Средство защиты объектов от электромагнитного воздействия (варианты)
Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована при разработке и эксплуатации технических средств, предназначенных для защиты объектов от радиолокационного обнаружения. Средство защиты представляет собой многослойную структуру, содержащую диэлектрические слои 1, на каждом из которых закреплены снаружи поверхности либо введены в их структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей 2. Пары диполей 2 сгруппированы в однонаправленные параллельные ряды, не контактируя друг с другом. Диполи каждой пары расположены под углом, 90 эл. Град. ±5%. Диполи 2 представляют собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала. Конструктивное отличие обоих вариантов заключается в том, что по второму варианту диэлектрические слои располагаются на нижнем металлическом слое 3, в то время, как по первому варианту его нет, что определяет из различие и по степени послойного изменения поглощающего материала. За счет изменения концентрации диполей на диэлектрическом слое можно варьировать свойства поглощающего материала каждого из слоев, подбирая его таким образом, чтобы обеспечить максимальное поглощение мощности падающей электромагнитной волны при ее минимальном отражении. Послойное постепенное изменение количества поглощающего материала и, следовательно, степени поглощения падающей электромагнитной волны, приводит к ее постепенному затуханию, что обеспечивает минимизацию ее обратного отражения от границы материала, т.е. плавный вход. При одинаковых радиотехнических характеристиках в устройстве с металлическим экраном требуется меньшее количество диэлектрических слов, чем без него, т.е. оно проще в изготовлении и более экономично. Техническим результатом является улучшение масса-габаритных и эксплуатационных характеристик при одновременном упрощении технологии изготовления. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована при разработке и эксплуатации технических средств, предназначенных для защиты объектов от радиолокационного обнаружения, локализации электромагнитных излучений приборов, защиты от повышенного уровня электромагнитных излучений радиоэлектронной аппаратуры, носителей информации.
Известно средство защиты объектов от электромагнитного излучения, представляющее собой диэлектрическую прозрачную пленку с нанесенным на нее прозрачным электропроводящим слоем, выполненным из индия или олова, на котором размещена сетка из электропроводящего материала со стабильной электропроводностью. Толщина сетки составляет 0,1 от скин-слоя для максимальной длины падающей электромагнитной волны (RU 2265898 C2, H01Q 17/00, 2003 г.). Защитный материал отличается недолговечностью в эксплуатации, т.к. электропроводные решетки относительно быстро окисляются и осыпаются.
Наиболее близким к полезной модели по обоим вариантам ее выполнения является средство защиты объектов от электромагнитного излучения, представляющее собой многослойную структуру, состоящую из диэлектрического слоя и нижнего металлического экрана. Диэлектрический слой представляет собой градиентную структуру из стеклопластика, содержащую поглощающий наполнитель из науглероженного волокна ((RU 2456722 H01Q 17/00, 2011 г.). Известное устройство имеет хорошие радиотехнические и механические характеристики. Однако при использовании материала в диапазоне длинных (метровых) волн для обеспечения требуемых радиотехнических характеристик его толщина значительно увеличивается, что ведет к ухудшению масса-габаритных показателей и неудобству в эксплуатации. Кроме того, устройство технологически сложно в изготовлении из-за необходимости точного соблюдения толщины диэлектрического слоя для обеспечения заданных радиотехнических свойств.
Техническим результатом, которого можно достичь при осуществлении полезной модели по обоим вариантам ее выполнения, является улучшение масса-габаритных и эксплуатационных характеристик при одновременном упрощении технологии изготовления.
Технический результат по первому варианту достигается тем, что в средстве защиты объектов от электромагнитного воздействия, представляющем собой многослойную структуру, каждый из слоев которой изготовлен из диэлектрического материала, на поверхности которого закреплены либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей, сгруппированных в однонаправленные параллельные ряды, диполи каждой пары, представляющие собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала, расположены под углом 90 эл. Град. ±5% друг относительно друга с образованием зазора между ними в его вершине, при этом концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая слоем, соответствующим от 1/3 до 2/3 заданной толщины материала, а затем послойно снижается, при этом увеличение и снижение концентрации происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью
Технический результат по второму варианту достигается тем, что в средстве защиты объектов от электромагнитного воздействия, представляющем собой структуру, состоящую из нескольких диэлектрических слоев и нижнего металлического слоя, на поверхности каждого диэлектрического слоя закреплены либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей, сгруппированных в однонаправленные параллельные ряды, при этом диполи каждой пары, представляющие собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала, расположены под углом 90 эл. Град. ±5% друг относительно друга с образованием зазора между ними в его вершине, причем концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая последним диэлектрическим слоем, при этом увеличение концентрации происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью.
Оба варианта полезной модели объединены единым техническим замыслом, направленным на достижение одного и того же технического результата с помощью использования идентичных технических средств - улучшение радиотехнических свойств защитного средства при расширении рабочего диапазона и оптимальных масса-габаритных показателях путем обеспечения плавного входа падающей электромагнитной волны при ее минимальном отражении от верхнего слоя (за счет послойного изменения степени ее поглощения и конкретного выполнения послойных импедансных поверхностей).
На Фиг. 1 представлена конструкция средства защиты объектов от электромагнитного воздействия по первому варианту выполнения.
На Фиг. 2 представлена конструкция средства защиты объектов от электромагнитного воздействия по второму варианту выполнения.
Устройства по обоим вариантам представляет собой многослойную структуру, содержащую диэлектрические слои 1, на каждом из которых закреплены снаружи их поверхности либо введены в их структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей 2. Пары диполей 2 сгруппированы в однонаправленные параллельные ряды, причем диполи в соседних рядах конструктивно не контактируют друг с другом. Конструктивное отличие вариантов заключается в том, что по второму варианту (Фиг. 2) диэлектрические слои располагаются на нижнем металлическом слое 3 (экране), в то время, как в первом варианте (Фиг. 1) его нет. Кроме того, варианты отличаются друг от друга по степени послойного изменения поглощающего материала.
Установлено, что для обеспечения изотропности импедансного слоя диполи каждой пары должны быть расположены под углом, максимально приближенным к 90 эл. Град. (90 эл. Град. ±5%), при этом в вершине этого угла диполи не должны соприкасаться друг с другом.
Диполи 2 представляют собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала.
В зависимости от требуемых радиотехнических свойств материала и средней длины падающей электромагнитной волны (
) расстояние между миропроводами одной пары диполей и диполями соседних рядов может меняться. Диполи могут отличаться друг от друга по длине, а пары диполей одного ряда могут быть повернуты друг относительно друга.
Величина длины диполей составляет от 0,1 до 1/2.
Слои могут быть выполнены из любого диэлектрического материала, например, лавсана, стеклопластика и т.д.
Электрические и магнитные свойства защитного средства определяются общим количеством его поглощающего материала и свойствами материала образующих его слоев, зависящих от концентрации диполей и электрофизических характеристик микропровода.
При выполнении модели по первому варианту концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая слоем, соответствующим от 1/3 до 2/3 заданной толщины материала, а затем послойно снижается, при этом увеличение и снижение концентрации происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью.
При выполнении модели по второму варианту концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая последним диэлектрическим слоем, при этом увеличение концентрации происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью.
Устройство работает следующим образом.
Защищаемый от электромагнитного воздействия объект размещают под съемным защитным покрытием. Электромагнитные волны, падающие из свободного пространства, попадают на поглощающие элементы покрытия, диффузно рассеиваясь в объеме. При этом наряду с процессами поглощения электромагнитных волн, обусловленными диэлектрическими потерями в микродиполях, имеют место процессы многократного отражения и переотражения падающих волн от микродиполей, сопровождающиеся дополнительным поглощением энергии электромагнитных волн. Изменением концентрации диполей на диэлектрическом слое можно варьировать свойства поглощающего материала, подбирая его таким образом, чтобы обеспечить максимальное поглощение мощности падающей электромагнитной волны при ее минимальном отражении. Послойное постепенное изменение количества поглощающего материала и, следовательно, степени поглощения падающей электромагнитной волны, приводит к ее постепенному затуханию, что обеспечивает минимизацию ее обратного отражения от границы материала, т.е. плавный вход. Такое расположение слоев позволяет обеспечить независимость коэффициента отражения от направления падающей волны.
При одинаковых радиотехнических характеристиках в устройстве с металлическим экраном (Фиг. 2) требуется меньшее количество диэлектрических слов, чем без него (Фиг. 1), т.е. оно проще в изготовлении и более предпочтительно с точки зрения масса-габаритных показателей.
Таким образом, выполнение защитного средства в виде многослойной структуры с послойно изменяющимся количеством поглощающего материала и размещение на каждом диэлектрическом слое поглощающих элементов, выполненных в виде пар диполей из ферромагнитных проводов в стеклянной изоляции, сгруппированных в параллельные однонаправленные ряды, позволило получить импедансную поверхность с высокими поглощающими свойствами, обеспечивающими минимальное отражение падающей электромагнитной волны от верхнего слоя, и ее плавный вход.
Высокие радиотехнические характеристики защитного средства имеют место в широком частотном диапазоне электромагнитного излучения. Причем рабочий частотный диапазон определяется только количеством необходимых слоев, концентрацией поглощающих элементов и их конструктивными характеристиками (размерами диполей и расстоянием между ними), что позволяет оптимизировать массу и габариты устройства и упростить технологию его изготовления.
Простота изготовления, хорошие масса - габаритные показатели и удобство эксплуатации при высоких радиотехнических характеристиках в широком частотном диапазоне позволяют рекомендовать полезную модель при производстве средств обеспечения электромагнитной совместимости бортовой аппаратуры и защиты разного вида объектов от электромагнитного излучения.
1. Средство защиты объектов от электромагнитного воздействия, представляющее собой многослойную структуру, каждый из слоев которой изготовлен из диэлектрического материала, на поверхности которого закреплены либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей, сгруппированных в однонаправленные параллельные ряды, диполи каждой пары, представляющие собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала, расположены под углом 90 эл.град±5% друг относительно друга с образованием зазора между ними в его вершине, при этом концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая слоем, соответствующим от 1/3 до 2/3 заданной толщины материала, а затем послойно снижается, при этом увеличение и снижение концентрации происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью.
2. Средство защиты объектов от электромагнитного воздействия, представляющее собой структуру, состоящую из нескольких диэлектрических слоев и нижнего металлического слоя, на поверхности каждого диэлектрического слоя закреплены либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей, сгруппированных в однонаправленные параллельные ряды, при этом диполи каждой пары, представляющие собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала, расположены под углом 90 эл.град±5% друг относительно друга с образованием зазора между ними в его вершине, причем концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая последним диэлектрическим слоем, при этом увеличение концентрации происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью.
