ПОГЛОТИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН Российский патент 1999 года по МПК H01Q17/00 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к устройствам для поглощения электромагнитных волн (ЭМВ).

Известен ряд устройств [1, 2], представляющих собой слой радиопоглощающего материала (РПМ), состоящего из смеси намагниченных частиц, рассеянных в диэлектрическом связующем, используемом для ослабления энергии, переносимой ЭМВ. Их недостатком является сравнительно большой коэффициент отражения.

Известен поглотитель радиоволн [3], содержащий слой РПМ, размещенный на основании в виде отражающей поверхности пилообразного профиля. Переменная толщина такого поглотителя в направлении падения радиоволн, получающаяся в результате изменяющейся пилообразной формы отражающей поверхности, обеспечивает сложение в противофазе отраженных радиоволн различных частот. Кроме того, падающие радиоволны, дифрагируя на пилообразной поверхности, испытывают многократные переотражения. Это приводит к их интенсивному поглощению в слое РПМ. Недостатком поглотителя является сравнительно большой коэффициент в обратном направлении.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению (прототип) следует считать поглотитель электромагнитных волн [4]. Он содержит слой РПМ, размещенный на основании в виде отражающей поверхности пилообразного профиля, представляющего собой последовательность прямоугольных неравнобедренных треугольников, в которых угол между большим катетом и высотой составляет 75 - 85^o. В таком поглотителе кроме всех явлений, имеющих место в [3], дополнительно наблюдается явление преобразования энергии падающей радиоволны в энергию однородных волн (пространственных дифракционных гармоник), распространяющихся под различными углами к отражающей поверхности. Угол между большим катетом и высотой, составляющий 75 - 85^o, обеспечивает неравномерное перераспределение энергии между пространственными гармониками. При этом большая часть энергии переносится гармониками высшего типа, а зеркально отраженная гармоника (основная волна), распространяющаяся обратно на источник излучения, имеет незначительную энергию. В результате коэффициент отражения в обратном направлении уменьшается. Недостатком поглотителя является то, что дополнительное снижение коэффициента отражения имеет место только в обратном направлении при нормальном падении ЭМВ. Если источник и приемник излучения разнесены в пространстве (случай бистатической локации), на приемник излучения может распространяться дифракционная гармоника высшего типа, имеющая значительную энергию.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение коэффициента отражения независимо от направления приема.

Решение поставленной задачи достигается тем, что пространственный период l пилообразного профиля выбирается из интервала значений

где
λ - длина волны падающего излучения;
ε - относительная диэлектрическая проницаемость РПМ;
μ - относительная магнитная проницаемость РПМ.

Выполнение неравенства означает, что независимо от угла падения ЭМВ в пространстве над поглотителем ЭМВ существует только одна зеркально отраженная (основная) волна. Пространственные гармоники высшего типа отсутствуют. В результате отражение имеет место только в направлении распространения зеркальной волны. Таким образом, в этом случае задача уменьшения коэффициента отражения в произвольном направлении сводится к уменьшению энергии основной волны.

Выполнение неравенства означает, что внутри слоя РПМ отраженное поле представляет собой пространственный спектр дифракционных гармоник.

Поскольку над слоем РПМ существует только зеркально отраженная волна, то пространственные гармоники высшего типа внутри слоя испытывают полное внутреннее отражение, распространяясь только в слое РПМ. При этом происходит их интенсивное поглощение.

Угол между большим катетом и высотой, составляющий 75 - 85^o, обеспечивает неравномерное перераспределение энергии между пространственными гармониками, при котором зеркально отраженная волна имеет незначительную энергию, а основную часть энергии переносят гармоники высшего типа.

Следовательно, при выполнении соотношения (1) происходит трансформация первичной волны в пространственный спектр распространяющихся только внутри покрытия однородных плоских волн и последующее их интенсивное поглощение.

Поскольку длина покрытия, как правило, значительно превышает его толщину, то расстояние, на котором происходит затухание высших пространственных гармоник, в рассматриваемом случае значительно больше. Это обеспечивает существенное уменьшение коэффициента отражения. Таким образом, выбор пространственного периода l пилообразного профиля из интервала значений

приводит к тому, что над поглотителем ЭМВ распространяется только зеркально отраженная волна, имеющая малую энергию вследствие преобразования падающей волны в спектр пространственных гармоник, распространяющихся только в слое РПМ, и последующего их интенсивного поглощения.

В результате коэффициент отражения поглотителя ЭМВ снижается и он имеет малую величину во всем пространстве над слоем РПМ независимо от направления приема, благодаря чему достигается решение поставленной задачи.

Сущность изобретения поясняется чертежом поперечного сечения поглотителя ЭМВ.

Поглотитель электромагнитных волн содержит слой радиопоглощающего материала 1, имеющего относительные диэлектрическую проницаемость ε и магнитную проницаемость μ. Он размещен на основании в виде отражающей поверхности пилообразного профиля 2. Отражающая поверхность представляет собой последовательность прямоугольных неравнобедренных треугольников, в которых угол, образованный большим катетом и высотой, составляет 75 - 85^o. Пространственный период отражающей поверхности имеет значение, находящееся в интервале Толщина отражающей поверхности больше толщины скин-слоя.

Падающее на поглотитель излучение 3 частично поглощается слоем РПМ 1. После отражения от поверхности пилообразного профиля 2 часть излучения поглощается вследствие интерференции волн. Одновременно происходит асимметричная трансформация энергии волны в энергию дифракционных гармоник. При этом основную часть энергии переносят гармоники высшего типа 5, а зеркально отраженная волна 4 имеет малую энергию. Дифракционные гармоники высшего типа 5 испытывают полное внутреннее отражение на границе раздела 6 РПМ - свободное пространство. Это приводит к их интенсивному затуханию в слое РПМ и, как следствие, к существенному уменьшению коэффициента отражения. В результате рассеянное поле независимо от направления облучения и приема состоит из одной зеркально отраженной волны 4, имеющей малую энергию.

Источники информации
1. Патент США N 4173018, кл. 343-18А от 30.10.1979.

2. Патент США N 3754255, кл. 343-18А от 21.8.1973.

3. Патент ФРГ N 12342281, кл. H 01 Q 17/00, 1967 г.

4. Авторское свидетельство СССР N 1769273, М. кл.⁵ H 01 Q 17/00 от 30.11.1989.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к устройствам для поглощения электромагнитных волн. Техническим результатом является уменьшение коэффициента отражения независимо от направления приема. Решение поставленной задачи достигается тем, что в поглотителе электромагнитных волн, содержащем слой радиопоглощающего материала, размещенный на основании в виде отражающей поверхности пилообразного профиля, представляющего собой последовательность прямоугольных неравнобедренных треугольников, в которых угол между большим катетом и высотой составляет 75 - 85^o, пространственный период пилообразного профиля l выбирается из интервала значений

где λ - длина волны падающего излучения;
ε - относительная диэлектрическая проницаемость слоя радиопоглощающего материала;
μ - относительная магнитная проницаемость слоя радиопоглощающего материала. 1 ил.

Поглотитель электромагнитных волн, содержащий слой радиопоглощающего материала, размещенный на основании в виде отражающей поверхности пилообразного профиля, представляющего собой последовательность прямоугольных неравнобедренных треугольников, в которых угол между большим катетом и высотой составляет 75 - 85^o, отличающийся тем, что пространственный период l пилообразного профиля выбирается из интервала значений, определяемого соотношением

где λ - длина волны падающего излучения;
ε - относительная диэлектрическая проницаемость слоя радиопоглощающего материала;
μ - относительная магнитная проницаемость слоя радиопоглощающего материала.