Широкополосное радиопоглощающее покрытие



Широкополосное радиопоглощающее покрытие
Широкополосное радиопоглощающее покрытие
Широкополосное радиопоглощающее покрытие
Широкополосное радиопоглощающее покрытие
Широкополосное радиопоглощающее покрытие

 


Владельцы патента RU 2547222:

Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (RU)

Изобретение относится к радиотехнике, преимущественно к широкополосным радиопоглощающим покрытиям. Технический результат - снижение коэффициента отражения электромагнитной падающей волны в широкой полосе частот. Для этого широкополосное радиопоглощающее покрытие выполнено в виде поглощающего слоя из материала с диэлектрической проницаемостью ε=ε′+i·ε″, магнитной проницаемостью µ=µ′+i·µ″ и показателем преломления n, нанесенного на отражающую электромагнитные волны поверхность, при этом поглощающий слой выполняется из материала с реальной частью квадрата показателя преломления меньше нуля Re ( n 2 ) = ( ε 2 ' μ 2 ' ε 2 " μ 2 " ) < 0 . 5 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике, преимущественно к широкополосным радиопоглощающим покрытиям.

Известно радиопоглощающее покрытие, выполненное в виде слоев радиопоглощающего материала, первый из которых нанесен на отражающую электромагнитные волны поверхность, а остальные нанесены последовательно один на другой, при этом величина слоев радиопоглощающего материала определяется требуемой величиной коэффициента поглощения покрытия (патент RU №2155420. H01Q 17/00, C09D 5/32, G01S 13/00. Радиопоглощающее покрытие, способ получения и управления его свойствами и устройство для дистанционного измерения отражательных свойств покрытий на объектах в СВЧ-диапазоне радиоволн. 12.01.2000). В состав слоев, в виде матов, входит диэлектрическое связующее с порошком феррита или карбонильного железа.

Известно, что увеличение электрических и магнитных потерь в материале увеличивает поглощение в слое и, соответственно, уменьшает отражение электромагнитной энергии от поверхности. Расположение поглощающего слоя на отражающей поверхности увеличивает эффективность действия поглощающего слоя за счет того, что при отражении волна дважды проходит через поглощающий слой. Многослойная конструкция расположения слоев с возрастающей диэлектрической проницаемостью от слоя к слою, применяемая в радиопоглощающих покрытиях, позволяет лучше согласовывать на границе электромагнитные характеристики слоя со свободным пространством. На выбранной частоте такие конструкции позволяют получить хорошие поглощающие свойства.

Недостатком радиопоглощающего слоя являются невысокие поглощающие свойства таких конструкций в широкой полосе частот и при значительном диапазоне углов падения электромагнитного излучения на границу поглощающего слоя.

Наиболее близким техническим решением является радиопоглощающее покрытие с диэлектрической проницаемостью ε=ε′+i·ε″, магнитной проницаемостью µ=µ′+i·µ″, у которого волновое сопротивление ω = ω ε = 1 , а ε и µ имеют большие по величине мнимые части, чтобы обеспечить затухание волны в относительно малой толщине материала (Канецеленбаум Б.З. Высокочастотная электродинамика, М., Наука, 1966, стр.26.). Во-первых, при ω=1 коэффициент отражения R=0, а коэффициент прохождения Т=1 - при нормальном падении волна полностью проходит в среду, у которой ε=µ. Это обстоятельство лежит в основе всех работ по созданию так называемых неотражающих покрытий (там же).

Недостатком технического решения по прототипу является то, что для реализации широкополосного радиопоглощающего покрытия рассматриваются противоречивые требования: с одной стороны, волновое сопротивление ω=1, для выполнения условий прохождения на границе слоя, а с другой, ε и µ должны иметь достаточно большие мнимые части. Поэтому определение необходимых свойств широкополосного радиопоглощающего покрытия требует уточнения для того, чтобы обеспечить высокие поглощающие свойства таких конструкций в широкой полосе частот и при значительном диапазоне углов падения электромагнитного излучения на границу поглощающего слоя, нанесенного на металлическую поверхность.

Так как маскировка металлических поверхностей является важным объектом исследования, то задачей изобретения является поиск свойств поглощающего слоя на металле, снижающего отражение электромагнитных волн от таких объектов в широком диапазоне частот и при значительном диапазоне углов падения электромагнитного излучения на границу поглощающего слоя, нанесенного на металлическую поверхность.

Широкополосное радиопоглощающее покрытие, выполненное в виде поглощающего слоя из материала с диэлектрической проницаемостью ε=ε′+i·ε″, магнитной проницаемостью µ=µ′+i·µ″ и показателем преломления n, нанесенного на отражающую электромагнитные волны поверхность, отличается тем, что поглощающий слой выполнен из материала с реальной частью квадрата показателя преломления меньше нуля Re ( n 2 ) = ( ε 2 ' μ 2 ' ε 2 " μ 2 " ) < 0 .

Достигается задача тем, что широкополосное радиопоглощающее покрытие, выполненное в виде поглощающего слоя из материала с диэлектрической проницаемостью ε=ε′+i·ε″, магнитной проницаемостью µ=µ′+i·µ″ и показателем преломления n, нанесенного на отражающую электромагнитные волны поверхность, отличается тем, что поглощающий слой выполняется из материала с реальной частью квадрата показателя преломления меньше нуля Re ( n 2 ) = ( ε 2 ' μ 2 ' ε 2 " μ 2 " ) < 0 .

Выполнение в широкополосном радиопоглощающем покрытии поглощающего слоя из материала, у которого реальная часть квадрата показателя преломления меньше нуля, уменьшает отражение от покрытия. Применение такого широкополосного радиопоглощающего покрытия позволяет не только снизить коэффициент отражения, но и заметность металлического объекта в широкой полосе частот и при значительном диапазоне углов падения электромагнитного излучения на него.

Авторы установили, что в заявляемой конструкции широкополосного радиопоглощающего покрытия для предложенного условия величины показателя преломления достигается наименьший коэффициент отражения электромагнитного поля от поверхности в широкой полосе частот.

Для доказательства преимущества предлагаемого технического решения проведены расчетные эксперименты, результаты которых представлены ниже.

Сформулируем задачу как определение условий, при которых, для определенной величины угла падения волны с параллельной и перпендикулярной поляризациями, происходит полное поглощение волны в слое на поверхности металла, а отражение минимально.

На фигуре 1 свойства внешнего пространства соответствуют ε1=1 µ1=1 и ε41 µ4=1. Свойства поглощающего плоского слоя ε 2 = ε 2 ' + i ε 2 " ; μ 2 = μ 2 ' + i μ 2 " ; угол падения α1. Свойства металла ε 3 = ε 3 ' + i ε 3 " ; μ 3 = μ 3 ' + i μ 3 " .

Поиск свойств материала радиопоглощающего слоя, в широкой частотной полосе, для произвольной поляризации падающей волны и в широком диапазоне углов падения, проводился расчетным способом с использованием матричного метода, описанного в [Борн М., Вольф Э. Основы оптики. Изд. «Наука», М, 1973, 720 с.], при предположении, что материал поглощающего слоя имеет диэлектрическую ε=ε′·(1+i·tg(δε)) и магнитную µ=µ′·(1+i·tg(δµ)) проницаемости.

Расчеты максимального коэффициента отражения R(F,α,p) проводились в частотном диапазоне от 1 до 20 ГГц (F=1÷20) при изменении углов падения от 0 до 40 град (α=0÷40°) для параллельной (ТМ, PP) и перпендикулярной (ТЕ, PS) поляризаций вектора электрического поля относительно плоскости падения.

При расчете в широком диапазоне положительных величин изменялись параметры поглощающего слоя: ε 2 ' , ε 2 " , μ 2 ' , μ 2 " . При расчете модели по прототипу принималось дополнительное условие μ 2 ' ε 2 ' = 1 .

На фиг.2 представлены расчетные зависимости максимального коэффициента отражения Rmax(F,α,p) от поглощающего слоя на металлической поверхности для двух вариантов по прототипу и по предлагаемому техническому решению при толщине поглощающего слоя на поверхности металла h=0,5 мм в зависимости от величины реальной части квадрата показателя преломления Re ( n 2 ) = ε 2 ' μ 2 ' ε 2 " μ 2 " .

Из фиг.2 видно, что для поглощающего слоя по прототипу наименьший максимальный коэффициент отражения составил 58%, для конструкции по предлагаемому техническому решению не более 3% при толщине поглощающего слоя h=0,5 мм.

На Фиг.3 представлены расчетные частотные зависимости коэффициента отражения R (максимальные в диапазоне углов падения α=0÷40°) для конструкции по предлагаемому техническому решению для поглощающего слоя h=0,5 мм на металле для различных поляризаций падающей волны (ТМ и TE).

Из фиг.3 видно, что расчетные Rmax(α=0÷40°) для конструкции поглощающего слоя по предлагаемому техническому решению составили не более 3% во всей полосе частот для обеих поляризаций.

При проведении расчетов установлено, что свойства материалов для радиопоглощающего покрытия должны определяться исходя из выполнения условий для показателя преломления, соответствующих предлагаемому решению, которое уточнено относительно прототипа и сужает выбор материалов.

Например, для материалов радиопоглощающего покрытия, использованных для расчетов, приведенных на фиг.2, наилучшие характеристики и минимальная величина коэффициента отражения соответствовали следующим величинам: ε 2 ' = 10,5 ; μ 2 ' = 11,0 ; tg(δε)2=8,5; tg(δµ)2=10,0.

На следующих чертежах представлены зависимости изменений величин, соответствующих простому изменению свойств материала радиопоглощающего покрытия для расчетов коэффициента отражения R<10%: на Фиг.4 ε 2 ' ; μ 2 ' ; а на Фиг.5 tg(δε)2; tg(δµ)2.

Из чертежей видно, что простое увеличение потерь в материале не приводит к снижению коэффициента отражения, а только необходимое соотношение диэлектрических, магнитных проницаемостей и потерь, соответствующих предлагаемому техническому решению.

Авторы также установили, что пропорциональное увеличение величин произведения действительных и мнимых частей проницаемостей | ε ' μ ' | и | ε " μ " | слоя значительно уменьшает отражение от покрытия.

Широкополосное радиопоглощающее покрытие, выполненное по предлагаемому техническому решению, по сравнению с известными конструкциями, в широкой полосе частот и углов падения обладает минимальным коэффициентом отражения.

Источники информации

1. Патент RU №2155420, H01Q 17/00, C09D 5/32, G01S 13/00. Радиопоглощающее покрытие, способ получения и управления его свойствами и устройство для дистанционного измерения отражательных свойств покрытий на объектах в СВЧ-диапазоне радиоволн. 12.01.2000.

2. Канецеленбаум Б.З. Высокочастотная электродинамика. М., Наука, 1966, стр.26.

3. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. Изд. «Наука», М., 1973, 720 с.

Широкополосное радиопоглощающее покрытие, выполненное в виде поглощающего слоя из материала с диэлектрической проницаемостью ε=ε′+i·ε′′, магнитной проницаемостью µ=µ′+i·µ′′ и показателем преломления n, нанесенного на отражающую электромагнитные волны поверхность, отличающееся тем, что поглощающий слой выполняется из материала с реальной частью квадрата показателя преломления меньше нуля .



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к материалам, поглощающим электромагнитные волны, и может найти применение для повышения скрытности и уменьшения вероятности обнаружения радиолокаторами объектов и оборудования наземной, авиационной и космической техники.

Изобретение относится к области защиты от электромагнитных излучений (ЭМИ) и может быть использовано для защиты средств электронно-вычислительной техники (СЭВТ) объектов инфокоммуникационных систем от воздействий внешних и побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) СЭВТ.

Заявлен ферритовый материал с малыми диэлектрическими потерями и высокими значениями остаточной магнитной индукции. Ферритовый материал получен из смеси порошков, содержащей Fe2O3, Li2CO3, MnCO3, Bi2O3, ZnO, CdO, SnO2, TiO2 при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид железа 71,39±0,1, карбонат лития 5,61±0,1, оксид цинка 8,58±0,1, оксид кадмия 5,41±0,1, оксид олова 3,18±0,1, оксид титана 0,69±0,03, карбонат марганца 4,84±0,1, оксид висмута 0,3±0,03.

Изобретение относится к области радиотехники, касается вопроса применения полимерных композитов в составе устройства для снижения радиолокационной заметности и решает задачу оптимизации конструкции по радиопоглощающим свойствам.

Изобретение относится к области защиты окружающей среды от электромагнитного фона. Технический результат - повышение эффективности нейтрализации электромагнитного фона.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к поглотителям электромагнитных волн, используемых в конструкциях антенн для оптимизации их радиотехнических характеристик, устранения резонансных явлений и уменьшения паразитных отражений от проводящих объектов, расположенных вблизи антенн.
Заявленное изобретение относится к области электротехники, а именно к составу углеродсодержащей композиции для получения радиозащитных материалов. Композиция содержит 5-16 мас.% ультрадисперсного активного углерода со средним размером частиц 5-100 нм и удельной поверхностью 16-320 м2/г, диспергатор в виде водного раствора натриевого стекла и стабилизатор в виде насыщенного раствора лингосульфоната аммония.

Изобретение относится к антенной технике, а именно к поглотителям электромагнитных волн, и может быть использовано при оснащении безэховых камер и экранированных помещений.
Изобретение относится к области изготовления объемных поглотителей СВЧ-энергии из высокотемпературного поглощающего материала, применяемых в высокочастотных трактах радиоэлектронной аппаратуры.

Изобретение относится к способу изготовления поглощающего покрытия, обеспечивающего поглощение в инфракрасном диапазоне длин волн для создания эталонов абсолютно черного тела в имитаторах излучения для аппаратуры дистанционного зондирования земли со стабильными характеристиками.
Изобретение относится к композиционным материалам, поглощающим инфракрасное излучение в ближней инфракрасной области, и может быть использовано, например, в оптических фильтрах и специальных панелях сложной формы. Композиционный материал включает переплетенные базальтовые волокна с диаметром от 70 до 200 мкм в количестве от 40 до 60 массовых процентов, пропитанные термопластичным полимером полифениленсульфидом (остальное). Изобретение приводит к увеличению поглощения излучения во всем диапазоне ближней ИК области спектра при одновременном повышении прочности материала. 5 пр.
Заявленное изобретение относится к материалу, поглощающему электромагнитные волны в широком диапазоне длин волн, вплоть до частот инфракрасного диапазона, который может быть использован для предотвращения нежелательного воздействия высокочастотного излучения на элементную базу микроэлектроники и человека, и для предотвращения несанкционированного обнаружения наземных и воздушных объектов. Предложенный композиционный материал заданного состава, обеспечивающий минимальное входное волновое сопротивление для падающей ЭМ волны и отсутствие отраженной волны, характеризующийся локальными значениями Bs изменяющимися в диапазоне от 0,7 Т до 10 Т, реализует способ поглощения и рассеяния электромагнитной волны на частицах ферримагнетиков, находящихся в соответствующей среде в условиях ферримагнитного резонанса, в присутствии внутренних локальных полей Hintr, изменяющихся в диапазоне от 560 кА/м до 8000 кА/м. Предлагается в качестве поглощающего покрытия использовать материальную среду, имеющую малое волновое сопротивление, суть композиция полимерного материала и железного порошка с частицами, имеющими средний размер ~100 nm, в которой равномерно распределены мелкодисперсные монокристаллические монодоменные и немонодоменные частицы гексаферритов, ферритов гранатов и феррошпинелей (особое место в этом ряду занимают гексаферриты, так как обладают высоким значением поля Ha внутренней магнитокристаллической анизотропией и большим значением 4πMs) и мелкодисперсные частицы порошков Nd-Fe-B, используемые в производстве эластичных магнитов с Bs≥0,7 Т и Hc≈240-560 кА/м. Повышение уровня поглощения и уменьшение коэффициента отражения электромагнитных волн являются техническим результатом заявленного изобретения.

Изобретение относится к защитным устройствам летательного аппарата. Способ снижения радиолокационной заметности летательного аппарата заключается в размещении антенны головки самонаведения в герметичной полости радиопрозрачного обтекателя, заполнении полости плазмообразующей газовой смесью давлением 1-100 кПа и введении пучка электронов в плазмообразующую газовую смесь с образованием поглощающего плазменного объема. Полет летательного аппарата осуществляют на высоте с давлением окружающей среды меньше величины давления газовой смеси в полости обтекателя. В процессе полета обеспечивают дополнительную подачу плазмообразующей газовой смеси в полость обтекателя с учетом степени его герметичности. Изобретение направлено на уменьшение необходимой степени герметичности переднего обтекателя при сохранении эффективной поверхности рассеяния. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для создания экранов и панелей, поглощающих электромагнитное излучение (далее ЭМИ) в широком СВЧ-диапазоне. Техническим результатом от использования предложенного устройства для защиты от ЭМИ является снижение коэффициента отражения и соответственно повышение коэффициента поглощения. Сущность изобретения: устройство для защиты от ЭМИ включает углеродосодержащий поглощающий материал и конструктивные элементы из радиопрозрачного материала, ограничивающие толщину устройства, в котором поглощающий материал выполнен в виде хаотично спутанных углеграфитовых филаментов диаметром 4÷8 мкм с удельным сопротивлением 10-4÷10-6 Ом×м, при этом плотность поглощающего материала в устройстве составляет 0,0001÷0,0009 г/см3, а толщина устройства находится в пределах 10-30 мм. Дополнительный технический результат возникает при условии выполнения конструктивных элементов, ограничивающих толщину устройства, в виде диэлектрических сеток шагом 5-15 мм и вклеенных между ними диэлектрических прокладок при плотности поглощающего материала 0,00015÷0,0003 г/см3. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к пирамидальным поглотителям электромагнитных волн. Заявленный способ предполагает механическое крепление пирамидальных контейнерных поглотителей к рабочим поверхностям безэховых камер и экранированных помещений. При этом крышка пирамидального контейнера состоит из двух частей, соединяющихся между собой, образуя в совокупности двухкоординатный узел крепления. Основная часть крышки выполняется с внутренней полостью в виде паза, имеющего форму соединенных между собой двух квадратов со сторонами, равными «а» и «b», а вспомогательная часть крышки представляет собой Т-образный двухуровневый вкладыш с цилиндрическим основанием первого уровня, имеющий внутреннее центральное отверстие для винтового элемента крепления вкладыша к рабочим поверхностям. Второй уровень вкладыша выполнен в виде квадратной шайбы со сторонами «с», размеры которой соответствуют формуле «а»<«с»<«b». Такие размеры позволяют образовать внутренний замок, благодаря которому осуществляется крепление пирамидального поглотителя. Технический результат - упрощение процедуры замены пирамидального поглотителя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для изготовления поглотителей электромагнитного излучения 5-миллиметрового диапазона (52-73 ГГц). Радиопоглощающий материал содержит полимерное связующее и наполнитель - углеродные нанотрубки, предварительно обработанные в смеси серной и азотной кислот, при следующем содержании компонентов, мас.%: полимерное связующее - 95-99,9; углеродные нанотрубки - 0,1-5. Изобретение позволяет уменьшить толщину и массу радиопоглощающего материала при сохранении высоких радиопоглощающих свойств и низкого коэффициента отражения на металлической подложке. 1 табл.

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям, в частности к полимерным радиопрозрачным композициям, предназначенным для устранения поверхностных дефектов радиопрозрачных обтекателей из ПКМ, и может быть использовано в изделиях ГА и других конструкциях из ПКМ. Полимерная радиопрозрачная композиция включает эпоксидный олигомер, модификатор-полиэфир, пигменты и органический растворитель. Композиция дополнительно содержит наполнитель - стеклянные микросферы и отвердитель - смесь полиэтиленполиамина и 50% раствора гексаметилендиамина или 2-метилпентаметилендиамина в изопропиловом спирте (при следующем соотношении компонентов, мас.%: эпоксидный олигомер 19-29; модификатор 20,7-31; пигменты 11,5-18,3; наполнитель 3-10; отвердитель 1-5; органический растворитель 21-35. В качестве пигментов композиция содержит смесь диоксида титана с оксидом хрома, или с цинковыми белилами, или с оксидом хрома. В качестве полиэфира полимерная композиция содержит полиэфир, представляющий собой продукт поликонденсации этиленгликоля и глицерина с себациновой кислотой. В качестве органического растворителя могут быть использованы этилгликольацетат, бутилацетат, ксилол, метилэтилкетон или их смесь в соотношении 4:4:1:1. Техническим результатом настоящего изобретения является понижение водопоглощения и повышение грибостойкости при сохранении адгезионных свойств полимерной композиции.3 з.п. ф-лы, 2 табл,1 пр.

Изобретение относится к материалам для поглощения электромагнитных волн и может быть использовано для получения нанопористых углеродных микроволокон, предназначенных для создания эффективных неотражающих радиопоглощающих материалов, работающих в диапазоне от 50 ГГц до 4 ТГц. Заявляемое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов выполнено в виде нанопористых углеродных микроволокон, в которых количество аморфной фазы составляет не более 0,1%, причем длина волокон лежит в пределах от 10 до 200 мкм, а поры с преимущественным распределением по диаметрам от 2 до 200 нм расположены ортогонально оси нанопористых углеродных микроволокон. Требуемый технический результат заключается в повышении поглощающей способности по отношению к электромагнитному излучению и расширении диапазона частот. 4 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к радиопоглощающим покрытиям (РПП), и может быть использовано в сверхширокополосных антенных системах. Сверхширокополосное радиопоглощающее покрытие выполнено в виде многослойного металлополимероматричного композиционного материала, слои которого имеют различную толщину: первый слой, состоящий из частиц чешуйчатой формы размером от 5 до 25 мкм, толщиной от 2,0 до 3,0 мм, второй слой из частиц чешуйчатой формы размером от 3 до 10 мкм толщиной от 1,0 до 1,5 мм, третий слой из частиц сфероидальной формы размером от 1 до 5 мкм толщиной от 0,5 до 1,0 мм, четвертый слой из частиц сфероидальной формы размером 1 до 5 мкм толщиной от 1,0 до 2,0 мм, пятый слой из частиц сфероидальной формы размером от 1 до 5 мкм толщиной от 3,0 до 3,5 мм. Технический результат - уменьшение изрезанности диаграмм направленности сверхширокополосных спиральных антенн, размещенных на металлической платформе до уровня 1 дБ, обеспечение работоспособности системы сверхширокополосных спиральных антенн в рамках технических требований. 1 ил.,1 табл.

Изобретение относится к маскировке, в частности, к маскировочным покрытиям для упреждения обнаружения радиолокаторами противника воздушных и наземных объектов. Технический результат заключается в малой удельной массе поглощающего покрытия, низкой трудоемкости его изготовления в связи с простотой конструкции его исполнения, а также в улучшении аэродинамической поверхности защищаемого объекта. Для этого в области поглощения электромагнитных волн радиолокационного диапазона используется эффект близости, согласно которому поглощающее покрытие выполнено в виде пакетов, составленных из двух листов электропроводящего материала в виде пластин и слоя изоляции между ними, причем для обеспечения движения тока во встречно-последовательном режиме и соответствующего достижения проявления эффекта близости к вышеуказанным электропроводящим листам подается напряжение к их смежным краям, а противоположные края пластин соединяются электрическим током между собой. 2 ил.
Наверх