特許ウォッチ

公開番号2024061083
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-07
出願番号2022168793
出願日2022-10-21
発明の名称電磁波吸収体評価装置および電磁波吸収体評価方法
出願人大同特殊鋼株式会社
代理人弁理士法人上野特許事務所
主分類G01N 22/00 20060101AFI20240425BHJP(測定;試験)
要約【課題】ミリ波帯または準ミリ波帯の電磁波に対する電磁波吸収体の挙動を高精度に評価できる電磁波吸収体評価装置、および電磁波吸収体評価方法の提供。
【解決手段】信号入出力用のマイクロストリップ線路4,5を有する基板3を収容する筐体2の幅a、高さb、長さLと、下記式(1)によって求められる評価周波数f_tが、20GHz以上の周波数領域において、下記式(2)を満たす、電磁波吸収体評価装置1とする。
<com:Image com:imageContentCategory="Drawing"> <com:ImageFormatCategory>TIFF</com:ImageFormatCategory> <com:FileName>2024061083000018.tif</com:FileName> <com:HeightMeasure com:measureUnitCode="Mm">64</com:HeightMeasure> <com:WidthMeasure com:measureUnitCode="Mm">170</com:WidthMeasure> </com:Image>
ここで、αは下記式(5)。
<com:Image com:imageContentCategory="Drawing"> <com:ImageFormatCategory>TIFF</com:ImageFormatCategory> <com:FileName>2024061083000019.tif</com:FileName> <com:HeightMeasure com:measureUnitCode="Mm">23</com:HeightMeasure> <com:WidthMeasure com:measureUnitCode="Mm">170</com:WidthMeasure> </com:Image>
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電磁波吸収体の特性を評価するための装置であって、
ｂ＜ａ＜Ｌとして、幅ａ、高さｂ、長さＬの内寸を有し、内部に前記電磁波吸収体を配置可能な、導電性材料よりなる筐体と、
前記筐体の内部に配置された基板と、
前記基板上に、それぞれ前記筐体の前記長さ方向に沿って形成され、相互に前記長さ方向に離間した入力用マイクロストリップ線路および出力用マイクロストリップ線路と、
２０ＧＨｚ以上の周波数を有する入力信号を前記入力用マイクロストリップ線路より入力し、前記出力用マイクロストリップ線路より出力される出力信号を検出できる信号検査部と、を有し、
下記式（１）によって求められる評価周波数ｆ
ｔ
が、２０ＧＨｚ以上の周波数領域において、下記式（２）を満たす、電磁波吸収体評価装置。
TIFF
2024061083000016.tif
64
170
ここで、ｍおよびｐはそれぞれ独立に１以上の整数である。また、筐体に囲まれた領域にｎ個の物質が存在し、前記物質のうちｉ番目の物質の複素比透磁率をμ
ｒｉ
、複素比誘電率をε
ｒｉ
、前記筐体の前記長さ方向に直交する断面に占める面積をＳ
ｉ
として、αは下記式（３）および式（４）より得られるμ
ｒ
およびε
ｒ
を用いて、式（５）によって表される。μ
０
は真空の透磁率、ε
０
は真空の誘電率である。
TIFF
2024061083000017.tif
90
170
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記入力用マイクロストリップ線路および前記出力用マイクロストリップ線路において、相互に対向する端部に、それぞれ終端抵抗が接続されている、請求項１に記載の電磁波吸収体評価装置。
【請求項３】
前記基板は、前記筐体の底面に沿って配置され、
前記電磁波吸収体は、少なくとも、前記筐体の天井面に沿って、前記基板に対向する位置に配置可能であり、
前記筐体の天井面に沿って配置された前記電磁波吸収体と、前記基板との間の距離が、０．０１ｍｍ以上である、請求項１に記載の電磁波吸収体評価装置。
【請求項４】
前記入力用マイクロストリップ線路および前記出力用マイクロストリップ線路は、それぞれ線路幅ｗを有し、前記筐体の前記幅方向に沿った相互間のずれ量が、ｗ／２以下である、請求項１に記載の電磁波吸収体評価装置。
【請求項５】
前記筐体の構成材料は、電気抵抗率が１５０μΩ・ｃｍ以下であり、少なくとも前記基板の上面および側面を覆う部位の板厚が０．０１ｍｍ以上である、請求項１に記載の電磁波吸収体評価装置。
【請求項６】
前記入力用マイクロストリップ線路および前記出力用マイクロストリップ線路は、前記筐体の前記幅方向に、両側の前記筐体の壁面から、ｂ／１０以上離れている、請求項１に記載の電磁波吸収体評価装置。
【請求項７】
前記入力用マイクロストリップ線路および前記出力用マイクロストリップ線路は、相互に対向していない方の端部がそれぞれ、前記筐体の前記長さ方向に沿って、前記筐体の壁面から、前記評価周波数ｆ
ｔ
に対応する波長の１／６以上離れている、請求項１に記載の電磁波吸収体評価装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電磁波吸収体評価装置を用い、
前記筐体の内部に、評価対象の電磁波吸収体を配置して、
前記評価周波数ｆ
ｔ
を含む周波数範囲の入力信号を前記入力用マイクロストリップ線路より入力し、前記出力用マイクロストリップ線路より出力される出力信号を検出することで、前記電磁波吸収体の特性を評価する、電磁波吸収体評価方法。
【請求項９】
前記筐体に、前記電磁波吸収体を配置した場合と配置しない場合の比較、および
異なる前記電磁波吸収体を配置した場合の比較の少なくとも一方に基づき、前記電磁波吸収体の特性を評価する、請求項８に記載の電磁波吸収体評価方法。
【請求項１０】
前記電磁波吸収体は、２０ＧＨｚ以上の通信周波数を有する高周波通信装置に使用されるものであり、
前記通信周波数を前記評価周波数ｆ
ｔ
とみなした場合に、前記式（１）および式（２）を満たすように、前記筐体の寸法を設計したうえで、
前記通信周波数を含む周波数範囲で、前記電磁波吸収体の特性を評価する、請求項８に記載の電磁波吸収体評価方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波吸収体評価装置および電磁波吸収体評価方法に関し、さらに詳しくは、ミリ波帯または準ミリ波帯で電磁波吸収体の特性を評価するための電磁波吸収体評価装置および電磁波吸収体評価方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
入力された信号を処理して出力する処理回路を備えた高周波通信装置において、入力信号と出力信号の間で、電磁波を介したカップリング（電磁界結合）が起こるのが問題となる。特に、金属製の筐体に処理回路が収容される場合には、筐体内での電磁波の伝搬・共振により、このようなカップリングが促進されてしまう。通信周波数の高周波化に伴い、カップリングの問題は顕著になっている。近年、ミリ波領域の周波数を利用する通信装置が多く上市されているが、ミリ波領域や準ミリ波領域のように、高周波領域で通信を行うそれらの通信装置においては、筐体内でのカップリングの問題が深刻となる。
【０００３】
高周波通信装置において、入力信号と出力信号の間等、回路中における信号間のカップリングを低減する手段の１つとして、金属筐体の内側等、処理回路を覆う部位に、電磁波吸収体を設置する方法が用いられている。電磁波吸収体は、シート状にして筐体の内壁面に貼り付けたり、ケース状に成形して、筐体の内側に配置したりされる。その種の電磁波吸収体の構成材料のとしては、樹脂材料等よりなるマトリクス中に軟磁性材料よりなる粒子を分散させたものが代表的である。
【０００４】
電磁波吸収体の電磁波吸収効率は、具体的な構成材料や厚み、また吸収対象とする電磁波の周波数に大きく依存する。そのため、高周波通信装置に電磁波吸収体を設置するにあたり、使用する予定の電磁波吸収体で、吸収すべき周波数の電磁波を十分に吸収し、筐体内でのカップリングを十分に抑制することができるかを事前に確認すること、また、吸収すべき周波数の電磁波を十分に吸収できるように、電磁波吸収体の材料組成や厚さ等を設計することが重要である。そのためには、実際に筐体の内部に電磁波吸収体を配置し、電磁波吸収効率を評価する必要がある。そのような評価として、例えば特許文献１では、実施例において、鉄粉、セラミックス粉、合成樹脂を含む樹脂複合体よりなる電磁波吸収体を、パッケージベースと、パッケージベース上に取り付けられた蓋体とを備えた高周波回路用パッケージの蓋体に貼り付けて、高周波回路用パッケージの電力透過係数Ｓ
２１
を、０．１ＧＨｚ～１３．１ＧＨｚの範囲において、評価している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００４－１４３３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のとおり、実際に、筐体の内部に電磁波吸収体を配置して、電磁波吸収効率を評価することは、電磁波吸収体の性能の確認や、高性能の電磁波吸収体の開発において重要である。特に、ミリ波帯や準ミリ波帯のような高周波の領域では、カップリングの影響が深刻になるため、十分に高い電磁波吸収効率を有する電磁波吸収体を用いて、カップリングを低減することの要請が強い。しかし、ミリ波帯や準ミリ波帯の電磁波は、波長の短さにより、多数の周波数での乱発的な共振の発生や、筐体内の構造物からの影響により、筐体内で複雑な挙動を示しやすい。特許文献１の実施例で用いられている高周波回路用パッケージのような実際のデバイスを用いるとすれば、得られる電力透過係数は、複雑な周波数依存性を示すと考えられる。また、次に説明するとおり、発明者が明らかにしたところによると、実際のデバイスよりも簡略化した試験装置を用いる場合にも、試験装置の設計によっては、電磁波が複雑な挙動を示す。
【０００７】
例えば、図１のように、入力用および出力用のマイクロストリップ線路４，５を形成した基板３を、内部にケース状の電磁波吸収体（図略）を配置した筐体２に収容し、入力用マイクロストリップ線路４からミリ波領域の信号を入力し、出力用マイクロストリップ線路５にて電磁波透過率Ｓ
２１
を計測した結果を、図４（ａ）に示している。筐体の寸法は、内寸で、幅ａを２２．６ｍｍ、高さｂを１０．８ｍｍ、長さＬを６３．５ｍｍとしている。電磁波吸収体としては、軟磁性粉末（ＳＵＳ４１０Ｌ）を樹脂（アクリルゴム）に分散させたものを用いており、図には、電磁波吸収体を筐体内に設けない場合、および軟磁性粉末の含有量が１５体積％および４０体積％である電磁波吸収体を設けた場合の計測結果を、それぞれ示している。図４（ａ）において、電磁波透過率Ｓ
２１
は、激しく上下に変動する複雑なグラフ形状を示している。また、電磁波吸収体の有無および軟磁性粉末の含有量が異なる３つのグラフの間で、その激しい上下変動を上回る挙動の差を明瞭に認識するのは難しく、電磁波吸収体による電磁波吸収の効果を評価することができない。さらに、図４（ｂ）に、有限要素法による電磁界解析を用いたシミュレーションの結果を示しているが、ここでもグラフに激しい上下変動が見られており、図４（ａ）の実測で得られた複雑なグラフ形状は、実験上のノイズ等の偶発事象によるものではなく、多数の周波数での電磁波の共振の発生や、筐体内の構造物からの影響等、本質的な原因によるものであると言える。
【０００８】
このように、ミリ波領域や準ミリ波領域においては、電磁波吸収体の性能を実測によって評価しようとしても、意味のある情報を得られない可能性がある。例えば、特定の周波数の電磁波を、ある電磁波吸収体がどの程度吸収するのかに関する情報を、明確に得られない可能性がある。しかし、高周波通信装置において、電磁波吸収体には、所定の周波数の電磁波を十分に吸収することが求められ、適切な電磁波吸収体を選択・設計するためには、目的とする周波数の電磁波に対する電磁波吸収体の挙動を、明確に知る必要がある。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、ミリ波帯または準ミリ波帯の電磁波に対する電磁波吸収体の挙動を高精度に評価することができる電磁波吸収体評価装置、および電磁波吸収体評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明にかかる電磁波吸収体評価装置および電磁波吸収体評価方法は、以下の構成を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許