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吸収とは？

[ 94] 電波吸収体 - 日本シールドエンクロージャー株式会社
[引用サイト]
http://www.jse-emc.co.jp/abs/index.html

誘電損失タイプは、ウレタンフォーム等の発泡性樹脂を基材として、カーボンなどの導電性材料を含有させたもので、古くから存在するタイプの吸収体です。
大別すると、電波暗室等で使用される、広帯域にわたり良好な電波吸収特性を持つピラミッド型あるいは楔型の立体的形状を持つ吸収体と、無線LANやETCなどの特定周波数、または比較的狭帯域に対応したシート型の吸収体があります。
一般に吸収体の厚み（山の高さ）は材料の誘電率、透磁率、吸収させようとする電磁波の周波数（波長）により決定されます。
自由空間を伝搬してきた電磁波が電波吸収体に入射する際には、吸収体表面のインピーダンスが自由空間の特性インピーダンス（377Ω）に近い値でないと表面での反射が起こり、吸収することができないのですが、この表面インピーダンスは、透磁率、誘電率と材料の厚み、周波数の関数です。（誘電体の場合、透磁率（複素比透磁率）は１ですので省略できます）
この表面インピーダンスを計算してみると、周波数が低い程（波長が長い程）、大きな厚みが必要となる（ピラミッドの山が高くなる）ことが判ります。
また、ピラミッドあるいは楔等、電磁波の進行方向に対してテーパーがついているのは次のような理由によります。
広帯域にわたり良好な電波吸収特性を得ようとすると、カーボン等の含有する導電性材料の濃度が進行方向に対し次第に濃くなるように、濃度を変えた平板型の吸収体を積層する必要があるのですが、現実に製造するのは大変な手間が掛かりコスト高になります。
そこで単一濃度の吸収体を作り、形状にテーパーを付けることで実質的に多層型と同等の効果を持たせたものがピラミッド（楔）形状です。またこのような立体的な幾何学形状の吸収体は散乱効果を併せて期待できます。
ピラミッド型（楔型）吸収体は、吸収させたい最低周波数に合わせた山の高さのものを選定しておけば、広帯域のため高い方の周波数はミリ波帯に至るまで良好な吸収性能を得ることができます。
特定の周波数でのみ良好な特性を示し、それ以外の周波数ではピラミッド型の吸収性能と比較するとかなり劣る性能になります。
特に薄型のシート状の吸収体は共振型と呼ばれ、特定の周波数の近傍しか吸収特性を示さない特徴があります。
焼結フェライトタイルは、酸化鉄を主原料とし、これにニッケルや亜鉛等の添加物を加えてタイル状に成型して焼き固めたものです。
フェライトの種類、厚さによって吸収する電波の周波数領域は変わりますが、通常、厚さ6～8mm程度の平タイル形の形状をしており、周波数40～400MHz前後ので20dB以上の電波吸収特性を持っています。
前述の誘電損失型吸収体と比較すると、非常に薄型であるにもかかわらず広い吸収領域を持つ特徴があります。
30MHz以上で使用されるEMC電波暗室では、誘電損失型だと非常に大型（山の高さが3～4m）になるために、現在ではほとんどフェライトが使用されています。
フェライトタイルの上に含有導電材料の濃度を適切に調整した誘電損失型吸収体を積層すると複合型（ハイブリッド型）電波吸収体となり、30MHzからマイクロ波、ミリ波帯まで吸収することができます。
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[ 95] 電波吸収体について
[引用サイト]
http://www.mwa.co.jp/tec.htm

電磁波波環境の現状は、情報技術が発達してわれわれの身の回りには多くの情報関連機器システムが機能していますが、これらの機器のほとんどはデジタル信号で動作しているため、電磁波ノイズによって器機装置間でさまざまな干渉問題が発生し誤動作する事があります。
一般に、電磁波は物質に照射されるとその表面で反射したり内部に進入して後方に抜けてしまうものとがありますので電磁波をどのように捕らえるかが吸収体の材料を選ぶ基準となります。
この問題に対処するためには、個々の装置が他の装置の動作に影響を与えるような不要な電磁波の放射を押え、外部からの進入電磁波に対しては故障しないような耐力を持つことが必要です。
ここで電磁波の入反射経路とエネルギーの移動を考えてみますと、入射・反射・透過・吸収を経過しても電磁波のエネルギーは失われることが無いので次式が成立します。
電波吸収体はその表面においては電磁波とのインピーダンスマッチングを取った設計をしてあり、内部に電磁波を取り込むことが必要です（周波数によってその値は異なっている）。
また入射電波の偏波〈垂直偏波、水平偏波、あるいは TE波、TM波など〉を考慮する必要があり、近傍界か遠方界によっても吸収性能は異なってきます。
一方、シールド材は電波吸収体とは逆の構造で、ほとんどの入射エネルギーが全面で反射されるような材料を選んで設計し、透過エネルギーを小さくするので内部では殆ど電波は吸収しません。
周波数帯域の低い（例えば30MHz以下）での実用的なシートタイプの電波吸収体の製作は非常に難しいですが、電磁シールド材は低い周波数帯からシールド効果の高いものが比較的作り易いです。
電磁波吸収体は入射したエネルギーのほとんどを熱エネルギー（ジュール熱）に変換吸収しますが、一般に利用される場合では人の感覚としての温度上昇は感じません。
その電磁波を吸収するメカニズムについて簡単に説明しますと、（図1）のネットワーク概念に沿った磁性吸収材や誘電吸収材を多用した電波吸収システムと、抵抗性吸収材を使った入射電波と入射電波の1/4波長の共振打ち消し合いによる電波の吸収方法（図2）の二通りのタイプがあります。
① 磁性体(μ'、μ")、② 誘電体(ε'、ε")、③ 導電体(σ) が電磁波の構成要素である磁界波、電界波にそれぞれ対応してその役割を果たしますが、実際の吸収体内部で生じる吸収の基本はシェルクノフの多重反射理論によります。
これは如何に吸収体内に電磁波を取り込み、取り込んだ電磁はをいかに空間に再放出させないかという仕組みで、結果から云うと、空間に存在する固有インピーダンスを持って存在する電磁波に対し、極力インピーダンスのマッチングを試みて吸収体内に取り込み、吸収体内部で吸収特性を上昇させるような構造にしてあります。
誘電材料と磁性材料の混合された物質は概念図のような高密度に形成されたマイクロコンデンサー・ネットワークが構築され、電磁波の照射に対してマイクロコンデンサー作用により誘電損失効果が生じ熱エネルギー（ジュール熱）に変換されます。
二つ目のシステムは、抵抗性吸収材を使い入射電波と入射電波の1/4波長の共振打ち消し合いによる電波の吸収方法で、図2のように金属反射板から1/4λ離れた位置に平面波の波動インピーダンスである
376.7Ω の抵抗膜を配置した構造の電波吸収体で、設計は伝送線理論に基づき抵抗皮膜の前面から見たインピーダンス Zin を計算し、その中間のスペーサ?は対応する周波数との最適な材料を選定してあります。
電波吸収体の選定は対応波長にあわせ、吸収性能（反射損失）の要求により選定します。
単一シート構造および薄膜シートを重ねた多重積層構造タイプは2.4GHz以上の周波数帯に適しますが、共振タイプは1.6GHz～5GHzくらいの箇所に有効です。
また、EMC対応の40MHz近辺から2GHzの所では電波吸収システムは反射減衰型と投下減衰型があり、使用目的によって選定しますが、特にノイズ対策用として50μ、100μシートにおける抑制効果の測定はマイクロストリップ線路上にサンプルを配して計測します。
オルタスは吸収帯域を広くカバーしており、電波の波長によって使い分けるが低周波40MHz帯から高周波110GHz（mm波対応）までの供給が必要です。
電波吸収体の測定は様々な手法があって、同軸導波管法・マイクロストリップライン法（MSL法）近接反射法および空間法（NRLアーチ法）などで行いますが、オルタスは低周波帯域のノイズ対策シートはマイクロストリップライン法（MSL法）で、ギガヘルツ帯域の電波吸収帯は空間法（NRLアーチ法）を用いています。

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