CN111655018A - 一种基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料 - Google Patents

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龙昌
陈路
王彦淇
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Abstract

本发明公开了一种基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料，包括透明基板，透明基板的一侧表面有透明导电膜，透明导电膜经刻蚀形成周期性图案，实现频率选择功能。该结构能够为保密要求较高的办公室等有特殊要求的环境提供低频信号屏蔽的同时保证较好的手机信号接收和发送。本发明的优点在于：单元结构简单，厚度薄，手机通讯频段传输损耗小以及极化方向敏感性弱，通带宽、低频抑制性好。由于其在通带内高效透波，而对通带外的电磁波能进行有效的抑制，使得其具有较好的防止电脑视频信号泄露特性。

Description

一种基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料
技术领域
本发明涉及信息防护领域，尤其涉及一种基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料。
背景技术
计算机设备在工作时会产生各种低频杂散电磁波，有可能泄露设备正在处理的信息。导致其泄漏发射电磁波的途径主要有两个：电磁辐射，即以电磁波的形式从空中传播；传导发射，即沿导线、电源线、地线、信号传输线以电流的形式传播。这种物理现象造成的危害也主要有两个方面：一个是电磁兼容性问题；另一个则是应引起高度重视的信息泄漏问题，即利用专门的接收分析设备截获泄漏发射电磁波并还原其所携带的信息内容。由于计算机系统是信息处理设备中的重要组成部分,一旦这些电子设备出现电磁泄漏就会严重影响信息系统的安全运行，甚至导致信息泄漏的发生。电磁泄露不再局限于国防和军事领域，私人和商业组织的敏感信息也需要防止通过电磁发射被窃取。
目前，主要有6种技术防范措施：使用低辐射设备，距离防护，计算机电磁辐射干扰技术，使用电源滤波器，采用光缆或屏蔽线缆，电磁屏蔽技术。电磁屏蔽技术：根据计算机辐射量的大小和客观环境的需要，对计算机机房或主机部件加以屏蔽，是防止涉密计算机群体电磁辐射泄密的有效措施。而手机作为日常办公的重要设备，需要持续的与外界保持联系。在泛化安全的环境下，怎样有效的降低低频信号的泄露，且保障手机通讯频段的通讯是一个难点。
频率选择表面是一种人工设计的周期性的二维结构，对电磁波的透射和反射具有良好的选择性，可以让其通带内的电磁波呈现出全通特性，另外对于阻带内的电磁波呈现全反射特性。由于其良好的空间电磁波的控制特性，使得其在天线罩，波导滤波器等方面具有广泛的应用。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明包括透明介质基板和导电膜，所述透明导电膜结构为周期性的电阻膜图案结构，周期性导电膜图案由整个导电膜经刻蚀形成。
所述透明导电膜结构为镂空的类网状结构。
所述的透明介质基板的介质为透明刚性材料或者透明柔性材料的一种。具体地，所述的透明介质基板的介质为玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚酰亚胺PI、聚乙烯醇PVA、聚丙烯PP、聚对苯二甲酸乙二酯PET、聚碳酸酯PC和聚苯乙烯PS的一种或多种组合。
所述的导电膜中的导电材料是氧化铟锡ITO、掺氪氧化锡FTO、氧化锌锡ZTO、铝掺杂氧化锌AZO，氧化镓锡GTO或石墨烯材料中的一种或多种组合。
所述导电膜的电阻膜层的方阻为R，且0.1Ω/sq≤R≤15Ω/sq。
所述透明介质基板的相对介电常数为ε，且1.5≤ε≤8。所述透明介质基板的厚度T，且0.02mm≤T≤9mm。
所述周期性的导电膜图案的周期单元内电阻膜图案结构为60°旋转对称结构。所述的周期性的导电膜图案的单元结构的周期为P，且70mm≤P≤100mm，镂空圆的直径为D，30mm≤D≤45mm，矩形部分的电阻膜长度为L，10≤L≤40mm，矩形部分的电阻膜宽度为S，0.5≤S≤5mm。
网格状结构是一种频率选择结构，在谐振频时对入射电磁波呈现全透射特性，而在其他频点对入射波则呈现不同程度的反射特性。周期尺寸的改变能显著的影响等效电路中的电容和电阻，进而通过调节周期结构的尺寸可以对频率和带宽进行调节。
透明导电膜结构对本发明的工作频带和带宽及反射和透射强度有显著的影响，结合透明导电膜的低电阻实现了上述的发明目标。
所设计的透明导电膜结构由于其旋转对称，使得透明导电膜具有较好的极化稳定性和入射角稳定性。
进一步地，所述的周期结构单元为十字网格和园形以及矩形经组合变换而得，单元周期尺寸为80mm，镂空园的直径D为74mm，矩形部分的长度L为29mm，宽度S为1.5mm；所述导电膜的方阻R为4Ω/sq，所述负载图案的玻璃的厚度T为3mm。
本发明的有益效果在于：
本发明是一种基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明采用单层透明导电膜结构负载的介质基板上，整体呈多重对称结构，整体结构简单，易于加工。
(2)本发明的具有较宽的通带带宽，能够提供有效的通信带宽，且通带外的带外抑制效果好，对低频电脑辐射信号频段的阻隔性好。
(3)本发明较好的兼顾了低频抑制和高频透波的应用需求。
附图说明
图1是本发明专利的实施例侧面结构图。
图2是本发明专利中周期单元中透明导电膜结构的正视图。图中仅显示一个周期单元，灰色部分表示单元中的导电部分。
图3是透明导电膜结构的阵列排布示意图。
图4本发明实施例1所对应的透明防电磁泄露玻璃的透射特性曲线。
图5本发明实施例1所对应的透明防电磁泄露玻璃的反射特性曲线。
图6本发明实施例2所对应的透明防电磁泄露玻璃的透射特性曲线。
图7本发明实施例2所对应的透明防电磁泄露玻璃的反射特性曲线。
图8本发明实施例3所对应的透明防电磁泄露玻璃的透射特性曲线。
图9本发明实施例3所对应的透明防电磁泄露玻璃的反射特性曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
本发明包括透明介质基板1和导电膜2，所述透明导电膜结构为周期性的电阻膜图案结构，周期性导电膜图案由整个导电膜经刻蚀形成。
所述透明导电膜结构为镂空的类网状结构。
所述的透明介质基板的介质为透明刚性材料或者透明柔性材料的一种。具体地，所述的透明介质基板的介质为玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚酰亚胺PI、聚乙烯醇PVA、聚丙烯PP、聚对苯二甲酸乙二酯PET、聚氨酯PU、聚碳酸酯PC和聚苯乙烯PS的一种或多种组合。
所述的导电膜中的导电材料是氧化铟锡ITO、掺氪氧化锡FTO、氧化锌锡ZTO、铝掺杂氧化锌AZO，氧化镓锡GTO或石墨烯材料中的一种或多种组合。
所述导电膜的电阻膜层的方阻为R，且0.1Ω/sq≤R≤15Ω/sq。
所述透明介质基板的相对介电常数为ε，且1.5≤ε≤8。所述透明介质基板的厚度T，且0.02mm≤T≤9mm。
所述周期性的导电膜图案的周期单元内电阻膜图案结构为60°旋转对称结构。所述的周期性的导电膜图案的单元结构的周期为P，且70mm≤P≤100mm，镂空圆的直径为D，30mm≤D≤45mm，矩形部分的电阻膜长度为L，10≤L≤40mm，矩形部分的电阻膜宽度为S，0.5≤S≤5mm。
实施例1
如图1、2所示的一种基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料，包括透明介质层1和由透明导电膜构成的周期图案层2。如图3所示，通过镀膜和刻蚀工艺在介质基板上成型的周期性结构。
上述结构的防电磁泄露玻璃，透明介质1所对应的介电常数为5.0(1-j0.002)，透明导电膜2的方阻R为4Ω/sq。介质1的厚度T为3mm。为了使该防电磁泄露玻璃的带内透波性能更好，选择介电更低的无机玻璃或有机玻璃材料，较低的介电常数实部和较低的损耗有助于提升手机通讯频段的透波性能。
进一步，透明导电层采用ITO导电膜或FTO导电膜经刻蚀形成周期性图案。
作为优选地，如图2所示的频选膜的单元结构具有60°旋转对称结构，具有良好的方位面对称性。
作为优选，所述的频率选择表面的周期P尺寸为80mm，镂空园的直径D为74mm，矩形部分图案的长度L为24mm，矩形部分图案的宽宽S为3mm。
上述结构尺寸只是示例性说明，具体尺寸根据实际情况确定，本发明对此不做限制。
本实施例设计的基于单层透明导电膜的防电磁泄露玻璃，其在低频计算机信号泄露风险较大的透波系数较低，且对应TE和TM波在关注频段具有较好的响应一致性，透射和反射曲线高度重合。图4为本发明实例1提供的防电磁泄露玻璃的反射特性曲线。在1.9GHz-2.9GHz这一透射频段的反射均低于-10dB，而在低频1GHz的反射达到了-3.5dB，在0.5GHz的反射达到了-1.8dB。图5为本发明实例1提供的防电磁泄露玻璃的透射特性曲线。在1GHz的透波为-4.7dB，在0.5GHz为-9.6dB而在手机通讯频段的透波较好，在1.9GHz-2.9GHz频段的透波均大于-1dB。可以看出该结构能够在抑制低频信号泄露的同时保持较好的高频信号通过特性。
实施例2
实施例2与实施例1的结构相同，仅如下参数做了调整：
透明介质基板1采用普通钠钙玻璃，透明介质基板1的介电常数为7.0(1-j0.0025)，厚度T为2mm。
图6为本发明实例2提供的防电磁泄露玻璃的反射特性曲线。在1.7GHz-2.8GHz频段的反射低于-10dB，而在低频1GHz的反射达到了-3.6dB，在0.5GHz的反射达到了-1.8dB。图7为本发明实例2提供的防电磁泄露玻璃的透射特性曲线。在1GHz的透波为-4.63dB，在0.5GHz为-9.6dB而在1.86GHz-2.82GHz频段的透波均大于-1dB，即在手机通讯频段的透波较好。可以看出该结构能够在抑制低频信号泄露的同时保持较好的高频信号通过特性。
实施例3与实施例1的结构相同，仅如下参数做了调整：
透明介质基板1采用PET薄膜，透明介质基板1的介电常数为3.2(1-j0.0025)，厚度T为0.05mm。
图8为本发明实例3提供的防电磁泄露玻璃的反射特性曲线。在2.5GHz-4GHz高频透射频段的反射均低于-10dB，而在低频1GHz的反射达到了-2.9dB，在0.5GHz的反射达到了-1.7dB。图9为本发明实例3提供的防电磁泄露玻璃的透射特性曲线。在1GHz的透波为-5dB，在1.5GHz为-3.0dB，在2.5GHz-4.0GHz频段的透波均大于-1dB。可以看出该结构能够在抑制低频信号泄露的同时保持较好的高频信号通过特性。
由上述结果可知，本发明是一种能够在低频降低透射性能的同时在宽频段内提供良好的带通滤波性能。本发明所构建的基于单层透明导电膜的防电磁泄露玻璃具有结构简单，易于加工，且透光性能好，对于正常工作影响较小的特点，且在更低损耗材料的使用下，在基本不降低低频的抑制效果的同时提高高频的透波性能。可以广泛的被应用于有一定保密需求的保密办公室等办公环境。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料，其特征在于：包括透明介质基板(1)和导电膜(2)，所述透明导电膜结构为周期性的电阻膜图案结构，周期性导电膜图案由整个导电膜经刻蚀形成。
2.根据权利要求1所述的基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料，其特征在于：所述透明导电膜结构为镂空的类网状结构。
3.根据权利要求1所述的基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料，其特征在于：所述的透明介质基板的介质为透明刚性材料或者透明柔性材料的一种。
4.根据权利要求1所述的基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料，其特征在于：所述的透明介质基板的介质为玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚酰亚胺PI、聚乙烯醇PVA、聚丙烯PP、聚对苯二甲酸乙二酯PET、聚氨酯PU、聚碳酸酯PC和聚苯乙烯PS的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料，其特征在于：所述的导电膜中的导电材料是氧化铟锡ITO、掺氪氧化锡FTO、氧化锌锡ZTO、铝掺杂氧化锌AZO，氧化镓锡GTO或石墨烯材料中的一种或多种组合。
6.根据权利要求1所述的基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料，其特征在于：所述导电膜的电阻膜层的方阻为R，且0.1Ω/sq≤R≤15Ω/sq。
7.根据权利要求1所述的基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料，其特征在于：所述透明介质基板的相对介电常数为ε，且1.5≤ε≤8。
8.根据权利要求1所述的基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料，其特征在于：所述透明介质基板的厚度T，且0.02mm≤T≤9mm。
9.根据权利要求1所述的基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料，其特征在于：所述周期性的导电膜图案的周期单元内电阻膜图案结构为60°旋转对称结构。
10.根据权利要求9所述的基于单层导电膜的防电磁泄露透明材料，其特征在于：所述的周期性的导电膜图案的单元结构的周期为P，且70mm≤P≤100mm，镂空圆的直径为D，30mm≤D≤45mm，矩形部分的电阻膜长度为L，10≤L≤40mm，矩形部分的电阻膜宽度为S，0.5≤S≤5mm。
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