RU226275U1 - Broadband electromagnetic radiation absorber - Google Patents

Broadband electromagnetic radiation absorber Download PDF

Info

Publication number
RU226275U1
RU226275U1 RU2024103140U RU2024103140U RU226275U1 RU 226275 U1 RU226275 U1 RU 226275U1 RU 2024103140 U RU2024103140 U RU 2024103140U RU 2024103140 U RU2024103140 U RU 2024103140U RU 226275 U1 RU226275 U1 RU 226275U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electromagnetic radiation
absorber
absorption
broadband
absorption elements
Prior art date
Application number
RU2024103140U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Геннадьевич Дубок
Дмитрий Александрович Янчук
Евгений Владимирович Хорошилов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "РТ-технологии"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "РТ-технологии" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "РТ-технологии"
Application granted granted Critical
Publication of RU226275U1 publication Critical patent/RU226275U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к области радиотехники, в частности к поглотителям электромагнитного излучения, и может быть использована в качестве основного и/или вспомогательного средства для оснащения безэховых камер и экранированных помещений, обеспечивающих проведение радиотехнических измерений и испытаний технических средств на соответствие требованиям электромагнитной совместимости. Техническим результатом предложенной полезной модели является создание широкополосного поглотителя электромагнитного излучения с упрощенной конструкцией и расширенным в сторону СВЧ частотным диапазоном. Технический результат, согласно предложенному решению, достигается благодаря тому, что широкополосный поглотитель электромагнитного излучения представляет собой диэлектрические цельные однородные панели, лицевая поверхность которых образована массивом клинообразных поглотительных элементов в форме правильной четырехгранной пирамиды, размещенных на общем цокольном основании в форме прямоугольного параллелепипеда. Панели изготовлены из маслобензостойкого морозостойкого материала типа силикона или маслобензостойкого морозостойкого материала типа фторсиликона, а в качестве поглощающего ЭМ-волны наполнителя внесены сферические мелкодисперсные частицы из магнитомягких аморфных нанокристаллических сплавов на основе железа и кобальта. The utility model relates to the field of radio engineering, in particular to absorbers of electromagnetic radiation, and can be used as the main and/or auxiliary means for equipping anechoic chambers and shielded rooms that ensure radio engineering measurements and testing of technical equipment for compliance with electromagnetic compatibility requirements. The technical result of the proposed utility model is the creation of a broadband electromagnetic radiation absorber with a simplified design and an extended microwave frequency range. The technical result, according to the proposed solution, is achieved due to the fact that the broadband absorber of electromagnetic radiation is a dielectric solid homogeneous panel, the front surface of which is formed by an array of wedge-shaped absorption elements in the form of a regular tetrahedral pyramid, placed on a common base in the shape of a rectangular parallelepiped. The panels are made of oil- and gasoline-resistant frost-resistant material such as silicone or oil- and gasoline-resistant frost-resistant material such as fluorosilicone, and spherical fine particles made of soft magnetic amorphous nanocrystalline alloys based on iron and cobalt are added as a filler that absorbs EM waves.

Description

Полезная модель относится к области радиотехники, в частности к поглотителям электромагнитного излучения, и может быть использована в качестве основного и/или вспомогательного средства для оснащения безэховых камер и экранированных помещений, обеспечивающих проведение радиотехнических измерений и испытаний технических средств на соответствие требованиям электромагнитной совместимости.The utility model relates to the field of radio engineering, in particular to absorbers of electromagnetic radiation, and can be used as the main and/or auxiliary means for equipping anechoic chambers and shielded rooms that ensure radio engineering measurements and testing of technical equipment for compliance with electromagnetic compatibility requirements.

Уровень техникиState of the art

Известен сверхширокодиапазонный поглотитель электромагнитных волн для безэховых камер и экранированных помещений (патент RU 2453953, заявка 2011123746/07 от 14.06.2011), представляющий собой трехслойную конструкцию, состоящую из диэлектрического материала, магнитного материала и металлической подложки. Диэлектрический материал имеет плоскую форму в виде клиновидных элементов из радиопоглощающего пеностекла. Магнитный материал представляет пластины из магний-цинкового феррита, содержащего в качестве основы оксиды магния, цинка и железа.An ultra-wide-range absorber of electromagnetic waves for anechoic chambers and shielded rooms is known (patent RU 2453953, application 2011123746/07 dated June 14, 2011), which is a three-layer structure consisting of a dielectric material, a magnetic material and a metal substrate. The dielectric material has a flat shape in the form of wedge-shaped elements made of radio-absorbing foam glass. The magnetic material consists of plates of magnesium-zinc ferrite containing magnesium, zinc and iron oxides as a base.

К основным недостаткам данного поглотителя можно отнести относительно невысокую верхнюю рабочую частоту, а также сложность и большую массу конструкции.The main disadvantages of this absorber include the relatively low upper operating frequency, as well as the complexity and large weight of the structure.

Также известен, взятый за прототип поглотитель электромагнитных волн (патент RU 2359374, заявка 2008118733/09 от 14.05.2008), представляющий собой полый диэлектрический корпус в виде четырехгранной пирамиды с цокольным основанием в форме прямоугольной призмы с закругленными ребрами пирамидальной части, заполненной наполнителем. Корпус выполнен из трудногорючего полимера, а в качестве заполнителя использованы трудногорючие сухие смеси высокостабильных компонентов на основе целлюлозных материалов и углеродного волокна.Also known is an electromagnetic wave absorber taken as a prototype (patent RU 2359374, application 2008118733/09 dated May 14, 2008), which is a hollow dielectric housing in the form of a tetrahedral pyramid with a base in the shape of a rectangular prism with rounded edges of the pyramidal part filled with filler. The body is made of low-flammable polymer, and low-flammable dry mixtures of highly stable components based on cellulose materials and carbon fiber are used as filler.

К основным недостаткам поглотителя можно отнести хрупкость конструкции, сложность ее изготовления.The main disadvantages of the absorber include the fragility of the structure and the complexity of its manufacture.

Сущность полезной моделиEssence of a utility model

Техническим результатом предложенной полезной модели является создание широкополосного поглотителя электромагнитного излучения с упрощенной конструкцией и расширенным в сторону СВЧ частотным диапазоном.The technical result of the proposed utility model is the creation of a broadband electromagnetic radiation absorber with a simplified design and an extended microwave frequency range.

Технический результат, согласно предложенному решению достигается благодаря тому, что, широкополосный поглотитель электромагнитного излучения представляет собой диэлектрические цельные однородные панели, лицевая поверхность которых, образована массивом клинообразных поглотительных элементов в форме правильной четырехгранной пирамиды, размещенных на общем цокольном основании в форме прямоугольного параллелепипеда. Панели изготовлены из термо-огнестойкого пористого пенополиуретанового материала, наполненного неосыпающимися электропроводящими углеродными нано- и микрочастицами, внешние поверхности которого окрашены водоотталкивающей дисперсной системой.The technical result, according to the proposed solution, is achieved due to the fact that the broadband absorber of electromagnetic radiation is a dielectric solid homogeneous panel, the front surface of which is formed by an array of wedge-shaped absorption elements in the form of a regular tetrahedral pyramid, placed on a common base in the shape of a rectangular parallelepiped. The panels are made of thermo-fire-resistant porous polyurethane foam material filled with non-falling electrically conductive carbon nano- and microparticles, the outer surfaces of which are painted with a water-repellent dispersion system.

К недостаткам технического решения можно отнести относительно высокое значение нижней частоты рабочего диапазона, а также ее выраженную зависимость от геометрических размеров поглотительных элементов.The disadvantages of the technical solution include the relatively high value of the lower frequency of the operating range, as well as its pronounced dependence on the geometric dimensions of the absorption elements.

Главным техническим параметром, приемлемым образом, характеризующим поглотительную способность поглотительных СВЧ-материалов, а также различных поглотительных устройств на их основе, является частотная зависимость коэффициента отражения плоской монохроматической ЭМ-волны ВЧ- и СВЧ-диапазонов от их поверхности, который главным образом определяется степенью разнородности сред (в электромагнитном плане) на границе которых ЭМ-волна испытывает отражение и формой поверхности этой границы.The main technical parameter that adequately characterizes the absorption capacity of microwave absorption materials, as well as various absorption devices based on them, is the frequency dependence of the reflection coefficient of a plane monochromatic EM wave in the HF and microwave ranges from their surface, which is mainly determined by the degree of heterogeneity media (in electromagnetic terms) at the boundary of which the EM wave is reflected and by the shape of the surface of this boundary.

В первом приближении, степень разнородности сред можно оценить через сравнение значений волновых сопротивлений (ВС), оказываемых данной волне при ее распространении в данной среде. Чем ниже разница между частотными зависимостями этих значений, тем более согласованы среды. Частотная зависимость ВС поглотительного материала определяется следующим соотношением:To a first approximation, the degree of heterogeneity of media can be assessed by comparing the values of the wave impedances (VR) provided to a given wave as it propagates in a given medium. The lower the difference between the frequency dependences of these values, the more consistent the environments are. The frequency dependence of the BC of the absorbing material is determined by the following relationship:

, (1) , (1)

где - комплексные частотно-зависимые относительные магнитная и диэлектрическая проницаемости, из отношения мнимой и реальной части которых, рассчитываются величины, характеризующие магнитные и диэлектрические потери энергии ЭМ-волны, распространяющейся в материале:Where - complex frequency-dependent relative magnetic and dielectric constants, from the ratio of the imaginary and real parts of which, the values characterizing the magnetic and dielectric losses of the energy of an EM wave propagating in the material are calculated:

- тангенсы магнитных и диэлектрических потерь. - magnetic and dielectric loss tangents.

Поскольку в большинстве случаев поглотительные материалы предназначены для поглощения ЭМ волн из свободного воздушного пространства, ВС которого определяется следующим соотношением:Since in most cases, absorbing materials are designed to absorb EM waves from free air space, the airspace of which is determined by the following relationship:

, (2) , (2)

где - магнитная и диэлектрическая проницаемости вакуума,Where - magnetic and dielectric constants of vacuum,

задача согласования в общем виде сводится к «выравниванию» частотной зависимости ВС материала с ВС свободного пространства , что трудно реализуемо на практике, особенно при использовании плоских поглотителей при подборе оптимальных значений the matching task in general comes down to “aligning” the frequency dependence of the material’s BC with the BC of free space , which is difficult to implement in practice, especially when using flat absorbers when selecting optimal values

Эту задачу относительно неплохо решает использование объемных клинообразных поглотителей, в которых ВС на границе воздух-поглотитель формируется не только параметрами материала , но и формой поверхности, с которой взаимодействует волновой фронт.This problem is solved relatively well by the use of volumetric wedge-shaped absorbers, in which the air force at the air-absorber interface is formed not only by the parameters of the material , but also the shape of the surface with which the wave front interacts.

Широкополосный поглотитель электромагнитного излучения представляет собой диэлектрические цельные однородные панели, лицевая поверхность которых образована массивом клинообразных поглотительных элементов 1 правильной пирамидальной формы, размещенных на общем цокольном основании 2 в форме прямоугольного параллелепипеда. Причем для обеспечения оптимальной частотной зависимости поглотительной характеристики значение двухгранного угла между боковыми гранями и основанием пирамидных поглотительных должен быть равен 78±10°. Панели изготовлены из термо-огнестойкого пористого пенополиуретанового материала, наполненного неосыпающимися электропроводящими углеродными нано- и микрочастицами. На нижней поверхности основания нанесен клеевой слой 3, необходимый для фиксации поглотительных панелей на установочных поверхностях. В случае если поглотительная панель устанавливается на электропроводящую поверхность, клеевой слой наполняется металлическими микрошариками и/или частицами углеродного волокна 4, причем толщина клеевого слоя меньше, чем диаметр шариков, и длина углеродных частиц для обеспечения электрического контакта панели с установочными поверхностями.The broadband absorber of electromagnetic radiation is a dielectric solid homogeneous panel, the front surface of which is formed by an array of wedge-shaped absorption elements 1 of a regular pyramidal shape, placed on a common base 2 in the shape of a rectangular parallelepiped. Moreover, to ensure optimal frequency dependence of the absorption characteristic, the value of the dihedral angle between the side faces and the base of the pyramidal absorption characteristics should be equal to 78±10°. The panels are made of thermo-fire-resistant porous polyurethane foam material filled with non-shedding electrically conductive carbon nano- and microparticles. An adhesive layer 3 is applied to the bottom surface of the base, which is necessary for fixing the absorption panels to the installation surfaces. If the absorption panel is installed on an electrically conductive surface, the adhesive layer is filled with metal microballs and/or carbon fiber particles 4, and the thickness of the adhesive layer is less than the diameter of the balls and the length of the carbon particles to ensure electrical contact of the panel with the mounting surfaces.

Кроме того, для уменьшения впитывания поглотителем влаги из воздуха, на все его внешние поверхности нанесена водоотталкивающая дисперсная система.In addition, to reduce the absorption of moisture from the air by the absorber, a water-repellent dispersion system is applied to all its external surfaces.

Размеры панели определяется следующими соотношениями:The dimensions of the panel are determined by the following ratios:

, (3) , (3)

, (4) , (4)

, (5) , (5)

где - длина панели, а - размер основания четырехгранной пирамиды, i - количество поглотительных элементов вдоль длины, - ширина панели, j - количество поглотительных элементов вдоль ширины, - высота пирамид; - значение двухгранного угла между основанием и боковыми поверхностями пирамид, град, - высота цокольного основания, равная 0,1…0,33 высоты пирамиды.Where is the length of the panel, a is the size of the base of the tetrahedral pyramid, i is the number of absorption elements along the length, - panel width, j - number of absorption elements along the width, - height of the pyramids; - the value of the dihedral angle between the base and the side surfaces of the pyramids, degrees, - the height of the base, equal to 0.1...0.33 of the height of the pyramid.

С помощью соотношений (3)-(5) возможно рассчитать оптимальные геометрические размеры для поглотительных панелей с диапазоном рабочих частот приблизительно от 100 МГц до 50 ГГц и выше.Using relations (3)-(5), it is possible to calculate the optimal geometric dimensions for absorption panels with an operating frequency range from approximately 100 MHz to 50 GHz and above.

В качестве примера, на фиг. 3 представлен график частотной зависимости амплитуды коэффициента отражения плоской нормально падающей ЭМ-волны от заявляемого широкополосного поглотителя электромагнитного излучения с размером основания поглотительного элемента в форме правильной четырехгранной пирамиды 50 мм и габаритными размерами 500×500×150 мм.As an example, in FIG. Figure 3 shows a graph of the frequency dependence of the amplitude of the reflection coefficient of a plane normally incident EM wave from the proposed broadband absorber of electromagnetic radiation with the size of the base of the absorption element in the form of a regular tetrahedral pyramid of 50 mm and overall dimensions of 500×500×150 mm.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг. 1 показан общий изометрический вид панели-поглотителя с местным сечением и разрывами;In fig. Figure 1 shows a general isometric view of the absorber panel with a local section and breaks;

на фиг. 2 показан вид выносной вид А; in fig. Fig. 2 shows an external view of A;

на фиг. 3 показан график частотной зависимости амплитуды коэффициента отражения плоской нормально-падающей волны от широкополосного поглотителя электромагнитного излучения.in fig. Figure 3 shows a graph of the frequency dependence of the amplitude of the reflection coefficient of a plane normally incident wave from a broadband absorber of electromagnetic radiation.

На фиг. 1, 2 обозначено:In fig. 1, 2 indicated:

1 - основание;1 - base;

2 - поглотительный элемент пирамидальной формы;2 - pyramidal absorption element;

3 - клеевой слой;3 - adhesive layer;

4 - металлические шарики (клеевое наполнение).4 - metal balls (adhesive filling).

Claims (1)

Широкополосный поглотитель электромагнитного излучения, содержащий поглотительные клинообразные элементы в форме правильной четырёхгранной пирамиды с цокольным основанием в виде прямоугольного параллелепипеда, отличающийся тем, что сплошные однородные поглотительные элементы, размещённые на общем цокольном основании, высотой, равной от одной десятой до одной третьей высоты поглотительного элемента, объединены в цельную диэлектрическую панель и изготовлены из термо-огнестойкого пористого пенополиуретанового материала, покрытого водоотталкивающей дисперсной системой и наполненного неосыпающимися электропроводящими углеродными микрочастицами, причём на нижней поверхности панели нанесён клеевой слой, наполненный металлическими микрошариками и частицами углеродного волокна, причём боковые поверхности поглотительных элементов и поверхности их оснований образуют двухгранные углы, равные 78±10°. A broadband electromagnetic radiation absorber containing wedge-shaped absorption elements in the shape of a regular tetrahedral pyramid with a base in the form of a rectangular parallelepiped, characterized in that solid homogeneous absorption elements placed on a common base with a height equal to one tenth to one third of the height of the absorption element, combined into a solid dielectric panel and made of thermo-fire-resistant porous polyurethane foam material, coated with a water-repellent dispersed system and filled with non-falling electrically conductive carbon microparticles, and on the bottom surface of the panel an adhesive layer filled with metal microbeads and carbon fiber particles is applied, with the side surfaces of the absorption elements and surfaces their bases form dihedral angles equal to 78±10°.
RU2024103140U 2024-02-08 Broadband electromagnetic radiation absorber RU226275U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU226275U1 true RU226275U1 (en) 2024-05-29

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5537116A (en) * 1994-04-15 1996-07-16 Tdk Corporation 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
RU209860U1 (en) * 2021-02-25 2022-03-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ) Thin ultra-wideband absorber of electromagnetic radiation
RU219414U1 (en) * 2023-04-10 2023-07-14 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Waveguide Broadband Load

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5537116A (en) * 1994-04-15 1996-07-16 Tdk Corporation 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
RU209860U1 (en) * 2021-02-25 2022-03-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ) Thin ultra-wideband absorber of electromagnetic radiation
RU219414U1 (en) * 2023-04-10 2023-07-14 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Waveguide Broadband Load
RU2817507C1 (en) * 2023-12-20 2024-04-16 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Microwave signal power divider and antenna array

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3836967A (en) Broadband microwave energy absorptive structure
Chung et al. Modeling of RF absorber for application in the design of anechoic chamber
KR970007981B1 (en) Radio-frequency unechoic chamber
CN106469858B (en) Wave absorber structure
US2822539A (en) Microwave radiation absorbers
WO2009128377A1 (en) Composite radio wave absorber
US6359581B2 (en) Electromagnetic wave abosrber
RU226275U1 (en) Broadband electromagnetic radiation absorber
CN118099767A (en) Wave absorbing structure
KR0158081B1 (en) Complex broadband electromagnetic wave absorber
WO2015114696A1 (en) Wave absorber
Nicolaescu et al. Radar cross section
US4480256A (en) Microwave absorber
CN113394569B (en) Low-profile dual-band wave-absorbing surface applied to vehicle-mounted radar test environment and manufacturing method thereof
KR101134202B1 (en) anechoic chamber having ferrite resonator
CN217719973U (en) Honeycomb wave-absorbing superstructure based on additive manufacturing
CN115832715A (en) ITO film and PMI foam based ultra-wideband wave-absorbing material with-10 dB bandwidth covering S-Ku waveband
Silva et al. A new concept of RAM-Radiation Absorbent Material: Applying corrugated surfaces to improve reflectivity
RU2400883C1 (en) Electromagnetic wave absorber
CN112909570B (en) Three-dimensional broadband wave-absorbing metamaterial integrating multiple absorption mechanisms
JP4422980B2 (en) Radio wave absorber
JP6481991B2 (en) Radio wave absorber
JP3291851B2 (en) Composite type radio wave absorber
Micheli et al. Shell absorbing nanostructure for low radar observable missile
RU229571U1 (en) Electromagnetic radiation absorber