RU149851U1

RU149851U1 - MEANS OF PROTECTION OF OBJECTS FROM ELECTROMAGNETIC EXPOSURE (OPTIONS)

Info

Publication number: RU149851U1
Application number: RU2014111926/07U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Николаевич Владимиров; Вячеслав Юрьевич Ершов; Лев Михайлович Суслов; Елена Николаевна Хандогина
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Центральное Конструкторское Бюро Специальных Радиоматериалов"
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-01-20

Abstract

1. Средство защиты объектов от электромагнитного воздействия, представляющее собой многослойную структуру, каждый из слоев которой изготовлен из диэлектрического материала, на поверхности которого закреплены либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей, сгруппированных в однонаправленные параллельные ряды, 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 с образованием зазора между ними в его вершине, при этом 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.2. Средство защиты объектов от электромагнитного воздействия, представляющее собой структуру, состоящую из нескольких диэлектрических слоев и нижнего металлического слоя, на поверхности каждого диэлектрического слоя закреплены либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей, сгруппированных в однонаправленные параллельные ряды, при этом 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 с образованием зазора между ними в его вершине, причем концентрация поглощающих элементов послойно увеличив�1. A means of protecting objects from electromagnetic effects, which is a multilayer structure, each of the layers of which is made of a dielectric material, on the surface of which absorbing elements are fixed or introduced into its structure, made in the form of pairs of dipoles grouped in unidirectional parallel rows, 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 degrees ± 5% relative to each other with the formation of a gap between them at its apex, while 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 increase and decrease in concentration occurs in accordance with a linear, parabolic or exponential dependence. 2. A means of protecting objects from electromagnetic effects, which is a structure consisting of several dielectric layers and a lower metal layer, on the surface of each dielectric layer absorbing elements are fixed or inserted into its structure, made in the form of pairs of dipoles grouped in unidirectional parallel rows, with dipoles of each pair, which are segments of a microwire in glass insulation with an inner core of ferromagnetic material, are located at an angle of 90 el.hrad ± 5% relative to each other with the formation of a gap between them at its apex, the concentration of absorbing elements increasing layer by layer

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, представляющее собой 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.A means of protecting objects from electromagnetic radiation is known, which is a transparent dielectric film with a transparent conductive layer deposited on it 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 gratings oxidize and crumble relatively quickly.

Наиболее близким к полезной модели по обоим вариантам ее выполнения является средство защиты объектов от электромагнитного излучения, представляющее собой многослойную структуру, состоящую из диэлектрического слоя и нижнего металлического экрана. Диэлектрический слой представляет собой градиентную структуру из стеклопластика, содержащую поглощающий наполнитель из науглероженного волокна ((RU 2456722 H01Q 17/00, 2011 г.). Известное устройство имеет хорошие радиотехнические и механические характеристики. Однако при использовании материала в диапазоне длинных (метровых) волн для обеспечения требуемых радиотехнических характеристик его толщина значительно увеличивается, что ведет к ухудшению масса-габаритных показателей и неудобству в эксплуатации. Кроме того, устройство технологически сложно в изготовлении из-за необходимости точного соблюдения толщины диэлектрического слоя для обеспечения заданных радиотехнических свойств.Closest to the utility model in both versions of its implementation is a means of protecting objects from electromagnetic radiation, which is a multilayer structure consisting of a dielectric layer and a lower metal screen. The dielectric layer is a fiberglass gradient structure containing an absorbent filler of carbonized fiber ((RU 2456722 H01Q 17/00, 2011). The known device has good radio technical and mechanical characteristics. However, when using the material in the long (meter) wavelength range for to ensure the required radio technical characteristics, its thickness increases significantly, which leads to a deterioration of mass-dimensional indicators and inconvenience in operation. It is possible to manufacture because of the need for exact observance of the thickness of the dielectric layer to ensure specified radio-technical properties.

Техническим результатом, которого можно достичь при осуществлении полезной модели по обоим вариантам ее выполнения, является улучшение масса-габаритных и эксплуатационных характеристик при одновременном упрощении технологии изготовления.The technical result that can be achieved when implementing a utility model for both options for its implementation is to improve the mass-dimensional and operational characteristics while simplifying the manufacturing technology.

Технический результат по первому варианту достигается тем, что в средстве защиты объектов от электромагнитного воздействия, представляющем собой многослойную структуру, каждый из слоев которой изготовлен из диэлектрического материала, на поверхности которого закреплены либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей, сгруппированных в однонаправленные параллельные ряды, 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 с образованием зазора между ними в его вершине, при этом 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 зависимостьюThe technical result according to the first embodiment is achieved by the fact that in the means of protecting objects from electromagnetic effects, which is a multilayer structure, each of the layers of which is made of a dielectric material, on the surface of which absorbing elements are made or introduced into its structure, made in the form of pairs of dipoles grouped in unidirectional parallel rows, dipoles of each pair, representing segments of a microwire in glass insulation with an inner core of a ferromagnetic material la, located at 90 E. Hail. ± 5% relative to each other with the formation of a gap between them at its apex, while the concentration of absorbing elements increases 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 specified material thickness, and then decreases in layers, while the increase and decrease in concentration occurs in accordance with a linear, parabolic or exponential dependence

Технический результат по второму варианту достигается тем, что в средстве защиты объектов от электромагнитного воздействия, представляющем собой структуру, состоящую из нескольких диэлектрических слоев и нижнего металлического слоя, на поверхности каждого диэлектрического слоя закреплены либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей, сгруппированных в однонаправленные параллельные ряды, при этом 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 с образованием зазора между ними в его вершине, 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 according to the second embodiment is achieved by the fact that in the means of protecting objects from electromagnetic effects, which is a structure consisting of several dielectric layers and a lower metal layer, absorbing elements made in the form of pairs of dipoles are fixed on the surface of each dielectric layer or introduced into its structure grouped in unidirectional parallel rows, with the dipoles of each pair representing segments of microwire in glass insulation with an inner core th of ferromagnetic material, located at an angle of 90 el. Hail. ± 5% relative to each other with the formation of a gap between them at its apex, 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 concentration increases in accordance with a linear, parabolic or exponential dependence.

Оба варианта полезной модели объединены единым техническим замыслом, направленным на достижение одного и того же технического результата с помощью использования идентичных технических средств - улучшение радиотехнических свойств защитного средства при расширении рабочего диапазона и оптимальных масса-габаритных показателях путем обеспечения плавного входа падающей электромагнитной волны при ее минимальном отражении от верхнего слоя (за счет послойного изменения степени ее поглощения и конкретного выполнения послойных импедансных поверхностей).Both variants of the utility model are united by a single technical concept aimed at achieving the same technical result using identical technical means - improving the radio technical properties of the protective equipment while expanding the operating range and optimal mass-dimensional parameters by ensuring a smooth input of the incident electromagnetic wave with its minimum reflection from the upper layer (due to a layer-by-layer change in the degree of its absorption and the specific implementation of layer-by-layer impedances x surfaces).

На Фиг. 1 представлена конструкция средства защиты объектов от электромагнитного воздействия по первому варианту выполнения.In FIG. 1 shows the design of the means of protecting objects from electromagnetic effects according to the first embodiment.

На Фиг. 2 представлена конструкция средства защиты объектов от электромагнитного воздействия по второму варианту выполнения.In FIG. 2 shows the design of the means of protecting objects from electromagnetic effects according to the second embodiment.

Устройства по обоим вариантам представляет собой многослойную структуру, содержащую диэлектрические слои 1, на каждом из которых закреплены снаружи их поверхности либо введены в их структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей 2. Пары диполей 2 сгруппированы в однонаправленные параллельные ряды, причем диполи в соседних рядах конструктивно не контактируют друг с другом. Конструктивное отличие вариантов заключается в том, что по второму варианту (Фиг. 2) диэлектрические слои располагаются на нижнем металлическом слое 3 (экране), в то время, как в первом варианте (Фиг. 1) его нет. Кроме того, варианты отличаются друг от друга по степени послойного изменения поглощающего материала.The devices according to both variants is a multilayer structure containing dielectric layers 1, on each of which are fixed outside their surface or absorbing elements made in the form of pairs of dipoles 2 are inserted into their structure. Couples of dipoles 2 are grouped in unidirectional parallel rows, with dipoles in adjacent ranks are not structurally in contact with each other. The structural difference between the options is that in the second embodiment (Fig. 2), the dielectric layers are located on the lower metal layer 3 (screen), while in the first embodiment (Fig. 1) it is not. In addition, the options differ from each other in the degree of layer-by-layer change in the absorbing material.

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%), при этом в вершине этого угла диполи не должны соприкасаться друг с другом.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 el. Grad. ± 5%), while at the top of this corner the dipoles should not be in contact with each other.

Диполи 2 представляют собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала.Dipoles 2 are segments of a microwire in glass insulation with an inner core of ferromagnetic material.

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

Величина длины диполей составляет от 0,1λ до 1/2λ.The length of the dipoles is from 0.1λ to 1/2 λ.

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.

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.

При выполнении модели по первому варианту 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.When performing the model according to the first embodiment, the concentration of absorbing elements increases 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 specified thickness of the material, and then decreases in layers, while increasing and decreasing the concentration occurs in accordance with a linear, parabolic or exponential dependence.

При выполнении модели по второму варианту 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.When performing the model according to the second variant, 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.

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 дополнительным 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. Moreover, along with the processes of absorption of electromagnetic waves due to dielectric losses in microdipoles, there are processes of multiple reflection and re-reflection of incident waves from microdipoles, accompanied by additional 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 одинаковых радиотехнических характеристиках в устройстве с металлическим экраном (Фиг. 2) требуется меньшее количество диэлектрических слов, чем без него (Фиг. 1), 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 (Fig. 2), a smaller number of dielectric words is required than without it (Fig. 1), i.e. it is easier to manufacture and more preferably in terms of mass-dimensional indicators.

Таким образом, выполнение защитного средства в виде многослойной структуры с послойно изменяющимся количеством поглощающего материала и размещение на каждом диэлектрическом слое поглощающих элементов, выполненных в виде пар диполей из ферромагнитных проводов в стеклянной изоляции, сгруппированных в параллельные однонаправленные ряды, позволило получить импедансную поверхность с высокими поглощающими свойствами, обеспечивающими минимальное отражение падающей электромагнитной волны от верхнего слоя, и ее плавный вход.Thus, the implementation of a protective agent in the form of a multilayer structure with a layer-by-layer amount of absorbing material and the placement of absorbing elements on each dielectric layer made in the form of pairs of dipoles from ferromagnetic wires in glass insulation grouped in parallel unidirectional rows made it possible to obtain an impedance surface with high absorbing properties that ensure minimal reflection of the incident electromagnetic wave from the upper layer, and its smooth entrance.

Высокие радиотехнические характеристики защитного средства имеют место в широком частотном диапазоне электромагнитного излучения. Причем рабочий частотный диапазон определяется только количеством необходимых слоев, концентрацией поглощающих элементов и их конструктивными характеристиками (размерами диполей и расстоянием между ними), что позволяет оптимизировать массу и габариты устройства и упростить технологию его изготовления.High radio-technical characteristics of the protective agent occur in a wide frequency range of electromagnetic radiation. Moreover, the working frequency range is determined only by the number of layers required, the concentration of absorbing elements and their design characteristics (dipole sizes and the distance between them), which allows to optimize the mass and dimensions of the device and simplify the technology of its manufacture.

Простота изготовления, хорошие масса - габаритные показатели и удобство эксплуатации при высоких радиотехнических характеристиках в широком частотном диапазоне позволяют рекомендовать полезную модель при производстве средств обеспечения электромагнитной совместимости бортовой аппаратуры и защиты разного вида объектов от электромагнитного излучения.Simplicity of manufacture, good weight - overall dimensions and ease of use with high radio characteristics in a wide frequency range allow us to recommend a useful model in the production of means of ensuring electromagnetic compatibility of on-board equipment and protection of various types of objects from electromagnetic radiation.

Claims

1. A means of protecting objects from electromagnetic effects, which is a multilayer structure, each of the layers of which is made of a dielectric material, on the surface of which absorbing elements are fixed or introduced into its structure, made in the form of pairs of dipoles grouped in unidirectional parallel rows, 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 degrees ± 5% relative to each other with the formation of a gap between them at its apex, while 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.

2. A means of protecting objects from electromagnetic effects, which is a structure consisting of several dielectric layers and a lower metal layer, on the surface of each dielectric layer absorbing elements are fixed or introduced into its structure, made in the form of pairs of dipoles grouped in unidirectional parallel rows, when this 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. 5% relative to each other with the formation of a gap between them at its apex, 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 concentration increases in accordance with linear, parabolic or exponential addiction.