JP2025182425A - 電波吸収体およびアンテナ装置 - Google Patents

電波吸収体およびアンテナ装置

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JP2025182425A JP2024089968A JP2024089968A JP2025182425A JP 2025182425 A JP2025182425 A JP 2025182425A JP 2024089968 A JP2024089968 A JP 2024089968A JP 2024089968 A JP2024089968 A JP 2024089968A JP 2025182425 A JP2025182425 A JP 2025182425A
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Akihiro Anzai
之人 齊藤
Yukito Saito
雅史 白田
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Abstract

【課題】本発明では、簡易な方法で、無線基地局や端末で使用されるアンテナの素子間相互結合を低減し、放射効率を改善することを課題とする。
【解決手段】本発明では、誘電体基板と、第1および第2アンテナ素子を有し、前記第1および第2アンテナ素子の間に電波吸収体を備えることにより、素子間相互結合を低減し、放射効率を向上させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、アンテナ素子間のアイソレーションを改善するための電波吸収体を備えたアンテナ装置に関する。
近年、無線基地局や端末で使用されるアレイアンテナは、誘電体等のプリント基板上に導体パッチで放射素子を複数形成したパッチアレーアンテナを用いるようになっている。パッチアレーアンテナは、厚さが薄く、隣接した放射素子の電波と合わせて指向性を制御できるため高性能のアンテナ特性を有し、低コスト化が可能である。
アレイアンテナの放射素子間の中心距離( 放射素子中心距離)dは、一般的にd=λ/2が選定される。λは空気中の波長である。ここで、d>λ/2の場合、グレーティングローブ(不要方向へのエネルギー放射)が発生するため好ましくない。また、d<λ/2の場合、素子間相互結合が起こり、アンテナ特性が変わるため好ましくない。
ここで、実際のアレイアンテナでは、放射素子間の中心距離(放射素子中心距離)d がλ/2であっても、隣接する放射素子の端面同士の間隔(実質的な素子間隔) ’が放射素子中心距離d よりも大幅に小さくなる(d’≪λ/2)。これにより、放射素子間に非常に大きな素子間相互結合( 結合率の増大)が発生する問題がある。これは、実際には放射素子が有限の大きさを持つため、放射素子中心距離d に対し実質的な素子間隔d’が大幅に小さくなるためである。
また、配線や他部品の都合から、d<λ/2以下でアンテナ設計を余儀なくされる場合もある。
また、放射素子の素子面積を大きくして単独利得を大きくし、伝送損失(フィーダーロス)を低減するために、低比誘電率および低誘電正接のプリント基板が選定される場合がある。このような構造の場合には、アレイアンテナの放射素子中心距離がさらに狭くなり、素子間相互結合がさらに増大してしまう悪循環が生じる。素子間相互結合の増大は、アンテナ放射効率の極端な低下をもたらす。この際、アレイアンテナ全体(アレイファクター)ではなく、放射素子単体の放射効率が低下することになり、放射効率が半減する場合もある。
この様な素子間相互結合の抑止のために、例えば、素子間に電気的な接続を持つアイソレーション構造を設けた技術が開示されている(特許文献1)。
WO2018/235593
先行技術の様な電気的な接続を持つアイソレーション構造は、回路が煩雑になることがあり、また、金属層を含むため、表面での反射影響を考慮して設計する必要性があった。
本発明では、簡易な方法で、放射効率を改善することを課題とする。
本発明では、誘電体基板と、第1および第2アンテナ素子を有し、前記第1および第2アンテナ素子の間に電波吸収体を備えることにより、素子間相互結合を低減し、放射効率を向上させる。具体的には以下の手段で達成される。
[1]誘電体基板と、第1および第2アンテナ素子を有し、前記第1および第2アンテナ素子の間に電波吸収体を備えた、アンテナ装置。
[2]前記電波吸収体は、磁性粉体とバインダーとを含み、特定の周波数を選択的に吸収する、[1]に記載のアンテナ装置。
[3]前記電波吸収体の高さが30mm以下である、[1]および[2]に記載のアンテナ装置。
[4]前記電波吸収体が格子状であって、誘電体基板に接して設置される、[1]~[3]に記載のアンテナ装置。
[5]前記磁性粉体は、マグネトプランバイト型六方晶フェライトの粉体を含む請求項[1]~[4]に記載のアンテナ装置。
[6]前記誘電体基板の比誘電率は1~40である、[1]~[5]のいずれかに記載のアンテナ装置。
[7][1]~[6]に記載のアンテナ装置に使用される電波吸収体。
本開示によると、アンテナ装置において、簡易な構成により放射効率を改善することができる。
実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図 (a)は図1のアレイアンテナの平面図、(b)は図1のアレイアンテナの断面図 アイソレーション構造の他の構成例を示す模式図。(a)はアレイアンテナの平面図、(b)はアレイアンテナの断面図 アイソレーション構造の他の構成例を示す模式図。(a)はアレイアンテナの平面図、(b)はアレイアンテナの断面図
以下、本発明について詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜、変更を加えて実施できる。
図1は実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。図2(a)は図1のアンテナ装置の平面図、図2(b)は図1のアンテナ装置の断面図である。
図1および図2に示すアンテナ装置は、誘電体基板1と、誘電体基板1の上面( 第1 面に相当する)に設けられた第1および第2アンテナ素子2,3と、誘電体基板1の下面(第2面に相当する)に設けられた接地導体4と、第1および第2アンテナ素子2,3の間に設けられた電波吸収体(アイソレーション構造部)5とを備えている。ここでは、第1アンテナ素子2は送信アンテナであり、第2アンテナ素子3は受信アンテナである。
図1では、第1および第2アンテナ素子2,3が並ぶ方向をX方向とし(第1方向に相当する)、平面視でX方向と垂直をなす方向をY方向とし(第2方向に相当する)、基板面に垂直な方向をZ方向としている。図2(b)はX方向に沿った、第1および第2アンテナ素子2,3および電波吸収体(アイソレーション構造部)5を通る断面を示している。また、アンテナ素子2,3の平面形状は、ほぼ正方形状になっている。ただし、アンテナ素子2,3の平面形状はこれに限られるものではない。
アンテナ素子2,3は銅、銀、金の様な金属であってもよく、磁性材料を含む寸法可変な材料で構成されても良い。
電波吸収体(アイソレーション構造部)5は、アンテナ装置のアイソレーションを改善する機能を有する。すなわち、誘電体基板1を伝播する電波信号に対して、電波吸収体(アイソレーション構造部)5は電気的な壁の役割を持つ。特に、本発明における電波吸収体は、特定の電波を強く吸収する特徴を有し、効率的に電波を吸収することができる。
[電波吸収体]
本開示の電波吸収体は、磁性粉体とバインダーとを含む電波吸収層を有し、かつ、金属を有しない電波吸収体であり、電波吸収層における磁性粉体の充填率が35体積%以下であり、電波吸収層における磁性粉体の充填率をP体積%とし、かつ電波吸収層の厚みをQmmとしたときに、0.65≦(P/100)×Qの関係を満たす電波吸収体である。
本開示の電波吸収体は、磁性粉体とバインダーとを含む電波吸収層を有し、電波吸収層における磁性粉体の充填率が35体積%以下であり、電波吸収層における磁性粉体の充填率をP体積%とし、かつ、電波吸収層の厚みをQmmとしたときに、0.65≦(P/100)×Qの関係を満たすため、金属層を有しないにも関わらず、ミリ波帯域における透過減衰量及び反射減衰量が共に10dB以上となる。
透過減衰量及び反射減衰量が共に10dB以上である電波吸収体によれば、少なくとも90%の電波を吸収できる。
~ 電波吸収体の構成~
本開示の電波吸収体は、電波吸収層を有し、金属層を有さないことが好ましい。
本開示の電波吸収体は、本開示の電波吸収体の効果を損なわない範囲において、必要に応じて、電波吸収層以外の層( 所謂、他の層)を有していてもよい。
他の層としては、保護層、粘着剤層、剥離層等が挙げられる。
また、本開示の電波吸収体は、本開示の電波吸収体の効果を損なわない範囲において、他の層として、金属を含まない反射層を有していてもよいが、金属を含まない反射層を有していない態様が好ましい。
~電波吸収体の形状~
本開示の電波吸収体は、平面形状を有していてもよく、立体形状を有していてもよい。
平面形状としては、特に制限はなく、シート状、フィルム状等の形状が挙げられる。
立体形状としては、格子状、筒状(円筒状、角筒状等)、ホーン状、箱状(但し、面の1つが開放されている)などが挙げられる。
〔電波吸収層〕
電波吸収層は、磁性粉体とバインダーとを含む。
電波吸収層に含まれる成分の詳細は、後述する。
電波吸収層における磁性粉体の充填率は、35体積%以下であり、8体積%以上35体積%以下であることが好ましく、15体積%以上35体積%以下であることがより好ましく、20体積%以上35体積%以下であることが更に好ましく、25体積%以上35体積%以下であることが特に好ましい。
電波吸収層における磁性粉体の充填率が35体積%以下であると、電波吸収体は、金属を有しない場合であっても、10dB以上の反射減衰量を実現し得る。
電波吸収層における磁性粉体の充填率は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、以下の方法により測定し、算出した値である。
電波吸収層を5mm×5mmの大きさに切断する。切断した電波吸収層をステージに貼り付けた後、集束イオンビーム(FIB)を用いて、厚み方向に断面を加工する。加工した電波吸収層の断面が上部になるようにステージにセットした後、電界放出形走査電子顕微鏡(FE-SEM)を用いて、加圧電圧15kV、及び、観察倍率3,000倍の条件にて、視野が30μm×40μmの断面SEM像を得る。得られた断面SEM像を2値化処理し、磁性粉体の割合を求め、磁性粉体の充填率を算出する。
以上の操作を、電波吸収層の切断箇所を変えて5回行い、算出した値の算術平均値を電波吸収層における磁性粉体の充填率とする。なお、算術平均値は、小数点以下1桁目を四捨五入する。
集束イオンビーム(FIB)装置としては、例えば、(株)日立製作所の高性能集束イオンビーム(FIB)装置(製品名:MI4050)を好適に用いることができる。但し、集束イオンビーム(FIB)装置は、これに限定されない。
電界放出形走査電子顕微鏡(FE-SEM)としては、例えば、(株)日立製作所の電界放出形走査電子顕微鏡(製品名:SU-8220)を好適に用いることができる。但し、電界放出形走査電子顕微鏡(FE-SEM)は、これに限定されない。
電波吸収層は、電波吸収層における磁性粉体の充填率をP体積%とし、かつ、電波吸収層の厚みをQmmとしたときに、0.65≦(P/100)×Qの関係を満たし、0.65≦(P/100)×Q≦5.0の関係を満たすことが好ましく、0.65≦(P/100)×Q≦3.5の関係を満たすことがより好ましく、0.65≦(P/100)×Q≦1.75の関係を満たすことが更に好ましく、0.65≦(P/100)×Q≦1.0の関係を満たすことが特に好ましい。
0.65≦(P/100)×Qの関係を満たすと、電波吸収体は、10dB以上の透過減衰量を実現し得る。
電波吸収層の厚みは、既述の「0.65≦(P/100)×Q」の関係を満たせば、特に限定されない。
電波吸収層の厚みは、例えば、設置場所の自由度の観点から、30mm以下であることが好ましく、10mm以下であることがより好ましく、5mm以下であることが更に好ましい。
電波吸収層の厚みの下限は、特に限定されないが、例えば、機械的特性の観点から、2mm以上が好ましい。
電磁波吸収層の厚みは、デジタル測長機を用いて測定される値であり、具体的には、任意に選択した9箇所において測定した測定値の算術平均値である。
デジタル測長機としては、例えば、(株)ミツトヨのデジタル測長機〔製品名:Litematic(登録商標)VL-50A〕を好適に用いることができる。但し、デジタル測長機は、これに限定されない。
0.65≦(P/100)×Qの関係を満たす態様としては、例えば、電波吸収層の厚みが10mm以下であり、かつ、電波吸収層における磁性粉体の充填率が8体積%以上35体積%以下である態様が好ましく、電波吸収層の厚みが5mm以下であり、かつ、電波吸収層における磁性粉体の充填率が15体積%以上35体積%以下である態様がより好ましく、電波吸収層の厚みが2mm以上5mm以下であり、かつ、電波吸収層における磁性粉体の充填率が20体積%以上35体積%以下である態様が更に好ましい。
<磁性粉体>
電波吸収層は、磁性粉体を含む。
磁性粉体としては、特に限定されず、例えば、フェライト、酸化鉄、コバルト、酸化クロム等の粉体が挙げられる。
磁性粉体は、例えば、電波吸収性能の観点から、マグネトプランバイト型六方晶フェライトの粉体(以下、「マグネトプランバイト型六方晶フェライト粉体」ともいう。)を含むことが好ましく、マグネトプランバイト型六方晶フェライト粉体であることがより好ましい。
マグネトプランバイト型六方晶フェライトは、一般的には、組成式AFe121 9(式中、Aは、Sr、Ba、Ca、Pb等の金属元素を表す。)で表される化合物である。
但し、本開示における「マグネトプランバイト型六方晶フェライト」の概念には、組成式AFe121 9で表されるマグネトプランバイト型六方晶フェライト以外に、後述の式(1)で表されるマグネトプランバイト型六方晶フェライトも包含される。
は、例えば、操作性及び取り扱い性の観点から、Sr、Ba、Ca、及びPbからなる群より選ばれる少なくとも1 種の金属元素であることが好ましい。
磁性粉体は、例えば、磁気特性に優れ、かつ、高周波数帯域でも優れた電波吸収性能を示し得る点で、下記の式(1)で表されるマグネトプランバイト型六方晶フェライトの粉体を含むことが好ましく、式(1)で表されるマグネトプランバイト型六方晶フェライトの粉体であることが好ましい。
以下、式(1)で表されるマグネトプランバイト型六方晶フェライトを「特定マグネトプランバイト型六方晶フェライト」ともいう。また、特定マグネトプランバイト型六方晶フェライトの粉体を「特定マグネトプランバイト型六方晶フェライト粉体」ともいう。
式(1)中、Aは、Sr、Ba、Ca、及びPbからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素を表し、xは、1.5≦x≦8.0を満たす。
式(1)におけるAは、Sr、Ba、Ca、及びPbからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素であれば、金属元素の種類及び数は、特に限定されない。
式(1)におけるAは、例えば、操作性及び取り扱い性の観点から、Sr、Ba、及びCaからなる群より選ばれる少なくとも1 種の金属元素であることが好ましい。
また、式(1)におけるAは、例えば、79GHz付近で優れた電波吸収性能を示し得る点で、Srを含むことが好ましく、Srであることがより好ましい。
式(1)におけるxは、1.5≦x≦8.0を満たし、1.5≦x≦6.0を満たすことが好ましく、1.5≦x≦4.0を満たすことがより好ましく、1.5≦x≦3.0を満たすことが更に好ましい。
式(1)におけるxが1.5以上であると、60GHzよりも高い周波数帯域の電波を吸収できる。
式(1)におけるxが8.0以下であると、マグネトプランバイト型六方晶フェライトが磁性を有する。
特定マグネトプランバイト型六方晶フェライトとしては、S r F e ( 1 0 . 4 4 ) A l (1 . 5 6 )1 9 、S r F e ( 1 0 . 0 0 ) A l( 2 . 0 0 )1 9 、S r F e ( 9 . 9 5 ) Al ( 2 . 0 5 )1 9 、S r F e ( 9 . 8 5 ) A l ( 2 . 1 5 )1 9 、S r F e ( 9 . 7 9 )A l ( 2 . 2 1 )1 9 、S r F e ( 9 . 7 4 ) A l ( 2 . 2 6 ) 1 9 、S r F e ( 9 . 7 0) A l ( 2 . 3 0 )1 9 、S r F e ( 9 . 5 8 ) A l ( 2 . 4 2 ) 1 9 、S r F e ( 9 . 37 ) A l ( 2 . 6 3 ) 1 9 、S r F e ( 9 . 3 3 ) A l ( 2 . 6 7 )1 9 、S r F e ( 9 .2 7 ) A l ( 2 . 7 3 ) 1 9 、S r F e ( 7 . 8 8 )A l ( 4 . 1 2 )1 9 、S r F e ( 7. 7 1 ) A l ( 4 . 2 9 )1 9 、S r F e ( 7 . 3 7 ) A l ( 4 . 6 3 )1 9 、S r F e (7 . 0 4 ) A l ( 4 . 9 6 )1 9 、S r F e ( 6 . 2 5 ) A l ( 5 . 7 5 ) 1 9 、B a F e( 9 . 5 0 ) A l ( 2 . 5 0 ) 1 9 、B a F e ( 1 0 . 0 5 ) A l ( 1 . 9 5 )1 9 、C aF e ( 1 0 . 0 0 ) A l ( 2 . 0 0 )1 9 、P b F e ( 9 . 0 0 ) A l ( 3 . 0 0 )1 9 、S r ( 0 . 8 0 ) B a ( 0 . 1 0 ) C a ( 0 . 1 0 ) F e ( 9 . 8 3 ) A l ( 2 . 1 7 )1 9 、S r ( 0 . 8 0 ) B a ( 0 . 1 0 ) C a ( 0 . 1 0 ) F e ( 8 . 8 5 ) A l ( 3 . 1 5 )1 9 等が挙げられる。
例えば、S r F e ( 1 0 . 0 0 ) A l ( 2 . 0 0 )1 9 は、76.5GHz付近に共鳴周波数を有する特定マグネトプランバイト型六方晶フェライトであり、SrFe ( 9 . 70 ) A l ( 2 . 3 0 ) 1 9 は、85.0GHz付近に共鳴周波数を有する特定マグネトプランバイト型六方晶フェライトである。
特定マグネトプランバイト型六方晶フェライト粉体の製造方法については、特開2023-145469に記載の製造方法で行う。
マグネトプランバイト型六方晶フェライトの組成は、高周波誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)発光分光分析法により確認する。
具体的には、試料粉体12mg及び4mol/L(リットル;以下、同じ。)の塩酸水溶液10mLを入れた耐圧容器を、設定温度120℃のオーブンで12時間保持し、溶解液を得る。次いで、得られた溶解液に純水30mLを加えた後、0.1μmのメンブレンフィルタを用いてろ過する。このようにして得られたろ液の元素分析を、高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析装置を用いて行う。得られた元素分析の結果に基づき、鉄原子100原子%に対する各金属原子の含有率を求める。求めた含有率に基づき、組成を確認する。
ICP発光分光分析装置としては、例えば、(株)島津製作所のICPS-8100(型番)を好適に用いることができる。但し、ICP発光分光分析装置は、これに限定されない。
マグネトプランバイト型六方晶フェライトの結晶相は、単相でもよいし、単相でなくてもよいが、マグネトプランバイト型六方晶フェライトが特定マグネトプランバイト型六方晶フェライトである場合には、結晶相は、単相であることが好ましい。
結晶相が単相である特定マグネトプランバイト型六方晶フェライトの粉体は、アルミニウムの含有割合が同じである場合、結晶相が単相ではない(例えば、結晶相が二相である)特定マグネトプランバイト型六方晶フェライトの粉体と比較して、保磁力が高く、磁気特性により優れる傾向がある。
本開示において、「結晶相が単相である」場合とは、粉末X線回折(XRD:X-Ray-Diffraction;以下、同じ。)測定において、任意の組成のマグネトプランバイト型六方晶フェライトの結晶構造を示す回折パターンが1種類のみ観察される場合をいう。
一方、本開示において、「結晶相が単相ではない」場合とは、任意の組成のマグネトプランバイト型六方晶フェライトが複数混在し、回折パターンが2種類以上観察されたり、マグネトプランバイト型六方晶フェライト以外の結晶の回折パターンが観察されたりする場合をいう。
結晶相が単相ではない場合、主たるピークとそれ以外のピークとが存在する回折パターンが得られる。ここで、「主たるピーク」とは、観察される回折パターンにおいて、回折強度の値が最も高いピークを指す。
電波吸収層が、磁性粉体として、マグネトプランバイト型六方晶フェライト粉体を含む場合、マグネトプランバイト型六方晶フェライト粉体の粉末X線回折(XRD)測定により得られる、主たるピークの回折強度の値(以下、「Im」と称する。)に対する、それ以外のピークの回折強度の値(以下、「Is」と称する。)の比(Is/Im)は、例えば、電波吸収性能により優れる電波吸収体を製造できるという観点から、1/2以下であることが好ましく、1/5以下であることがより好ましい。
なお、2種以上の回折パターンが重なり、それぞれの回折パターンのピークが極大値を有している場合には、それぞれの極大値をIm及びIsと定義し、比を求める。また、2種以上の回折パターンが重なり、主たるピークの肩部として、それ以外のピークが観察される場合には、肩部の最大強度値をIsと定義し、比を求める。
また、それ以外のピークが2つ以上存在する場合には、それぞれの回折強度の合計値をIsと定義し、比を求める。
回折パターンの帰属には、例えば、国際回折データセンター(ICDD:International Centre for Diffraction Data 、登録商標)のデータベースを参照できる。
例えば、Srを含むマグネトプランバイト型六方晶フェライトの回折パターンは、国際回折データセンター(ICDD)の「00-033-1340」を参照できる。但し、特定マグネトプランバイト型六方晶フェライトのように、鉄の一部がアルミニウムに置換されると、ピーク位置はシフトする。
マグネトプランバイト型六方晶フェライトの結晶相が単相であることは、既述のとおり、粉末X線回折(XRD)測定により確認する。
具体的には、粉末X線回折(XRD 装置を用い、以下の条件にて測定する。
粉末X 線回折(XRD)装置としては、例えば、PANalytical社のX’PertPro(製品名)を好適に用いることができる。但し、粉末X線回折(XRD)装置は、これに限定されない。
- 条件-
X線源:CuKα線
〔波長:1.54 Å(0.154 nm) 、出力: 40 mA , 45 kV 〕
スキャン範囲: 20 ° < 2θ < 70 °
スキャン間隔: 0.05 °
スキャンスピード: 0.75 ° / min
電波吸収層が、マグネトプランバイト型六方晶フェライト粉体を含んでいることは、例えば、以下の方法により確認できる。
電波吸収層を細かく切り刻んだ後、溶剤(例えば、アセトン)中に1日間~2日間浸漬した後、乾燥させる。乾燥後の電波吸収層を更に細かく磨り潰し、粉末X線回折(XRD)測定を行うことにより、構造を確認できる。
また、電波吸収層の断面を切り出した後、例えば、エネルギー分散型X線分析装置を用いることで、組成を確認できる。
磁性粉体を構成する粒子の形状としては、特に限定されず、例えば、球状、ロッド状、針状、平板状、不定形状等の形状が挙げられる。
マグネトプランバイト型六方晶フェライト粉体を構成する粒子の形状としては、例えば、平板状、不定形状等である。
磁性粉体を構成する粒子の大きさは、特に限定されない。
磁性粉体(好ましくはマグネトプランバイト型六方晶フェライト粉体、より好ましくは特定マグネトプランバイト型六方晶フェライト粉体; 以下、同じ。)は、レーザ回折散乱法により測定した個数基準の粒度分布において、最頻値をモード径、累積10%径をD10、及び累積90%径をD90としたときに、モード径が5μm 以上10μm未満であり、かつ、(D90-D10)/モード径≦3.0であることが好ましく、モード径が5μm以上10μm未満であり、かつ、(D90-D10)/モード径≦2.5であることがより好ましく、モード径が5μm以上10μm未満であり、かつ、(D90-D10)/モード径≦2.0であることが更に好ましく、モード径が5μm以上10μm未満であり、かつ、(D90-D10)/モード径≦1.5であることが特に好ましく、モード径が5μm以上10μm未満であり、かつ、(D90-D10)/モード径≦1.0であることが最も好ましい。
モード径が5μm以上であり、(D90-D10)/モード径≦3.0である磁性粉体によれば、磁気特性が劣る微細な粒子が比較的少ないため、電波吸収性能により優れる電波吸収体を製造できる傾向がある。
モード径が10μm未満であり、(D90-D10)/モード径≦3.0である磁性粉体によれば、粗大な粒子が比較的少ないため、強度により優れる電波吸収体を製造できる傾向がある。
磁性粉体の粒径(即ち、モード径、D10、及びD90)は、篩、遠心分離機等による分級、乳鉢及び乳棒、超音波分散機等による粉砕などにより、制御できる。例えば、磁性粉体の粒径を粉砕により制御する場合には、粉砕手段、粉砕時間、メディアの材質、メディア径等の選択により、目的の値に調整可能である。
例えば、メディアを用いる粉砕によれば、磁性粉体の粒径は、小さくなる傾向を示す。また、例えば、粉砕時間が長いほど、磁性粉体の粒径は、小さくなる傾向を示す。また、例えば、メディア径が小さいほど、磁性粉体の粒径は、小さくなる傾向を示す。
「(D90-D10)/モード径」の値は、粉砕後に、例えば、篩、遠心分離機等による分級により粒子を選別することで、目的の値に調整が可能である。
磁性粉体の最頻値、累積10%径、及び累積90% 径は、レーザ回折散乱法により測定した個数基準の粒度分布に基づいて求められる値である。具体的には、以下の方法により測定される値である。
磁性粉体10mgにシクロヘキサノン500mLを加えて希釈した後、振とう機を用いて30秒間撹拌し、得られた液を粒度分布測定用サンプルとする。次いで、粒度分布測定用サンプルを用いて、レーザ回折散乱法により粒度分布を測定する。測定装置には、レーザ回折/ 散乱式粒子径分布測定装置を用いる。
レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置としては、例えば、(株)堀場製作所のParticaLA-960(製品名)を好適に用いることができる。但し、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置は、これに限定されない。
電波吸収層に含まれる磁性粉体の粒径は、例えば、以下の方法により確認できる。
電波吸収層を細かく切り刻んだ後、溶剤(例えば、アセトン)中に超音波分散させる。
得られた分散液を試料とし、レーザ回折散乱法による測定を行うことにより、磁性粉体の粒径を確認できる。
磁性粉体の保磁力(Hc)は、特に限定されないが、例えば、2.5kOe以上であることが好ましく、4.0kOe以上であることがより好ましく、5.0kOe以上であることが更に好ましい。
磁性粉体の保磁力(Hc)が2.5kOe以上であると、電波吸収性能により優れる電波吸収体を製造できる。
磁性粉体の保磁力(Hc)の上限は、特に限定されないが、例えば、18kOe以下であることが好ましい。
磁性粉体の単位質量あたりの飽和磁化(δs)は、特に限定されないが、例えば、10emu/g以上であることが好ましく、20emu/g以上であることがより好ましく、30emu/g以上であることが更に好ましい。
磁性粉体の単位質量あたりの飽和磁化(δs)が10emu/g以上であると、電波吸収性能により優れる電波吸収体を製造できる。
磁性粉体の単位質量あたりの飽和磁化(δs)の上限は、特に限定されないが、例えば、60emu/g以下であることが好ましい。
磁性粉体の保磁力(Hc)及び単位質量あたりの飽和磁化(δs)は、振動試料型磁力計を用いて、雰囲気温度23℃の環境下、最大印加磁界50kOe、及び磁界掃引速度25Oe/s(秒)の条件にて測定した値である。
振動試料型磁力計としては、例えば、(株)玉川製作所のTM-TRVSM5050-SMSL型(型番)を好適に用いることができる。但し、振動試料型磁力計は、これに限定されない。
電波吸収層は、磁性粉体を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
電波吸収層における磁性粉体の質量基準の含有量は、電波吸収層における磁性粉体の充填率が35体積%以下となる量であれば、特に限定されない。
(効果検証)
本願発明者は、次のようなシミュレーションモデルを用いた。第1および第2アンテナ素子2,3のアンテナサイズは、送信周波数および誘電体基板1の比誘電率で最適化するものとした。第1および第2アンテナ素子2,3の中心間距離は、送信信号の波長λ1に相当する長さとし、誘電体基板1 の厚さは送信信号の波長λ1の0.05倍とした。そして送信周波数として、78GHzについてシミュレーションを行った。なお、誘電体基板1の比誘電率εrは通常、2.0~5.0の範囲であるため、比誘電率εr=3.0とした。
シミュレーションでは、電波吸収体(アイソレーション構造部、高さ30mm)5のある場合とない場合について、第1アンテナ素子から発信される電波が漏れて第2アンテナ素子で受信する電波量をアイソレーション[dB]として比較を行った。
電波吸収体のない場合のアイソレーションは-30dBであるのに対し、電波吸収体のある場合のアイソレーションは-35dBであり、アイソレーションの改善効果が高いことがわかった。
(他の構成例2)
図3は、他の構成例である。図3の電波吸収体(アイソレーション構造部)5は、図2の電波吸収体とほぼ同様である。ただし、格子状に形成されている。これは、格子状に第1および第2アンテナ素子2,3を囲う方が、より電波を吸収しやすくなるためである。
(効果検証)
前述のシミュレーションと同様に、電波吸収体(アイソレーション構造部、高さ30mm)5のある場合とない場合について、第1アンテナ素子から発信される電波が漏れて第2アンテナ素子で受信する電波量をアイソレーション[dB]として比較を行った。
電波吸収体のない場合のアイソレーションは-30dBであるのに対し、電波吸収体のある場合のアイソレーションは-38dBであり、アイソレーションの改善効果が高いことがわかった。
(他の構成例3)
図4は、他の構成例である。図4の電波吸収体(アイソレーション構造部)5は、図3の電波吸収体とほぼ同様である。ただし、誘電体基板1に埋め込まれて形成されている。これは、基材中を伝搬する電波を効率的に、吸収するとともに第1アンテナ素子から上方に発信される電波を吸収しにくく、放射効率を高めるためである。
(効果検証)
前述のシミュレーションと同様に、電波吸収体(アイソレーション構造部、誘電体基板に埋め込み)5のある場合とない場合について、第1アンテナ素子から発信される電波が漏れて第2アンテナ素子で受信する電波量をアイソレーション[dB]として比較を行った。
電波吸収体のない場合のアイソレーションは-30dBであるのに対し、電波吸収体のある場合のアイソレーションは-36dBであり、アイソレーションの改善効果が高いことがわかった。
本開示では、電波吸収体(アイソレーション構造部)によるアイソレーションの改善効果が大きくなるので、例えば、アンテナ装置の性能向上に有用である。
1 誘電体基板
2 第1アンテナ素子
3 第2アンテナ素子
4 接地導体
5 電波吸収体(アイソレーション構造部)

Claims (7)

  1. 誘電体基板と、第1および第2アンテナ素子を有し、
    前記第1および第2アンテナ素子の間に電波吸収体を備えた、アンテナ装置。
  2. 前記電波吸収体は、磁性粉体とバインダーとを含み、特定の周波数を選択的に吸収する、請求項1に記載のアンテナ装置。
  3. 前記電波吸収体の高さが30mm以下である、請求項1に記載のアンテナ装置。
  4. 前記電波吸収体が格子状であって、誘電体基板に接して設置される、請求項1に記載のアンテナ装置。
  5. 前記磁性粉体は、マグネトプランバイト型六方晶フェライトの粉体を含む請求項1に記載のアンテナ装置。
  6. 前記誘電体基板の比誘電率は1~40である、請求項1に記載のアンテナ装置。
  7. 請求項1~6に記載のアンテナ装置に使用される電波吸収体。
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