JPS643357B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は有限の厚さ又は深さを有する複合構造
体及び電波無響室に関するものであり、特に無限
に厚い大地の電磁気的及び反射特性シミユレート
する（simulate）電磁気的性質及び反射特性を有
する構造に関する。 自動車及び他のモータ車輪及び地球の表面で操
作する他の装置、たとえば航空機、ラジオ及びテ
レビジヨン用の電気装置及び電子工学的装置の試
験における興味の広がりは少なくとも二つの上記
基準を満足しなければならない試験環境を必要と
するに到らしめた。 (1) 環境は電磁気妨害があつてはならない。 (2) 環境は電気的及びマイクロ波反射特性に関し
て大地自体にシミユレートしなければならな
い。 第一の基準は下記二つの方法の一つにおいて満
足することができる。 (a) 試験区域は電磁妨害から遥かに離れた場合に
位置することができ、又は (b) 試験区域は無響室に設定することができる。 無響室は一般に好ましい。何故ならば該室内の
試験環境は該室の外側の天候条件とは無関係であ
るからである。 先行技術における特許の何れも無響室
（anechoic chamber）の床がマイクロ波エネル
ギーに関して大地にシミユレートすることを可能
とする手段又は装置を開示していない。 真の大地床にシミユレートする床又は表面を構
成する際の主要な困難は空間制限である。無限に
厚い大地にシミユレートする床を形成する手段を
与えるために大地に深さ約100フイートの穴を掘
り下げなければならないと見積もられている。こ
の大きさの掘削は費用がかかるのみならず多くの
都市区域において実行可能ではない。 本発明の目的は無限に厚い大地のマイクロ波反
射特性と同様なマイクロ波反射特性を有する床又
は表面を提供することを目的とする。 他の目的は制限された大きさの空間において設
定及び操作することができる大地シミユレーシヨ
ン床を提供することを目的とする。 無限に厚い大地のマイクロ波反射特性と同様な
マイクロ波反射特性を有する無響室を提供するこ
とを目的とする。 本発明はマイクロ波反射性に関して大地にシミ
ユレートする複合床又は表面に係るものである。
床は種々の材料の二つ又は三つの別個の層から構
成される。第一の層たる最下層は金属材料から成
る。この層は損失性材料からつくられた第二の層
で被覆される。 硬質非金属材料からつくられた第三の層は試験
されるべき電子工学的装置を支持するための耐久
性ベースを提供する目的で損失性材料の層上に置
くことができる。 金属材料の層と硬質非金属材料の層間には、(a)
非金属材料の層を支持し、(b)損失性材料を含む系
が配置される。支持系を構成する材料は複合床の
適当な誘電特性を保持するために非金属材料から
つくられなければならない。支持系の材料及び硬
質非金属床の材料は床をより損失性（lossy）と
することによつて更に反射を抑制するために損失
性被覆で被覆するべきである。 前記床構造は大地の電磁特性、即ち、広い範囲
の周波数にわたりマイクロ波エネルギーの反射に
関して無限に厚い大地に擬似する。 第１図を参照すると、“Ａ”はその最も初歩的
形態における本発明を示す。最下層１０は金属材
料から成る。該層に好適な材料は亜鉛メツキ鋼、
アルミニウム、銅、鉄、ステンレス鋼及び任意の
金属スクリーンを包含する。良好な電気の導体で
ある材料は層１０に対する材料として好適であ
る。適当な材料に対する主な考慮事項はそれが合
理的コストであり、高い耐久性であるということ
である。 金属層１０は複合床にとつて重要である。複合
床の反射性は最下層１０を構成する材料の関数で
ある。複合床の金属裏打ちは床の性能を規格化し
そしてそれが無限に厚い大地の反射特性に擬似す
ることができるようにする。用語“規格化する
（normalize）”は金属裏打ちが最下層の反射性を
その表面にわたつて均一ならしめることを表わ
す。更に、金属の反射性は100％であることが知
られている。故に、裏打ちは床の反射性の変動源
としては除かれる。最下層の上に位置している第
二層１１は損失性軽重量材料から成る。 用語“損失性（lossy）”は電磁エネルギーの相
対的に高い程度の損失度又は損失度を示す材料の
性質であると定義することができる。損失性材料
は熱への変換によつて電磁エネルギーを消耗す
る。換言すれば、電磁エネルギーは“損失した”
のである。何故ならばそれは異なつた形態のエネ
ルギー、即ち、熱エネルギーに転換されたからで
ある。用語“損率（loss factor）”はこの損失の
目安として使用され、そして複素数である誘電定
数に対する式の虚数部分である。本発明に関連し
て用語“損失性”は壁、床又は天井の如き材料又
は構成要素を説明するのに使用することができ
る。構成要素は単層又は多層構成であることがで
きる。 損失性軽重量層１１も又複合床にとつて重要で
ある。 この層を構成する材料は緊密に制御された誘電
特性を有すれ必要はない。 下記表は複合床に使用するのに好適である損失
性材料の誘電特性を示す。

【表】 損失性材料は特定の構造特性を有する必要はな
い。しかしながら、この材料は水分から保護され
るべきである。何故ならば水分の存在は誘電特性
の変化を生じることがあるからである。水分によ
つて影響されるのを防止するために損失性材料を
包むのに防水プラスチツクバツグを使用すること
ができる。 損失性材料は高度の損失を示すべきであり、そ
れは高度に反射性であるべきではない。誘電特性
の点から、材料は低い誘電定数を伴なう高い損率
を有するべきである。 損失性材料を製造する一つの方法は半導性炭素
ラテツクス溶液で軽重量プラスチツクを含浸する
ことである。含浸段階はフオームを溶液中に浸漬
することによつて行なわれる。フオームが乾燥し
た後、それは適当な損失性を示すであろう。 かかるフオームの性質は含浸溶液中の炭素の量
を制御し、そして含浸プロセス中の浸漬回数を変
えることによつて調節することができる。前記プ
ロセスにより製造されるフオームは無響マイクロ
波室（anechoic microwave chambers）に対す
る吸収剤の製造に広く使用される。本発明に使用
するのに好適な損失性軽重量材料は商標名エコソ
ルブ（ECCOSORB）LSにより知られている。こ
の製品はエマーソンアンドキユーミング社、カン
トン、マサチユーセツツにより製造される。 与えられた用途に対する軽重量損失性フオーム
材料の最適グレードを見出さんとする実験方法即
ち地球上の所定位置における大地の電磁的性質及
びマイクロ波反射特性のシミユレーシヨンが必要
である。近似的又は仮定の誘電特性からの損失性
フオーム材料の性能を予言せんとする試みは可能
ではない。しかしながら、特定の用途に対する損
失性フオームのパラメータ、たとえば誘電特性、
層厚さを最適にせんとする直接の実験は、大地の
電磁特性及びマイクロ波反射特性を解析する当業
者の能力の範囲内にある。 損失性軽重量材料の層及び金属材料の層は、複
合床の最終使用に依存して相互に結合されていて
も結合されていなくてもよい。もし結合が所望な
らば、結合材料は結合されるべき材料と比較され
るべきであり、そして高い結合強度及び長い寿命
を有するべきである。好適な結合材料にはエコボ
ンド（Eccobond）87H（NF）、エマーソンアンド
キユーミング社、カントン、マサチユーセツツ
（Emerson＆Cuming、Canton、Massachusetts）
により製造された一般溶媒をベースとする接着剤
が包含される。この接着剤の特性は下記表に要約
される。 表 相容性溶媒 トリクロロエタン 72時間後の剥離強度 ＞50ポンド／インチ 体積抵抗率 10¹²オームセンチメートル 誘電体強度 300ボルト／ミル 粘 度 25℃で600−1000cps 無限に厚い大地にシミユレートするための手段
として前記複合床を使用する利点は均一性、信頼
性、及び携帯性である。均一性及び信頼性に関し
て複合床材料はその全面積にわたつて変動しない
損率を示す。携帯性に関しては、床材料は世界中
のどこにでも移動することができ、更にそのもと
の性質は保持することができる。 前記した複合床は電磁的性質及びマイクロ波反
射特性に関して無限に厚い大地にシミユレートす
ることができる。大地自体はその全表面にわたつ
て一定の電磁的性質及びマイクロ波反射特性を持
たないことに注目されたい。たとえば大きな海域
上での特性は大きな陸塊上での特性とは相当異な
つている。 無響室のベースとしての組成物床の使用は下記
実施例において説明する。しかしながら、本明細
書に開示した複合床は無響室での使用に制限され
ない。複合床はそれ自体で使用することができ、
又は無響室に加えて他の構造に編入することがで
きる。複合床に対する修正は本発明の精神及び範
囲から逸脱することなくなされ得ることも理解さ
れるべきである。 実施例 １ 現在では、本発明の複合床は無響室におけるそ
の大きな利用が見出される。 無響室の最も簡単な形状は吸収材で被覆された
平坦な内表面を有する長方形室である。１種又は
数種の邪魔板の付加又は室形状の修正は室反射性
の更なる減少又は減少したコストでの同等な反射
性を引き起こすことができる。無響室の説明はバ
ツクレイ（Buckley）米国特許第3113271号、バ
ツクレイ、米国特許第3120641号、エマーソン
（Emerson）、米国特許第3273150号、エマーソン
他の米国特許第3295133号、エマーソン米国特許
第3308463号に見出すことができる。 本発明においては、複合床は長方形室の形状に
ある無響室の一部である。しかしながら、他の形
状の部屋を使用することができること及び部屋の
特定の形状は本発明の部分ではないことに注目す
べきである。 第２図を参照すると、長方形無響室２０は前壁
２１、後壁２２、側壁２３、天井２４、及び床２
５により規定される。１つのみの側壁が示され
る。１つのみの側壁が示される。室２０の壁２
１，２２，２３及び２４は慣用の構造材料により
形成され、室壁２１，２２，２３及び天井２４に
使用するため選ばれた特定の構造材料は本発明の
一部ではない。室２０は試験されるべき装置及び
人が室に入ることができるドア２６も備えてい
る。 無響室における構造の基本的単位は金属材料を
有する両側の硬質非金属材料クラツドのシートで
ある。好ましい非金属材料は合板（plywood）で
あり、好ましい金属材料は厚い亜鉛メツキ鋼であ
る。設計は30MHz乃至1000MHzの周波数範囲にわ
たり有効である。しかしながら、この設計は広範
囲の周波数にわたり有効であるべきである。 他の適当なクラツド金属にはステンレス鋼、ア
ルミニウム及び銅が包含される。 室２０の寸法は評価されるべき装置のタイプに
依存して変わるが、自動車、トラツク又は同様な
車輪に適合するのに十分に大きくすべきである。 室２０の前面２１、後部２２及び側壁２３及び
天井２４の内表面はマイクロ波エネルギー吸収材
料２７に対して打ち当るマイクロ波エネルギーを
吸収することを意図するマイクロ波エネルギー吸
収材料２７でライニングされる。無響室２０の壁
２１，２２，２３及び天井２４をライニングする
ように選ばれた特定のライニング材料は室の要件
に依存して変わるであろう。室をより大きい周波
数範囲にわたり評価装置に対して使用することが
できそれにより大きな融通性を室に与えるように
室をライニングするために通常広い帯域吸収材料
が使用される。米国特許第2464006号、第2977591
号、第2822539号、第2870439号は無響室に好適な
ライニング材料を開示する。第２図に示された態
様において、壁２１，２２，２３及び天井２４は
ピラミツド型マイクロ波吸収材２７でライニング
される。これらの吸収材２７は軽重量ポリウレタ
ンフオームからつくられる。ピラミツド２７は軽
重量ポリウレタンフオームからもつくられる固体
の柔軟性ベースに取付けられる。吸収装置２７は
線状、円形又はだ円偏波に対して有効である。好
適な吸収装置は商標名エコソーブHPY
（Eccosorb HPY）又はエコソーブVHP
（Eccosorb VHP）で知られており、その両方共
エマーソンアンドキユーミング、カントン、マサ
チユーセツトにより製造される。 無響室２０の床２５はその基体構成部品として
本発明の複合床“Ａ”を使用する。床２５の基部
は金属材料を有する構造材料クラツドを具備して
成る。好ましい構造材料は合板である。他のタイ
プの木材は合板に代わる許容し得る代替物であ
る。 合板構造材料の上部を被覆する金属材料は複合
床“Ａ”の最下層１０を形成する。金属カバー１
０は複合床の性能を規格化する機能を有する。 合板構造材料の下部を被覆する金属材料は外部
からの所望されない電磁信号から無響室をシール
ドするための手段としてのみ作用する。金属カバ
ーに好適な材料は亜鉛メツキされた鋼、アルミニ
ウム及び銅を包含する。 最下層１０上には損失性材料の層１１が配置さ
れる。この材料は誘電特性の実質的変化を防止す
るために水分から保護されるべきである。損失性
材料は防水性プラスチツクバツグ内にシールする
ことができる。損失性材料のこの層に好適な材料
は炭素粉末を装填したネオプレンラテツクスで開
放気泡ポリウレタンを含浸することにより製造す
ることができる。好ましい材料は商標名エコソー
ブLS（ECCOSORB LS）により識別される軽重
量柔軟性フオームである。このフオームはエマー
ソンアンドキユーミング社、カントン、マサチユ
ーセツトにより製造される。この材料の重量は約
0.08ｇ／c.c.である。この材料はダイ、はさみ等で
容易に切断することができる。それは非磁性であ
り、高い誘電損失を示す。誘電特性は表に記載
の誘電特性に相当するべきである。損失性材料の
層の厚さは所望の損失率を与えるように変えるこ
とができる。 重い自動車車輛は無響室２０の床２５上で駆動
されなければならないので、損失性層１１上に硬
質カバー２８を設けて車輛の重量下に損失性材料
がシフトするのを防止することが好ましい。しか
しながら、硬質カバー２８は床の大地と同様な特
性（earth−like properties）に不利に影響する
ことなく省くことができる。硬質カバー２８に対
する材料は強くて耐久性であるべきであり、同時
に合理的コストであるべきである。好適な材料に
は合板及び他のタイプの構造の木材が包含され
る。硬質カバー２８を安定にすることを確実にす
るために、それは構造部品により支持されるべき
である。 構造システムは１０の室床２５の最下層上に予
め決められた間隔で連続的スリーパー２９を置く
ことにより形成される。スリーパー２９は好適な
接着剤で最下層１０に結合される。この用途に好
適な接着剤はエポキシベースであるべきであり、
下記特性を有する：

【表】 スリーパー２９は予め決められた間隔でスリー
パー２９に対してクロスピースを同じ高さに配置
することによつて強化する。クロスピース３０は
適当な接着剤で最下層１０に結合される。スリー
パー及びクロスピースは硬質非金属材料から形成
されるべきである。木材はスリーパー及びクロス
ピースを形成するための好ましい材料である。第
３図において、スリーパー２９及びクロスピース
３０により形成された系は一連の長方形ボツクス
３１より成ることが理解され得る。しかしなが
ら、スリーパー２９及びクロスピース３０が一連
の長方形ボツクス３１を形成することが必要では
ないことに注目すべきである。長方形ボツクス
は、それらが設計上の問題を最小数にして許容し
得る安定度を与えるので好ましい。 下記表はスリーパー２９及びクロスピース３０
に対する典型的寸法を記載する。しかしながら、
記載された特定の寸法は本発明にとつて重要では
なく、そして本発明の範囲を制限することを意味
しない。

【表】 このようにしてスリーパー２９とクロスピース
３０により形成された長方形ボツクス３１は損失
性軽重量フオームの小片で充たされている。最下
部層１０と合板層２８間の空隙の少なくとも70％
は損失性材料で満たされるべきである。スリーパ
ー２９及びクロスピース３０の高さが130mmであ
るならばフオーム層19の深さは約90mm乃至130mm
であるべきである。合板層２８の厚さは構造目的
に対して少なくとも約１インチであるべきであ
る。合板層２８は非金属スタツド３２、ナツト３
３及びワツシヤ３４によつてスリーパー２９に接
合される。スタツド３２は合板層２８に埋められ
（counter sunk）そしてスリーパー２９に突き出
す。スタツド３２は適当な接着剤でスリーパー２
９に結合される。適当な接着剤の性質は表に記
載される。スタツド３２、ナツト３３及びワツシ
ヤ３４は好ましくはプラスチツク材料からつくら
れる。 合板層２８は操作者によつて及び試験されるべ
き装置によつて無響室２０に導入された外来物体
から合板を保護する材料で被覆すべきである。合
板層２８を覆うための好適な材料は損失性ビニル
材料３５の薄い層である。この層３５は水分不浸
透性であり、そして足で歩くこと及び機器及び器
具の輸送による摩耗に抵抗性であるべきである。
高品質床タイルが満足すべきものであろう。好適
な床タイルにはアームストロングコーク社
（Armstrong Cork Co.）により製造されたビニ
ルアスベストタイル及びガフ社（GAF
Corporation）により製造されたビニルアスベス
トタイルが包含される。 大地のシミユレーシヨンの利益を得るために室
２０の床２５に車輛は静止する。室２０の床２５
は試験されるべき目的物が回転することを可能と
するためのターンテーブル３５を具備することが
できる。ターンテーブル３５は同じ方法で構成さ
れそして室２０の床２５と同じ材料から構成され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複合床の部分断面斜視図、第
２図は本発明を具体化する無響室の断面側面図、
第３図は本発明の好ましい態様の平面図である、
第４図は第３図に示された態様の拡大図、第５図
は第４図の線５−５における断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 電導性材料からつくられた第一の層と (b) 損失性材料からつくられた第二の層とを具備
   する 複合構造体であつて、該構造体は電磁エネルギー
   のその反射性に関して無限に厚い大地にシミユレ
   ートする複合構造体。 ２ 該電導性材料が電磁エネルギーの完全反射性
   及びゼロ透過性を有する特許請求の範囲第１項記
   載の構造体。 ３ 該損失性材料が複合構造体が電磁エネルギー
   の反射性に関して無限に厚い大地にシミユレート
   するような誘電定数及び誘電損率を有する特許請
   求の範囲第１項記載の構造体。 ４ 第二の層の損失性材料が水不浸透性材料中に
   囲い込まれている特許請求の範囲第１項記載の構
   造体。 ５ 天井、側壁、前壁、後壁及び床を有する電磁
   波無響室において該床が無限に厚い大地の電磁反
   射特性と同様な電磁反射特性を有することを特徴
   とする電磁波無響室。 ６ 該床が(a)電導金属材料から形成された最下層
   と、(b)該最下層上に配置された第二の層とから成
   り、該第二の層は損失性非金属材料から成る特許
   請求の範囲第５項記載の電磁波無響室。 ７ 該第二の層上に配置された第三の層を具備
   し、該第三の層は硬質非金属材料から成る特許請
   求の範囲第６項記載の電磁波無響室。 ８ 該第三の層上に配置された第四の層を具備
   し、該第四の層は損失性非金属材料から成る特許
   請求の範囲第７項記載の電磁波無響室。 ９ 該最下層が亜鉛メツキ鋼、ステンレス鋼、ア
   ルミニウム、銅及び鉄から成る群より選ばれた金
   属材料から成る特許請求の範囲第６項記載の電磁
   波無響室。 １０ 該損失性非金属材料が損失性軽量フオーム
   である特許請求の範囲第６項記載の電磁波無響
   室。 １１ 該第三の層を形成する硬質非金属材料が木
   材からつくられる特許請求の範囲第７項記載の電
   磁波無響室。 １２ 該第三の層が該最下部層に取付けられてい
   る非金属構造系によつて支持される特許請求の範
   囲第７項記載の電磁波無響室。 １３ 該構造系が該最下部層に沿つて平行に配置
   された複数の非金属スリーパーから形成された複
   数の容器から成り該スリーパーが該スリーパーに
   垂直に配置された複数の該スリーパーは該スリー
   パーに対して垂直に置かれ且つ該スリーパーと同
   じ高さの複数の非金属クロスピースにより安定化
   されている特許請求の範囲第１２項記載の電磁波
   無響室。 １４ 非金属構造系により形成された容器が第二
   の層の損失性非金属材料を取囲む特許請求の範囲
   第１３項記載の電磁波無響室。 １５ 硬質非金属層とスリーパー及びクロスピー
   スの材料が損失性被覆材料で被覆されている特許
   請求の範囲第１３項記載の電磁波無響室。