CN103687462A - 宽频谱电磁屏蔽光窗 - Google Patents

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Abstract

一种宽频谱电磁屏蔽光窗，构成包括光窗的基质材料、第一金属网栅和第二金属网栅，其特点在于所述的第一金属网栅和第二金属网栅为周期性结构的金属网栅，嵌入在所述的光窗的基质材料内。本发明具有高频和低频电磁波的同时屏蔽、电磁屏蔽宽频谱、电磁屏蔽效率高、耐磨、耐热的特点，适用于遥测遥感、医疗诊断、保密通讯、航天航空等领域的宽频谱电磁屏蔽。

Description

宽频谱电磁屏蔽光窗
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽，特别是一种宽频谱电磁屏蔽光窗。
背景技术
随着日益复杂的空间电磁环境，遥测遥感，医疗诊断，保密通讯，航空航天装备等领域的光学窗口存在着严重的电磁干扰问题，不仅有来自宇宙射线，卫星通信，电视广播等外部的电磁波信号对系统内部工作器件产生干扰，还会使得内部的电磁信号泄露到系统外部，对外界产生影响。由于光学窗口对电磁波的通透性，在军事应用上将会成为战机暴露的重要因素之一。随着现代军事要求的提高，要求光学窗口的耐磨性以及耐热冲击性足够好，使之能够在恶劣环境下保证电磁屏蔽效果。
金属网栅窗口是在窗口材料外部制作有周期阵列的导电金属网栅，具有优良的透明导电性能，满足光学窗口的高透过率和宽频段电磁屏蔽的双重要求。
1.专利93242068.0“电磁屏蔽玻璃”在两层玻璃之间夹导电金属网，在玻璃外侧用导电透明膜使之粘合在金属窗框上来形成电磁屏蔽结构。
2.专利200610010066.4“具有圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗”描述了一种具有圆环外形的金属网栅单元，用于实现光学窗的电磁屏蔽功能。
以上都是采用金属网栅作为电磁屏蔽的核心结构，都是采用光刻技术或者普通的粘合技术，使得金属结构附着在光学窗的表面，或者将金属网栅夹在两层光学介质之间来实现的。但是这种在材料表面外部的电磁屏蔽金属网栅在应用于新型战机以及新一代超高音速系统上存在着牢固度，耐磨性等问题；而将金属网栅夹在两层光学介质之间能够解决牢固度，耐磨性问题，但是这样的“三明治”结构会影响光学窗口的透光率，对新型系统的成像带来影响；且这种造价昂贵的金属网栅一旦损坏，则不可修复。但是这种单一的导电性良好的金属网栅只能屏蔽高频的电磁波，而对于机器系统电磁兼容性所需要的MHz的电磁屏蔽则不能满足要求。
中国专利CN202503867公开了一种用铁铜同轴金属丝编织的电磁频闭视窗的，实现电磁频闭视窗从低频到高频的宽频段屏蔽。但是这种丝网只能采用“三明治”结构夹在两层介质中间使用，工艺复杂，并且对新型系统的成像带来影响。
美国专利US6379589B1公开了一种由铁磁体，金属和有机导电材料组成的颗粒，该颗粒可以分布在有机膜中，这种有机膜可以实现低频到高频的宽频宽屏蔽。但是这种颗粒不能够用于光窗的屏蔽，且含有颗粒的有机膜的耐磨性，耐热性能较差，不适合苛刻环境下使用。
发明内容
本发明的目的在于保证光学窗口透光率的同时，克服上述现有金属网栅易磨损，易断裂的缺点，提供一种宽频谱电磁屏蔽光窗，该宽频谱电磁屏蔽光窗具有高频和低频电磁波的同时屏蔽、电磁屏蔽效率高、耐磨、耐热的特点。
本发明的技术方案如下：
一种宽频谱电磁屏蔽光窗，构成包括光窗的基质材料、第一金属网栅和第二金属网栅，其特点在于所述的第一金属网栅和第二金属网栅为周期性结构的金属网栅，嵌入在所述的光窗的基质材料内。
所述的周期性结构为方形，圆形或六边形。
所述的第一金属网栅的材料为导电率良好的金，银，铜或铝。
所述的第二金属网栅的材料为导磁率良好的铁，镍或锰。
所述的第一金属网栅的厚度为1～5μm，第二金属网栅的厚度为1～5μm，金属网栅和金属网栅的线宽相同，均大于等于1μm；所述的第一金属网栅和所述的第二金属网栅的周期相同，均小于所需屏蔽电磁波段的最小波长的二分之一。
所述的基质材料的表面还有保护层4。
本发明具有如下的显著效果：
1.本发明宽频谱电磁屏蔽光窗将两层不同的金属网栅嵌入在光窗的基质材料内，在保证光学窗口电磁屏蔽性能的同时，成为牢固度高，耐磨性耐热性好的金属网栅，屏蔽的电磁波范围大大增加，从10MHz～18GHz均可屏蔽，而单层导电金属网栅的屏蔽范围只有1GHz～18GHz，且对材料的红外透过性能影响较小，使得光窗系统成像更清晰。
2.本发明宽频谱电磁屏蔽光窗中两层金属网栅的总厚度为2～10μm，金属网栅的线宽大于1μm，可以保证金属网栅的导电性能，该金属网栅在表面氧化后可以通过表面加工修复，可保持原有的使用性能，具有可修复性。
3.特别是本发明宽频谱电磁屏蔽光窗具有保护层的电磁屏蔽光窗，可以长期使用并保持电磁屏蔽性能完好。
附图说明
图1是本发明宽频谱电磁屏蔽光窗实施例1部分剖面示意图。
图2是本发明宽频谱电磁屏蔽光窗实施例2部分剖面示意图。
图3是本发明宽频谱电磁屏蔽光窗实施例3剖面示意图。
图4是本发明方形周期结构的俯视图。
图5是本发明圆形周期结构的俯视图。
图6是本发明六边形周期结构的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的实施详细说明如下：
先请参阅图1，图1是本发明宽频谱电磁屏蔽光窗实施例1部分剖面示意图。由图可见，本发明宽频谱电磁屏蔽光窗，构成包括光窗的基质材料1，第一金属网栅2和第二金属网栅3，所述的第一金属网栅2和第二金属网栅3分别为周期性结构的导电金属网栅和导磁金属网栅，嵌入在所述的光窗的基质材料1内。图中1是光学窗口基底材料，材料可为任意光学材料，只要能满足使用场合要求，同时能够将金属网栅内嵌在其深表面；图中2是第一导电金属网栅，金属网栅内嵌在光学窗口材料的深表面，其位置在第二导磁金属网栅3的上方，靠近光学窗口材料的表面；图中3是导磁金属网栅，金属网栅嵌入在光学窗口材料的深表面，其位置在导电金属网栅2的下方，靠近光学窗口材料的内部。
图2是本发明电磁屏蔽光学窗实施例2部分剖面示意图。由图可见，本发明宽频谱电磁屏蔽光窗实施例2的构成是在光窗的基质材料1，第一金属网栅2和第二金属网栅3，其特征在于所述的金属网栅2和金属网栅3分别为周期性结构的导电金属网栅和导磁金属网栅，嵌入在光窗的基质材料1内。图中1是光学窗口基底材料，材料可为任意光学材料，只要能满足使用场合要求，同时能够将金属网栅内嵌在其深表面；图中2是导电金属网栅，金属网栅内嵌在光学窗口材料的深表面，其位置在导磁金属网栅3的下方，靠近光学窗口材料的内部；图中3是导磁金属网栅，金属网栅嵌入在光学窗口材料的深表面，其位置在导电金属网栅2的上方，靠近光学窗口材料的表面。
图3是本发明电磁屏蔽光学窗口实施例3剖面示意图。图中4是镀在光学窗口表面的保护层，保护层4可以是单层或者多层结构，目的是防止金属网栅的上表面长期暴露在空气中，造成腐蚀和氧化，降低电磁屏蔽效率，但保护层依光学窗口的工作环境需求和金属材质的抗氧化性决定。
图4是本发明方形周期结构的俯视图。
图5是本发明圆形周期结构的俯视图。
图6是本发明六边形周期结构的俯视图。
实施例1
金属网栅的形状为方形网格，如图4所示。
金属网栅2的材料为金属铜，金属网栅3的材料为金属镍。
金属网栅2的金属线厚度为2μm，金属网栅3的金属线厚度为3μm。
金属网栅2和金属网栅3的金属线宽度均为10μm。
金属网栅2的周期为500μm。
金属网栅表面没有保护层。
本实施例对10MHz-18GHz的电磁波屏蔽达到平均～20dB的效果。
实施例2
金属网栅的结构为方形网格，如图4所示，与实施例1不同，第一金属网栅2和第二金属网栅3的位置互换，如图2所示，其余参数同实施例1。金属网栅对10MHz～18GHz电磁波的屏蔽平均约为20dB。
实施例3
金属网栅的结构为圆形，如图5所示，且在光学窗口基质材料的表面有一层保护层4，如图3所示，其余参数同实施例1。金属网栅对10MHz～18GHz电磁波的屏蔽平均约为22dB。
实施例4
金属网栅的结构为六边形，如图5所示，其余参数同实施例1。金属网栅对10MHz～18GHz电磁波的屏蔽平均约为21dB。
实施例5～6
第一金属网栅2的厚度分别是1μm，5μm，其余参数同具体实施例1。金属网栅对10MHz～18GHz电磁波的屏蔽效果同实施例1。
实施例7～8
第二金属网栅3的厚度分别是1μm，5μm，其余参数同实施例1。金属网栅对10MHz～18GHz电磁波的屏蔽效果同实施例1。
实施例9
第一金属网栅2和第二金属网栅3的线宽为1μm，其余参数同实施例1。金属网栅对10MHz～18GHz电磁波的屏蔽平均为25dB。

Claims (7)

1.一种宽频谱电磁屏蔽光窗，构成包括光窗的基质材料（1）、第一金属网栅（2）和第二金属网栅（3），其特征在于所述的第一金属网栅（2）和第二金属网栅（3）为周期性结构的金属网栅，并嵌在所述的光窗的基质材料（1）内。
2.根据权利要求1所述的宽频谱电磁屏蔽光窗，其特征在于所述的周期性结构为方形、圆形或六边形。
3.根据权利要求1所述的宽频谱电磁屏蔽光窗，其特征在于所述的第一金属网栅（2）的材料为导电率良好的金、银、铜或铝。
4.根据权利要求1所述的宽频谱电磁屏蔽光窗，其特征在于所述的第二金属网栅（3）的材料为导磁率良好的铁、镍或锰。
5.根据权利要求1至4任一项所述的宽频谱电磁屏蔽光窗，其特征在于所述的第一金属网栅（2）的厚度为1～5μm，第二金属网栅（3）的厚度为1～5μm，所述的第一金属网栅（2）和第二金属网栅（3）的线宽相同，均大于等于1μm；所述的第一金属网栅（2）和第二金属网栅（3）的周期相同，均小于所需屏蔽电磁波段的最小波长的二分之一。
6.根据权利要求1至4任一项所述的宽频谱电磁屏蔽光窗，其特征在于所述的基质材料（1）的表面还有保护层（4）。
7.根据权利要求5所述的宽频谱电磁屏蔽光窗，其特征在于所述的基质材料（1）的表面还有保护层（4）。
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