Сверхширополосное радиопоглощающее покрытие



Сверхширополосное радиопоглощающее покрытие
Сверхширополосное радиопоглощающее покрытие
Сверхширополосное радиопоглощающее покрытие
Сверхширополосное радиопоглощающее покрытие

 


Владельцы патента RU 2571906:

Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной электродинамики Российской академии наук (ИТПЭ РАН) (RU)

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 области радиотехники, в частности к радиопоглощающим покрытиям (РПП) для поглощения электромагнитных волн (ЭМВ), и может быть использовано в сверхширокополосных антенных системах.

При разработке сверхширокополосных антенных систем, работающих в непрерывном диапазоне частот с коэффициентом перекрытия рабочего диапазона частот порядка десяти и более, возникает проблема стабилизации параметров антенн, размещенных на металлической платформе. За счет интерференции и дифракции на металлической платформе происходит существенное нарушение монотонности диаграмм направленности (ДН) антенн, появляется изрезанность ДН, нарушение их поляризационных характеристик, что приводит к невыполнению технических требований к антенной системе.

Известно радиопоглощающее покрытие РАН-57 (ТУ 229483-093-29012159-2010, Учреждение Российской академии наук Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН), данное покрытие представляет собой многослойный композиционный материал, модифицированный порошками карбонильного железа КЖ-2 и КЖ-3, микростеклосферами и реологическими добавками. Данное покрытие имеет небольшую толщину, коэффициент отражения не более минус 10 дБ, но сравнительно небольшой коэффициент перекрытия рабочего диапазона по частоте, равный трем, что недостаточно для сверхширокополосных антенных систем.

Известна конструкция сверхширокополосного радиопоглощающего слоя (Титов А.Н., Бибиков С.Б., Куликовский Э.И. К синтезу сверхширокополосного радиопоглощающего слоя. Сверхширокополосные и сверхкороткие импульсные сигналы, 15-19 сентября 2008 г. Севастополь, Украина). Авторы приводят пример расчета радиопоглощающего слоя для КО не более 20 дБ. По предложенному расчету толщина поглотителя должна быть порядка 150 мм. Указанная толщина поглотителя совершенно не подходит для антенных платформ сантиметрового диапазона. Там же приведен пример восьмислойного радиопоглощающего материала для диапазона частот выше 7,5 ГГц толщиной 28 мм. С учетом пересчета для предполагаемой нижней частоты рабочего диапазона 2 ГГц полученная толщина также не приемлема.

Целью настоящего изобретения является разработка тонкого, не более 11 мм, радиопоглощающего покрытия, работающего в сверхшироком диапазоне частот с перекрытием по частоте порядка 10 с коэффициентом отражения не более минус 10 дБ.

Указанная цель достигается тем, что сверхширокополосное радиопоглощающее покрытие выполнено в виде многослойного металлополимероматричного композиционного материала, слои которого имеют различную толщину: первый слой - от 2,0 до 3,0 мм, второй слой - от 1,0 до 1,5 мм, третий слой - от 0,5 до 1,0 мм, четвертый слой - от 1,0 до 2,0 мм, пятый слой - от 3,0 до 3,5 мм. При этом в каждом слое в качестве наполнителя используется комплекс ферромагнитных частиц с различными формами и размерами:

в первом слое (частицы чешуйчатой формы) от 5 до 25 мкм,

во втором слое (частицы чешуйчатой формы) от 3 до 10 мкм,

в третьем слое (частицы сфероидальной формы) от 1 до 5 мкм,

в четвертом слое (частицы сфероидальной формы) от 1 до 5 мкм;

в пятом слое (частицы сфероидальной формы) от 1 до 5 мкм.

при следующем соотношении компонентов в каждом слое:

- в первом слое:

полимер - 100 в.ч.,

ферромагнитный наполнитель от 100 до 200 в.ч.,

- во втором слое:

полимер - 100 в.ч.

ферромагнитный наполнитель от 300 до 500 в.ч.,

- в третьем слое:

полимер - 100 в.ч.

ферромагнитный наполнитель от 450 до 650 в.ч.,

- в четвертом слое:

полимер - 100 в.ч.

ферромагнитный наполнитель от 200 до 300 в.ч.,

- в пятом слое:

полимер - 100 в.ч.

ферромагнитный наполнитель от 10 до 100 в.ч.

Каждый слой покрытия, имеющий различные концентрации ферромагнитных наполнителей, обладает разными значениями комплексной относительной диэлектрической (ε/, ε//) проницаемости, магнитной (µ/, µ//) проницаемости и коэффициентом отражения, приведенными в таблице 1.

Значительное ступенчатое снижение диэлектрической проницаемости от первого к пятому слою в 30 раз при плавном снижении магнитной проницаемости от второго к пятому слою обеспечивают плавное снижение коэффициента отражения при подборе толщин слоев покрытия. Сложная частотная дисперсия магнитной проницаемости слоев покрытия в совокупности с плавной дебаевской частотной зависимостью диэлектрической проницаемости слоев покрытия обеспечивает условия для ступенчатого уменьшения импеданса слоев покрытия от верхнего слоя к металлической подложке, что позволяет получить низкие значения коэффициента отражения такого градиентного РПП в сверхширокой полосе частот. При толщине РПП не более 11 мм обеспечивается работа сверхширокополосной антенной системы в сантиметровом диапазоне с перекрытием по частоте порядка 10 при коэффициенте отражения не более минус 10 дБ.

Коэффициент отражения слоя многослойного покрытия на металлической подложке рассчитывается по формуле:

где ϕ n = 2 π d n λ ε n / μ n - набег фазы при прохождении электромагнитной волны через слой толщиной dn, Z n = μ n / ε n - входной импеданс слоя, n=1, 2, 3, 4, 5 - номер слоя покрытия.

Типичная частотная зависимость коэффициента отражения радиопоглощающего покрытия при нормальном падении электромагнитной волны приведена на Рисунке 1.

Такое тонкое сверхширокополосное РПП с удовлетворительным коэффициентом отражения вполне пригодно для широкого применения в современных изделиях. Для подтверждения данного заключения была проведена проверка влияния РПП на диаграммы направленности сверхширокополосной спиральной антенны, расположенной в центре металлической платформы размером 420×420 мм. ДН антенны измерялись на металлическорй платформе без покрытия и с покрытием в диапазоне частот 2-18 ГГц. Изрезанность диаграмм направленности при использовании покрытия в основном не превышала 1 дБ в секторе углов падения ЭМВ ±60°.

Изрезанность определялась как

Р - уровень измеренной ДН для угла, на котором определяется изрезанность,

Рср - уровень усредненной ДН для угла, на котором определяется изрезанность.

Изрезанность диаграммы направленности на металлической платформе без РПП увеличивается до 4÷6 дБ, причем рост изрезанности более выражен при горизонтальной поляризации падающих электромагнитных волн.

Покрытие наносят на поверхность металлическую платформу методом пневматического напыления. Оно может эксплуатироваться в интервале температур от минус 60°C до плюс 180°C, стойко к воздействию солнечной радиации и воды.

В итоге разработано тонкое не более 11 мм или 0,07λниж, где λниж - длина волны, соответствующая нижней частоте рабочего диапазона радиопоглощающее покрытие, работающее в сверхшироком диапазоне частот с перекрытием по частоте порядка 10 и коэффициентом отражения не более минус 10 дБ.

Использование радиопоглощающего покрытия в составе системы сверхширокополосных спиральных антенн позволило уменьшить изрезанность диаграмм направленности сверхширокополосных спиральных антенн, размещенных на металлической платформе до уровня 1 дБ, обеспечить работоспособность системы сверхширокополосных спиральных антенн в рамках технических требований.

Сверхширокополосное радиопоглощающее покрытие, выполненное в виде многослойного металлополимероматричного композиционного материала, отличающееся тем, что слои выполнены различной толщины:
- первый слой - от 2,0 до 3,0 мм,
- второй слой - от 1,0 до 1,5 мм,
- третий слой - от 0,5 до 1,0 мм,
- четвертый слой - от 1,0 до 2,0 мм,
- пятый слой - от 3,0 до 3,5 мм,
при этом в каждом слое в качестве наполнителя используется комплекс ферромагнитных частиц с различными формами и размерами:
- в первом слое (частицы чешуйчатой формы) от 5 до 25 мкм;
- во втором слое (частицы чешуйчатой формы) от 3 до 10 мкм;
- в третьем слое (частицы сфероидальной формы) от 1 до 5 мкм;
- в четвертом слое (частицы сфероидальной формы) от 1 до 5 мкм;
- в пятом слое (частицы сфероидальной формы) от 1 до 5 мкм.
при следующем соотношении компонентов в каждом слое:
- в первом слое:
полимер - 100 в.ч.,
ферромагнитный наполнитель от 100 до 200 в.ч.,
- во втором слое:
полимер - 100 в.ч.
ферромагнитный наполнитель от 300 до 500 в.ч.,
- в третьем слое:
полимер - 100 в.ч.
ферромагнитный наполнитель от 450 до 650 в.ч.,
- в четвертом слое:
полимер - 100 в.ч.
ферромагнитный наполнитель от 200 до 300 в.ч.,
- в пятом слое:
полимер - 100 в.ч.
ферромагнитный наполнитель от 10 до 100 в.ч.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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 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.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для создания экранов и панелей, поглощающих электромагнитное излучение (далее ЭМИ) в широком СВЧ-диапазоне.

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.
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.
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.

Изобретение относится к радиотехнике, преимущественно к широкополосным радиопоглощающим покрытиям. Технический результат - снижение коэффициента отражения электромагнитной падающей волны в широкой полосе частот.

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 полимерным пленкам для использования в пищевой промышленности в качестве упаковки и касается многослойной пленки, способа ее изготовления, многослойного пленочного изделия из этой пленки и устройства для ее изготовления.

Изобретение относится к многослойным материалам, используемым в качестве компонентов адсорбирующих изделий, упаковок широкого назначения и т.д., и касается окрашенного тонколистового материала, содержащего множество дискретных протяженных элементов.
Изобретение относится к способу изготовления гибкого, преимущественно минерального покровного комбинированного материала, предназначенного для изготовления строительных материалов, соответственно для наслаивания на строительные материалы, а также к необходимой для этого технологии.

Изобретение относится к композитным материалам и касается устройства для защиты композитных материалов от электромагнитного воздействия. Отверждаемый гибкий устойчивый к электромагнитному воздействию ламинат включает слой электропроводного металлического материала и термореактивный полимер, в котором внешняя поверхность ламината включает снимаемый лист подложки в контакте с полимером, и ламинат дополнительно включает практически нетрансформируемый лист твердого материала.

Изобретение относится к промышленной акустике и может быть использовано для снижения шума привода машин, облицовки производственных помещений и других звукопоглощающих конструкциях.

Настоящее изобретение относится к упаковке продуктов, чувствительных к влаге. Пробиотический продукт включает лиофилизированные молочно-кислые бактерии, смешанные с безводным порошком для раствора для пероральной регидратации.

Изобретение относится к металлическим материалам с покрытиями и касается металлического листа с нанесенным покрытием с превосходной проводимостью и коррозионной стойкостью.

Изобретение относится к материалам с повышенной склерометрической твердостью, например к покрывным пленкам для деталей мебели. Способ повышения склерометрической твердости материала (1), который, по меньшей мере на некоторых участках, имеет поверхность (4а) из экструдированного или соэкструдированного полимера (4), причем повышающее склерометрическую твердость органическое, фторорганическое или кремнийорганическое соединение (18) наносят на поверхность (4а) экструдированного или соэкструдированного полимера (4), причем органическое, фторорганическое или кремнийорганическое соединение (11а, 18) с помощью плоского переводного средства (6, 11), на котором размещено органическое, фторорганическое или кремнийорганическое соединение (11а, 18), наносят на поверхность (4а) экструдированного или соэкструдированного полимера (4).

Изобретение представляет собой слоистый материал для многослойного стекла, включающий межслойную пленку для многослойного стекла, ламинированный замедляющим элементом, помещенным между адгезивным слоем A и адгезивным слоем B, где замедляющий элемент содержит жидкокристаллическое соединение и, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из соединения, представленного ниже формулой (1), соединения, представленного ниже формулой (2), и соединения, представленного ниже формулой (3). В формуле (1) n представляет собой целое число от 3 до 10, а R2 представляет собой группу -CH2-CH2-, группу -CH2-CH(CH3)- или группу -CH2-CH2-CH2-.

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано при изготовлении устройств общего и местного освещения. Люминесцентный композитный материал содержит полимерную основу 1 из оптически прозрачного полимерного материала и многослойную полимерную пленку, содержащую люминофоры, из трех слоев: оптически прозрачная полимерная пленка 2; полимерная композиция 3, включающая неорганический люминофор - иттрий-алюминиевый гранат, допированный церием, или галлий-гадолиниевый гранат, допированный церием; полимерная композиция 4 с диспергированными полупроводниковыми нанокристаллами, выполненными из полупроводникового ядра, первого и второго полупроводниковых слоев, и испускающими флуоресцентный сигнал с максимумами пиков флуоресценции в диапазоне длин волн 580-650 нм.

Изобретение относится к покрытию, которое может быть применено для изготовления кухонных изделий для приготовления пищи или любых иных поверхностей, в частности подошв утюгов, пластин выпрямителей волос или корпусов бытовых приборов, а также к способу изготовления такого покрытия. Стекловидное покрытие содержит слой (31), выполненный в виде сплошной пленки золь-гелевого материала, включающей в себя матрицу, образованную металлическим полиалкоксилатом, в которой диспергированы частицы (32) анизотропной формы, при этом слой имеет зону (311), в которой большинство частиц (32) наклонено под углом α, составляющим от 20° до 90° относительно средней плоскости пленки. Изобретение обеспечивает высокую твердость, термостойкость и стойкость к отслаиванию покрытия. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 12 ил., 3 табл., 5 пр.
Наверх