РАДИОПОГЛОЩАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК H01Q17/00 

Устройство относится к радиолокации и может быть использовано для снижения радиолокационной заметности объектов в качестве маски-перекрытия.

Известно радиопоглощающее устройство, разработанное фирмой Emerson and Cuming [1] представляющее собой ткань, которой придана шиповидная форма. Радиопоглощающее устройство предназначено для работы на частотах около 2,4 ГГц, его масса 0,49 кг/м². Среднее затухание на частотах 2, 4 и 6 ГГц составляет 17 дБ.

Однако данное радиопоглощающее устройство имеет узкий рабочий диапазон длин волн, что ограничивает его практическое использование.

Наиболее близким как по конструкции, так и по физическому принципу действия является радиопоглощающее устройство [2] содержащее протяженные гибкие опорные элементы, прикрепляемые к объекту и его частям. К опорным элементам прикреплены гибкие поглотители, находящиеся в свисающем состоянии и представляющие собой пучки волокон, к поверхности которых прикреплены элементарные поглотители, образующие с волокнами гибкие поглотители типа виноградной лозы или переплетенные листообразные ветви. Лозообразные элементы и листообразные ветви содержат материал, поглощающий радиолокационный сигнал.

К недостаткам прототипа можно отнести то обстоятельство, что крепящая основа выполнена в виде сплошной матрицы, имеющей свой собственный заметный коэффициент отражения и гибкие поглотители (лозообразные элементы и листообразные ветви) имеют конфигурацию, не позволяющую обеспечить наилучшие законы частотной дисперсии эффективной диэлектри- ческой проницаемости поглотителя (релаксационный либо резонансный), а также достаточно сложное конструктивное испол- нение.

Целью изобретения является уменьшение отражений от радиопоглощающего устройства в широком диапазоне длин волн.

Цель достигается тем, что в радиопоглощающем устройстве, содержащем гибкую опору с прикрепленными к нему гибкими поглотителями электромагнитного излучения, включающими пучок гибких волокон, на поверхности которых укреплены поглощающие элементы, последние выполнены иглообразными и ориентированы радиально по отношению к пучку гибких волокон, длина свисающей части гибких поглотителей выбрана l ≥λ_макс, где λ_макс наибольшая длина волны рабочего диапазона, гибкие поглотители выполнены цилиндрообразными, кроме того, гибкие поглотители выполнены конусообразными, кроме того, поглощающие элементы выполнены из отрезков резистивных нитей, кроме того, поглощающие элементы выполнены из отрезков резистивных лент.

На фиг.1 и 2 представлены варианты радиопоглощающего устройства.

Радиопоглощающее устройство содержит гибкую опору в виде сетки 1, поглощающие элементы в виде игл 2 и пучки 3 гибких волокон, которые укреплены на сетке. Пучки 3 гибких волокон с радиально расходящимися иглообразными поглощающими элементами 2 (круглыми, плоскими или случайной формы) образуют гибкие поглотители электромагнитного излучения.

Примеры реализации радиопоглощающего устройства.

Так, в одном из вариантов на синтетической сетке закреплены гибкие поглотители цилиндрической формы елочного типа длиной l, равной 3 λ_макс, по диагонали в противоположных узлах сетки, находящихся в одной ячее с шагом (1/6) λ_макс, так, чтобы выпущенные длины свободных концов составляли около 1,5 λ_макс (фиг. 1). Гибкий поглотитель цилиндрической формы елочного типа представляет собой гирлянду с радиально расходящимися иголками в виде отрезков резистивных нитей из стекловолокна с тонким углеродным покрытием.

В другом варианте изготовления предлагаемого радиопоглощающего устройства на опорной синтетической сетке закреплены гибкие поглотители конусообразной формы елочного типа, состоящие из гирлянд с радиально расходящимися иглами в виде отрезков резистивных нитей из стекловолокна с тонким углеродным покрытием той же длины и так же размещенные на сетевой основе, как и в первом варианте (фиг.2). Реализация радиопоглощающего устройства по второму варианту позволяет улучшить характеристики отражения устройства в целом за счет более плавного согласования со свободным пространством при некотором усложнении конструкции.

В третьем варианте радиопоглощающего устройства предусмотрено закрепление на опорной синтетической сетке цилиндрических элементов елочного типа в виде гирлянд из радиально расходящихся отрезков резистивных лент из стекловолокна с углеродными включениями той же длины и такого же размещения, что и в первом варианте.

В четвертом варианте предлагаемого радиопоглощающего устройства на опорной синтетической сетке закреплены конусообразные элементы елочного типа, состоящие из гирлянд с расходящимися отрезками резистивных лент с углеродными включениями, той же длины и размещения, что и в первом варианте. Реализация радиопоглощающего устройства в этом случае имеет улучшенные характеристики отражения.

Устройство работает следующим образом.

Радиоизлучение проходит через гибкую опору, выполненную в виде сетки 1 с минимальным отражением, и поглощается системой гибких поглотителей, образованных пучками 3 гибких волокон и поглощающими элементами игольчатого типа 2, радиально расходящимися от пучков 3 гибких волокон.

Радиопоглощающее устройство реализует идею широкополосного радиопоглощения с помощью толстого слоя из материала с небольшой комплексной эффективной диэлектрической проницаемостью. В качестве поглотителей радиолокационного излучения используются гибкие поглотители елочного типа, которые формируют слой определенной толщины под воздействием сил гравитации. Экспериментально показано, что радиопоглощающее устройство работает в широком диапазоне, включающем миллиметровые, сантиметровые и дециметровые волны. Величина коэффициента отражения во всем рабочем диапазоне лежит в пределах 20-50 дБ, длина поглощающих элементов составляет (0,05-2) λ_макс, шаг ячеи сетки d принимает величины в пределах (0,1-1) λ_макс. Были также выполнены опорные сетки со случайным распределением размеров ячеек в тех же пределах. Длина гибкого поглотителя l, свисающего с одной стороны, находится в пределах (0,5-2) λ_макс. Величина коэффициента отражения измерялась в диапазоне 0,1-15 см. Таким образом, перекрытие частотного диапазона составило 150.

Были изготовлены гибкие поглотители, описанные в прототипе, размещенные на сетевой основе с шагом ячеи d (1/6) λ_макс, при этом коэффициент отражения был равен ≈10 дБ при длине волны λ, изменяющейся от 5 до 15 см. Кроме того, в качестве гибкой опоры использовалась синтетическая пленка толщиной 0,1-2 мм.

Использование: в радиолокации для снижения радиолокационной заметности объектов в качестве маски-перекрытия. Сущность изобретения: иглообразные поглощающие элементы 2 укреплены на пучках 3 гибких волокон радиально по отношению к ним. Образованные таким образом гибкие поглотители электромагнитного излучения закреплены на опоре 1, которая может быть выполнена в виде сетки. Даны возможная форма этих поглотителей и выполнение поглощающих элементов 2, а также длина свисающих частей гибких поглотителей. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. РАДИОПОГЛОЩАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее гибкую опору и прикрепленные к ней гибкие поглотители электромагнитного излучения, каждый из которых выполнен из пучка гибких волокон, на котором укреплены поглощающие элементы, отличающееся тем, что поглощающие элементы выполнены иглообразными и ориентированы радиально по отношению к пучку гибких волокон. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что длина l свисающих частей гибких поглотителей электромагнитного излучения выбрана из условия l≥ λ_max, где λ_max наибольшая длина волны рабочего диапазона. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гибкий поглотитель электромагнитного излучения выполнен цилиндрообразным. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гибкий поглотитель электромагнитного излучения выполнен конусообразным. 5. Устройство по пп. 1 4, отличающееся тем, что поглощающие элементы выполнены из отрезков резистивных нитей. 6. Устройство по пп. 1 4, отличающееся тем, что поглощающие элементы выполнены из отрезков резистивных лент. 7. Устройство по пп.1 6, отличающееся тем, что гибкая опора выполнена в виде сетки.