反射による間接波の干渉を減少させていることがわかる。 For example, in the above-mentioned 10 m method anechoic chamber, three rows of generally used radio wave absorbers are laid, and measurement by the SVSWR method (measurement without laying the absorbing structure 1) is performed, as shown in FIG. At three frequencies of 2.27 [GHz], 2.59 [GHz], and 3.76 [GHz], values around the standard limit values are obtained.
Each patch of the absorbing structure 1 of the present invention is designed to correspond to the above three frequencies, and when the absorbing structure 1 is laid in the experimental apparatus shown in FIG. It can be seen that the interference is reduced.

以上のように本実施例によれば、共振層１１の表面に形成する各パッチの形状、もしくは大きさを変化させる（調整する）ことで所望の電波吸収特性が得られるため、ここで例示した３つよりも数の少ない周波数に対して吸収特性を有するように構成することも可能である。
また、共振層１１に各パッチを形成することにより、任意の電波吸収特性が得られるため、吸収構造体１を容易に製造することができる。
また、薄型に構成することが可能であり、例えば、全体の厚さを２［ｍｍ］以下に構成することも可能である。 As described above, according to this embodiment, desired radio wave absorption characteristics can be obtained by changing (adjusting) the shape or size of each patch formed on the surface of the resonance layer 11. It is also possible to have absorption characteristics for fewer than three frequencies.
Further, by forming each patch in the resonance layer 11, arbitrary radio wave absorption characteristics can be obtained, so that the absorption structure 1 can be easily manufactured.
In addition, it is possible to configure it to be thin, for example, it is also possible to configure the total thickness to be 2 [mm] or less.

１吸収構造体
２基準金属板
３発泡樹脂材
４ピラミッド型電波吸収体
５アンテナ
５ａ送信アンテナ
５ｂ受信アンテナ
６ネットワークアナライザ
７基準大地面
８プリアンプ
１１共振層
１２誘電体層
１３反射導体層
２１パッチＡ
２２パッチＢ
２３パッチＣ
３０欠け部 1 absorption structure 2 reference metal plate 3 foamed resin material 4 pyramidal radio wave absorber 5 antenna 5a transmission antenna 5b reception antenna 6 network analyzer 7 reference ground plane 8 preamplifier 11 resonance layer 12 dielectric layer 13 reflective conductor layer 21 patch A
22 Patch B
23 Patch C
30 missing part

Claims (7)

外部から電波が入射するように表面に設けられ、個々の共振周波数を有する複数のパッチ導体を所定の周期パターンで配列した共振層と、
前記共振層で共振した電波を多重反射させる誘電体層と、
前記誘電体層から入射した電波を該誘電体層側へ反射する反射導体層と、
を備え、
前記共振層は、
基本共振周波数を吸収目標とする大きさの基本パッチ導体と、
前記基本共振周波数よりも高い周波数の第二共振周波数に共振する大きさの第二パッチ導体と、
前記第二共振周波数よりも高い周波数の第三共振周波数に共振する大きさの第三パッチ導体と、
をそれぞれ複数有し、
前記基本パッチ導体よりも小さく、前記第二パッチ導体よりも大きい仮想パッチが、隣接する前記基本パッチ導体の向かい合う縁側部分を跨いで設定され、
１つの前記基本パッチ導体に、複数の前記仮想パッチが設定されて、前記基本パッチ導体の前記仮想パッチと重なる部分を欠削することによって形成された複数の欠け部が、該欠け部同士が重ならないように設けられ、
前記基本パッチ導体、前記第二パッチ導体、および、前記第三パッチ導体、が各々絶縁されるように、前記基本パッチ導体の前記欠け部に、前記第二パッチ導体または前記第三パッチ導体が配置され、
前記所定の周期パターンは、隣接する２つの前記基本パッチ導体に跨った前記仮想パッチと重なる前記欠け部に前記第二パッチ導体が配置された場合に、該第二パッチ導体が、前記隣接する２つの基本パッチ導体に近接する間隔である、
ことを特徴とする電波吸収構造。 a resonance layer in which a plurality of patch conductors having individual resonance frequencies are arranged in a predetermined periodic pattern so as to receive radio waves from the outside;
a dielectric layer that multiple-reflects radio waves resonating in the resonance layer;
a reflective conductor layer that reflects radio waves incident from the dielectric layer toward the dielectric layer;
with
The resonance layer is
a fundamental patch conductor sized to target absorption at the fundamental resonant frequency;
a second patch conductor sized to resonate at a second resonance frequency higher than the fundamental resonance frequency;
a third patch conductor sized to resonate at a third resonance frequency higher than the second resonance frequency;
each having a plurality of
a virtual patch smaller than the basic patch conductor and larger than the second patch conductor is set across the facing edge portions of the adjacent basic patch conductors;
A plurality of the virtual patches are set on one of the basic patch conductors, and a plurality of missing portions are formed by cutting portions of the basic patch conductors overlapping the virtual patches so that the missing portions overlap each other. is provided to prevent
The second patch conductor or the third patch conductor is arranged in the missing portion of the basic patch conductor such that the basic patch conductor, the second patch conductor, and the third patch conductor are each insulated. is ,
The predetermined periodic pattern is such that when the second patch conductor is arranged in the missing portion that overlaps the virtual patch that straddles the two adjacent basic patch conductors, the second patch conductor is aligned with the two adjacent basic patch conductors. is the spacing adjacent to one basic patch conductor ,
A radio wave absorbing structure characterized by: 入射角度０°の電波に対して、該電波の反射波が、前記基本共振周波数、前記第二共振周波数、および、前記第三共振周波数において－１０ｄＢ以下の電波強度になる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電波吸収構造。 For a radio wave with an incident angle of 0°, the reflected wave of the radio wave has a radio wave intensity of -10 dB or less at the fundamental resonance frequency, the second resonance frequency, and the third resonance frequency.
The electromagnetic wave absorbing structure according to claim 1, characterized in that: 前記仮想パッチは、円形状に設定され、
前記基本パッチ導体は、円形状の前記縁側部分から、前記円形状に設定された仮想パッチと重なる部分が欠削された形状に形成され、
前記第二パッチ導体および前記第三パッチ導体は、それぞれ円形状に形成される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電波吸収構造。 The virtual patch is set in a circular shape,
The basic patch conductor is formed into a shape in which a portion overlapping the virtual patch set in the circular shape is removed from the circular edge side portion,
The second patch conductor and the third patch conductor are each formed in a circular shape,
3. The electromagnetic wave absorbing structure according to claim 1 or 2, characterized in that: 前記仮想パッチは、四角形状に設定され、
前記基本パッチ導体は、四角形状の前記縁側部分から、前記四角形状に設定された仮想パッチと重なる部分が欠削された形状に形成され、
前記第二パッチ導体および前記第三パッチ導体は、それぞれ四角形状に形成される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電波吸収構造。 The virtual patch is set in a rectangular shape,
The basic patch conductor is formed in a shape obtained by removing a portion overlapping the quadrangular virtual patch from the quadrangular edge side portion,
The second patch conductor and the third patch conductor are each formed in a square shape,
3. The electromagnetic wave absorbing structure according to claim 1 or 2, characterized in that: 前記仮想パッチは、多角形状に設定され、
前記基本パッチ導体は、多角形状の前記縁側部分から、前記多角形状に設定された仮想パッチと重なる部分が欠削された形状に形成され、
前記第二パッチ導体および前記第三パッチ導体は、それぞれ多角形状に形成される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電波吸収構造。 The virtual patch is set in a polygonal shape,
The basic patch conductor is formed in a shape obtained by removing a portion overlapping the virtual patch set in the polygonal shape from the edge side portion of the polygonal shape,
The second patch conductor and the third patch conductor are each formed in a polygonal shape,
3. The electromagnetic wave absorbing structure according to claim 1 or 2, characterized in that: 前記反射導体層、前記誘電体層、および、前記共振層を一体に積層して平板状に形成した、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電波吸収構造。 The reflective conductor layer, the dielectric layer, and the resonance layer are integrally laminated to form a flat plate,
The electromagnetic wave absorbing structure according to any one of claims 1 to 5, characterized in that: 前記誘電体層および前記共振層を一体に積層して平板状に形成した、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電波吸収構造。 The dielectric layer and the resonance layer are integrally laminated to form a flat plate,
The electromagnetic wave absorbing structure according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
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