RU2400883C1 - Electromagnetic wave absorber - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering.

SUBSTANCE: electromagnetic wave absorber for acoustic chambers and screened rooms includes hollow housing inside which radar absorbing filler is located. Hollow housing is metal and has the shape of rectangular waveguide with short-circuitor on one of its ends and with stepped megaphone on the other with radar absorbing filler installed in it. Radar absorbing filler is made in the form of one or several plates from ceramics with resistive layer applied to it. Plates have stepped shape and are installed into slots in wide walls of waveguide, oriented parallel its longitudinal axis and adjacent with one of its ends to short-circuitor; at that, sizes of steps, surface resistance of resistive layer and location of short-circuitor relative to steps have been chosen from condition of broad-band matching.

EFFECT: increasing specific allowable scattered power of electromagnetic waves and reducing its longitudinal size at providing broad-band matching.

2 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к антенной технике и может быть использовано при создании многофункциональных безэховых камер (БЭК) и экранированных помещений, обеспечивающих проведение широкого спектра измерений и испытаний антенной техники.The proposed technical solution relates to antenna technology and can be used to create multifunctional anechoic chambers (BEC) and shielded rooms, providing a wide range of measurements and tests of antenna technology.

Известен «Сверхширокодиапазонный поглотитель электромагнитных волн» [№2110122 C1 опубл. 11.03.1997 г.] Этот поглотитель представляет собой конструкцию, состоящую из диэлектрического материала, выполненного на основе радиопоглощающего пеностекла, магнитного материала из радиопоглощающего никель-цинкового феррита, закрепленных на металлической подложке.The well-known "Ultra-wide absorber of electromagnetic waves" [No. 2110122 C1 publ. 03/11/1997] This absorber is a structure consisting of a dielectric material made on the basis of radar absorbing foam glass, a magnetic material of radar absorbing nickel-zinc ferrite, mounted on a metal substrate.

Недостатками указанного поглотителя являются большой продольный размер 200÷350 мм и достаточно сложная технология изготовления.The disadvantages of this absorber are a large longitudinal size of 200 ÷ 350 mm and a rather complicated manufacturing technology.

Известна «Объемная радиопоглощающая структура», [№2122264 C1 от 30.10.1997 г.], содержащая трубчатые элементы одинаковой и/или разной длины, выполненные из тонкослойного резистивного материала и собранные произвольно параллельно их осям, фронтальные части стенок трубчатых элементов, обращенные к падающей волне, имеют скос под углом 10-30 градусов к оси элемента, а противоположные задние части стенок трубчатых элементов сомкнуты, причем элементы расположены в структуре плотно без зазоров так, что вершины скосов фронтальных частей элементов и сомкнутые задние части элементов не образуют регулярную структуру.Known "Volumetric radar absorbing structure", [No. 2122264 C1 from 10.30.1997,] containing tubular elements of the same and / or different lengths, made of thin-layer resistive material and assembled randomly parallel to their axes, the front parts of the walls of the tubular elements facing the falling wave, have a bevel at an angle of 10-30 degrees to the axis of the element, and the opposite rear parts of the walls of the tubular elements are closed, and the elements are arranged tightly without gaps in such a way that the vertices of the bevels of the front parts of the elements and Tide rear portions of the elements do not form a regular structure.

Недостатками приводимого технического решения являются большой продольный размер и ухудшение характеристик с течением времени, обусловленное загрязнением трубчатых элементов.The disadvantages of this technical solution are the large longitudinal size and deterioration over time due to contamination of the tubular elements.

Известны пирамидальные радиопоглощающие материалы, выполненные с использованием эластичного пенополиуретана с углеродным наполнителем [Мицмахер М.Ю., Торгованов В.А. Безэховые камеры СВЧ, М., Радио и связь, 1982 г.]. Недостатками приведенного материала являются невысокая удельная мощность рассеяния, ухудшение характеристик с течением времени.Known pyramidal radar absorbing materials made using flexible polyurethane foam with carbon filler [Mitsmakher M.Yu., Torganov VA. Microwave anechoic chambers, M., Radio and communications, 1982]. The disadvantages of this material are the low specific power dissipation, the deterioration of characteristics over time.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому техническому решению является «Поглотитель электромагнитных волн», патент RU H01Q 17/00, №2340054 C1 от 17.10.2007 г., авт. Александров Ю.К. и др. Этот поглотитель представляет собой полый диэлектрический корпус в виде четырехгранной пирамиды с цокольным основанием в форме прямоугольной призмы. Корпус выполнен из трудногорючего микрогофрокартона. В качестве заполнителя использованы объемные или/и плоские фигуры из трудногорючих листовых токопроводящих материалов на основе бумаги или/и ткани с электрическим сопротивлением от 100 до 1000 Ом/□. Недостатками этого поглотителя являются невысокая удельная мощность рассеяния и большой продольный размер.The closest in its technical essence to the proposed technical solution is the “Electromagnetic wave absorber”, patent RU H01Q 17/00, No. 2340054 C1 of 10.17.2007, author. Alexandrov Yu.K. et al. This absorber is a hollow dielectric casing in the form of a tetrahedral pyramid with a basement in the form of a rectangular prism. The case is made of a slow-burning microcorrugated cardboard. The filler used volumetric and / or flat figures of flame-retardant conductive sheet materials based on paper and / or fabric with an electrical resistance of 100 to 1000 Ohm / □. The disadvantages of this absorber are a low specific power dissipation and a large longitudinal size.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что поглотитель электромагнитных волн для безэховых камер и экранированных помещений содержит полый корпус, внутри которого находится радиопоглощающий заполнитель.The essence of the invention lies in the fact that the absorber of electromagnetic waves for anechoic chambers and shielded rooms contains a hollow body, inside which is a radio-absorbing aggregate.

Новыми признаками является то, что полый корпус выполнен металлическим и имеет форму прямоугольного волновода с короткозамыкателем на одном его конце и со ступенчатым рупором на другом, обеспечивающего при падении на него электромагнитной волны согласованный переход от свободного пространства к прямоугольному волноводу с установленным в нем радиопоглощающим заполнителем. Радиопоглащающий заполнитель выполнен в виде одной или нескольких пластин из керамики с нанесенным на нее резистивным слоем. Пластины имеют ступенчатую форму и установлены в пазы в широких стенках волновода, ориентированы параллельно его продольной оси и примыкают одним своим торцем к короткозамыкателю, при этом размеры ступенек, поверхностное сопротивление резистивного слоя и расположение короткозамыкателя относительно ступенек выбраны из условия обеспечения широкополосного согласования.New features are the fact that the hollow body is made of metal and has the shape of a rectangular waveguide with a short-circuit at one end and with a stepped horn at the other, which ensures an agreed transition from free space to a rectangular waveguide with a radio-absorbing filler installed in it when an electromagnetic wave falls on it. The radar absorbing aggregate is made in the form of one or more ceramic plates with a resistive layer deposited on it. The plates have a stepped shape and are mounted in grooves in the wide walls of the waveguide, oriented parallel to its longitudinal axis and are adjacent to the short circuit with one end of their own, while the dimensions of the steps, the surface resistance of the resistive layer and the location of the short circuit relative to the steps are selected from the condition of ensuring broadband matching.

Технический результат предлагаемого решения заключается в увеличении удельной допустимой мощности рассеяния поглотителя электромагнитных волн и сокращении его продольного размера при обеспечении широкополосного согласования.The technical result of the proposed solution is to increase the specific allowable power dissipation of the absorber of electromagnetic waves and reduce its longitudinal size while ensuring broadband matching.

На фиг.1 приведено схематическое изображение поглотителя электромагнитных волн.Figure 1 shows a schematic illustration of an absorber of electromagnetic waves.

На фиг.2 приведен график зависимости коэффициента стоячей волны (КСВ) от частоты (f) в диапазоне частот(Δf) поглотителя, расположенного в волноводной части корпуса.Figure 2 shows a graph of the dependence of the standing wave coefficient (SWR) on the frequency (f) in the frequency range (Δf) of the absorber located in the waveguide part of the body.

Поглотитель электромагнитных волн представляет собой металлический полый корпус, в котором имеется ступенчатый рупор 1 и волновод 2 с установленным в нем радиопоглощающим заполнителем (согласованной нагрузкой) 3. В торце волновода 2, противоположном ступенчатому рупору, установлен короткозамыкатель 4.The electromagnetic wave absorber is a metal hollow body in which there is a step horn 1 and a waveguide 2 with a radio-absorbing aggregate installed in it (matched load) 3. A short-circuit switch 4 is installed at the end of the waveguide 2, opposite the step horn.

Принцип работы предлагаемого устройства заключается в следующем: электромагнитная волна, распространяющаяся в свободном пространстве (или в объеме безэховой камеры), попадает в раскрыв ступенчатого рупора 1, трансформируется в нем в волноводный тип волны Н₁₀ и далее, распространяясь в волноводе 2 полого корпуса поглотителя электромагнитных волн, поступает на радиопоглощающий заполнитель 3 и рассеивается в нем, при этом размеры ступенек пластин радиопоглащающего заполнителя, характеристики резистивного слоя и расположение короткозамыкателя 4 относительно ступенек выбираются из условия обеспечения широкополосного согласования.The principle of operation of the proposed device is as follows: an electromagnetic wave propagating in free space (or in the volume of an anechoic chamber) falls into the opening of a stepped horn 1, transforms into a waveguide type of wave H _{10 in it,} and then propagates in waveguide 2 of the hollow electromagnetic absorber casing waves, enters the radar absorbing aggregate 3 and is scattered therein, while the sizes of the steps of the plates of the radar absorbing aggregate, the characteristics of the resistive layer and the location of the short circuit Atelier 4 with respect to steps is selected from the condition of ensuring broadband matching.

Увеличение удельной допустимой мощности рассеяния достигнуто за счет использования в качестве радиопоглощающего заполнителя керамических пластин с нанесенным на них методом толстопленочной технологии резистивным слоем, причем эти пластины устанавливаются в пазы, выполненные в широких стенках волновода полого корпуса, при этом обеспечивается хорошая теплопередача от нагреваемых пластин к металлическим стенкам корпуса, являющихся естественным радиатором. Уменьшение продольного размера поглотителя электромагнитных волн получено за счет использования в качестве радиопоглощающего заполнителя пластин из керамики с высокой диэлектрической проницаемостью, определенным выбором величины поверхностного сопротивления резистивного слоя, величины ступенек и расположения короткозамыкателя в торце волновода относительно ступенек.An increase in the specific allowable dissipation power was achieved by using ceramic plates as a radar absorbing material with a resistive layer deposited on them using the thick-film technology method, and these plates are installed in grooves made in the wide walls of the hollow body waveguide, which ensures good heat transfer from the heated plates to the metal ones body walls, which are a natural radiator. A decrease in the longitudinal size of the electromagnetic wave absorber was obtained due to the use of ceramic plates with a high dielectric constant as a radar absorbing filler, a certain choice of the surface resistance of the resistive layer, the size of the steps, and the location of the short circuit in the end of the waveguide relative to the steps.

Возможность практической реализации предложенного технического решения не вызывает сомнения. Изготовлен и успешно прошел испытания экспериментальный образец группового варианта такого типа поглотителя электромагнитных волн.The possibility of practical implementation of the proposed technical solution is not in doubt. An experimental sample of a group version of this type of electromagnetic wave absorber was manufactured and successfully tested.

Claims (1)

Поглотитель электромагнитных волн для безэховых камер и экранированных помещений, содержащий полый корпус, внутри которого находится радиопоглощающий заполнитель, отличающийся тем, что полый корпус выполнен металлическим и имеет форму прямоугольного волновода с короткозамыкателем на одном его конце и со ступенчатым рупором на другом, обеспечивающего при падении на него электромагнитной волны согласованный переход от свободного пространства к прямоугольному волноводу с установленным в нем радиопоглощающим заполнителем, выполненным в виде одной или нескольких пластин из керамики с нанесенным на нее резистивным слоем, причем пластины имеют ступенчатую форму и установлены в пазы в широких стенках волновода, ориентированы параллельно его продольной оси и примыкают одним своим торцом к короткозамыкателю, при этом размеры ступенек, поверхностное сопротивление резистивного слоя и расположение короткозамыкателя относительно ступенек выбраны из условия обеспечения широкополосного согласования. An electromagnetic wave absorber for anechoic chambers and shielded rooms, containing a hollow body, inside which there is a radar absorbing aggregate, characterized in that the hollow body is made of metal and has the shape of a rectangular waveguide with a short-circuit at one end and with a stepped horn at the other, providing when it falls on electromagnetic wave, a coordinated transition from free space to a rectangular waveguide with a radar absorbing filler installed in it, m in the form of one or more ceramic plates with a resistive layer deposited on it, and the plates are stepped in shape and are mounted in grooves in the wide walls of the waveguide, oriented parallel to its longitudinal axis and adjoin one short circuit to one of its ends, while the dimensions of the steps and surface resistance the resistive layer and the location of the short circuit relative to the steps are selected from the condition of ensuring broadband matching.

Images