Устройство для поглощения электромагнитного излучения

 

Устройство для поглощения электромагнитного излучения состоит из ферритовой подложки и нанесенного на него согласующего диэлектрического слоя с углеродным наполнителем, который представляет собой слоистую структуру, состоящую из плоских слоев звукопоглощающего материала различной плотности, причем плотность слоев уменьшается по мере удаления от ферритовой подложки. В качестве звукопоглощающего материала может быть использован неорганический, негорючий материал, например вспененный базальт. Согласующие диэлектрические слои могут быть выполнены с различным содержанием углеродного наполнителя, содержание углеродного наполнителя в диэлектрических слоях находится в пределах 0,0610^-4 - 0,3610^-4 об.ч. Технический результат заключается в создании широкополосного поглотителя электромагнитного излучения для безэховых камер в диапазоне частот 20 - 30000 МГц, имеющего звукопоглощающие свойства и не требующего применения сложных технологий при его изготовлении. 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к поглотителям электромагнитного излучения для безэховых камер, используемых для испытания бытовых радио-, теле- и других электротехнических устройств.

Известно устройство для поглощения электромагнитных волн, содержащее полую коническую секцию, стенки которой изготовлены из смолы с добавлением углерода. Нижняя часть конической секции соединена с цилиндрическим основанием, внутри которого перпендикулярно оси конуса на определенном расстоянии один от другого расположены плоские слои углеродсодержащей смолы. Толщина этих слоев ступенчато увеличивается по мере удаления от конической секции, вследствие чего средняя электропроводность области в цилиндрическом основании также возрастает по мере удаления от конуса [1].

Недостатки этого устройства: недостаточное поглощение в низкочастотной области диапазона, сложная технология изготовления и достаточно большая толщина поглотителя.

Известно устройство, представляющее собой широкополосный поглотитель электромагнитного излучения. Поглотитель содержит металлическую пластину, на которой расположена ферритовая пластина. На поверхности ферритовой пластины установлены несколько разделенных промежутками конических элементов из феррита или композиционного материала на основе феррита [2].

Недостатками данного устройства являются: большой вес, недостаточно широкий частотный диапазон и технологическая сложность изготовления.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для поглощения электромагнитного излучения, принятое за прототип, используемое для покрытия стен безэховых камер, представляющее собой тонкий, твердый, пирамидальной формы, наполненный углеродным наполнителем поглотитель. Его рабочий диапазон находится в пределах от 30 МГц и до 30 ГГц. Устройство состоит из ферритовой подложки и согласующего слоя пирамидальной формы. В зависимости от необходимого частотного диапазона высота пирамид составляет 12, 18, 30 и 40 дюймов. Ферритовая подложка состоит из отдельных плиток площадью 100 х 100 мм, которые прикреплены к металлической поверхности. Согласующая пирамидальная часть состоит из отдельных поглощающих элементов [3].

Недостатками устройства являются необходимость использования специальной технологии изготовления согласующего слоя сложной пирамидальной формы из материала постоянной плотности, отсутствие звукопоглощающих свойств, что необходимо при испытании электроаппаратуры, сопровождающиеся шумом, вредно вездействующим на обслуживающий персонал.

Технической задачей изобретения является создание широкополосного поглотителя электромагнитного излучения для безэховых камер эффективного в диапазоне частот от 20 до 30000 МГц, имеющего звукопоглощающие свойства и не требующего применения сложных технологий при его изготовлении.

Для решения поставленной задачи предложено устройство для поглощения электромагнитного излучения, состоящее из ферритовой подложки и нанесенного на него согласующего диэлектрического слоя с углеродным наполнителем, представляющего собой слоистую структуру, состоящую из плоских слоев звукопоглощающего материала различной плотности, причем плотность слоев уменьшается по мере удаления от ферритовой подложки. Согласующие диэлектрические слои выполнены с различным содержанием углеродного наполнителя, который находится в пределах от 0,0610^-4 до 0,3610^-4 объемных частей. В качестве звукопоглощающего материала используют неорганический негорючий материал, например вспененный базальт.

Изменение пирамидальной формы согласующего слоя поглотителя-прототипа на плоскопараллельную значительно облегчает технологию изготовления заявляемого устройства, а наличие нескольких слоев вспененного базальта различной плотности и различного содержания науглероженного волокна позволяет при меньшей толщине устройства получить радиотехнические характеристики, сходные с характеристиками поглотителя-прототипа в том же диапазоне. Но при этом заявляемый поглотитель имеет меньший вес, меньшую толщину при том же частотном диапазоне. Вес 1 м² поглотителя - прототипа только легкого согласующего слоя при высоте 30,48 см составляет 9 кг. Вес 1 м² слоистой структуры вспененного базальта в заявляемом поглотителе общей толщиной 15,7 см равен 6,14 кг.

Поглотитель представляет собой ферритовый слой толщиной 65 мм и слоистую диэлектрическую структуру, состоящую из 5 слоев вспененного базальта разной плотности, монотонно уменьшающейся от ферритового слоя.

В табл. 1 представлены характеристики слоев вспененного базальта. Нумерация слоев начинается от ферритовой подложки.

Сравнительные параметры представлены в табл. 2.

На чертеже представлена зависимость коэффициента отражения (в дБ) от частоты (МГц) заявляемого поглотителя и прототипа.

Из чертежа видно, что в диапазоне частот от 100 до 700 МГц предлагаемый поглотитель имеет уровень отражения примерно на 5 дБ больше прототипа, зато в коротковолновой части диапазона (от 2000 до 10000 МГц) предлагаемый поглотитель эффективнее прототипа примерно на 5-10 дБ, а в остальной части диапазона характеристики отражения практически одинаковы.

Из табл. 2 и чертежа видно, что при одинаковых радиотехнических характеристиках и рабочем частотном диапазоне заявляемый поглотитель имеет почти в два раза меньший вес и толщину. Кроме того, заявляемый поглотитель обладает звукопоглощающими свойствами, что имеет большое значение для защиты обслуживающего персонала от шума при испытании бытовой техники.

Предложенный сверхлегкий плоский поглотитель электромагнитного излучения для безэховых камер эффективен в диапазоне от 20 до 30000 МГц и обладает звукопоглощающими свойствами.

Литература 1. Патент 0370421 A1, EP, 1989 г.

2. Патент 5617095, США, публ. 1997 г.

3. Каталог фирмы "Emerson & Cuming", США, поглотитель ECCOSORB VHY, 1998 г., http://www.emersoncumingmp.com/catalog/anechoic/VHY.htm.

Формула изобретения

1. Устройство для поглощения электромагнитного излучения, состоящее из ферритовой подложки и нанесенного на него согласующего диэлектрического слоя с углеродным наполнителем, отличающееся тем, что согласующий диэлектрический слой представляет собой слоистую структуру, состоящую из плоских слоев звукопоглощающего материала различной плотности, причем плотность слоев уменьшается по мере удаления от ферритовой подложки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве звукопоглощающего материала используют неорганический, негорючий материал.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в качестве звукопоглощающего материала используют вспененный базальт.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что согласующие диэлектрические слои выполнены с различным содержанием углеродного наполнителя.

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что содержание углеродного наполнителя в диэлектрических слоях находится в пределах 0,06 10^-4 - 0,36 10^-4 об.ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2