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技術 金属メッシュを用いた電波遮蔽板及び電波遮蔽システム

出願人 日本放送協会
発明者 野本俊裕佐藤信之藤原伸一
出願日 2006年6月26日 (14年5ヶ月経過) 出願番号 2006-175759
公開日 2008年1月10日 (12年10ヶ月経過) 公開番号 2008-004901
状態 拒絶査定
技術分野 電場又は磁場に対する装置又は部品の遮蔽 二次装置を有するアンテナ
主要キーワード 近似計算式 金属遮蔽板 金属メッシュ構造 固定ジグ 回折係数 編み線 電波遮蔽板 多層配置
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

耐風性能、耐降雨性能及び耐積雪性能に優れ、かつ、電波遮蔽効果を得ることが可能な金属メッシュを用いた電波遮蔽板及び電波遮蔽システムを提供する。

解決手段

金属メッシュを用いた電波遮蔽板において、メッシュ構造に依存して電波が透過する性質と、電波が回折して遮蔽板周辺から回り込む性質とを利用し、メッシュ構造を工夫して、透過波回折波とを相殺する。例えば、選択図金属メッシュ遮蔽板11は、金属棒の間隔a=100mm、金属棒の太さd=20mm、メッシュの幅=80mmであり、この金属メッシュ遮蔽板11を用いることにより、に示す後方への遮蔽効果を得ることができる。

概要

背景

一般に、飛来する電波による干渉妨害を回避するためには、飛来する電波の方向に対峙させて設置した金属遮蔽板が用いられる。この金属遮蔽板により、電波を反射及び散乱させることができ、自局受信アンテナ周辺の電波を弱めることができるからである(例えば、特許文献1及び2を参照)。

このような金属遮蔽板において、飛来する電波による干渉妨害を十分に回避するためには、そのサイズを大きくする必要がある。しかしながら、大きなサイズの金属遮蔽板を大気中に設置した場合は、そのサイズに応じて風圧の影響を受けることになる。そのため、金属遮蔽板を固定するための頑強固定ジグを使用する必要があり、結果として高価になってしまうという問題があった。

この問題を解決するために、金属遮蔽板の代わりに金属メッシュ遮蔽板が用いられている。図1は、従来の金属メッシュ遮蔽板の構成例を示す概略図である。この金属メッシュ遮蔽板1には、格子状に配置された複数の金属棒2−1−1〜2−1−n,2−2−1〜2−2−mにより、複数の細かなメッシュ網目)3が形成されている。このメッシュの幅は、通過する電波を極力抑えるために、電波の波長に比べて十分に小さく設定する必要があり、通常は電波の波長の1/10以下に設定されている。

ところで、完全導体から成る無限の大きさの遮蔽板の場合には、無限大透過減衰量を得ることができる。これに対して、無限の大きさの金属メッシュ遮蔽板の場合の透過減衰量Tは、以下の近似計算式により表すことができる。



ここで、aは編み線(例えば金属棒)の間隔(mm)、dは編み線の直径(太さ)(mm)、λは電波の波長(mm)である。

図2は、無限に大きい金属メッシュ遮蔽板において、(1)式を用いて算出した周波数特性を示す図である。この周波数特性は、縦軸を透過減衰量T(dB)、横軸を電波の周波数MHz)とした図である。図2の周波数特性から、3つの周波数特性(1)〜(3)のa/dは一定(=5)であるが、(1)(2)(3)の順に網目の幅aが小さいほど透過減衰量が大きくなっていることがわかる。すなわち、網目が細かいほど遮蔽効果が大きく、網目が粗いほど遮蔽効果が小さいことを意味している。また、図2の周波数特性から、周波数が低いほど透過減衰量が大きくなっていることがわかる。すなわち、電波の波長が長いほど遮蔽効果が大きく、波長が短いほど遮蔽効果が小さいことを意味している。

前述の(1)式及び図2の周波数特性を有する金属メッシュ遮蔽板は、無限の大きさを想定しており現実には存在しない。実際に用いられる金属メッシュ遮蔽板は有限の大きさであるため、電波は、回折によって金属メッシュ遮蔽板の裏側に回り込んでしまう。このため、実際の減衰量は、金属メッシュ遮蔽板を透過する透過波と、回折により金属メッシュ遮蔽板の裏側に回り込む回折波とを合成することによって決定される。したがって、金属メッシュ遮蔽板に近い場所では、回折波の影響を受け難いことから、金属メッシュ遮蔽板による遮蔽効果が大きく十分な減衰を得ることができる。しかし、金属メッシュ遮蔽板から離れた場所では、回折波の影響を受け易いことから、金属メッシュ遮蔽板による遮蔽効果が小さく十分な減衰を得ることができない。

以下、有限の大きさから成る金属遮蔽板及び金属メッシュ遮蔽板を用いた場合の遮蔽効果について説明する。図3は、シミュレーションで用いる金属遮蔽板及び金属メッシュ遮蔽板の構成を示す概略図である。図3の左図を参照して、金属遮蔽板4の外形寸法は、1000mm×1000mm×20mmである。また、右図を参照して、金属メッシュ遮蔽板5は、外形寸法が金属遮蔽板4と同様に1000mm×1000mm×20mm、編み線の間隔がa=100mm、編み線の太さがd=20mm、編み線の数が11本の正方構造を成している。編み線は、20mm×20mm×1000mmの直方体の金属棒である。

図4は、図3の左図の金属遮蔽板4を用いた場合のシミュレーション結果を示す電界分布図である。また、図5は、図3の右図の金属メッシュ遮蔽板5を用いた場合のシミュレーション結果を示す電界分布図である。遮蔽効果を示すための電界分布図を解析的に求めることは困難であるから、図4,5は電磁界シミュレーションによって求めた。図4,5は、市販されているソフトウェア(「PLNCFDTD」(株)情報数理研究所)を用いて、周波数700MHz、波長430mmの電波(x偏波平面波)が金属遮蔽板4及び金属メッシュ遮蔽板5に対して垂直に入射したときの電界強度をシミュレーションしたものである。図4,5の(a)(b)は、それぞれy=0面、x=0面でカットした図であり、中央の横バーが金属遮蔽板4,金属メッシュ遮蔽板5を示している。

図4を参照して、金属遮蔽板4のxy面の外形寸法は1000mm×1000mmであり、その大きさは電波の波長(430mm)の2倍強しかないため、回折効果が大きく現れていることがわかる。また、図5を参照して、金属メッシュ遮蔽板5の編み線の間隔は100mmであり、その間隔は電波の波長の1/4程度とそれほど狭く(小さく)ないため、金属メッシュ遮蔽板5近傍の電界強度の絶対値は、図3の金属遮蔽板4の場合と比べて大きい(遮蔽効果は小さい)ことがわかる。また、図4と図5を比べると、全体的な電界分布は同じような傾向であることがわかる。

金属メッシュ遮蔽板5が無限の大きさである場合は、図2に示したように、約15dBの減衰が得られることになる。しかし、金属メッシュ遮蔽板5は有限の大きさであるから、図5に示した電界分布になる。これは、金属メッシュ遮蔽板5を透過する透過波と、金属メッシュ遮蔽板5の左右から回折により回り込んでくる回折波とが逆相で合成される場所、及び同相で合成される場所が存在するからである。

また、図4,5を参照して、金属遮蔽板4及び金属メッシュ遮蔽板5から比較的離れた中央部では(図中Sで示してある部分)、両者ともに、入力電界と同程度の電界強度になっており、遮蔽効果を十分に得ることができない。例えば、この部分に受信アンテナが設置されている場合には、飛来する電波による干渉妨害を十分に回避することができない。

一般に、金属メッシュ遮蔽板の網目の間隔が電波の波長に比べて小さい場合、平面波(伝搬モード基本モードであるTEMモードとする。)が入射したときは、TEMモードから高次モードに変換され、網目の隙間から電波がしみ出る性質がある。メッシュからしみ出た高次モード(伝搬モードではない。)の電波の一部は、再びTEMモードを形成し、進行波となって伝搬する。この高次モードに変換されて金属メッシュ遮蔽板を通過する電波の量(透過量)は、網目の間隔及び電波の波長に関係しており、波長が長いほど少なく、また、網目の間隔が狭いほど少ない。このような定性的な説明は、前述の(1)式に示した定量的な結果と一致する(非特許文献1を参照)。

特開2002−246833号公報
特開平5−145333号公報
水戸部、伊、「建築用コンクリート壁材料VHF電波反射特性」、NHK技術研究、第21巻、第3号、pp.103−110(昭和49年)

概要

耐風性能、耐降雨性能及び耐積雪性能に優れ、かつ、電波遮蔽効果を得ることが可能な金属メッシュを用いた電波遮蔽板及び電波遮蔽システムを提供する。金属メッシュを用いた電波遮蔽板において、メッシュ構造に依存して電波が透過する性質と、電波が回折して遮蔽板周辺から回り込む性質とを利用し、メッシュ構造を工夫して、透過波と回折波とを相殺する。例えば、選択の金属メッシュ遮蔽板11は、金属棒の間隔a=100mm、金属棒の太さd=20mm、メッシュの幅=80mmであり、この金属メッシュ遮蔽板11を用いることにより、に示す後方への遮蔽効果を得ることができる。−1

目的

そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、耐風性能、耐降雨性能及び耐積雪性能に優れ、かつ、電波遮蔽効果を得ることが可能な金属メッシュを用いた電波遮蔽板及び電波遮蔽システムを提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

この技術が所属する分野

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請求項1

飛来する電波による干渉妨害を回避するための金属メッシュを用いた電波遮蔽板において、複数の金属棒が交差して複数の網目を形成し、該形成した網目の幅を、前記電波の波長の1/2以下に設定し、前記網目により電波遮蔽板を透過する透過波と電波遮蔽板を回折して回り込む回折波とを合成して相殺し、電波減衰させることを特徴とする電波遮蔽板。

請求項2

請求項1に記載の電波遮蔽板を複数用いて積層配置したことを特徴とする電波遮蔽システム

技術分野

0001

本発明は、飛来する電波の影響を回避するための遮蔽板に関し、特に、金属メッシュを用いた電波遮蔽板及び電波遮蔽システムに関する。

背景技術

0002

一般に、飛来する電波による干渉妨害を回避するためには、飛来する電波の方向に対峙させて設置した金属遮蔽板が用いられる。この金属遮蔽板により、電波を反射及び散乱させることができ、自局受信アンテナ周辺の電波を弱めることができるからである(例えば、特許文献1及び2を参照)。

0003

このような金属遮蔽板において、飛来する電波による干渉妨害を十分に回避するためには、そのサイズを大きくする必要がある。しかしながら、大きなサイズの金属遮蔽板を大気中に設置した場合は、そのサイズに応じて風圧の影響を受けることになる。そのため、金属遮蔽板を固定するための頑強固定ジグを使用する必要があり、結果として高価になってしまうという問題があった。

0004

この問題を解決するために、金属遮蔽板の代わりに金属メッシュ遮蔽板が用いられている。図1は、従来の金属メッシュ遮蔽板の構成例を示す概略図である。この金属メッシュ遮蔽板1には、格子状に配置された複数の金属棒2−1−1〜2−1−n,2−2−1〜2−2−mにより、複数の細かなメッシュ網目)3が形成されている。このメッシュの幅は、通過する電波を極力抑えるために、電波の波長に比べて十分に小さく設定する必要があり、通常は電波の波長の1/10以下に設定されている。

0005

ところで、完全導体から成る無限の大きさの遮蔽板の場合には、無限大透過減衰量を得ることができる。これに対して、無限の大きさの金属メッシュ遮蔽板の場合の透過減衰量Tは、以下の近似計算式により表すことができる。



ここで、aは編み線(例えば金属棒)の間隔(mm)、dは編み線の直径(太さ)(mm)、λは電波の波長(mm)である。

0006

図2は、無限に大きい金属メッシュ遮蔽板において、(1)式を用いて算出した周波数特性を示す図である。この周波数特性は、縦軸を透過減衰量T(dB)、横軸を電波の周波数MHz)とした図である。図2の周波数特性から、3つの周波数特性(1)〜(3)のa/dは一定(=5)であるが、(1)(2)(3)の順に網目の幅aが小さいほど透過減衰量が大きくなっていることがわかる。すなわち、網目が細かいほど遮蔽効果が大きく、網目が粗いほど遮蔽効果が小さいことを意味している。また、図2の周波数特性から、周波数が低いほど透過減衰量が大きくなっていることがわかる。すなわち、電波の波長が長いほど遮蔽効果が大きく、波長が短いほど遮蔽効果が小さいことを意味している。

0007

前述の(1)式及び図2の周波数特性を有する金属メッシュ遮蔽板は、無限の大きさを想定しており現実には存在しない。実際に用いられる金属メッシュ遮蔽板は有限の大きさであるため、電波は、回折によって金属メッシュ遮蔽板の裏側に回り込んでしまう。このため、実際の減衰量は、金属メッシュ遮蔽板を透過する透過波と、回折により金属メッシュ遮蔽板の裏側に回り込む回折波とを合成することによって決定される。したがって、金属メッシュ遮蔽板に近い場所では、回折波の影響を受け難いことから、金属メッシュ遮蔽板による遮蔽効果が大きく十分な減衰を得ることができる。しかし、金属メッシュ遮蔽板から離れた場所では、回折波の影響を受け易いことから、金属メッシュ遮蔽板による遮蔽効果が小さく十分な減衰を得ることができない。

0008

以下、有限の大きさから成る金属遮蔽板及び金属メッシュ遮蔽板を用いた場合の遮蔽効果について説明する。図3は、シミュレーションで用いる金属遮蔽板及び金属メッシュ遮蔽板の構成を示す概略図である。図3の左図を参照して、金属遮蔽板4の外形寸法は、1000mm×1000mm×20mmである。また、右図を参照して、金属メッシュ遮蔽板5は、外形寸法が金属遮蔽板4と同様に1000mm×1000mm×20mm、編み線の間隔がa=100mm、編み線の太さがd=20mm、編み線の数が11本の正方構造を成している。編み線は、20mm×20mm×1000mmの直方体の金属棒である。

0009

図4は、図3の左図の金属遮蔽板4を用いた場合のシミュレーション結果を示す電界分布図である。また、図5は、図3の右図の金属メッシュ遮蔽板5を用いた場合のシミュレーション結果を示す電界分布図である。遮蔽効果を示すための電界分布図を解析的に求めることは困難であるから、図4,5は電磁界シミュレーションによって求めた。図4,5は、市販されているソフトウェア(「PLNCFDTD」(株)情報数理研究所)を用いて、周波数700MHz、波長430mmの電波(x偏波平面波)が金属遮蔽板4及び金属メッシュ遮蔽板5に対して垂直に入射したときの電界強度をシミュレーションしたものである。図4,5の(a)(b)は、それぞれy=0面、x=0面でカットした図であり、中央の横バーが金属遮蔽板4,金属メッシュ遮蔽板5を示している。

0010

図4を参照して、金属遮蔽板4のxy面の外形寸法は1000mm×1000mmであり、その大きさは電波の波長(430mm)の2倍強しかないため、回折効果が大きく現れていることがわかる。また、図5を参照して、金属メッシュ遮蔽板5の編み線の間隔は100mmであり、その間隔は電波の波長の1/4程度とそれほど狭く(小さく)ないため、金属メッシュ遮蔽板5近傍の電界強度の絶対値は、図3の金属遮蔽板4の場合と比べて大きい(遮蔽効果は小さい)ことがわかる。また、図4図5を比べると、全体的な電界分布は同じような傾向であることがわかる。

0011

金属メッシュ遮蔽板5が無限の大きさである場合は、図2に示したように、約15dBの減衰が得られることになる。しかし、金属メッシュ遮蔽板5は有限の大きさであるから、図5に示した電界分布になる。これは、金属メッシュ遮蔽板5を透過する透過波と、金属メッシュ遮蔽板5の左右から回折により回り込んでくる回折波とが逆相で合成される場所、及び同相で合成される場所が存在するからである。

0012

また、図4,5を参照して、金属遮蔽板4及び金属メッシュ遮蔽板5から比較的離れた中央部では(図中Sで示してある部分)、両者ともに、入力電界と同程度の電界強度になっており、遮蔽効果を十分に得ることができない。例えば、この部分に受信アンテナが設置されている場合には、飛来する電波による干渉妨害を十分に回避することができない。

0013

一般に、金属メッシュ遮蔽板の網目の間隔が電波の波長に比べて小さい場合、平面波(伝搬モード基本モードであるTEMモードとする。)が入射したときは、TEMモードから高次モードに変換され、網目の隙間から電波がしみ出る性質がある。メッシュからしみ出た高次モード(伝搬モードではない。)の電波の一部は、再びTEMモードを形成し、進行波となって伝搬する。この高次モードに変換されて金属メッシュ遮蔽板を通過する電波の量(透過量)は、網目の間隔及び電波の波長に関係しており、波長が長いほど少なく、また、網目の間隔が狭いほど少ない。このような定性的な説明は、前述の(1)式に示した定量的な結果と一致する(非特許文献1を参照)。

0014

特開2002−246833号公報
特開平5−145333号公報
水戸部、伊、「建築用コンクリート壁材料VHF電波反射特性」、NHK技術研究、第21巻、第3号、pp.103−110(昭和49年)

発明が解決しようとする課題

0015

このように、飛来する電波による干渉妨害を十分に回避するための遮蔽板として、金属遮蔽板の代わりに金属メッシュ遮蔽板が用いられる。つまり、金属メッシュ遮蔽板を用いることにより、金属遮蔽板に比べて風圧の影響を受けることが少ないから、頑強なジグが不要となり、結果として安価に構成することができる。

0016

しかしながら、金属メッシュ遮蔽板を用いた場合には、飛来する電波による干渉妨害を十分に回避するために、電波が金属メッシュ遮蔽板を通過しないようにする必要があり、そのためには、図2に示したように、網目を細かくする必要がある。この場合、網目の細かい金属メッシュ遮蔽板を用いると、風圧の影響を受け易くなり、また、設置環境によっては降雨による雨滴降雪による積雪の影響を受け易くなるという問題があった。

0017

また、現実の金属メッシュ遮蔽板は有限の大きさであることから、金属遮蔽板の場合と同様に、電波が回折によって遮蔽板の裏側に回り込んでしまい、遮蔽板から離れた場所では、その回折波の影響を受け易く、遮蔽効果が小さくなり十分な減衰を得ることができないという問題があった。

0018

そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、耐風性能、耐降雨性能及び耐積雪性能に優れ、かつ、電波遮蔽効果を得ることが可能な金属メッシュを用いた電波遮蔽板及び電波遮蔽システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0019

上記課題を解決するため、本発明は、金属メッシュを用いた電波遮蔽板において、メッシュ構造に依存して電波が透過する性質と、電波が回折して遮蔽板周辺から回り込む性質とを利用し、メッシュ構造を工夫して、透過波と回折波とを相殺することを特徴とする。また、金属メッシュを用いた電波遮蔽板を複数枚用意した電波遮蔽システムにおいて、これらの遮蔽板を積層して多層配置することを特徴とする。透過波と回折波とが相殺するメッシュ構造とすることにより、受信アンテナが設置される遮蔽板の中心部下側を含む広い範囲で大きな電波減衰を得ることができ、大きな遮蔽効果を得ることが可能となる。以下、本発明の原理について説明する。

0020

本発明は、透過波と回折波とが相殺するためのメッシュ構造を構成することを基本としているが、その原理は、金属メッシュを用いた電波遮蔽板を通過する際の伝搬モードがTEMモードから高次モードに変換され、その通過後に電波の一部が再度TEMモードに戻されるときの振幅及び位相変化に着目し、その電波の一部の振幅及び位相を積極的に制御し、これにより生じる透過波と逆相の回折波とを合成して相殺する点にある。つまり、網目の構造、すなわち、編み線の間隔及び太さ(編み線が円柱形の場合は直径)、さらに遮蔽板の多層化時における遮蔽板の間隔を設定して、金属メッシュからしみ出してくる電波の振幅及び位相を調整する点にある。透過波の位相は回折波と逆相になるように調整され、透過波の振幅は回折波の振幅と同一になるように調整される。

0021

図6は、本発明の原理を説明するための図である。図6(a)は、金属メッシュを用いた電波遮蔽板(金属メッシュ遮蔽板)を多層した場合の定性的な等価回路を示す。図6(b)は、図6(a)の等価回路を表す式を示す。この遮蔽板は、N枚の金属メッシュ遮蔽板6−1〜6−Nから構成されている。図6(a)を参照して、この等価回路は、金属メッシュ遮蔽板6−1〜6−Nが平面波の波長に対して十分に大きい場合、または金属メッシュ遮蔽板6−1〜6−Nの中央付近に限定した場合の回路であり、金属メッシュ遮蔽板6−1〜6−Nの等価回路は、図のようにT型のインピーダンス回路で表すことができる。尚、T型のインピーダンス回路の説明については省略する。詳細は以下の文献を参照されたい。
G.L.Matthaei,L.Young and E.M.T.Jones:Microwave Filters,Impedance Matching Networks,and Coupling Structuers,McGraw-Hill(1964)

0022

また、図6(b)を参照して、それぞれの金属メッシュ遮蔽板6−1〜6−Nの等価回路はFiで表すことができる。また、金属メッシュ遮蔽板6−1〜6−Nのそれぞれの間(間隔7−1〜7−(N−1))における等価回路はFθjで表すことができる。そして、遮蔽板全体の等価回路はFで表すことができる。

0023

図6から、平面波の伝達関数である透過係数TPを求めると、以下の式により表すことができる。



ここで、αは透過波の振幅、βは透過波の位相である。したがって、回折波を示す回折係数Tdと透過波を示す透過係数TPとの間の差|Td−TP|が小さくなるように、透過波の振幅α及び位相βを調整することにより、すなわちzai、zbi及びθj(網目の構造、すなわち、編み線の間隔及び太さ、さらに遮蔽板の多層化時における遮蔽板の間隔)を適切に設定することにより、遮蔽板の中心部下側を含む広い範囲で大きな電波減衰を得ることができ、大きな遮蔽効果を得ることが可能となる。

0024

本発明はこのような原理に基づいた電波遮蔽板及び電波遮蔽システムであり、請求項1の電波遮蔽板は、飛来する電波による干渉妨害を回避するための金属メッシュを用いた電波遮蔽板において、複数の金属棒が交差して複数の網目を形成し、該形成した網目の幅を、前記電波の波長の1/2以下に設定し、前記網目により電波遮蔽板を透過する透過波と電波遮蔽板を回折して回り込む回折波とを合成して相殺し、電波減衰させることを特徴とする。

0025

また、請求項2の電波遮蔽システムは、請求項1に記載の電波遮蔽板を複数用いて積層配置したことを特徴とする。

発明の効果

0026

以上のように、本発明の金属メッシュを用いた電波遮蔽板及び電波遮蔽システムによれば、このメッシュの幅は、電波の波長の1/2以下に設定されるから、電波の波長の1/10程度に設定されていた従来の遮蔽板よりも広くなる。また、電波遮蔽板の中心部の直下から比較的離れた広範囲において大きな減衰量を得ることができる。これにより、耐風性能、耐降雨性能及び耐積雪性能に優れると共に、電波遮蔽効果を得ることが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0027

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。
本発明の金属メッシュを用いた電波遮蔽板及び電波遮蔽システムでは、遮蔽をしたい電波の波長の1/2以下にメッシュ幅を設定し、電波遮蔽板の中心部の直下から比較的離れた広範囲において大きな減衰量を得ることができるような金属メッシュ構造とする必要がある。また、このような電波遮蔽板を複数用意し、電波遮蔽板の中心部の直下から比較的離れた広範囲において大きな減衰量を得ることができるような、電波遮蔽板の間隔を設定する必要がある。

0028

図7−1及び図7−2は、本発明の実施の形態による金属メッシュ遮蔽板の例を示す図である。図7−1の金属メッシュ遮蔽板11は、外形寸法が1000mm×1000mm×20mm、金属棒の間隔がa=100mm、金属棒の太さがd=20mm、金属棒の数がx方向に並行して11本及びy方向に並行して11本の正方構造を成しており、金属棒が格子状に配置されている。また、図7−2の金属メッシュ遮蔽板12は、図7−1の金属メッシュ遮蔽板11において、y方向に並行した5本の金属棒を間引いた構成をしており、外形寸法が図7−1と同様に1000mm×1000mm×20mm、金属棒の間隔がa=200mm、金属棒の太さがd=20mm、金属棒の数がx方向に並行して11本、y方向に並行して6本の正方構造を成しており、金属棒が格子状に配置されている。

0029

また、図8は、本発明の実施の形態による金属メッシュ遮蔽板を多層配置した電波遮蔽システムの例を示す概略図である。この金属メッシュ遮蔽板を多層配置した電波遮蔽システムは、図7−1,図7−2に示した金属メッシュ遮蔽板11,12等の金属メッシュ遮蔽板を多層にして構成したものである。ここで、金属メッシュ遮蔽板の金属棒の間隔は、金属棒により構成される網目(メッシュの幅)が、遮蔽したい電波の波長の1/2以下になるように構成されている。図8(a)〜(d)に示すように、様々な網目の構造を有する複数の金属メッシュ遮蔽板を、所定の間隔に多層配置することにより、1枚の金属メッシュ遮蔽板では得ることができない様々な電界分布特性、すなわち電波減衰分布を得ることができ、多様性に富んだ遮蔽効果を得ることが期待できる。

0030

〔シミュレーション結果〕
図7−1及び図7−2に示した金属メッシュ遮蔽板11,12を用いたシミュレーション結果を図9図18に示す。このシミュレーションは、FDTDソフトウェアによるものであり、金属メッシュ遮蔽板11,12の中心部の直下から比較的離れた広範囲において大きな減衰量を得るために好適な条件を見い出すためのものである。図9図18のいずれも、周波数700MHzの電波を金属メッシュ遮蔽板11,12に対して垂直に入射した場合の電界強度をシミュレーションした結果が示されており、各図(a)(b)は、それぞれy=0面、x=0面でカットした電界強度分布である。尚、図7−1に示したように、金属メッシュ遮蔽板11は、金属棒の間隔a=100mm、金属棒の太さd=20mm、メッシュの幅=80mmである。また、図7−2に示したように、金属メッシュ遮蔽板12は、金属棒の間隔a=200mm、金属棒の太さd=20mm、メッシュの幅=180mmである。

0031

図9は、金属メッシュ遮蔽板11を2層に並列配置し、その間隔を100mmとした場合に、周波数700MHzの電波(x偏波の平面波)を金属メッシュ遮蔽板11に対して垂直に入射したときのシミュレーション結果を示す電界分布図である。

0032

図10は、金属メッシュ遮蔽板11を2層とし、その間隔を200mmとした場合に、周波数700MHzの電波(x偏波の平面波)を金属メッシュ遮蔽板11に対して垂直に入射したときのシミュレーション結果を示す電界分布図である。

0033

図11は、金属メッシュ遮蔽板11を2層とし、その間隔を300mmとした場合に、周波数700MHzの電波(x偏波の平面波)を金属メッシュ遮蔽板11に対して垂直に入射したときのシミュレーション結果を示す電界分布図である。

0034

図9図11によれば、金属メッシュ遮蔽板11の間隔を広げるほど減衰効果が向上していることがわかる。

0035

図12は、金属メッシュ遮蔽板12を1層とした場合に、周波数700MHzの電波(x偏波の平面波)を金属メッシュ遮蔽板12に対して垂直に入射したときのシミュレーション結果を示す電界分布図である。

0036

図13は、金属メッシュ遮蔽板12を1層とした場合に、周波数700MHzの電波(y偏波の平面波)を金属メッシュ遮蔽板12に対して垂直に入射したときのシミュレーション結果を示す電界分布図である。

0037

図12及び図13によれば、金属メッシュ遮蔽板12のメッシュ幅は金属メッシュ遮蔽板11よりも大きいから、金属メッシュ遮蔽板12を用いた場合は、金属メッシュ遮蔽板11よりもメッシュから透過してしみ出る電波の量が多いことがわかる。また、x偏波よりもy偏波の方がメッシュからしみ出る量が多いことがわかる。

0038

図14は、金属メッシュ遮蔽板12を2層とし、その間隔を300mmとした場合に、周波数700MHzの電波(x偏波の平面波)を金属メッシュ遮蔽板12に対して垂直に入射したときのシミュレーション結果を示す電界分布図である。

0039

図15は、金属メッシュ遮蔽板12を2層とし、その間隔を300mmとした場合に、周波数700MHzの電波(y偏波の平面波)を金属メッシュ遮蔽板12に対して垂直に入射したときのシミュレーション結果を示す電界分布図である。

0040

図12図15によれば、金属メッシュ遮蔽板12が1層の場合は中央部で2〜3dB程度の減衰を得ることができるが、金属メッシュ遮蔽板12が2層の場合は1層の場合よりも大きく減衰していることがわかる。これにより、金属メッシュ遮蔽板12を多層に構成することにより、大きな減衰を得ることが可能な範囲が広がり、遮蔽効果を向上させることができる。

0041

また、図12及び図13によれば、入射した平面波に対して金属メッシュ遮蔽板12を透過する電波の量の観点からすると、図12の場合は、x偏波に対して100mmの間隔であるから、しみ出る電波の量が少なく、図5と同様の特性の分布となることがわかる。また、図13の場合は、y偏波に対して200mm間隔であるから、しみ出る電波の量が多く、図5と異なる特性の分布となることがわかる。すなわち、金属メッシュ遮蔽板12の直下においてほとんど減衰がなく、金属メッシュ遮蔽板12から離れるに従って減衰が大きくなり、最も離れた中央部では10dB以上の減衰が得られることがわかる。

0042

また、図14及び図15によれば、図9図11に示したシミュレーション結果と同様に、金属メッシュ遮蔽板12を積層することにより、同じ減衰量を得ることができる範囲は確実に広がっていることがわかる。しかし、図13のような特性は得られない。

0043

図16は、金属メッシュ遮蔽板12を直交(下側の金属メッシュ遮蔽板12を90度回転)させて2層とし、その間隔を300mmとした場合に、周波数700MHzの電波(x偏波の平面波)を金属メッシュ遮蔽板12に対して垂直に入射したときのシミュレーション結果を示す電界分布図である。

0044

図16によれば、図9図11に示したシミュレーション結果と同様に、金属メッシュ遮蔽板12を積層することにより、同じ減衰量を得ることができる範囲は確実に広がっていることがわかる。しかし、図13のような特性は得られない。

0045

図17は、金属メッシュ遮蔽板11を3層とし、それぞれの間隔を300mmとした場合に、周波数700MHzの電波(x偏波の平面波)を金属メッシュ遮蔽板11に対して垂直に入射したときのシミュレーション結果を示す電界分布図である。

0046

図18は、金属メッシュ遮蔽板11(1層)の上に、図16に示す金属メッシュ遮蔽板12(2層)を組み合わせて3層とし、それぞれの間隔を300mmとした場合に、周波数700MHzの電波(x偏波の平面波)を金属メッシュ遮蔽板12に対して垂直に入射したときのシミュレーション結果を示す電界分布図である。

0047

図17及び図18によれば、2層構造の場合と比べて大きな減衰量を得ることができる範囲、及び同じ減衰量であってもその減衰量を得ることができる範囲が共に広がっていることがわかる。また、図17図18を比較すると、しみ出る電波の量が多い図18の方が、大きな減衰量を得ることができる範囲がより以上に広がっていることがわかる。

0048

以上のように、シミュレーションによる解析結果から、金属メッシュ遮蔽板からしみ出してくる透過波(漏れ電波)の位相が、金属メッシュ遮蔽板から回り込んでくる回折波と逆相になるように調整され、かつ、透過波の振幅が回折波の振幅と同一になるように調整された金属メッシュ構造及び金属メッシュ遮蔽板の間隔を特定することができる。

0049

このように、本発明による実施の形態によれば、金属メッシュ遮蔽板がその網目構造に依存して電波が透過する性質と、金属メッシュ遮蔽板の周辺を電波が回折して回り込む性質とを利用するものであるため、有限の大きさの金属メッシュ遮蔽板の網目構造を工夫することにより、また、金属メッシュ遮蔽板を複数用いて適切な間隔で多層配置することにより、極めて大きな遮蔽板を用いることなく、薄くて小面積のメッシュ構造の金属メッシュ遮蔽板を構成するようにした。これにより、耐風性能、耐降雨性能及び耐積雪性能に優れた金属メッシュ遮蔽板を実現することができる。また、透過波と回折波とを合成して相殺することから、電波遮蔽効果を得ることができる。特に、金属メッシュ遮蔽板の中心部下側から比較的離れた広範囲においても大きな減衰量を得ることができ、電波遮蔽効果を得ることができる。また、このような透過波と回折波とによるキャンセル方式を利用してるにもかかわらず、広範囲で遮蔽効果を得ることができるから、広帯域の電波に適用することが可能となる。

0050

前述した例は3層までの金属メッシュ遮蔽板を対象としたが、より以上の多層にすることにより、透過波の振幅及び位相を細かく調整することができる。これにより、遮蔽効果を一層向上させることができると共に、広帯域性を一層実現することが可能となる。

0051

また、有限の大きさの1層の金属メッシュ遮蔽板では、回折が金属メッシュ遮蔽板の設置場所に依存するため、必ずしも十分な減衰を得ることができるとは限らない。そこで、金属メッシュ遮蔽板を多層構造とすることにより、設置場所に依存することなく、十分な減衰を得ることが可能となる。すなわち、同じ面積の金属メッシュ遮蔽板を多層構造とし、さらには、薄い金属メッシュ遮蔽板を用いることにより、設置場所の影響を軽減することができると共に、大きな遮蔽効果を得ることが可能となる。

0052

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、図7−1及び図7−2に示した金属メッシュ遮蔽板11,12は一例であり、このようなメッシュ構造に限定されるものではなく、金属棒の間隔及び太さは異なっていてもよい。また、図8に示した多層構造の遮蔽板において、金属メッシュ遮蔽板の間隔は等間隔であってもよいし、異なる間隔であってもよい。さらに、多層構造の金属メッシュ遮蔽板は、それぞれ異なる金属メッシュの構造により構成されていてもよい。

0053

尚、本発明は、特に、金属メッシュ遮蔽板の中心部の直下から比較的離れた広範囲において大きな減衰を得ることを目的としており、特定の周波数及び特定の範囲において大きな減衰を得ることを目的にするものではない。

図面の簡単な説明

0054

従来の金属メッシュ遮蔽板の構成例を示す概略図である。
無限に大きい金属メッシュ遮蔽板における周波数特性を示す図である。
シミュレーションで用いる金属遮蔽板及び金属メッシュ遮蔽板の構成を示す概略図である。
金属遮蔽板を用いた場合のシミュレーション結果を示す電界分布図である。
金属メッシュ遮蔽板を用いた場合のシミュレーション結果を示す電界分布図である。
本発明の原理を説明するための図である。
本発明の実施の形態による金属メッシュ遮蔽板の第1例を示す図である。
本発明の実施の形態による金属メッシュ遮蔽板の第2例を示す図である。
本発明の実施の形態による金属メッシュ遮蔽板を多層配置した電波遮蔽システムの例を示す概略図である。
図7−1の金属メッシュ遮蔽板を2層とし、その間隔を100mmとした場合のシミュレーション結果を示す電界分布図である。
図7−1の金属メッシュ遮蔽板を2層とし、その間隔を200mmとした場合のシミュレーション結果を示す電界分布図である。
図7−1の金属メッシュ遮蔽板を2層とし、その間隔を300mmとした場合のシミュレーション結果を示す電界分布図である。
図7−2の金属メッシュ遮蔽板を1層とした場合の、x偏波におけるシミュレーション結果を示す電界分布図である。
図7−2の金属メッシュ遮蔽板を1層とした場合の、y偏波におけるシミュレーション結果を示す電界分布図である。
図7−2の金属メッシュ遮蔽板を2層とし、その間隔を300mmとした場合の、x偏波におけるシミュレーション結果を示す電界分布図である。
図7−2の金属メッシュ遮蔽板を2層とし、その間隔を300mmとした場合の、y偏波におけるシミュレーション結果を示す電界分布図である。
図7−2の金属メッシュ遮蔽板を直交させて2層とし、その間隔を300mmとした場合のシミュレーション結果を示す電界分布図である。
図7−1の金属メッシュ遮蔽板を3層とし、それぞれの間隔を300mmとした場合のシミュレーション結果を示す電界分布図である。
図7−1の金属メッシュ遮蔽板(1層)の上に、図16に示す図7−2の金属メッシュ遮蔽板(2層)を組み合わせて3層とし、それぞれの間隔を300mmとした場合におけるシミュレーション結果を示す電界分布図である。

符号の説明

0055

1,5,6,11,12金属メッシュ遮蔽板
2金属棒
3網目
4金属遮蔽板
7 間隔

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