ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

поглотитель электромагнитного излучения

Классы МПК:H05K9/00 Экранировка аппаратов или их деталей от электрических или магнитных полей
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Касимов Расим Мустафа оглы (AZ)
Приоритеты:
подача заявки:
1991-07-15
публикация патента:

Использование: для снижения уровня отражения электромагнитного излучения. Сущность изобретения: поглотитель электромагнитного излучения выполнен в виде металлической поверхности, на которую нанесен поглощаюший слой диэлектрика, толщина и диэлектрические свойства которого выбираются из совместного решения уравнений, выводимых для случая отсутствия отражения электромагнитного излучения заданной частоты от системы диэлектрик-металл. 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2030138

Рисунок 1, Рисунок 2

Изобретение касается создания систем, не отражающих электромагнитное излучение, и может быть использовано в радиотехнике для снижения фонового излучения в зоне действия радиопередающих устройств, при создании безэховых камер, а также в других отраслях техники, где возникает необходимость в поглощении электромагнитного излучения заданной частоты.

Известен способ получения системы, не отражающей электромагнитное излучение, например, применением в реализующем его устройстве отражающего сферического зеркала, по фокальной оси которого расположены стержень и воронка в форме конуса, выполненные из радиопоглощающего материала, причем воронка своим раскрывом обращена к сферическому зеркалу, а ее вершина совпадает с вершиной каустической поверхности сферического зеркала.

Недостатком известного способа является сложность конструктивного выполнения системы, не отражающей электромагнитное излучение.

Известен способ получения не отражающих поглотителей электромагнитного излучения заданной частоты, заключающийся в нанесении на отражающую металлическую поверхность поглощающего слоя вещества с выбранной толщиной слоя покрытия и его диэлектрическими свойствами.

Недостатком известного решения является отсутствие точной аналитической взаимосвязи между диэлектрическими свойствами материала покрытия и его толщины, приводящее к необходимости принятия допущения о том, что толщина слоя покрытия равна четверти длины волны в материале покрытия. При указанном допущении сохраняется комплексность величины входного сопротивления системы диэлектрик- металл, а следовательно, сохраняется частичное отражение волны при заданной частоте электромагнитного излучения.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка путем установления точных аналитических соотношений между толщиной слоя покрытия металлической поверхности и его диэлектрическими свойствами, при которой имеет место полное отсутствие отражения электромагнитного излучения заданной частоты.

Известно, что при отражении электромагнитной волны от слоя диэлектрика, равномерно нанесенного на отражающую металлическую поверхность, модуль коэффициента отражения волны

поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138=поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138, (1) где l - толщина слоя покрытия с комплексным значением диэлектрической проницаемости поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138=поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138-iпоглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138; поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138, поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 - соответственно диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери вещества покрытия; Zo, Z - волновые сопротивления воздушной среды и среды, заполненной материалом покрытия; поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138=iпоглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 , поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138д - соответственно постоянная распространения волны и значение длины волны в материале покрытия.

При существовании диэлектрических потерь в веществе зависимость поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 от l представляет собой осциллирующую кривую, которая с увеличением l асимптотически приближается к некоторому предельному значению поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 . При этом минимальный уровень отражения электромагнитных волн от системы диэлектрик-металл отмечается при толщинах слоя покрытия, равныx при определенном допущении (2K-1) поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138д/4, где К - номер минимума зависимости поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 от l. Более строгий анализ показывает, что в общем случае экстремальные точки зависимости поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 от l реализуются при значениях lm, определяемых из условия

поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138(1+y2)2=R1R2, (2) где R1 = th(2поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 xy)-yпоглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 tg(2поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 x);

R2 = cth(2поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 xy) + y поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 ctg(2поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 x);

x = lm/ поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138д ; y = tg поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 /2; поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 = arctg поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138II / поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138I ; поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 - длина волны в вакууме.

С учетом указанного условия выражение для поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 в точках минимума зависимости поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 от l принимает вид

поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138=поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138. (3)

Из уравнения (3) следует, что при выборе толщины отражающего слоя диэлектрического покрытия, соответствующей положению одного из минимумов зависимости поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 от l, отражения электромагнитной волны от системы диэлектрик - металл не произойдет при выполнении условия R1 = =R2; последнее с учетом выражения для R1 и R2 приводит к уравнению

y поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 sh(4поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 xy) + sin(4 поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 x) = 0, (4) устанавливающему однозначную связь между толщиной и диэлектрическими свойствами материала покрытия, соответствующей случаю отсутствия отражения электромагнитной волны.

Так как

поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138= (1-y2)поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138; поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138= 2yпоглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138, (5) то при выполнении условия R1 = R2, соответствующего случаю. поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138=0 , уравнения (2) и (5) представляют в виде

поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 = поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138; (6)

поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 = поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138R1; поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 = поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138R1, (7)

В полученных уравнениях (6), (7) lm, поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138I , поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138II, являются функциями одних и тех же параметров х и у, входящих в уравнение (4). Поэтому совместное решение уравнений (4) и (7) позволяет путем исключения из них промежуточных параметров х, у установить функциональную зависимость между поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138I и поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138II материала отражающего покрытия, соответствующую случаю поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138=0. Получаемые при этом из уравнения (6) соответствующие им значения lm позволяют осуществить одновременный выбор необходимой толщины слоя данного покрытия.

Результаты совместного решения уравнений (4), (6) и (7) представлены на фиг. 1 в виде зависимостей поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138II от поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138I соответственно для первых двух минимумов зависимости поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 от l при условии, что в выбираемых точках минимума этой зависимости поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138=0. Каждой точке зависимостей (фиг.1) соответствует определенное значение приведенной толщины покрытия lm/поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 . Для удобства представления результатов расчета на кривых поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138II от поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138I (фиг.1) нанесены масштабные риски со значениями lm/поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 . Таким образом, выбор материала покрытия неотражающей системы диэлектрик - металл сводится к нахождению такого диэлектрического материала, значения поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138I и поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138II которого при заданной длине волны поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 укладываются на соответствующей кривой фиг.1. При этом местонахождение рабочей точки / поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138I ,поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138II / на кривой определяет значение толщины слоя покрытия, при которой отсутствует отражение электромагнитной волны.

Фиг. 2 иллюстрирует пример реализации предлагаемого способа получения неотражающего поглотителя электромагнитного излучения для случая, когда диэлектрические свойства материала покрытия описываются уравнениями Дебая

поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138= поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 + поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 ; поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138=2поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138, (8) где поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138o , поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 - статическое и высокочастотное значения диэлектрической проницаемости вещества; поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 - время релаксации; с - скорость света.

Если исключить параметр поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 из уравнения (8), то в координатах поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138I, поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138II зависимость от поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138II от поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138I представляет собой полуокружность радиуса ( поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138o - поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138)/2 с центром в точке ( поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138o + поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138)/2 , расположенной на оси абсцисс (см. фиг. 2). При определенном выборе величины поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138oдиэлектрического покрытия возможны случаи пересечения Дебаевского полукруга с соответствующей зависимостью поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138II от поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138I, описываемой уравнениями (4) и (7). В этих случаях точки пересечения обеих зависимостей соответствуют таким значениям поглотитель электромагнитного излучения, патент № 20301381 и поглотитель электромагнитного излучения, патент № 20301382 электромагнитного излучения (точки А и Б фиг.2), при которых не происходит его отражение от системы диэлектрик-металл. Решение обратной задачи: выбор материала покрытия, обеспечивающего выполнение при заданной длине волны излучения условия поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138=0, достигается соответствующим выбором величин статической диэлектрической проницаемости поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138o и времени релаксации поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 .

Предлагаемый способ получения неотражающих поглотителей электромагнитного излучения иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Для получения системы диэлектрик-металл, реализующей указанное свойство при поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138= 1 см, выбирают в качестве материала покрытия жидкий 4-этилпиридин, чьи диэлектрические свойства достаточно хорошо описываются уравнениями Дебая (8). При поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 = 1 см и температуре 20оС диэлектрическая проницаемость поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138I и диэлектрические потери поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138II4-этилпиридина соответственно равны 2,99 и 1,93. В координатной плоскости /поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138I ,поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138II / точка с указанными значениями поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138I ,поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138II укладывается при lm/ поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 = 0,155 на зависимость, описываемую уравнениями (4) и (7) для случая первого минимума зависимости поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 от l (K = 1). Таким образом, при выборе толщины слоя покрытия lm = 0,155 см электромагнитное излучение с длиной волны поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 = 1 см не отражается от предложенной системы диэлектрик-металл.

П р и м е р 2. При поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 = 3,22 см в качестве материала покрытия выбирают жидкие 2-винилпиридин и анизол, имеющие при 20оС значения поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138I,поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138II соответственно равные 5,46; 2,83 и 3,75; 0,80. В координатной плоскости / поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138I,поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138II / точки с указанными значениями укладываются на кривые, соответствующие первому (K = 1) и второму (K = 2) минимумам зависимости поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 от l. Получаемые при этом значения lm/поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 равны 0,111 для 2-винилпиридина и 0,400 для анизола. Отсюда следует, что отражения электромагнитной волны от системы диэлектрик-металл не происходит, если при поглотитель электромагнитного излучения, патент № 2030138 = 3,22 см толщина покрытия из 2-винилпиридина или анизола будет выбрана соответственно lm = 0,357 см и lm = 1,288 см.

Аналогичным образом может быть подобран материал твердого диэлектрического покрытия, выполненного, например, на основе полимерных композиций и имеющего при наличии в нем функциональных полярных групп диэлектрические потери в заданном диапазоне электромагнитных волн.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПОГЛОТИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий металлическое основание с нанесенной на него пленкой диэлектрика, отличающийся тем, что, с целью повышения степени поглощения электромагнитных волн заданного диапазона, диэлектрик выбран полярным с максимальной дисперсией вблизи заданного диапазона длин волн, при этом толщина пленки диэлектрика определяется из условия минимума модуля коэффициента отражения волны для пленки полярного диэлектрика на металле.

Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс H05K9/00 Экранировка аппаратов или их деталей от электрических или магнитных полей

Патенты РФ в классе H05K9/00:
многослойный композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения -  патент 2529494 (27.09.2014)
термостойкое радиопоглощающее покрытие на минеральных волокнах -  патент 2526838 (27.08.2014)
композитная пленка из линейно-процарапанной, тонкой металлической пленки и пластиковой пленки, а также установка для ее производства -  патент 2519942 (20.06.2014)
композит для электромагнитного экранирования -  патент 2511717 (10.04.2014)
уплотнение, содержащая его система и способ изготовления уплотнения -  патент 2504933 (20.01.2014)
остекление кабины экипажа летательного аппарата, снабженное электромагнитным экраном, и летательный аппарат -  патент 2502632 (27.12.2013)
изделие для электромагнитного экранирования -  патент 2490732 (20.08.2013)
модуль приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем -  патент 2489728 (10.08.2013)
способ повышения теплоотдачи и радиационной защиты электронных блоков -  патент 2488244 (20.07.2013)
способ получения магнитной композиции -  патент 2485729 (20.06.2013)


Наверх