JPH0156559B2 - - Google Patents

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JPH0156559B2
JPH0156559B2 JP2417086A JP2417086A JPH0156559B2 JP H0156559 B2 JPH0156559 B2 JP H0156559B2 JP 2417086 A JP2417086 A JP 2417086A JP 2417086 A JP2417086 A JP 2417086A JP H0156559 B2 JPH0156559 B2 JP H0156559B2
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JP
Japan
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layer
fibers
radio wave
wave absorber
dielectric constant
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JP2417086A
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Tadao Koda
Yoshuki Niwa
Yoshio Soya
Hitoshi Nobumasa
Kazuharu Shimizu
Hiroshi Aotani
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BOEICHO GIJUTSU KENKYU HONBUCHO
TORE KK
Original Assignee
BOEICHO GIJUTSU KENKYU HONBUCHO
TORE KK
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は電波吸収体に関し、さらに詳しく
は、電波暗室の内壁に貼り付けたり、船舶、航空
機等の移動体に装着したり、橋梁等の構造物の外
壁に貼り付けたりして、電波障害を防止するのに
使用する電波吸収体に関する。
従来の技術 電波吸収体は、到来した電波を反射することな
く体内に取り入れ、その体内において速やかに減
衰させるものであり、そのため整合効果と吸収効
果を同時に満足するよう構成されている。すなわ
ち、表面からみた規格化インピーダンスを1また
は可能な限り1に近くして到来電波の反射を防止
し、電波を体内に取り込んで自身の電気的損失や
磁気的損失を利用して吸収するのである。
そのような電波吸収体としては、従来、たとえ
ば特開昭51−58046号公報や特開昭58−71698号公
報に記載されているような、フエライトやカーボ
ンなどの磁性、誘電粉末を混用し、その混用比に
よつて所望の複素比誘電率や複素比透磁率を得る
ものや、特公昭50−4423号公報に記載されている
ような、磁性材料層と誘電材料層の2層構成をも
つものや、特開昭57−66699号公報に記載されて
いるような、炭素繊維の単層構成をもつものな
ど、いろいろなものが知られている。しかしなが
ら、これら従来の電波吸収体には、マイクロ波帯
において−20dB以下の高い吸収効果を示す周波
数帯域幅が狭かつたり、耐候性に劣るなどの欠点
がある。
発明が解決しようとする問題点 この発明は、従来の電波吸収体の上記欠点、特
に電波吸収特性の問題を解決し、マイクロ波帯に
おける吸収効果が大きく、しかもその吸収帯域幅
が広い電波吸収体を提供するにある。
問題点を解決するための手段 上記目的を達成するためのこの発明は、導電性
基体上に、繊維と樹脂との複合材料からなる第1
の層を設け、さらにその第1の層の上に、周波数
10GHzにおける複素比誘電率が[(3〜5)−j
(0〜0.2)]である、繊維と樹脂との複合材料か
らなる第2の層を設けてなり、かつ前記第1の層
の周波数10GHzにおける複素比誘電率が、その複
素比誘電率の実部をεRとし、虚部をεIとしたと
き、下記〜式で囲まれる領域にある電波吸収
体を特徴とするものである。
εR=2 ……… εR=50 ……… εI=4・εR 1/2 ……… εI=6.5・εR 1/2 ……… この発明をその一実施態様に基いて詳細に説明
するに、第1図において、電波吸収体は、導電性
基体1上に、それと一体であるように、繊維と樹
脂との複合材料からなる第1の層2を設け、さら
にその第1の層2の上に、やはり繊維と樹脂との
複合材料からなる第2の層3を形成してなる。使
用時においては、第2の層3が電波Wの到来方向
に向けられる。しかして、上記第1の層2は、周
波数10GHzにおける複素比誘電率が、その実部を
εR、虚部をεIとしたとき、次の4つの式、 εR=2 εR=50 εI=4・εR 1/2 εI=6.5・εR 1/2 で囲まれる、第2図に示す領域にあるものであ
る。また、上記第2の層3は、周波数10GHzにお
ける複素比誘電率が、[(3〜5)−j(0〜0.2)]
である、誘電率が非常に低い層である。
第3図は、この発明に係る電波吸収体の規格化
インピーダンスの周波数特性を、スミスチヤート
(Smith Chart)上にプロツトしたものである。
第1の層2と第2の層3の厚みを約1対1〜3と
し、全体厚みをd〔単位はmm)とすると、周波数
が約45/d(単位はGHz)付近で、スミスチヤー
トの中心(規格化インピーダンスが1で、到来し
た電波が完全に吸収される点)の近傍で小ループ
を形成する。このことは、この発明の電波吸収体
が広い吸収帯域幅をもつているということを意味
している。
上記において、導電体基体は、第2、第1の層
を通過してきた電波をそれら層内に反射し、1回
の通過で吸収しきれなかつた電波を再び吸収させ
るように作用するものである。そのような基体
は、たとえばアルミニウム、銅、銀等の金属の
板、シート、薄膜膜、炭素繊維の織物や不織布と
樹脂との複合材料などからなつている。厚みは、
用途等に応じて決めればよい。
第1の層は、主として、電波吸収体に入つてき
た電波に電気的損失を与え、それを吸収する作用
を受け持つもので、そのため、周波数10GHzにお
ける複素比誘電率が、上述した4つの式で囲まれ
る領域にあるように調整されている。しかして、
複素比誘電率が上記領域にない場合には、後述す
る実施例や比較例からも明らかなように、マイク
ロ波帯における高い電波吸収効果を広範囲にわた
つて得ることができない。
そのような複素比誘電率をもつ第1の層は、上
述したように、繊維と樹脂との複合材料からなつ
ている。これは、第1図に示すように、織物4と
して形成した、たとえば、ポリアクリロニトリル
繊維やピツチ不融化繊維等を通常の炭素繊維を得
る場合よりも低い500〜1000℃で焼成してなる、
いわゆる低温炭化炭素繊維や、1300〜2000℃で焼
成したシリコンカーバイド繊維など、電気伝導率
が10-6〜103S/cmの半導体領域にあるような繊維
と樹脂6とを複合することによつて形成されてい
る。もつとも、これらの繊維を交織した織物であ
つてもよいし、通常の炭素繊維とガラス繊維やア
ルミナ繊維などの他の繊維との交織織物であつて
もよい。たとえば、第2図の斜線領域においてεR
の範囲として示せば、低温炭化炭素繊維またはシ
リコンカーバイド繊維の単独織物によつて8〜25
の範囲が得られる。また、低温炭化炭素繊維また
はシリコンカーバイド繊維とガラス繊維またはア
ルミナ繊維等との交織織物では2〜8の範囲が得
られる。さらに、低温炭化炭素繊維またはシリコ
ンカーバイド繊維と通常の炭素繊維との交織織物
で、εRに関して25〜50の範囲を得ることができ
る。織物の層数は任意であつてよい。繊維を織物
の形で使用しているのは、そのほうが面内および
層間における電気的接触が良好になり、より一層
高い電波吸収効果が期待できるからであるが、マ
ツトや、繊維を一方向に互いに並行かつシート状
に引き揃えた、いわゆる一方向性基材を、その繊
維の方向をずらせて疑似等方を示すようにして用
いることもできる。また、織物やマツト、一方向
性基材等を併用してもよい。樹脂としては、エポ
キシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フエノール
樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂や、ポ
リアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹
脂、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂を用い
ることができる。熱可塑性樹脂を使用した場合に
は、複雑な形状でも容易に賦型できるという利点
がある。なお、繊維の体積含有率は40〜60%程度
である。
第2の層は、主として空気との整合作用を受け
持ち、電波吸収体に1またはそれに近い規格化入
力インピーダンスを与えて到来電波の反射を防止
するものである。そのため、この第2の層は、上
述したように、周波数10GHzにおける複素比誘電
率が[(3〜5)−j(0〜0.2)]という、非常に
低い誘電率をもつている。
このような第2の層もまた、第1図に示すよう
に、第1の層と同様、織物5の形態の繊維と樹脂
7との複合材料からなつている。しかしながら、
使用している繊維の種類は異なり、アラミド繊維
やポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維などの
有機繊維や、ガラス繊維、アルミナ繊維、アルミ
ナーシリカ繊維、ジルコニア繊維などの無機繊維
が使われている。また、ポリアクリロニトリル繊
維を500℃よりも低い温度で酸化、焼成した繊維
や、1300℃よりも低い温度で焼成されたシリコン
カーバイド繊維の使用も可能である。
ところで、第1、第2の層における複素比誘電
率は、使用されている繊維の種類のみならず、樹
脂の種類によつても変わる。しかしながら、複素
比誘電率を主として支配するのは繊維である。だ
から、これら第1、第2の層においては、それぞ
れ上述したような繊維を選択、使用し、それらの
複素比誘電率が上述した範囲をとるように調整す
る。
次に、実施例および比較例に基いてこの発明を
さらに詳細に説明する。
実施例 1 第1の層に、ポリアクリロニトリル繊維を焼成
してなる低温炭化炭素繊維の織物を使用し、一方
第2の層には米国デユポン社製アラミド繊維“ケ
プラー”の織物を使用し、それら織物とエポキシ
樹脂とを複合して第1図に示すような電波吸収体
を得た。ここで、第1、第2の層における繊維の
体積含有率は、いずれも約50%であり、第1の層
の複素比誘電率は約24−j24であり、第2の層の
それは約4−j0.1である。また、反射損失が−
20dB以下になる帯域幅が8〜12GHzの範囲で可
能な限り広くなるようにした結果、第1の層の厚
みは約1.5mmで、第2の層のそれは約3mmになつ
た。なお、導電性基体には厚み1mmのアルミニウ
ム板を使用した。
上記電波吸収体について測定した周波数Fと反
射損失RLとの関係を第4図に示す。第4図から、
この電波吸収体は、−20dB以下の反射損失が得ら
れる帯域が約4GHzと大変広いことがわかる。
実施例 2 第1の層に、ポリアクリルニトリル繊維を焼成
してなる低温炭化炭素繊維の織物を使用し、一方
第2の層にはガラス繊維の織物を使用し、それら
織物とエポキシ樹脂とを複合して第1図に示すよ
うな電波吸収体を得た。ここで、第1、第2の層
における繊維の体積含有率は、いずれも約50%で
あり、第1の層の複素比誘電率は約15−j22であ
り、第2の層のそれは約5−j0.08である。また、
実施例1と同様、反射損失が−20dB以下になる
帯域幅が8〜12GHzの範囲で可能な限り広くなる
ようにした結果、第1の層の厚みは約1.8mmで、
第2の層のそれは約2.6mmになつた。なお、導電
性基体には、実施例1と同様に厚み1mmのアルミ
ニウム板を使用した。
この電波吸収体について、上記実施例1と同様
の測定を行つた結果を第5図に示す。第5図か
ら、この電波吸収体の帯域幅は、約4.5GHzであ
り、大変広いことがわかる。
比較例 1 第1の層の複素比誘電率が約18−j8であるほか
は上記実施例1と同様の電波吸収体を得た。この
電波吸収体は、実施例1と同様の配慮をした結
果、第1の層の厚みが約1.5mmとなり、第2の層
のそれもまた、約1.5mmとなつた。
この電波吸収体について、上記実施例1と同様
の測定を行つた結果を第6図に示す。第6図か
ら、この電波吸収体の帯域幅は、約0.6GHzであ
り、実施例のものにくらべて大変狭いことがわか
る。
比較例 2 第1の層の複素比誘電率が約14−j26であるほ
かは上記実施例1と同様の電波吸収体を得た。た
だし、第1の層の厚みは約1.8mmとなり、第2の
層のそれは約3.2mmとなつた。
この電波吸収体について、上記実施例1と同様
の測定を行つた結果を第7図に示す。第7図か
ら、この電波吸収体の帯域幅は、約1GHzで、比
較例1によるものよりも広いが、実施例1、2の
ものにくらべて大変狭いことがわかる。
発明の効果 この発明の電波吸収体は、導電性基体上に、繊
維と樹脂との複合材料からなる第1の層を設け、
さらにその第1の層の上に、周波数10GHzにおけ
る複素比誘電率が[(3〜5)−j(0〜0.2)]で
ある、繊維と樹脂との複合材料からなる第2の層
を設けてなり、かつ前記第1の層の周波数10GHz
における複素比誘電率が、その複素比誘電率の実
部をεR、虚部をεIとしたとき、4つの式、 εR=2 εR=50 εI=4・εR 1/2 εI=6.5・εR 1/2 を満足するものであるからして、実施例にも示し
たように、マイクロ波領域において高い電波吸収
効果が得られ、しかもその帯域幅が広い。また、
この発明の電波吸収体は、電波の到来面、すなわ
ち外気に晒される部分が繊維と樹脂との複合材料
であるから、耐候性も高い。さらに、第1、第2
の層は、いわゆる繊維強化プラスチツクであるか
ら、全体が大変軽量であるばかりか、電波障害を
防止しようとするものに貼着したときにそれを補
強する効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の電波吸収体の一実施態様
を示す概略側面図、第2図は、この発明の第1の
層の複素比誘電率の領域を示すグラフ、第3図
は、この発明の電波吸収体のスミスチヤート、第
4図および第5図は、実施例による電波吸収体に
ついて測定した、周波数と反射損失との関係を示
すグラフ、第6図および第7図は、比較例による
電波吸収体について測定した、周波数と反射損失
との関係を示すグラフである。 1:導電性基体、2:第1の層、3:第2の
層、4:織物、5:織物、6:樹脂、7:樹脂、
W:電波。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 導電性基体上に、繊維と樹脂との複合材料か
    らなる第1の層を設け、さらにその第1の層の上
    に、周波数10GHzにおける複素比誘電率が[(3
    〜5)−j(0〜0.2)]である、繊維と樹脂との複
    合材料からなる第2の層を設けてなり、かつ前記
    第1の層の周波数10GHzにおける複素比誘電率
    が、その複素比誘電率の実部をεR、虚部をεIとし
    たとき、下記〜式で囲まれる領域にあること
    を特徴とする電波吸収体。 εR=2 ……… εR=50 ……… εI=4・εR 1/2 ……… εI=6.5・εR 1/2 ………
JP2417086A 1986-02-07 1986-02-07 電波吸収体 Granted JPS62183599A (ja)

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