RU2236731C1 - Selective coating for protection against electromagnetic irradiation - Google Patents

Selective coating for protection against electromagnetic irradiation Download PDF

Info

Publication number
RU2236731C1
RU2236731C1 RU2003109213/09A RU2003109213A RU2236731C1 RU 2236731 C1 RU2236731 C1 RU 2236731C1 RU 2003109213/09 A RU2003109213/09 A RU 2003109213/09A RU 2003109213 A RU2003109213 A RU 2003109213A RU 2236731 C1 RU2236731 C1 RU 2236731C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chiral
protection against
elements
dielectric layer
against electromagnetic
Prior art date
Application number
RU2003109213/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003109213A (en
Inventor
В.А. Неганов (RU)
В.А. Неганов
О.В. Осипов (RU)
О.В. Осипов
А.А. Долбичкин (RU)
А.А. Долбичкин
Original Assignee
Поволжская государственная академия телекоммуникаций и информатики
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Поволжская государственная академия телекоммуникаций и информатики filed Critical Поволжская государственная академия телекоммуникаций и информатики
Priority to RU2003109213/09A priority Critical patent/RU2236731C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2236731C1 publication Critical patent/RU2236731C1/en
Publication of RU2003109213A publication Critical patent/RU2003109213A/en

Links

Images

Landscapes

  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

FIELD: processes and device for protection against electromagnetic irradiation, possibly for lowering level of irradiation harmful for human health in radiotelephones, computers and other apparatuses.
SUBSTANCE: method comprises steps of applying onto both surfaces of dielectric layer stripe metallic chiral members. It is possible to apply adhesive layer along surface of dielectric layer.
EFFECT: intensified suppression of electromagnetic irradiation.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к средствам защиты от ЭМИ, и может быть использовано для снижения вредного для здоровья уровня излучения в радиотелефонах, компьютерах и других устройствах бытового и специального назначения.The invention relates to radio engineering, in particular to means of protection against electromagnetic radiation, and can be used to reduce unhealthy radiation levels in cordless phones, computers and other devices for household and special purposes.

Известно устройство для поглощения электромагнитных волн /1/. Представляющее собой неоднородную по всем направлениям поверхность и состоит из чередующихся между собой по всем направлениям этой поверхности емкостных и индуктивных элементов.A device for absorbing electromagnetic waves / 1 /. It is a surface that is heterogeneous in all directions and consists of capacitive and inductive elements alternating between each other in all directions of this surface.

Недостатки этого устройства: необеспечивание селективности поглощения электромагнитных волн, громоздкость конструкции.The disadvantages of this device: the lack of selectivity of absorption of electromagnetic waves, the bulkiness of the design.

Известно еще аналогичное устройство /2/ для поглощения электромагнитного излучения, состоящее из ферритовой подложки и нанесенного на него согласующего диэлектрического слоя с углеродным наполнителем.A similar device / 2 / for absorbing electromagnetic radiation is also known, consisting of a ferrite substrate and a matching dielectric layer with a carbon filler deposited on it.

Недостатки этого устройства: необеспечивание селективности поглощения электромагнитных волн.The disadvantages of this device: the lack of selectivity of absorption of electromagnetic waves.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для защиты от электромагнитного излучения, включающее три слоя проводника и размещенные в промежутках между ними два слоя диэлектрика /3/.The closest in technical essence to the claimed is a device for protection against electromagnetic radiation, comprising three layers of a conductor and two layers of dielectric / 3 / placed in the spaces between them.

Известное устройство не обеспечивает возможности селективности поглощения электромагнитных волн (ЭМВ), его нельзя изготовить оптически прозрачным, а следовательно, использовать в качестве защитного слоя на мониторах.The known device does not provide the possibility of selectivity of absorption of electromagnetic waves (EMW), it can not be made optically transparent, and therefore, cannot be used as a protective layer on monitors.

Технический результат от использования предлагаемого покрытия заключается в усилении подавления электромагнитного излучения, создании оптически прозрачного покрытия для защиты от электромагнитных волн.The technical result from the use of the proposed coating is to enhance the suppression of electromagnetic radiation, the creation of an optically transparent coating to protect against electromagnetic waves.

Указанный технический результат достигается тем, что селективное покрытие для защиты от электромагнитного излучения включает один диэлектрический слой, на обе поверхности которого нанесены полосковые металлические киральные элементы.The specified technical result is achieved in that the selective coating for protection against electromagnetic radiation includes one dielectric layer, on both surfaces of which strip metal chiral elements are applied.

Указанный технический результат достигается также тем, что введен клеящий слой, размещенный вдоль поверхности диэлектрического слоя.The indicated technical result is also achieved by the fact that an adhesive layer is placed along the surface of the dielectric layer.

На фиг.1 изображено предлагаемое селективное покрытие.Figure 1 shows the proposed selective coating.

На фиг.2 представлены результаты численного расчета зависимостей модулей коэффициентов отражения основной и деполяризованной составляющей от угла падения θ волны S-поляризации на киральную поверхность.Figure 2 presents the results of a numerical calculation of the dependences of the modules of the reflection coefficients of the main and depolarized component on the angle of incidence θ of the S-polarization wave on the chiral surface.

На фиг.3 приведены зависимости модулей коэффициентов прохождения от угла падения θ волны S-поляризации на киральную поверхность.Figure 3 shows the dependence of the moduli of transmission coefficients on the angle of incidence θ of the S-polarization wave on the chiral surface.

На фиг.4 приведена зависимость коэффициентов отражения и прохождения ЭМВ при падении на “решетку” из полосковых киральных элементов в виде букв S от нормированного параметра d/λ (где d - расстояние между соседними киральными элементами; λ - длина волны падающего ЭМИ).Figure 4 shows the dependence of the reflection and transmission coefficients of EMW when falling from a strip of chiral elements in the form of letters S on a normalized parameter d / λ (where d is the distance between adjacent chiral elements; λ is the wavelength of the incident EMR).

Селективное покрытие для защиты от ЭМИ, показанное на фиг.1, представляет собой слой однородного диэлектрика с относительными диэлектрической и магнитной проницаемостями ε и μ соответственно, на поверхности которого нанесены полосковые металлические элементы в виде букв S. Причем элементы, размещенные на верхней и нижней поверхностях слоя, повернуты друг относительно друга на некоторый угол. Расстояние между полосковыми элементами должно соотноситься с длиной волны падающего ЭМИ. Металлизация поверхностей диэлектрика в виде “решеток” из проводящих зеркально-асимметричных элементов может быть выполнена при помощи метода литографии.The selective coating for protection against EMR, shown in figure 1, is a layer of a homogeneous dielectric with relative permittivities ε and μ, respectively, on the surface of which strip metal elements are applied in the form of letters S. Moreover, elements placed on the upper and lower surfaces layer, rotated relative to each other at a certain angle. The distance between the strip elements should be correlated with the wavelength of the incident EMR. Metallization of dielectric surfaces in the form of “gratings” of conductive mirror-asymmetric elements can be performed using the lithography method.

Предлагается использовать в качестве экранирующего покрытия искусственную среду, обладающую свойством киральности /4-6/. Понятие киральности в широком смысле слова связано с проявлением зеркальной асимметрии объектов. В электродинамике киральной называется среда, в состав которой входят металлические элементы зеркально-асимметричной формы (например, право- и левовинтовые спирали, элементы в виде букв

Figure 00000002
и их зеркальные отражения). Следует отметить, что использование объемных проводящих спиралей в качестве киральных элементов при создании экранирующих покрытий не является технологически выгодным вследствие того, что они должны размещаться внутри диэлектрического слоя. В настоящее время наблюдается рост интереса к исследованию искусственных киральных сред на основе полосковых зеркально-асимметричных элементов /7/. Поэтому нами предлагается в качестве экранирующего покрытия для защиты от ЭМИ использовать полосковые киральные элементы (например, в виде букв S), нанесенные на противоположные поверхности диэлектрического слоя.It is proposed to use an artificial medium with a chirality property / 4-6 / as a shielding coating. The concept of chirality in the broad sense of the word is associated with the manifestation of mirror asymmetry of objects. In chiral electrodynamics, a medium is called, the composition of which includes metal elements of a mirror-asymmetric shape (for example, right- and left-handed spirals, elements in the form of letters
Figure 00000002
and their mirror reflections). It should be noted that the use of volumetric conductive spirals as chiral elements when creating shielding coatings is not technologically advantageous due to the fact that they must be placed inside the dielectric layer. Currently, there is a growing interest in the study of artificial chiral media based on strip mirror-asymmetric elements / 7 /. Therefore, we propose to use stripe chiral elements (for example, in the form of letters S) deposited on opposite surfaces of the dielectric layer as a shielding coating for protection against EMR.

Рассмотрим основные физические предпосылки создания селективного покрытия для защиты от ЭМИ на основе искусственной киральной среды. Известно, что при падении ЭМВ на киральный слой происходит ее деполяризация, то есть появление в составе поля отраженной волны составляющих, которые отсутствовали в падающей /4/. Например, при падении ЭМВ линейной S-поляризации отраженная волна обладает эллиптической поляризацией (то есть появляются составляющие Р-поляризованной волны). Поэтому при изучении вопросов отражения ЭМВ от киральной среды вводят коэффициенты отражения как основной, так и деполяризованной составляющей. На фиг.2 представлены результаты численного расчета зависимостей модулей коэффициентов отражения основной и деполяризованной составляющей от угла падения θ волны S-поляризации на киральную поверхность /5, 6/. Как видно из фиг.2 при любом угле падения ЭМВ S-поляризации на киральный слой большим коэффициентом отражения обладает деполяризованная (Р), а не основная (S) составляющая отраженной волны. Более того, при нормальном падении ЭМВ (θ=0) происходит полная деполяризация и отражается волна Р-поляризации.Consider the basic physical prerequisites for creating a selective coating for protection against electromagnetic radiation based on an artificial chiral medium. It is known that when EMW falls on the chiral layer, its depolarization occurs, that is, the appearance of components in the field of the reflected wave that were absent in the incident wave / 4 /. For example, when the linear S-polarization EMF drops, the reflected wave has elliptical polarization (that is, the components of the P-polarized wave appear). Therefore, when studying the reflection of electromagnetic waves from a chiral medium, reflection coefficients of both the main and the depolarized component are introduced. Figure 2 presents the results of a numerical calculation of the dependences of the modules of the reflection coefficients of the main and depolarized component on the angle of incidence θ of the S-polarization wave on the chiral surface / 5, 6 /. As can be seen from figure 2 for any angle of incidence of electromagnetic waves of S-polarization on the chiral layer, a depolarized (P) rather than the main (S) component of the reflected wave has a large reflection coefficient. Moreover, with a normal incidence of EMW (θ = 0), complete depolarization occurs and a P-polarization wave is reflected.

На фиг.3 приведены зависимости модулей коэффициентов прохождения от угла падения θ волны S-поляризации на киральную поверхность /5, 6/. Как видно из фиг.3, в киральной среде происходит распространение двух волн с право- и левокруговыми поляризациями, обладающих одинаковыми амплитудами (при любом угле падения). Как известно, суперпозиция таких волн представляет собой ЭМВ с линейной поляризацией.Figure 3 shows the dependence of the moduli of transmission coefficients on the angle of incidence θ of the S-polarization wave on the chiral surface / 5, 6 /. As can be seen from figure 3, in a chiral medium, two waves propagate with right- and left-circular polarizations having the same amplitudes (at any angle of incidence). As you know, the superposition of such waves is an electromagnetic wave with linear polarization.

В результате можно сделать вывод: киральный слой обладает возможностью изменения поляризации падающей волны при ее отражении. Причем следует заметить, что в общем случае, когда на киральный слой падает волна с эллиптической поляризацией также будет наблюдаться ее деполяризация.As a result, we can conclude: the chiral layer has the ability to change the polarization of the incident wave upon reflection. Moreover, it should be noted that in the general case, when a wave with an elliptical polarization is incident on the chiral layer, its depolarization will also be observed.

Решение и численный анализ задачи дифракции ЭМВ на “решетке” из полосковых киральных элементов в виде букв S проводятся в /7/. Основным выводом из указанных исследований является возможность применения полосковых киральных элементов в качестве частотно- и поляризационно-селективных покрытий. В частности, можно утверждать, что отраженная от “решетки” из полосковых киральных элементов волна будет обладать различными поляризационными характеристиками при падении на нее волн с право- и левокруговыми поляризациями. Частотная селективность подобного покрытия является следствием того, что киральность среды проявляется только в случае, когда длина волны ЭМИ соотносится с расстоянием между соседними киральными элементами. На фиг.4 приведена зависимость коэффициентов отражения и прохождения ЭМВ при падении на “решетку” из полосковых киральных элементов в виде букв S от нормированного параметра d/λ (где d - расстояние между соседними киральными элементами; λ - длина волны падающего ЭМИ) /7/. “Решетка” моделирует отражательные свойства верхней поверхности слоя с киральными элементами (фиг.1).The solution and numerical analysis of the problem of EMR diffraction by a “lattice” of strip chiral elements in the form of letters S are carried out in / 7 /. The main conclusion from these studies is the possibility of using strip chiral elements as frequency and polarization-selective coatings. In particular, it can be argued that the wave reflected from the “lattice” of strip chiral elements will have different polarization characteristics when waves with right and left-circular polarizations are incident on it. The frequency selectivity of such a coating is a consequence of the fact that the chirality of the medium appears only in the case when the EMP wavelength correlates with the distance between adjacent chiral elements. Figure 4 shows the dependence of the reflection and transmission coefficients of EME when falling from a strip of chiral elements in the form of letters S on the normalized parameter d / λ (where d is the distance between adjacent chiral elements; λ is the wavelength of the incident EMR) / 7 /. “Lattice” simulates the reflective properties of the upper surface of the layer with chiral elements (figure 1).

Как видно из фиг.4, существует некоторое значение параметра d/λ, при котором имеются максимум отражения деполяризованной составляющей (штриховая линия) и максимум прохождения основной составляющей (сплошная линия). Отсюда следует важный вывод о том, что выбирая различные расстояния между киральными элементами, можно варьировать рабочими частотами предлагаемого экранирующего покрытия. Полоса частот регулируется размерами киральных элементов и расстоянием между ними.As can be seen from figure 4, there is a certain value of the parameter d / λ at which there is a maximum reflection of the depolarized component (dashed line) and a maximum transmission of the main component (solid line). This leads to the important conclusion that, choosing different distances between the chiral elements, you can vary the operating frequencies of the proposed shielding coating. The frequency band is governed by the size of the chiral elements and the distance between them.

Рассмотрим общий механизм работы предлагаемого покрытия для защиты от ЭМИ. При падении ЭМВ произвольной поляризации на “решетку” из полосковых киральных элементов, расположенную на верхней поверхности слоя, во внешнюю область I отразится волна либо S, либо Р-поляризации (это зависит от угла поворота киральных элементов), а в диэлектрический слой пройдет волна противоположной поляризации (соответственно Р или S). “Решетка” из киральных элементов, расположенная на нижней поверхности диэлектрического слоя, повернута относительно верхней “решетки” на такой угол, чтобы коэффициент отражения для ЭМВ с поляризацией как у прошедшей волны (Р или S) был близок к единице. В этом случае в область III ЭМИ проходить не будет.Consider the general mechanism of the proposed coating for protection against electromagnetic radiation. When an EMW of arbitrary polarization falls on a “lattice” of strip chiral elements located on the upper surface of the layer, either S or P-polarization wave will be reflected in the outer region I (this depends on the angle of rotation of the chiral elements), and the opposite wave will pass into the dielectric layer polarization (respectively P or S). The “lattice” of chiral elements located on the lower surface of the dielectric layer is rotated relative to the upper “lattice” so that the reflection coefficient for EMW with polarization like that of the transmitted wave (P or S) is close to unity. In this case, EMP will not pass into region III.

ЛитератураLiterature

1. Патент RU 2125327 С1, опубликованный 20.01.1999.1. Patent RU 2125327 C1, published on 01/20/1999.

2. Патент RU 2169952 С1, опубликованный 27.06.2001.2. Patent RU 2169952 C1, published on 06.27.2001.

3. Патент RU 2168879 С1, опубликованный 10.06.2001.3. Patent RU 2168879 C1, published on 10.06.2001.

4. Lindell I.V., Sihvola A.H., Tretyakov S.A., Viitanen A.J. Electromagnetic waves in chiral and bi-isotropic media. - London: Artech House, 1994. - 291р.4. Lindell I.V., Sihvola A.H., Tretyakov S.A., Viitanen A.J. Electromagnetic waves in chiral and bi-isotropic media. - London: Artech House, 1994 .-- 291 p.

5. Неганов В.А., Осипов О.В. Отражение электромагнитных волн от плоских киральных структур //Изв. ВУЗов Радиофизика, 1999. - Т.42. - №9. - С.870-878.5. Neganov V.A., Osipov O.V. Reflection of electromagnetic waves from plane chiral structures // Izv. Universities Radiophysics, 1999. - V. 42. - No. 9. - S. 870-878.

6. Neganov V.A., Osipov O.V. Scattering of electromagnetic waves from planar chiral structures //Radiophysics and Quantum Electronics, 1999. - V.42. - №9. - Р.764-773.6. Neganov V.A., Osipov O.V. Scattering of electromagnetic waves from planar chiral structures // Radiophysics and Quantum Electronics, 1999 .-- V. 42. - No. 9. - R.764-773.

7. Васильева Т.Ц., Просвирнин С.Л. Дифракция электромагнитных волн на плоской решетке из киральных полосковых элементов сложной формы //Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 1998. - T.1. - №4. - С.5-9.7. Vasiliev T.Ts., Prosvirnin S.L. Diffraction of electromagnetic waves on a flat lattice of chiral strip elements of complex shape // Physics of Wave Processes and Radio Engineering Systems, 1998. - T.1. - No. 4. - S. 5-9.

Claims (2)

1. Селективное покрытие для защиты от электромагнитного излучения, включающее один диэлектрический слой, отличающееся тем, что на обе поверхности диэлектрического слоя нанесены полосковые металлические киральные элементы.1. Selective coating for protection against electromagnetic radiation, comprising one dielectric layer, characterized in that strip metal chiral elements are applied to both surfaces of the dielectric layer. 2. Селективное покрытие для защиты от электромагнитного излучения по п.1, отличающееся тем, что введен клеящий слой, размещенный вдоль поверхности диэлектрического слоя.2. A selective coating for protection against electromagnetic radiation according to claim 1, characterized in that an adhesive layer is introduced along the surface of the dielectric layer.
RU2003109213/09A 2003-04-01 2003-04-01 Selective coating for protection against electromagnetic irradiation RU2236731C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109213/09A RU2236731C1 (en) 2003-04-01 2003-04-01 Selective coating for protection against electromagnetic irradiation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109213/09A RU2236731C1 (en) 2003-04-01 2003-04-01 Selective coating for protection against electromagnetic irradiation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2236731C1 true RU2236731C1 (en) 2004-09-20
RU2003109213A RU2003109213A (en) 2004-12-20

Family

ID=33433709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003109213/09A RU2236731C1 (en) 2003-04-01 2003-04-01 Selective coating for protection against electromagnetic irradiation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2236731C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785014C1 (en) * 2021-10-12 2022-12-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" Method for using s-elements to convert a normally incident uhf wave into surface scattering in the azimuthal plane

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785014C1 (en) * 2021-10-12 2022-12-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" Method for using s-elements to convert a normally incident uhf wave into surface scattering in the azimuthal plane

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mosallaei et al. Antenna miniaturization and bandwidth enhancement using a reactive impedance substrate
Lee Scattering by dielectric-loaded screen
JP4944044B2 (en) Method and configuration for reducing radar cross section of integrated antenna
JPS61140203A (en) Resisting loop angle filter
Ameri et al. Ultra wide band radar cross section reduction using multilayer artificial magnetic conductor metasurface
RU2236731C1 (en) Selective coating for protection against electromagnetic irradiation
CN105633592B (en) artificial electromagnetic shielding material
AU2006234887B2 (en) Decoherence plate for reducing coupling between two antennas
US5099242A (en) Novel shielding, reflection and scattering control using chiral materials
Yachin et al. The scattering of electromagnetic waves by rectangular‐cell double‐periodic magnetodielectric gratings
Mackay et al. Polarization-state-dependent attenuation and amplification in a columnar thin film
Yoon A Study on TE Scattering by a Conductive Strip Grating Over a Dielectric Layer
RU2124788C1 (en) Electromagnetic wave absorber
Gunaratne Beamforming of broadband bandpass signals using multidimensional FIR filters
Imran et al. Diffraction of electromagnetic plane wave from a PEMC strip
Smolnikova et al. Analysis of electromagnetic scattering from lossy periodic structures with application to wedge absorber
RU156899U1 (en) COVERING OF THE METAL HOUSING OF THE AIRCRAFT, ABSORBING ELECTROMAGNETIC WAVES
Burkholder FEKO™ analysis of surface treatments for mitigating the EM coupling between conformal antennas
Roy A numerical technique for computing the values of plane wave scattering coefficients of a general scatterer
Zalipaev et al. Electromagnetic waves scattering from infinite periodic arrays of thin absorbing wires
Panin et al. Polarization properties of a screened chiral layer with a diffraction grating
Hanato et al. Scattering from a slightly random, one-dimensional metal surface: linearly polarized incidence, backscattering enhancement and degree of polarization
Kuriyama et al. Application of meta-film surface impedance to equivalent transmission line model of meta-surface for scattering analysis
Donets et al. Nonlinear Properties of the Diffraction Grating Located on a Multilayer Substrate
Nosich et al. Method of analytical regularization in terahertz wave scattering and absorption by infinite gratings of graphene strips

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050402