RU209860U1 - Thin ultra-wideband absorber of electromagnetic radiation - Google Patents
Thin ultra-wideband absorber of electromagnetic radiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU209860U1 RU209860U1 RU2021104827U RU2021104827U RU209860U1 RU 209860 U1 RU209860 U1 RU 209860U1 RU 2021104827 U RU2021104827 U RU 2021104827U RU 2021104827 U RU2021104827 U RU 2021104827U RU 209860 U1 RU209860 U1 RU 209860U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electromagnetic radiation
- absorber
- metal substrate
- electromagnetic
- layer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
Landscapes
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к тонким сверхширокополосным поглотителям электромагнитного излучения. Настоящую модель можно использовать в военной промышленности, для снижения радиолокационной заметности образцов вооружения и специальной техники, для электромагнитной совместимости антенн и фазированных антенных решеток, подавление их боковых лепестков излучения также для обеспечения защиты биологических объектов от негативного воздействия электромагнитного излучения приборов бытовой техники и средств мобильной связи.Технический результат достигается тем, что поглотитель электромагнитных волн, состоящий из слоев диэлектрического материала, магнитного материала и металлической подложки, отличающийся тем, что между поглощающей структурой и отражающей металлической подложкой расположена воздушная прослойка, выполненная из пенополистерола толщиной от 2 до 12 мм.The utility model relates to thin ultra-wideband absorbers of electromagnetic radiation. This model can be used in the military industry, to reduce the radar visibility of weapons and special equipment, for the electromagnetic compatibility of antennas and phased antenna arrays, suppression of their side lobes of radiation, and to protect biological objects from the negative effects of electromagnetic radiation from household appliances and mobile communications .The technical result is achieved by the fact that the absorber of electromagnetic waves, consisting of layers of dielectric material, magnetic material and a metal substrate, characterized in that between the absorbing structure and the reflective metal substrate there is an air gap made of expanded polystyrene with a thickness of 2 to 12 mm.
Description
Полезная модель относится к тонким сверхширокополосным поглотителям электромагнитного излучения. Настоящую модель можно использовать в военной промышленности для снижения радиолокационной заметности образцов вооружения и специальной техники, для электромагнитной совместимости антенн и фазированных антенных решеток, подавление их боковых лепестков излучения, так же для обеспечения защиты биологических объектов от негативного воздействия электромагнитного излучения приборов бытовой техники и средств мобильной связи.The utility model relates to thin ultra-wideband absorbers of electromagnetic radiation. This model can be used in the military industry to reduce the radar visibility of weapons and special equipment, for the electromagnetic compatibility of antennas and phased antenna arrays, suppression of their side lobes of radiation, as well as to protect biological objects from the negative effects of electromagnetic radiation from household appliances and mobile devices. connections.
Известен слоистый поглотитель электромагнитных волн (патент РФ №2580408, 28.08.2013), выполненный из элементов, состоящих: из основного поглощающего слоя, выполненного из пакета слоев ткани, причем первый и последний слои ткани металлизированы медью; из согласующего в виде слоя сетки, металлизированной медью; из защитного слоя, нанесенного на верхнюю поверхность основного поглощающего слоя; из электропроводящего слоя, выполненного в виде слоя никеля; а электропроводящий слой расположен на нижней поверхности основного металлизированного медью поглощающего слоя.A layered absorber of electromagnetic waves is known (RF patent No. 2580408, 28.08.2013), made of elements consisting of: a main absorbing layer made of a package of fabric layers, the first and last layers of fabric being metallized with copper; from a matching layer in the form of a mesh layer metallized with copper; from a protective layer deposited on the upper surface of the main absorbent layer; from an electrically conductive layer made in the form of a nickel layer; and the electrically conductive layer is located on the lower surface of the main copper-plated absorbing layer.
Недостатком такого слоистого поглотителя электромагнитных волн является, большая толщина готового изделия, достаточно большой удельный вес, трудоемкость изготовления.The disadvantage of such a layered absorber of electromagnetic waves is the large thickness of the finished product, a fairly large specific gravity, the complexity of manufacturing.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является поглотитель состоящий из диэлектрического и магнитного материалов на металлической подложке (патент РФ №2 657 018, 26.07.2017). Диэлектрический материал представляет собой плоское радиопоглощающее пеностекло толщиной 7 мм, полученное при содержании в пенообразующей смеси 1 мас.% сажи, магнитный слой представляет собой композит толщиной 1,5 мм, содержащий 60 мас.% высокочастотного радиопоглощающего гексаферрита BaFe12O19, связанного полимерным связующим.The closest analogue, taken as a prototype, is an absorber consisting of dielectric and magnetic materials on a metal substrate (RF patent No. 2 657 018, 07/26/2017). The dielectric material is a flat radio-absorbing foam glass 7 mm thick, obtained with a content of 1 wt.% soot in the foam-forming mixture, the magnetic layer is a composite 1.5 mm thick , containing 60 wt. .
Недостатком такого поглотителя является, рабочий диапазон поглощения электромагнитного излучения от 20 до 260 Ггц, что свидетельствует о недостаточном поглощении на более низких частотах, так же к недостаткам данного аналога относится толщина слоистой конструкции, она не приемлема для ряда применений поглощающих покрытий.The disadvantage of such an absorber is the operating range of absorption of electromagnetic radiation from 20 to 260 GHz, which indicates insufficient absorption at lower frequencies, the thickness of the layered structure also belongs to the disadvantages of this analogue, it is not acceptable for a number of applications of absorbing coatings.
Полезная модель тонкого сверхширокополосного поглотителя электромагнитного излучения на основе частотно-избирательных решеток обладают улучшенными параметрами, такими как: толщина структуры (от 3 до 15 мм), удельный вес детали (100 гр/м2), широкий диапазон частот полосы поглощения (3-15 ГГц), высокий уровень поглощения электромагнитного излучения (более 10 дБ), которые позволяют применять данный поглотитель в любой сфере защиты от негативного влияния электромагнитного излучения.A utility model of a thin ultra-wideband absorber of electromagnetic radiation based on frequency-selective gratings has improved parameters, such as: structure thickness (from 3 to 15 mm), specific weight of the part (100 g/m 2 ), wide frequency range of the absorption band (3-15 GHz), a high level of absorption of electromagnetic radiation (more than 10 dB), which allow the use of this absorber in any area of protection against the negative effects of electromagnetic radiation.
Технической задачей устройства является создание поглотителя электромагнитных волн более простой конструкции, обладающего меньшей массой и толщиной и работающего в широком диапазоне частот.The technical task of the device is to create an absorber of electromagnetic waves of a simpler design, having a smaller mass and thickness and operating in a wide frequency range.
Технический результат достигается тем, что поглотитель электромагнитных волн, состоящий из слоев диэлектрического материала, магнитного материала и металлической подложки, отличающийся тем, что между поглощающей структурой и отражающей металлической подложкой расположена воздушная прослойка, выполненная из пенополистерола толщиной от 2 до 12 мм.The technical result is achieved by the fact that the absorber of electromagnetic waves, consisting of layers of dielectric material, magnetic material and a metal substrate, characterized in that between the absorbing structure and the reflective metal substrate there is an air gap made of expanded polystyrene with a thickness of 2 to 12 mm.
Предложенный радиопоглощающий материал представляет собой структуру, состоящую из четырех слоев. Первые два слоя представляют собой частотно-избирательную решетку (ЧИР) с резистивными потерями, где в качестве резистивного слоя используется тонкопленочный композит (Co40Fe40B20)60(SiO2)40, а в качестве подложки - полимер с пространственно-распределенными элементами крестообразной формы различного масштаба, при этом элементы различного масштаба соединены между собой. Третьим слоем служит воздушная прослойка из пенополистерола, который входит в группу неполярных полимеров с маленьким значением диэлектрической проницаемости.The proposed radar absorbing material is a structure consisting of four layers. The first two layers are a frequency-selective grating (FSR) with resistive losses, where a thin-film composite (Co 40 Fe 40 B 20 ) 60 (SiO 2 ) 40 is used as a resistive layer, and a polymer with spatially distributed elements is used as a substrate cruciform shape of various scales, while elements of various scales are interconnected. The third layer is an air layer of expanded polystyrene, which is included in the group of non-polar polymers with a small dielectric constant.
На фигуре 1 изображено устройство заявляемого тонкого сверхширокополосного поглотителя электромагнитного излучения, где 1 -функциональный нанокомпозиционный материал (Co40Fe40B20)60(SiO2)40; 2 - полимерная подложка с пространственно-распределенными элементами крестообразной формы; 3 - воздушная прослойка из пенополистерола, входящая в группу неполярных полимеров с маленьким значением диэлектрической проницаемости; 4 - металлическая подложка, служащая отражающей поверхностью.The figure 1 shows the device of the inventive thin ultra-broadband absorber of electromagnetic radiation, where 1 is a functional nanocomposite material (Co 40 Fe 40 B 20 ) 60 (SiO 2 ) 40 ; 2 - polymer substrate with spatially distributed cruciform elements; 3 - an air layer of expanded polystyrene, which is part of the group of non-polar polymers with a small value of the dielectric constant; 4 - metal substrate serving as a reflective surface.
На фигуре 2 изображен график частотных зависимостей коэффициента поглощения электромагнитного излучения, где 5 - устройство поглотителя электромагнитного излучения без воздушного зазора; 6 - устройство поглотителя электромагнитного излучения с зазором 2 мм; 7 - устройство поглотителя электромагнитного излучения с зазором 4 мм; 8 - устройство поглотителя электромагнитного излучения с зазором 6 мм; 9 - устройство поглотителя электромагнитного излучения с зазором 8 мм; 10 - устройство поглотителя электромагнитного излучения с зазором 12 мм;The figure 2 shows a graph of the frequency dependence of the absorption coefficient of electromagnetic radiation, where 5 is the device of the absorber of electromagnetic radiation without an air gap; 6 - device absorber of electromagnetic radiation with a gap of 2 mm; 7 - device absorber of electromagnetic radiation with a gap of 4 mm; 8 - device absorber of electromagnetic radiation with a gap of 6 mm; 9 - device absorber of electromagnetic radiation with a gap of 8 mm; 10 - device of the absorber of electromagnetic radiation with a gap of 12 mm;
Заявляемый поглотитель электромагнитных волн является изобретением нового поколения на основе тонких пленок. В качестве резистивного материала для ЧИР, используется тонкопленочный композит (Co40Fe40B20)60(SiO2)40. Данное резистивные покрытие существенно сокращает толщину ЧИР, позволяя использовать их в широкой области применения. Также для расширения полосы поглощения радиопоглотителя на основе ЧИР, используются подложки с пространственно-распределенными элементами крестообразной формы различного масштаба полученные с помощью метода трехмерной печати, еще одним существенным параметром, улучшающим поглощающие свойства устройства, является воздушная прослойка из пенополистерола, входящая в группу неполярных полимеров с маленьким значением диэлектрической проницаемости.The claimed absorber of electromagnetic waves is a new generation invention based on thin films. The thin-film composite (Co 40 Fe 40 B 20 ) 60 (SiO 2 ) 40 is used as a resistive material for FID. This resistive coating significantly reduces the thickness of the CIR, allowing them to be used in a wide range of applications. Also, to expand the absorption band of a radio absorber based on CHIR, substrates with spatially distributed elements of a cruciform shape of various scales obtained using the 3D printing method are used. small dielectric constant.
Пример устройства сверхширокополосного поглотителя электромагнитного излучения в широком диапазоне частот на основе частотно-избирательных решеток с распределенными резистивными нагрузками. В качестве металлической отражающей подложки может быть использован металлизированный листовой текстолит фиг. 1(4). Между металлической подложкой и структурой частотно избирательной решетки устанавливается воздушная прослойка материал из группы неполярных полимеров с маленьким значением диэлектрической проницаемости фиг. 1(3). Для получения заданной топологии ЧИР подложек с пространственно-распределенными элементами крестообразной формы различного масштаба, использовалась технология трехмерной полимерной печати FDM (fused deposition modeling). В качестве полимера был выбран полиуретан фиг. 1 (2). Он обладает хорошими механическими свойствами и имеет широкий спектр рабочих температур - от -60°С до +155°С. После получения подложек, на них осаждается функциональный нанокомпозиционный материал (Co40Fe40B20)60(SiO2)40 фиг. 1 (1). Выбор композита в качестве резистивного слоя обусловлен как простотой изменения удельного электрического сопротивления гетерогенного покрытия путем варьирования соотношений диэлектрической и металлической компонент, так и замечательными высокочастотными магнитными свойствами (Co40Fe40B20)60(SiO2)40. Четыре полимерные подложки размером 170×170 мм2 закреплялась на поверхность карусели напылительной установки. После чего методом ионно-плазменного распыления производилось осаждение резистивных пленок. После чего полимерные подложки с функциональным нанокомпозиционным резистивным покрытием скреплялись между собой стандартным методом ламинирования, путем нагревания пленки лавсана толщиной 0,125 мм на поверхности ЧИР. Полученное устройство представляло собой четырехслойную панель размером 370×370 мм2.An example of a device for an ultra-wideband absorber of electromagnetic radiation in a wide frequency range based on frequency-selective gratings with distributed resistive loads. As a metal reflective substrate, a metallized sheet textolite of Fig. 1(4). Between the metal substrate and the structure of the frequency selective grating, an air gap is installed - a material from the group of non-polar polymers with a small value of the dielectric constant Fig. 1(3). To obtain a given topology of FDM substrates with spatially distributed cruciform elements of various scales, the technology of three-dimensional polymer printing FDM (fused deposition modeling) was used. The polyurethane of FIG. 12). It has good mechanical properties and has a wide range of operating temperatures - from -60°С to +155°С. After obtaining the substrates, a functional nanocomposite material (Co 40 Fe 40 B 20 ) 60 (SiO 2 ) 40 fig. eleven). The choice of a composite as a resistive layer is due both to the simplicity of changing the electrical resistivity of a heterogeneous coating by varying the ratios of the dielectric and metal components, and to the remarkable high-frequency magnetic properties of (Co 40 Fe 40 B 20 ) 60 (SiO 2 ) 40 . Four polymer substrates sized 170×170 mm 2 were fixed on the surface of the carousel of the sputtering plant. After that, resistive films were deposited by ion-plasma sputtering. After that, the polymer substrates with a functional nanocomposite resistive coating were fastened together by a standard lamination method by heating a 0.125 mm thick lavsan film on the CHIR surface. The resulting device was a four-layer panel with a size of 370×370 mm 2 .
Коэффициент поглощения измерен с помощью векторного анализатора цепей в диапазоне частот 0-20 ГГц, с помощью рупорной антенны. Широкополосная рупорная антенна была установлена вплотную к измеряемым образцам. Воздушный зазор между образцом и металлической подложкой изменялся путем внесения пластин пенополистерола, материала из группы неполярных полимеров с маленьким значением диэлектрической проницаемости различной толщины.The absorption coefficient was measured with a vector network analyzer in the frequency range 0-20 GHz, using a horn antenna. A broadband horn antenna was installed close to the measured samples. The air gap between the sample and the metal substrate was changed by introducing plates of expanded polystyrene, a material from the group of non-polar polymers with a small dielectric constant of various thicknesses.
На фиг .2 представлен график частотных зависимостей коэффициента поглощения электромагнитного излучения для устройства полезной модели тонкого сверхширокополосного поглотителя электромагнитного излучения на основе частотно-избирательных решеток с различным воздушным зазором.Figure 2 shows a graph of the frequency dependences of the absorption coefficient of electromagnetic radiation for the device of a useful model of a thin ultra-wideband absorber of electromagnetic radiation based on frequency-selective gratings with different air gaps.
Технический результат. Расположение воздушной прослойки между поглощающей структурой и отражающей металлической подложкой позволило существенно увеличивает значения коэффициента поглощения до 13dB и сдвинуть спектр поглощения в низкочастотную область. Спектр поглощения имеет широкий диапазон частот от 2,5 до 10 ГГц.Technical result. The location of the air gap between the absorbing structure and the reflective metal substrate made it possible to significantly increase the values of the absorption coefficient up to 13dB and shift the absorption spectrum to the low-frequency region. The absorption spectrum has a wide frequency range from 2.5 to 10 GHz.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021104827U RU209860U1 (en) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | Thin ultra-wideband absorber of electromagnetic radiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021104827U RU209860U1 (en) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | Thin ultra-wideband absorber of electromagnetic radiation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU209860U1 true RU209860U1 (en) | 2022-03-23 |
Family
ID=80820493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021104827U RU209860U1 (en) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | Thin ultra-wideband absorber of electromagnetic radiation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU209860U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115674819A (en) * | 2023-01-03 | 2023-02-03 | 湖南博翔新材料有限公司 | Broadband wave-absorbing material and preparation method thereof |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5537116A (en) * | 1994-04-15 | 1996-07-16 | Tdk Corporation | Electromagnetic wave absorber |
| RU2313869C1 (en) * | 2006-05-12 | 2007-12-27 | Открытое Акционерное Общество "Центральное Конструкторское Бюро Специальных Радиоматериалов" (Оао "Цкб Рм") | Protective coating (alternatives) |
| RU105529U1 (en) * | 2011-03-24 | 2011-06-10 | Открытое Акционерное Общество "Центральное Конструкторское Бюро Специальных Радиоматериалов" | ELECTROMAGNETIC PROTECTION MEANS |
| RU2657018C1 (en) * | 2017-07-26 | 2018-06-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Absorber electromagnetic waves of the gigahertz range |
| US20180332742A1 (en) * | 2015-12-14 | 2018-11-15 | Nitto Denko Corporation | Electromagnetic wave absorber and molded article equipped with electromagnetic wave absorber |
-
2021
- 2021-02-25 RU RU2021104827U patent/RU209860U1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5537116A (en) * | 1994-04-15 | 1996-07-16 | Tdk Corporation | Electromagnetic wave absorber |
| RU2313869C1 (en) * | 2006-05-12 | 2007-12-27 | Открытое Акционерное Общество "Центральное Конструкторское Бюро Специальных Радиоматериалов" (Оао "Цкб Рм") | Protective coating (alternatives) |
| RU105529U1 (en) * | 2011-03-24 | 2011-06-10 | Открытое Акционерное Общество "Центральное Конструкторское Бюро Специальных Радиоматериалов" | ELECTROMAGNETIC PROTECTION MEANS |
| US20180332742A1 (en) * | 2015-12-14 | 2018-11-15 | Nitto Denko Corporation | Electromagnetic wave absorber and molded article equipped with electromagnetic wave absorber |
| RU2657018C1 (en) * | 2017-07-26 | 2018-06-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Absorber electromagnetic waves of the gigahertz range |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115674819A (en) * | 2023-01-03 | 2023-02-03 | 湖南博翔新材料有限公司 | Broadband wave-absorbing material and preparation method thereof |
| CN115674819B (en) * | 2023-01-03 | 2023-07-21 | 湖南博翔新材料有限公司 | Broadband wave-absorbing material and preparation method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kundu et al. | Design and analysis of printed lossy capacitive surface-based ultrawideband low-profile absorber | |
| Kazantsev et al. | Broadening of operating frequency band of magnetic-type radio absorbers by FSS incorporation | |
| Salehi et al. | A second-order dual X-/Ka-band frequency selective surface | |
| Jia et al. | Dual-polarization frequency-selective rasorber with independently controlled dual-band transmission response | |
| KR20090012161A (en) | The electormagnetic screen with the big surface impedance | |
| Jang et al. | Design and fabrication of a microstrip patch antenna with a low radar cross section in the X-band | |
| CN107565223A (en) | A kind of stealthy random surface of ultra wide band complete polarization and its design method | |
| CN112864633B (en) | Broadband microwave absorber based on super surface | |
| RU209860U1 (en) | Thin ultra-wideband absorber of electromagnetic radiation | |
| Cho et al. | Design of three-dimensional frequency selective structure with replaceable unit structures using a 3-D printing technique | |
| Chaluvadi et al. | Design of a miniaturized 2.5-D frequency selective surface with angular incidence and polarization stability | |
| Ghosh et al. | Design and analysis of a broadband single layer circuit analog absorber | |
| CN115832715A (en) | ITO film and PMI foam based ultra-wideband wave-absorbing material with-10 dB bandwidth covering S-Ku waveband | |
| Vishwakarma et al. | Low Cost Polarization Insensitive L band FSS Absorber Based on Screen Printing Technique | |
| Weiwei et al. | A measured FSS radome with two absorptive bands separated by one passband | |
| Charoonsaeng et al. | A thin wideband radar absorber based on a dual-substrate FSS with quadruple hexagonal split rings for stealth aircraft application | |
| Niaz et al. | Design of broadband electromagnetic absorber using resistive Minkowski loops | |
| Payne et al. | Low-profile plasma-based tunable absorber | |
| Döken et al. | A simple frequency selective absorber surface design | |
| Mias | Frequency selective absorption using lumped element frequency selective surfaces | |
| Yongxing et al. | Design and Test of an Absorber with a Transparent Window | |
| Xie et al. | Analysis and applications of a frequency selective surface via a random distribution method | |
| Kim et al. | Electromagnetic wave characteristics of composite frequency selective surfaces with patch‐grid‐patch type structure fabricated by e‐beam deposition | |
| Gupta | Parametric study of an ultrathin flexible wideband absorber for k band | |
| Baskey et al. | Multilayered nonwoven carbon film integrated with flexible FSS for aerospace absorber application |