RU148186U1

RU148186U1 - MEANS OF PROTECTION OF OBJECTS FROM ELECTROMAGNETIC INFLUENCE

Info

Publication number: RU148186U1
Application number: RU2014111932/08U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Николаевич Владимиров; Татьяна Алексеевна Доманова; Андрей Юрьевич Ершов; Лев Михайлович Суслов; Елена Николаевна Хандогина; Елена Серафимовна Милютина
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Центральное Конструкторское Бюро Специальных Радиоматериалов"
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2014-11-27

Abstract

1. Средство защиты объектов от электромагнитного воздействия, содержащее, по меньшей мере, один диэлектрический слой, на поверхности которого закреплены либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей, сгруппированных в параллельные ряды, образующие линейную решетку, причем диполи каждой пары, представляющие собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала, расположены под углом 90 эл. град.±5% относительно друг друга, при этом расстояние между соседними по ряду диполями составляет от 0 до 0,5к, где к - длина диполя.2. Средство защиты объектов от электромагнитного воздействия по п. 1, отличающееся тем, что введены несколько дополнительных идентичных диэлектрических слоев, образующих единую многослойную структуру.3. Средство защиты объектов от электромагнитного воздействия по п. 1, отличающееся тем, что введены несколько дополнительных диэлектрических слоев, образующих единую многослойную структуру, причем на поверхности каждого из введенных слоев закреплены либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей, сгруппированных в параллельные ряды, образующие линейную решетку, причем диполи каждой пары, представляющие собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала, расположены под углом 90 эл. град.±5% относительно друг друга, при этом расстояние между соседними по ряду диполями составляет от 0 до 0,5к, где к - длина диполя, причем концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчи�1. A means of protecting objects from electromagnetic effects, containing at least one dielectric layer, on the surface of which absorbing elements are fixed or inserted into its structure, made in the form of pairs of dipoles grouped in parallel rows forming a linear lattice, with dipoles of each pair , representing segments of a microwire in glass insulation with an inner core of ferromagnetic material, are located at an angle of 90 el. deg. ± 5% relative to each other, while the distance between dipoles adjacent in a row is from 0 to 0.5 k, where k is the length of the dipole. 2. A means of protecting objects from electromagnetic effects according to claim 1, characterized in that several additional identical dielectric layers are introduced, forming a single multilayer structure. A means of protecting objects from electromagnetic effects according to claim 1, characterized in that several additional dielectric layers are introduced that form a single multilayer structure, and on the surface of each of the introduced layers, absorbing elements made in the form of pairs of dipoles grouped into parallel rows forming a linear lattice, with the dipoles of each pair representing segments of a microwire in glass insulation with an inner core of ferromagnetic material, laid at an angle of 90 e. deg. ± 5% relative to each other, while the distance between dipoles adjacent in a row is from 0 to 0.5 k, where k is the length of the dipole, and the concentration of absorbing elements increases in layers, starting from the upper layer facing the incident wave, and ending �

Description

Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована при разработке и эксплуатации технических средств, предназначенных для защиты объектов от радиолокационного обнаружения, локализации электромагнитных излучений приборов, защиты от повышенного уровня электромагнитных излучений радиоэлектронной аппаратуры, носителей информации.The utility model relates to radio electronics and can be used in the development and operation of technical means designed to protect objects from radar detection, localization of electromagnetic radiation of devices, protection from an increased level of electromagnetic radiation of electronic equipment, information carriers.

Известно средство защиты объектов от электромагнитного излучения (RU 2214026 C2, H01Q 17/00, 1999 г), содержащее выполненную из электроизолирующего материала гибкую пленку, на которую нанесен электропроводный слой, имеющий структуру линейной решетки или плоской сетки, образованной двумя пересекающимися решетками. Электропроводный слой выполнен в виде жгутов, изготовленных из полимерных нитей и расположенных между нитями стальных или углеродных волокон, причем слои жгутов также образуют линейные решетки. Известное средство защиты обладает достаточно высоким обратным радиолокационным отражением, однако имеет значительный вес и объем, что отрицательно сказывается на его эксплуатационных характеристиках.Known means of protecting objects from electromagnetic radiation (RU 2214026 C2, H01Q 17/00, 1999), containing a flexible film made of an electrically insulating material, on which an electrically conductive layer is applied having a structure of a linear lattice or a flat grid formed by two intersecting lattices. The conductive layer is made in the form of bundles made of polymer fibers and located between the threads of steel or carbon fibers, and the layers of the bundles also form a linear lattice. The known means of protection has a sufficiently high reverse radar reflection, but has a significant weight and volume, which negatively affects its operational characteristics.

Наиболее близким к полезной модели является средство защиты биологических объектов от электромагнитного излучения, включающее в себя диэлектрическую прозрачную пленку с нанесенным на нее прозрачным электропроводящим слоем, выполненным из индия или олова, на котором размещена сетка из электропроводящего материала со стабильной электропроводностью. Толщина сетки составляет 0,1 от скин-слоя для максимальной длины падающей электромагнитной волны (RU 2265898 C2, H01Q 17/00, 2003 г.). Защитный материал отличается недолговечностью в эксплуатации, т.к. электропроводные решетки относительно быстро окисляются и осыпаются, что отрицательно сказывается на его эксплуатационных характеристиках. Кроме того, из-за отсутствия магнитных свойств защитного материала поглощения магнитной составляющей не происходит, следствием чего является низкая эффективность защиты от электромагнитного излучения по его магнитной составляющей.Closest to the utility model is a means of protecting biological objects from electromagnetic radiation, including a transparent dielectric film coated with a transparent conductive layer made of indium or tin, on which a grid of conductive material with stable electrical conductivity is placed. The thickness of the mesh is 0.1 from the skin layer for the maximum incident electromagnetic wave length (RU 2265898 C2, H01Q 17/00, 2003). Protective material differs in fragility in operation since conductive lattices are relatively quickly oxidized and crumble, which adversely affects its performance. In addition, due to the lack of magnetic properties of the protective material, the absorption of the magnetic component does not occur, resulting in a low efficiency of protection against electromagnetic radiation in its magnetic component.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании полезной модели, является повышение эффективности защиты от электромагнитного излучения и улучшение эксплуатационных характеристик.The technical result that can be achieved using the utility model is to increase the efficiency of protection against electromagnetic radiation and improve operational characteristics.

Технический результат достигается за счет того, что в средстве защиты объектов от электромагнитного воздействия, содержащем, по меньшей мере, один диэлектрический слой, на поверхности которого закреплены либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей, сгруппированных в параллельные ряды, образующие линейную решетку, диполи каждой пары, представляющие собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала, расположены под углом 90 эл. Град. ±5% друг относительно друга, при этом расстояние между соседними по ряду диполями составляет от 0 до 0,5 к, где к - длина диполя. Кроме того, при выполнении средства в виде единой многослойной структуры за счет введения нескольких дополнительных идентичных диэлектрических слоев либо нескольких дополнительных диэлектрических слоев, на поверхности каждого из которых закреплены либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей, сгруппированных в параллельные ряды, образующие линейную решетку, диполи каждой пары, представляющие собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала, расположены под углом 90 эл. Град. ≈5% друг относительно друга, а расстояние между соседними по ряду диполями составляет от 0 до 0,5 к, где к - длина диполя, причем концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая слоем, соответствующим от 1/3 до 2/3 заданной толщины материала, а затем послойно снижается, при этом увеличение и снижение концентрации происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью. При образовании многослойной структуры их нескольких дополнительных диэлектрических слоев и нижнего металлического слоя на поверхности каждого из дополнительных диэлектрических слоев закреплены либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей, сгруппированных в параллельные ряды, образующие линейную решетку, причем диполи каждой пары, представляющие собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала, расположены под углом 90 эл. Град. ±5% друг относительно друга, при этом расстояние между соседними по ряду диполями составляет от 0 до 0,5 к, где к - длина диполя, причем концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая последним диэлектрическим слоем, при этом увеличение концентрации происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью.The technical result is achieved due to the fact that in the means of protecting objects from electromagnetic effects, containing at least one dielectric layer, on the surface of which absorbing elements are fixed or introduced into its structure, made in the form of pairs of dipoles grouped in parallel rows forming a linear lattice, dipoles of each pair, representing segments of a microwire in glass insulation with an inner core of ferromagnetic material, are located at an angle of 90 el. Hail. ± 5% relative to each other, while the distance between dipoles adjacent in a row is from 0 to 0.5 k, where k is the length of the dipole. In addition, when the tool is implemented as a single multilayer structure due to the introduction of several additional identical dielectric layers or several additional dielectric layers, on the surface of each of which absorbing elements are made or inserted into its structure, made in the form of pairs of dipoles grouped in parallel rows, forming a linear lattice, dipoles of each pair, representing segments of a microwire in glass insulation with an inner core of ferromagnetic material, position married at an angle of 90 el. Hail. ≈5% relative to each other, and the distance between adjacent in a series of dipoles is from 0 to 0.5 k, where k is the length of the dipole, and the concentration of absorbing elements increases in layers, starting from the upper layer facing the incident wave, and ending with the layer, corresponding to 1/3 to 2/3 of the specified thickness of the material, and then decreases in layers, while the increase and decrease in concentration occurs in accordance with a linear, parabolic or exponential dependence. In the formation of a multilayer structure of several additional dielectric layers and a lower metal layer on the surface of each of the additional dielectric layers, absorbing elements are fixed or introduced into its structure, made in the form of pairs of dipoles grouped in parallel rows forming a linear lattice, and the dipoles of each pair representing a piece of microwire in glass insulation with an inner core of ferromagnetic material, located at an angle of 90 el. Hail. ± 5% relative to each other, while the distance between adjacent in a series of dipoles is from 0 to 0.5 k, where k is the length of the dipole, and the concentration of absorbing elements increases in layers, starting from the upper layer facing the incident wave, and ending with the last dielectric layer, while the increase in concentration occurs in accordance with a linear, parabolic or exponential dependence.

На чертеже представлена конструкция средства защиты объектов от электромагнитного воздействия.The drawing shows the design of a means of protecting objects from electromagnetic effects.

Устройство содержит, по меньшей мере, один диэлектрический слой 1, на котором закреплены снаружи его поверхности либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей 2. Пары диполей 2 сгруппированы в параллельные ряды, образующие линейную решетку. Диполи 2 представляют собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала. Величина длины диполей составляет от 0,1λ до 1/2λ.The device comprises at least one dielectric layer 1 on which absorbing elements are made that are fixed outside its surface or are made in the form of pairs of dipoles 2. The pairs of dipoles 2 are grouped in parallel rows forming a linear lattice. Dipoles 2 are segments of a microwire in glass insulation with an inner core of ferromagnetic material. The length of the dipoles is from 0.1λ to 1/2 λ.

Установлено, что для обеспечения изотропности импедансного слоя диполи каждой пары должны быть расположены под углом, максимально приближенным к 90 эл. Град. (90 эл. Град. ±5%).It was found that to ensure the isotropy of the impedance layer, the dipoles of each pair should be located at an angle as close as possible to 90 el. Hail. (90 email. Grad. ± 5%).

В зависимости от требуемых радиотехнических свойств материала и средней длины падающей электромагнитной волны (λ) расстояние между миропроводами одной пары диполей и диполями соседних рядов может меняться. Расстояние между соседними по ряду диполями может меняться от 0 до 0,5 к, где к - длина диполя.Depending on the required radio-technical properties of the material and the average incident electromagnetic wavelength (λ), the distance between the myrrh conduits of one pair of dipoles and the dipoles of adjacent rows may vary. The distance between dipoles adjacent in a row can vary from 0 to 0.5 k, where k is the length of the dipole.

Диполи могут отличаться друг от друга по длине, а пары диполей одного ряда могут быть повернуты друг относительно друга.Dipoles can differ from each other in length, and pairs of dipoles of the same row can be rotated relative to each other.

Слои могут быть выполнены из любого диэлектрического материала, например, лавсана, стеклопластика и т.д.The layers can be made of any dielectric material, for example, lavsan, fiberglass, etc.

При многослойном выполнении модели из одних диэлектрических слоев концентрация поглощающих элементов может быть послойно одинаковой либо может послойно возрастать, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая слоем, соответствующим от 1/3 до 2/3 заданной толщины материала, а затем послойно снижаться. Увеличение и снижение концентрации происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью.In the multilayer execution of the model from the same dielectric layers, the concentration of absorbing elements can be the same in layers or can increase in layers, starting from the upper layer facing the incident wave and ending with a layer corresponding to 1/3 to 2/3 of the given material thickness, and then layer by layer to decline. The increase and decrease in concentration occurs in accordance with a linear, parabolic or exponential dependence.

При многослойном выполнении модели с нижним металлическим слоем (экраном) 3 концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая последним диэлектрическим слоем, при этом увеличение концентрации происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью.In a multilayer model with a lower metal layer (screen) 3, the concentration of absorbing elements increases in layers, starting from the upper layer facing the incident wave and ending with the last dielectric layer, while the concentration increases in accordance with a linear, parabolic or exponential dependence.

Электрические и магнитные свойства защитного средства определяются общим количеством его поглощающего материала и свойствами материала образующих его слоев, зависящих от концентрации диполей и электрофизических характеристик микропровода.The electrical and magnetic properties of the protective agent are determined by the total amount of its absorbing material and the properties of the material of its constituent layers, depending on the concentration of dipoles and electrical characteristics of the microwire.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Защищаемый от электромагнитного воздействия объект размещают под съемным защитным покрытием. Электромагнитные волны, падающие из свободного пространства, попадают на поглощающие элементы покрытия, диффузно рассеиваясь в объеме. При этом наряду с процессами поглощения электромагнитных волн, обусловленными диэлектрическими потерями в микродиполях, имеют место процессы многократного отражения и переотражения падающих волн от микродиполей, сопровождающиеся поглощением энергии электромагнитных волн. Изменением концентрации диполей на диэлектрическом слое можно варьировать свойства поглощающего материала, подбирая его таким образом, чтобы обеспечить максимальное поглощение мощности падающей электромагнитной волны при ее минимальном отражении. Послойное постепенное изменение количества поглощающего материала и, следовательно, степени поглощения падающей электромагнитной волны, приводит к ее постепенному затуханию, что обеспечивает минимизацию ее обратного отражения от границы материала, т.е. плавный вход. Такое расположение слоев позволяет обеспечить независимость коэффициента отражения от направления падающей волны.An object protected from electromagnetic interference is placed under a removable protective coating. Electromagnetic waves incident from free space fall on the absorbing elements of the coating, diffusely scattering in the volume. In addition to the processes of absorption of electromagnetic waves caused by dielectric losses in microdipoles, there are processes of multiple reflection and re-reflection of incident waves from microdipoles, accompanied by absorption of energy of electromagnetic waves. By changing the concentration of dipoles on the dielectric layer, one can vary the properties of the absorbing material, selecting it in such a way as to ensure maximum absorption of the power of the incident electromagnetic wave with its minimum reflection. A layer-by-layer gradual change in the amount of absorbing material and, therefore, the degree of absorption of the incident electromagnetic wave, leads to its gradual attenuation, which minimizes its back reflection from the material boundary, i.e. smooth entry. This arrangement of the layers allows the independence of the reflection coefficient from the direction of the incident wave.

При направлении вектора электрического поля падающей волны вдоль диполя диэлектрические свойства композита определяются концентрацией этих диполей. Диполи перпендикулярные вектору этого поля определяют магнитные свойства импедансного слоя.When the vector of the electric field of the incident wave is directed along the dipole, the dielectric properties of the composite are determined by the concentration of these dipoles. Dipoles perpendicular to the vector of this field determine the magnetic properties of the impedance layer.

При направлении вектора электрического поля падающей волны под углом к диполю диэлектрические и магнитные свойства определяются проекцией вектора на диполь.When the vector of the electric field of the incident wave is directed at an angle to the dipole, the dielectric and magnetic properties are determined by the projection of the vector onto the dipole.

Изменением концентрации поглощающих элементов на диэлектрическом слое можно варьировать количество поглощающего материала, подбирая его таким образом, чтобы обеспечить максимальное поглощение мощности падающей электромагнитной волны при ее минимальном отражении.By changing the concentration of absorbing elements on the dielectric layer, one can vary the amount of absorbing material, selecting it in such a way as to ensure maximum absorption of the power of the incident electromagnetic wave with its minimum reflection.

Таким образом, размещение на диэлектрическом слое поглощающих элементов, выполненных в виде пар диполей, сгруппированных в параллельные ряды, образующие линейную решетку, и выполнение диполей в виде двух отрезков микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала, расположенных под углом 90 эл. Град. ±5% друг относительно друга, и создание многослойной конструкции с послойно изменяющимся количеством поглощающего материала позволило получить импедансную поверхность с высокими поглощающими свойствами, обеспечивающими минимальное отражение падающей электромагнитной волны и ее плавный вход.Thus, the placement on the dielectric layer of absorbing elements made in the form of pairs of dipoles grouped in parallel rows forming a linear lattice, and the implementation of dipoles in the form of two pieces of microwire in glass insulation with an inner core of ferromagnetic material located at an angle of 90 el. Hail. ± 5% relative to each other, and the creation of a multilayer structure with a layer-by-layer varying amount of absorbing material made it possible to obtain an impedance surface with high absorbing properties that provide minimal reflection of the incident electromagnetic wave and its smooth entrance.

Высокие радиотехнические характеристики защитного средства имеют место в широком частотном диапазоне электромагнитного излучения. Причем рабочий частотный диапазон определяется только концентрацией поглощающих элементов, их конструктивными характеристиками (размерами диполей и расстоянием между ними), что позволяет оптимизировать массу и габариты устройства. Кроме того, за счет выполнения поглощающих элементов в виде микропроводов в стеклянной изоляции защитное средство не снижает своих эксплуатационных характеристик при длительном применении.High radio-technical characteristics of the protective agent occur in a wide frequency range of electromagnetic radiation. Moreover, the operating frequency range is determined only by the concentration of absorbing elements, their design characteristics (dipole sizes and the distance between them), which allows to optimize the mass and dimensions of the device. In addition, due to the implementation of the absorbing elements in the form of microwires in glass insulation, the protective agent does not reduce its operational characteristics during prolonged use.

При одинаковых радиотехнических характеристиках в устройстве с металлическим экраном требуется меньшее количество диэлектрических слов, чем без него, т.е. оно проще в изготовлении и более предпочтительно с точки зрения масса-габаритных показателей.With the same radio characteristics in a device with a metal screen, a smaller number of dielectric words is required than without it, i.e. it is easier to manufacture and more preferably in terms of mass-dimensional indicators.

Простота изготовления, хорошие масса-габаритные показатели и высокие эксплуатационные и радиотехнические характеристики в широком частотном диапазоне позволяют рекомендовать полезную модель при производстве средств обеспечения электромагнитной совместимости бортовой аппаратуры и защиты разного вида объектов от электромагнитного излучения.The simplicity of manufacture, good overall dimensions and high operational and radio technical characteristics in a wide frequency range make it possible to recommend a utility model for the production of means of ensuring electromagnetic compatibility of on-board equipment and protecting various types of objects from electromagnetic radiation.

Claims

1. A means of protecting objects from electromagnetic effects, containing at least one dielectric layer, on the surface of which absorbing elements are fixed or inserted into its structure, made in the form of pairs of dipoles grouped in parallel rows forming a linear lattice, with dipoles of each pair , representing segments of a microwire in glass insulation with an inner core of ferromagnetic material, are located at an angle of 90 el. deg. ± 5% relative to each other, while the distance between adjacent in a series of dipoles is from 0 to 0.5k, where k is the length of the dipole.

2. A means of protecting objects from electromagnetic effects according to claim 1, characterized in that several additional identical dielectric layers are introduced, forming a single multilayer structure.

3. A means of protecting objects from electromagnetic effects according to claim 1, characterized in that several additional dielectric layers are introduced, forming a single multilayer structure, and on the surface of each of the introduced layers, absorbing elements made in the form of pairs of dipoles are fixed or introduced into its structure, grouped in parallel rows forming a linear lattice, with the dipoles of each pair representing segments of microwire in glass insulation with an inner core of ferromagnetic material, p positioned at an angle of 90 el. deg. ± 5% relative to each other, while the distance between adjacent in a series of dipoles is from 0 to 0.5k, where k is the length of the dipole, and the concentration of absorbing elements increases in layers, starting from the upper layer facing the incident wave, and ending with a layer corresponding to from 1/3 to 2/3 of the specified thickness of the material, and then decreases in layers, while the increase and decrease in concentration occurs in accordance with a linear, parabolic or exponential dependence.

4. A means of protecting objects from electromagnetic effects according to claim 1, characterized in that several additional dielectric layers are introduced and a lower metal layer forming a single multilayer structure, absorbing elements are fixed on the surface of each of the additional dielectric layers or introduced into its structure in the form of pairs of dipoles grouped in parallel rows forming a linear lattice, and the dipoles of each pair representing segments of a microwire in glass insulation with internal The bottom of the ferromagnetic material, located at an angle of 90 el. deg. ± 5% relative to each other, while the distance between adjacent in a series of dipoles is from 0 to 0.5k, where k is the length of the dipole, and the concentration of absorbing elements increases in layers, starting from the upper layer facing the incident wave, and ending with the last dielectric layer, while the increase in concentration occurs in accordance with a linear, parabolic or exponential dependence.