RU2169952C1

RU2169952C1 - Electromagnetic radiation absorber

Info

Publication number: RU2169952C1
Application number: RU2000112827A
Authority: RU
Inventors: А.М. Романов; Н.Н. Иванова; О.Е. Пузанова
Original assignee: Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов"
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2001-06-27

Abstract

FIELD: acoustic chambers. SUBSTANCE: device possessing sound-absorbing properties and designed for use in frequency range of 20 to 30 000 MHz has ferrite substrate that carries dielectric matching layer with carbon filler which is, essentially, laminated structure built up of planar layers of different-density sound-absorbing material; layer density reduces with increase in distance from ferrite substrate. Fire-resistant inorganic material such as frothed basalt may be used as sound-absorbing material. Dielectric matching layers may have different carbon filler content which usually ranges between 0,06•10^-4 and 0,36•10^-4 parts by volume. EFFECT: facilitated manufacture. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к поглотителям электромагнитного излучения для безэховых камер, используемых для испытания бытовых радио-, теле- и других электротехнических устройств. The invention relates to the field of radio engineering, namely to absorbers of electromagnetic radiation for anechoic chambers used for testing household radio, television and other electrical devices.

Известно устройство для поглощения электромагнитных волн, содержащее полую коническую секцию, стенки которой изготовлены из смолы с добавлением углерода. Нижняя часть конической секции соединена с цилиндрическим основанием, внутри которого перпендикулярно оси конуса на определенном расстоянии один от другого расположены плоские слои углеродсодержащей смолы. Толщина этих слоев ступенчато увеличивается по мере удаления от конической секции, вследствие чего средняя электропроводность области в цилиндрическом основании также возрастает по мере удаления от конуса [1]. A device for absorbing electromagnetic waves, containing a hollow conical section, the walls of which are made of resin with the addition of carbon. The lower part of the conical section is connected to a cylindrical base, inside of which perpendicular to the axis of the cone at a certain distance from each other are flat layers of carbon-containing resin. The thickness of these layers increases stepwise with distance from the conical section, as a result of which the average electrical conductivity of the region in the cylindrical base also increases with distance from the cone [1].

Недостатки этого устройства: недостаточное поглощение в низкочастотной области диапазона, сложная технология изготовления и достаточно большая толщина поглотителя. The disadvantages of this device: insufficient absorption in the low-frequency region of the range, complex manufacturing technology and a sufficiently large thickness of the absorber.

Известно устройство, представляющее собой широкополосный поглотитель электромагнитного излучения. Поглотитель содержит металлическую пластину, на которой расположена ферритовая пластина. На поверхности ферритовой пластины установлены несколько разделенных промежутками конических элементов из феррита или композиционного материала на основе феррита [2]. A device is known, which is a broadband absorber of electromagnetic radiation. The absorber comprises a metal plate on which a ferrite plate is located. On the surface of the ferrite plate, several conical elements made of ferrite or ferrite-based composite material are installed in intervals [2].

Недостатками данного устройства являются: большой вес, недостаточно широкий частотный диапазон и технологическая сложность изготовления. The disadvantages of this device are: heavy weight, not wide enough frequency range and technological complexity of manufacture.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для поглощения электромагнитного излучения, принятое за прототип, используемое для покрытия стен безэховых камер, представляющее собой тонкий, твердый, пирамидальной формы, наполненный углеродным наполнителем поглотитель. Его рабочий диапазон находится в пределах от 30 МГц и до 30 ГГц. Устройство состоит из ферритовой подложки и согласующего слоя пирамидальной формы. В зависимости от необходимого частотного диапазона высота пирамид составляет 12, 18, 30 и 40 дюймов. Ферритовая подложка состоит из отдельных плиток площадью 100 х 100 мм, которые прикреплены к металлической поверхности. Согласующая пирамидальная часть состоит из отдельных поглощающих элементов [3]. The closest in technical essence to the claimed is a device for absorbing electromagnetic radiation, taken as a prototype used to cover the walls of anechoic chambers, which is a thin, solid, pyramidal shape, an absorber filled with carbon filler. Its operating range is from 30 MHz to 30 GHz. The device consists of a ferrite substrate and a matching layer of a pyramidal shape. Depending on the required frequency range, the height of the pyramids is 12, 18, 30 and 40 inches. The ferrite substrate consists of individual tiles measuring 100 x 100 mm, which are attached to a metal surface. The matching pyramidal part consists of separate absorbing elements [3].

Недостатками устройства являются необходимость использования специальной технологии изготовления согласующего слоя сложной пирамидальной формы из материала постоянной плотности, отсутствие звукопоглощающих свойств, что необходимо при испытании электроаппаратуры, сопровождающиеся шумом, вредно вездействующим на обслуживающий персонал. The disadvantages of the device are the need to use special technology for manufacturing the matching layer of a complex pyramidal shape from a material of constant density, the absence of sound-absorbing properties, which is necessary when testing electrical equipment, accompanied by noise that is harmful to the attendants.

Технической задачей изобретения является создание широкополосного поглотителя электромагнитного излучения для безэховых камер эффективного в диапазоне частот от 20 до 30000 МГц, имеющего звукопоглощающие свойства и не требующего применения сложных технологий при его изготовлении. An object of the invention is the creation of a broadband absorber of electromagnetic radiation for anechoic chambers effective in the frequency range from 20 to 30,000 MHz, having sound-absorbing properties and not requiring the use of complex technologies in its manufacture.

Для решения поставленной задачи предложено устройство для поглощения электромагнитного излучения, состоящее из ферритовой подложки и нанесенного на него согласующего диэлектрического слоя с углеродным наполнителем, представляющего собой слоистую структуру, состоящую из плоских слоев звукопоглощающего материала различной плотности, причем плотность слоев уменьшается по мере удаления от ферритовой подложки. Согласующие диэлектрические слои выполнены с различным содержанием углеродного наполнителя, который находится в пределах от 0,06•10^-4 до 0,36•10^-4 объемных частей. В качестве звукопоглощающего материала используют неорганический негорючий материал, например вспененный базальт.To solve this problem, a device is proposed for absorbing electromagnetic radiation, consisting of a ferrite substrate and a matching dielectric layer with a carbon filler deposited on it, which is a layered structure consisting of flat layers of sound-absorbing material of different densities, and the density of the layers decreases with distance from the ferrite substrate . Matching dielectric layers are made with different content of carbon filler, which is in the range from 0.06 • 10 ^-4 to 0.36 • 10 ^-4 volume parts. Inorganic non-combustible material, such as foamed basalt, is used as sound-absorbing material.

Изменение пирамидальной формы согласующего слоя поглотителя-прототипа на плоскопараллельную значительно облегчает технологию изготовления заявляемого устройства, а наличие нескольких слоев вспененного базальта различной плотности и различного содержания науглероженного волокна позволяет при меньшей толщине устройства получить радиотехнические характеристики, сходные с характеристиками поглотителя-прототипа в том же диапазоне. Но при этом заявляемый поглотитель имеет меньший вес, меньшую толщину при том же частотном диапазоне. Вес 1 м² поглотителя - прототипа только легкого согласующего слоя при высоте 30,48 см составляет 9 кг. Вес 1 м² слоистой структуры вспененного базальта в заявляемом поглотителе общей толщиной 15,7 см равен 6,14 кг.Changing the pyramidal shape of the matching absorber of the prototype absorber to plane-parallel greatly facilitates the manufacturing technology of the inventive device, and the presence of several layers of foamed basalt of different densities and different contents of carburized fiber allows to obtain radio technical characteristics similar to those of the prototype absorber in the same range with a smaller thickness of the device. But at the same time, the inventive absorber has a lower weight, a smaller thickness at the same frequency range. The weight of 1 m ^{2 of the} absorber - the prototype of only a light matching layer at a height of 30.48 cm is 9 kg. The weight of 1 m ^{2 of the} layered structure of foamed basalt in the inventive absorber with a total thickness of 15.7 cm is 6.14 kg.

Поглотитель представляет собой ферритовый слой толщиной 65 мм и слоистую диэлектрическую структуру, состоящую из 5 слоев вспененного базальта разной плотности, монотонно уменьшающейся от ферритового слоя. The absorber is a 65 mm thick ferrite layer and a layered dielectric structure consisting of 5 layers of foamed basalt of different density, monotonously decreasing from the ferrite layer.

В табл. 1 представлены характеристики слоев вспененного базальта. Нумерация слоев начинается от ферритовой подложки. In the table. 1 shows the characteristics of the layers of foamed basalt. The layer numbering starts from the ferrite substrate.

Сравнительные параметры представлены в табл. 2. Comparative parameters are presented in table. 2.

На чертеже представлена зависимость коэффициента отражения (в дБ) от частоты (МГц) заявляемого поглотителя и прототипа. The drawing shows the dependence of the reflection coefficient (in dB) on the frequency (MHz) of the inventive absorber and prototype.

Из чертежа видно, что в диапазоне частот от 100 до 700 МГц предлагаемый поглотитель имеет уровень отражения примерно на 5 дБ больше прототипа, зато в коротковолновой части диапазона (от 2000 до 10000 МГц) предлагаемый поглотитель эффективнее прототипа примерно на 5-10 дБ, а в остальной части диапазона характеристики отражения практически одинаковы. It can be seen from the drawing that in the frequency range from 100 to 700 MHz, the proposed absorber has a reflection level of about 5 dB more than the prototype, but in the short-wave part of the range (from 2000 to 10000 MHz) the proposed absorber is approximately 5-10 dB more efficient than the prototype, and in the rest of the range the reflection characteristics are almost the same.

Из табл. 2 и чертежа видно, что при одинаковых радиотехнических характеристиках и рабочем частотном диапазоне заявляемый поглотитель имеет почти в два раза меньший вес и толщину. Кроме того, заявляемый поглотитель обладает звукопоглощающими свойствами, что имеет большое значение для защиты обслуживающего персонала от шума при испытании бытовой техники. From the table. 2 and the drawing it can be seen that with the same radio characteristics and the operating frequency range of the inventive absorber has almost half the weight and thickness. In addition, the inventive absorber has sound-absorbing properties, which is of great importance for the protection of staff from noise when testing household appliances.

Предложенный сверхлегкий плоский поглотитель электромагнитного излучения для безэховых камер эффективен в диапазоне от 20 до 30000 МГц и обладает звукопоглощающими свойствами. The proposed ultralight flat absorber of electromagnetic radiation for anechoic chambers is effective in the range from 20 to 30,000 MHz and has sound absorbing properties.

Литература
1. Патент 0370421 A1, EP, 1989 г.Literature
1. Patent 0370421 A1, EP, 1989

2. Патент 5617095, США, публ. 1997 г. 2. Patent 5617095, USA, publ. 1997 year

3. Каталог фирмы "Emerson & Cuming", США, поглотитель ECCOSORB VHY, 1998 г., http://www.emersoncumingmp.com/catalog/anechoic/VHY.htm. 3. Catalog of the company "Emerson & Cuming", USA, absorber ECCOSORB VHY, 1998, http://www.emersoncumingmp.com/catalog/anechoic/VHY.htm.

Claims

1. A device for absorbing electromagnetic radiation, consisting of a ferrite substrate and a matching dielectric layer with a carbon filler deposited on it, characterized in that the matching dielectric layer is a layered structure consisting of flat layers of sound-absorbing material of different densities, and the density of the layers decreases as removal from the ferrite substrate.

2. The device according to claim 1, characterized in that inorganic, non-combustible material is used as a sound-absorbing material.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that foamed basalt is used as a sound-absorbing material.

4. The device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the matching dielectric layers are made with different contents of the carbon filler.

5. The device according to any one of claims 1 to ⁴ , characterized in that the content of the carbon filler in the dielectric layers is in the range of 0.06 • 10 ^-4 - 0.36 • 10 ^-4 vol.h.