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Title:
ELECTROMAGNETIC WAVE ABSORBER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/128467
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is an electromagnetic wave absorber, which is able to shield the electromagnetic waves of a predetermined frequency reliably by a simple structure. Two or four triangular punched portions (14) of a set having their individual apexes opposed to each other are formed axially symmetrically with respect to either one symmetry axis (13) or an orthogonally symmetry axis imagined on the plane of a metal foil (12), thereby to form a slotted bow-tie antenna element (15) around the punched portion. The antenna element (15) may have feeding points short-circuited or opened from each other.

Inventors:
HANE KUNIO (JP)
BABA YOUJI (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/057559
Publication Date:
October 22, 2009
Filing Date:
April 15, 2009
Export Citation:
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Assignee:
DEUCE INC (JP)
ECHIGO FUDAGAMI CO LTD (JP)
HANE KUNIO (JP)
BABA YOUJI (JP)
International Classes:
H05K9/00; H01Q17/00
Foreign References:
JP2002314284A2002-10-25
JPH09135197A1997-05-20
JP2007180114A2007-07-12
JP2004297763A2004-10-21
JP2004119565A2004-04-15
Attorney, Agent or Firm:
KIDO, Kazuhiko et al. (JP)
Kazuhiko Kido (JP)
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Claims:
金属箔の面上に仮想した一つの対称軸に対して線対称に、一つの頂点同士を相対向させた2個一組の三角形状の打ち抜き部を形成したことを特徴とする電磁波吸収体。
 前記2個一組の三角形状の打ち抜き部の頂点同士が離間していることを特徴とする請求項1記載の電磁波吸収体。
 前記2個一組の三角形状の打ち抜き部の頂点同士が接続していることを特徴とする請求項1記載の電磁波吸収体。
 前記2個一組の三角形状の打ち抜き部が1枚の金属箔に複数組み形成されている請求項1乃至3のいずれか1項記載の電磁波吸収体。
 前記2個一組の三角形状の打ち抜き部を形成した複数枚の金属箔を、絶縁物を介して前記対称軸を交叉させた状態で重ね合わせたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の電磁波吸収体。
金属箔の面上に仮想した直交対称軸のそれぞれに対して線対称に、一つの頂点を直交対称軸の交点に向けた4個一組の三角形状の打ち抜き部を形成したことを特徴とする電磁波吸収体。
 前記4個一組の三角形状の打ち抜き部の頂点同士が離間していることを特徴とする請求項5記載の電磁波吸収体。
 前記4個一組の三角形状の打ち抜き部の頂点同士が接続していることを特徴とする請求項5記載の電磁波吸収体。
 前記4個一組の三角形状の打ち抜き部が1枚の金属箔に複数組み形成されていることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項記載の電磁波吸収体。
 請求項1乃至9のいずれか1項記載の電磁波吸収体の一面に薄肉で柔軟性を有する表面材を、他面に薄肉で柔軟性を有する裏面材を配置して一体化したことを特徴とする電磁波吸収シート。
 前記裏面材は、剥離紙を有する粘着層を備えていることを特徴とする請求項10記載の電磁波吸収シート。
Description:
電磁波吸収体

 本発明は、電磁波吸収体に関し、詳しく 、各種電磁波から人体を保護したり、外部 ら室内への電磁波の入射や室内から外部へ 電磁波の放射を抑制するための電磁波吸収 に関する。

 電磁波を遮蔽又は遮断するため、導電性 材料で被遮蔽物を覆うことが行われている 導電性の材料が銅やアルミ等の反磁性物質 ある場合、電界に対する鏡像効果も加わり 磁界、電界共に反発される。このように導 性の材料を使う遮蔽では、電磁波は、遮蔽 を迂回して裏側にまわりこんでしまうため 特に被遮蔽物が人体のように誘電率の大き 場合には電磁波が遮蔽物裏面に誘導され、 蔽効果は低下する。したがって、導電性の 料で効果的な遮蔽を行うには、隙間のない 造が必要であり、実現は難しい。一方、導 性の材料が強磁性体の場合は、広い周波数 囲で電磁波吸収してしまうため、無線LAN等 通信に必要な周波数の電磁波も吸収されて 信障害を起こすことがある。

 また、電磁波を遮蔽するため、Frequency Se lective Surface(周波数選択面:FSS)を用いること 行われている。この方式は、到来電磁波の 長に応じた特有の形状の導電体(アンテナ素 )を多数配列したもので、特定周波数の電磁 波のみを反射又は透過させる機能を有してお り、アンテナ素子の形状や配列周期を選択す ることにより、不要な電磁波がFSSの裏面に達 することを防止できる。しかし、銅やアルミ 等の導電性の材料を用いたり、FSS方式を用い たりして電磁波を遮蔽する方式では、導電材 料やFSSのアンテナ素子が欠損すると、その部 分から電磁波が漏洩するという問題がある。

 また、給電点をアンテナの特性インピー ンスと同値の純抵抗で短絡し、アンテナの 振周波数に等しい到来電波を受信して到来 波のエネルギーを熱に変換することによっ 電磁波を遮蔽することも行われている。例 ば、携帯電話や電子レンジ、パソコン等の 子機器から放出される電磁波から人体や人 に埋め込まれた心臓ペースメーカー等の機 を防護するため、電磁波により共振して高 波電流を発生する受信アンテナと、該受信 ンテナで発生した高周波電流を熱エネルギ に変換する負荷抵抗とを装着した電磁波防 衣服が知られている(例えば、特許文献1参 。)。

特開2005-42223号公報

 特許文献1に記載された電磁波防護衣服の ような方式は、電磁波の遮蔽には効果的であ るが、アンテナの給電点に電磁波のエネルギ ーを消費する抵抗が必要であり、製造工程が 複雑になり、コスト上昇を招くという問題が あった。

 そこで本発明は、簡単な構造で特定周波 の電磁波を確実に遮蔽することができる電 波吸収体を提供することを目的としている

 上記目的を達成するため、本発明の電磁 吸収体は、第1の構成として、金属箔の面上 に仮想した一つの対称軸に対して線対称に、 一つの頂点同士を相対向させた2個一組の三 形状の打ち抜き部を形成することにより、 ち抜いた部分の周りにスロット型ボウタイ アンテナ素子を形成したことを特徴として る。

 この第1の構成の電磁波吸収体において、 前記2個一組の三角形状の打ち抜き部の頂点 士が離間してアンテナ素子の給電点が短絡 態となっていてもよく、前記2個一組の三角 状の打ち抜き部の頂点同士が接続してアン ナ素子の給電点が開放状態となっていても い。さらに、前記2個一組の三角形状の打ち 抜き部が1枚の金属箔に複数組み形成するこ ができ、前記2個一組の三角形状の打ち抜き を形成した複数枚の金属箔を絶縁物を介し 前記対称軸を交叉させた状態で重ね合わせ こともできる。

 また、本発明の電磁波吸収体の第2の構成 は、金属箔の面上に仮想した直交対称軸のそ れぞれに対して線対称に、一つの頂点を直交 対称軸の交点に向けた4個一組の三角形状の ち抜き部を形成することにより、打ち抜い 部分の周りにスロット型ボウタイのアンテ 素子を直交させた状態で形成したことを特 としている。さらに、第2の構成の電磁波吸 体においても、前記4個一組の三角形状の打 ち抜き部の頂点同士が離間してアンテナ素子 の給電点が短絡状態となっていてもよく、前 記4個一組の三角形状の打ち抜き部の頂点同 が接続してアンテナ素子の給電点が開放状 となっていてもよい。また、前記4個一組の 角形状の打ち抜き部を1枚の金属箔に複数組 み形成することもでき、前記4個一組の三角 状の打ち抜き部を形成した複数枚の金属箔 絶縁物を介して重ね合わせることもできる

 第1,第2の構成の電磁波吸収体における金 箔には、銅箔、アルミ箔等の反磁性物質の 電性材料を使用することが好ましい。金属 の厚さは、電磁波吸収体の用途や全体の大 さによって異なるが、0.1~50μmの範囲が適当 あり、薄すぎると取り扱い性が低下し、厚 ぎると重量増を招くため好ましくない。

 さらに、電磁波吸収シートは、前記電磁 吸収体の一面に薄肉で柔軟性を有する表面 を、他面に薄肉で柔軟性を有する裏面材を 置して一体化したことを特徴とし、前記裏 材は、剥離紙を有する粘着層を備えている 好適である。

 本発明の電磁波吸収体によれば、金属箔 所定形状に打ち抜くだけで2個一組又は4個 組のスロット型ボウタイのアンテナ素子を 成することができるので、製造工程が簡略 して大量生産が可能となり、製造コストの 減も図れる。各アンテナ素子の形状と大き とを適切に設定することにより、各アンテ 素子が特定周波数に共振し、電磁波を吸収 て遮蔽することができる。

本発明の電磁波吸収体の第1形態例を示 す説明図である。 本発明の電磁波吸収体の第2形態例を示 す説明図である。 本発明の電磁波吸収体の第3形態例を示 す説明図である。 本発明の電磁波吸収体の第4形態例を示 す説明図である。 本発明の電磁波吸収体の第5形態例を示 す説明図である。 本発明の電磁波吸収体の第6形態例を示 す説明図である。 本発明の電磁波吸収体の第7形態例を示 す説明図である。 本発明の電磁波吸収体の一形状例を示 正面図である。 図8に示した電磁波吸収体の減衰特性を 示す図である。 送信電力と危険距離との関係を示す図 である。 本発明の電磁波吸収体を用いた電磁波 吸収シートの一形態例を示す分解斜視図であ る。

 図1は本発明の電磁波吸収体の第1形態例 示す説明図である。この電磁波吸収体11は、 電磁波吸収構造の基本形状として、金属箔12 面上に仮想した一つの対称軸13に対して線 称に、頂点14a同士を相対向させた2個一組の 角形状の一態様である水滴型(ティアドロッ プ型)の打ち抜き部14,14を形成することにより 、打ち抜いた部分の周りにスロット型ボウタ イのアンテナ素子15を、その給電点が短絡状 になるように形成したものである。このよ な構造の電磁波吸収体11は、通常は、アン ナには電磁波と共振するために特性インピ ダンスにあわせた抵抗が必要であるが、ア テナ素子15の形状と大きさとを、遮蔽すべき 電磁波の周波数に合わせて適切に設定するこ とにより、給電点に抵抗を設けなくても特定 周波数に共振して電磁波を吸収することがで きる。

 図2は本発明の電磁波吸収体の第2形態例 示す説明図である。なお、以下の各形態例 説明において、前記第1形態例に示した電磁 吸収体の構成要素と同一の構成要素には同 の符号を付して詳細な説明は省略する。

 本形態例に示す電磁波吸収体21は、前記 1形態例と同様に、金属箔12の対称軸13に対し て2個一組の水滴型の打ち抜き部14,14を線対称 に形成し、頂点14a同士を接続させて打ち抜く ことにより、アンテナ素子15の給電点を開放 態としている。このような構造の電磁波吸 体21は、ボウタイの長手方向の偏波に対し 吸収特性を有している。

 図3は本発明の電磁波吸収体の第3形態例 示す説明図である。本形態例に示す電磁波 収体31は、前記第2形態例に示した頂点14a同 を接続させた2個一組の打ち抜き部14,14を対 軸13に沿って並列に形成することにより、給 電点を開放状態としたアンテナ素子15,15を並 に複数組み配置したものである。このよう 開放型のアンテナを2個並列に並べることに より、有効周波数帯域は狭くなるが、周波数 特性のQ値が大きくなり、電磁波吸収能力を くすることができる。

 図4は本発明の電磁波吸収体の第4形態例 示す説明図である。本形態例に示す電磁波 収体41は、前記第3形態例に示した電磁波吸 体31を、シート状の絶縁物を介して2枚を重 合わせたものであって、2枚の電磁波吸収体3 1の各対称軸13を直交させることにより、電磁 波の偏波面にかかわらず電磁波を吸収するこ とができる。

 図5は本発明の電磁波吸収体の第5形態例 示す説明図である。本形態例に示す電磁波 収体51は、金属箔12の面上に仮想した直交対 軸13X,13Yのそれぞれに対して線対称になるよ うに、すなわち、平面上のXY直交座標におけ 第1~第4の各象限内に一つずつの水滴型の打 抜き部14を、各打ち抜き部14の頂点14aを直交 対称軸13X,13Yの交点に向けてそれぞれ形成す ことにより、四つ葉のクローバー状の4個一 の打ち抜き部14,14の周りにスロット型ボウ イのアンテナ素子15,15を直角方向に二組形成 したものである。このように1枚の金属箔12に 二組のボウタイ型アンテナを直角に交叉する ように形成することによっても、前記第4形 例と同様に、電磁波の偏波面にかかわらず 磁波を吸収することができる。

 図6は本発明の電磁波吸収体の第6形態例 示す説明図である。本形態例に示す電磁波 収体61は、前記第5形態例に示した電磁波吸 体51では各打ち抜き部14の頂点14a同士を離間 せて給電点を短絡状態としているのに対し 頂点14a同士を接続させることによって各給 点を開放状態としている。

 図7は本発明の電磁波吸収体の第7形態例 示す説明図である。本形態例に示す電磁波 収体71は、前記第6形態例に示した頂点14a同 を接続させた4個一組の打ち抜き部14,14によ 形成したアンテナ素子15,15からなるアンテナ 16を1枚の金属箔12に多数配列したものである このように多数のボウタイ型アンテナを配 することにより、電磁波の吸収帯域は狭く るが、電磁波の吸収性を強くすることがで る。

 このような各形態例に示すようなボウタ 型のアンテナは、通常は電磁波の送受信を うための電子部品として、その給電点イン ーダンスに合わせて整合を取った電子機器 接続して使用されている。しかし、このよ なアンテナを電磁波の吸収部品として使用 る場合には、この概念は不要となり、さら 、このような広い周波数特性を持つアンテ 構造では、給電点インピーダンスの整合条 がゆるくなり、給電点に抵抗を付加するこ なく、短絡状態でも、開放状態でも、それ れの周波数帯で、電磁波吸収体としての機 を持たせることができる。

 また、従来の前記導電性の材料は到来し 電磁波を反射することにより、前記FSS方式 到来した電磁波の位相を逆転させて反射さ ることにより、それぞれ遮蔽効果を得てい ため、電磁波を十分に遮蔽するためには広 面積を必要とするのに対し、本発明の電磁 吸収体では、電磁波を反射するのではなく アンテナによって電磁波を吸収するため、 ンテナと同じ大きさ程度の狭い面積でも電 波を部分的に十分に遮蔽することができる 特に、反射方式ではなく吸収方式であるか 、アンテナ配置に欠損が生じても、その部 から電磁波が漏洩する量が少ないという効 もある。

 各打ち抜き部14の大きさ、すなわちボウ イ型形状の大きさは、対象とする電磁波の 波数によって設定されるもので、金属箔12の 厚さは、表皮効果の顕著な1.5GHz以上では1μm 下にすることができる。さらに、前記第5形 例で示したように、2組のボウタイを角度90 で配置することで、垂直偏波と水平偏波、 るいはその中間の偏波角度でも電磁波吸収 効果的に行うことができる。

 このような電磁波吸収体を、電磁波から 遮蔽を要する部屋の壁や物体、あるいは人 の場合はバッグや衣服等に貼り付けること より、電磁波からの影響を減じることがで る。また、ボウタイの形状と大きさ及び周 の金属の大きさを選ぶことにより、電磁波 吸収周波数を選択し、有用な周波数の電磁 は通過させることができ、無線LAN等におけ 通信障害の発生を防止できる。例えば、2.5G Hzを中心とした電磁波吸収特性を有する電磁 吸収体を、壁、天井、床に並べて貼り付け ことにより、携帯電話の通信は可能なまま 、無線LANの2.5GHz帯域だけを選択的に吸収し コンピュータ情報の盗聴を防ぐことができ あるいは、近隣からの電磁波による無線LAN 妨害や混信を防ぐことができる。逆に、劇 やホール、病院の待合室や診察室、学校等 携帯電話の使用が禁止されている建物の場 には、携帯電話の制御周波数帯域を遮断し 携帯電話の使用を不可能にすることもでき 。

 さらに、図7の第7形態例に示す電磁波吸 体71は、開放型の直交ボウタイアンテナを平 面に敷き詰めたアンテナ素子であり、いわゆ るアレイアンテナである。このような形状の 電磁波吸収体を防火用建材の2枚のプラスタ ボードの間に挟み込み、接着あるいはステ プラーで固定して1枚のボードとして取り扱 るようにすることにより、従来と同じ工法 電磁波吸収特性を有する壁を施工すること できる。また、このような電磁波吸収体を 紙を貼る下地として用いることもでき、改 工事に使用する場合は、ボードの裏面に電 波吸収体を貼り、これを既設のボードの上 被せてから化粧の壁紙を貼るようにするこ もできる。同様に、衣服の場合も、表地と 地との間に電磁波吸収体をあらかじめ挟み んでおいたり、衣服の表面や裏面に電磁波 収体をあらかじめ接着したり、縫合したり ておくことができる。

 また、第1乃至第6形態例に示す電磁波吸 体を多数配列する場合や、第7形態例に示す うに1枚の金属箔に多数のアンテナを配列す る場合は、隣り合うアンテナ同士の距離を短 くすることで、いわゆるアレイアンテナの特 性を強く出せる。このことから、隣接するア ンテナ同士の間隔を狭くすることにより、吸 収する周波数帯域幅は狭くなるが、電磁波の 吸収量を増やすことができる。したがって、 電磁波吸収体の間隔を調整することで、電磁 波吸収体を並べた壁面を透過する電磁波の透 過特性を制御することができ、例えば、前記 同様に、無線LANの2.5GHz帯域だけを吸収して室 内からの信号電波の漏洩を防ぎ、携帯電話等 の電波を透過させることができる。さらに、 アンテナの大きさや形状を選択して吸収周波 数特性が異なる電磁波吸収体を複数使用する ことで、複数の周波数帯域や、より広い周波 数帯域での電磁波吸収特性を持たせることが できる。

 また、基材が金属箔であるから、電磁波 収体を薄く、また、軽く形成することがで るので、身体に付けて身体への電磁波の影 を低減することができる。例えば、図8に示 すように、第5形態例で示した2組のボウタイ 角度90度で配置した形状の電磁波吸収体51に おいて、厚さ18μmで、一辺の長さSが110mmの正 形の金属箔12に、アンテナ幅Wを30mm、ボウタ イ長さLを113mmのアンテナ素子15を形成したも では、図9に示すように、800MHz~1.1GHzの範囲 1/100以下、即ち、20dB以上の減衰能力を得る とができ、特に、1GHz前後では30dBの減衰能力 を有していることがわかる。

 このような優れた減衰能力を得られるこ から、例えば、図10に示すように、携帯電 の送信電力と危険距離との関係において、 磁波遮蔽物や電磁波吸収体が介在しない場 には、図10の線Aに示すように、送信電力が20 0mWの場合、安全のためには携帯電話から10cm 度の距離を必要とするが、図8に示した形状 電磁波吸収体51を介在させることにより、 10の線Bに示すように、危険距離を1cm程度に ることができる。したがって、バッグの中 携帯電話を入れて携帯する場合、バッグの の携帯電話の周囲、あるいは、バッグが近 する腹部や腰部等の衣服部分に前記電磁波 収体51を配置することにより、携帯電話が発 する電磁波から人体を保護することができる 。

 図11は、本発明の電磁波吸収シートの一 態例を示している。この電磁波吸収シート80 は、薄肉で柔軟性を有する樹脂製のフィルム や布等からなる基材81の一面に銅箔やアルミ からなるアンテナ82を設けた電磁波吸収体83 の両面に、一面には薄肉で柔軟性を有する樹 脂製のフィルムや布等からなる表面材84を、 面には、同じく薄肉で柔軟性を有する樹脂 のフィルムや布等の反電磁波吸収体側に剥 紙を備えた粘着層を設けた裏面材85をそれ れ配置し、これらを接着等によって一体化 ることによって形成されている。

 このような電磁波吸収シート80は、前記 離紙を剥離した粘着層によってバッグや衣 の所定位置に電磁波吸収体83を配置すること ができ、携帯電話等からの電磁波を電磁波吸 収体83に吸収させることができる。さらに、 面材84に装飾性を付与することにより、ワ ペンのように衣服やバッグの表面に貼り付 て使用することもできる。また、剥離紙を 離せずに、そのままの状態でバッグや衣服 ポケット等に入れたり、衣服の間等に挟ん りした状態で使用することもでき、裏面材 剥離紙及び粘着層を設けずに、表裏ともに 飾性を付与するようにしてもよい。

 なお、打ち抜き部の形状は、各形態例に したように、給電点を一つの頂点とし、他 二つの頂点とその間の一辺とを円弧状とし 水滴型(ティアドロップ型)の三角形状に限 ず、ボウタイ型のアンテナを構成できれば 意の三角形状で形成することができる。ま 、金属箔の外側の形状も、正方形や長方形 これらの各角部をカットしたもの、各辺を めて各角部を円弧状としたものなど、任意 選択することができる。

 11,21,31,41,51,61,71…電磁波吸収体、12…金属 箔、13…対称軸、13X,13Y…直交対称軸、14…打 抜き部、14a…頂点、15…アンテナ素子、16… アンテナ、80…電磁波吸収シート、81…基材 82…アンテナ、83…電磁波吸収体、84…表面 、85…裏面材