ПОГЛОТИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН Российский патент 2008 года по МПК H01Q17/00 

Предлагаемое авторами изобретение относится к области антенной техники и может быть применено для создания поглотителей электромагнитных волн (ПЭВ), используемых при оснащении безэховых камер (БЭК) и экранированных помещений.

При создании многофункциональных универсальных БЭК высокого качества используются, как правило, широкодиапазонные ПЭВ шиловидной конструкции, имеющие, в основном, пирамидальную форму.

Известны пирамидальные радиопоглощающие материалы, выполненные с использованием эластичного пенополиуретана с углеродным наполнителем (Мицмахер М.Ю., Торгованов В.А. "Безэховые камеры СВЧ", М.; Радио и связь, 1982 г.). Несмотря на малые весовые характеристики и малый коэффициент отражения в широком диапазоне электромагнитных волн данные поглотители имеют ряд существенных недостатков. Пористая поверхность пирамидальных элементов из пенополиуретана с течением времени покрывается пылью, сам полимер имеет тенденцию к деструкции в процессе эксплуатации, что в конечном счете сказывается на стабильности радиотехнических характеристик. К тому же пенополиуретан является горючим материалом с выделением при горении ядовитых веществ, что требует дополнительных материальных затрат на установку автоматической системы пожаротушения.

Для устранения некоторых отмеченных недостатков используются полые диэлектрические корпусы, которые заполняются поглощающими компонентами. В известном патенте ФРГ №1253780 от 08.05.1969 г. приведен вариант изготовления пирамидального ПЭВ, корпус которого выполнен из склеенных между собой плит пенопласта, а внутренняя полость заполнена брусочками кубической формы с линейными размерами в пределах 5-10 мм, вырезанными из поглощающего пенополимера. Однако сложность крепления данных пирамид к рабочим поверхностям БЭК, недостаточная механическая прочность и горючесть исходных пенополимеров являются серьезными недостатками данного технического решения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является поглотитель электромагнитных волн для безэховых камер, содержащий полый диэлектрический корпус в виде четырехгранной пирамиды с цокольным основанием в форме прямоугольной призмы, во внутренней полости которой находится трудногорючий радиопоглощающий заполнитель (Патент СССР №1755720 от 30.03.89 г.). Данный поглотитель, принятый за прототип, выполнен из пеноасбеста, содержащего углеродное волокно. К недостаткам прототипа следует отнести недостаточно малые весовые и очень низкие прочностные характеристики, технологическую сложность и большую трудоемкость изготовления как исходного материала - пеноасбеста, так и самого поглотителя, а также использование при изготовлении и эксплуатации готовой продукции асбеста, являющегося канцерогенным веществом. К тому же малая механическая прочность корпусов прототипа, выполненных из пеноасбеста, который может деформироваться даже от незначительных механических воздействий, не позволяет удалять пыль, осаждающуюся в процессе эксплуатации на корпусы ПЭВ, что значительно ухудшает экологическую ситуацию в безэховой камере.

Поставленная задача состояла в разработке ПЭВ с малыми весовыми и высокими прочностными показателями при сохранении радиотехнических и пожаробезопасных характеристик, а также в значительном упрощении технологии изготовления, уменьшении номенклатуры исходных компонентов, что наряду с отсутствием вредных и канцерогенных материалов при производстве значительно снижает общую себестоимость готовой продукции и улучшает условия эксплуатации безэховых камер обслуживающим персоналом.

Технический результат достигается тем, что в поглотителе электромагнитных волн для безэховых камер и экранированных помещений, содержащем полый диэлектрический корпус, выполненный в виде четырехгранной пирамиды с цокольным основанием в форме прямоугольной призмы, во внутренней полости которой находится радиопоглощающий заполнитель, корпус выполнен из трудногорючего микрогофрокартона, а заполнитель представляет собой объемные или/и плоские фигуры, изготовляемые из трудногорючих листовых токопроводящих материалов на основе бумаги или/и ткани с электрическим сопротивлением от 100 до

Приведенный заявителем поиск по патентным и научно-техническим источникам и выбранный из перечня аналогов прототип позволили выявить отличительные признаки в заявленном решении, следовательно предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "новизна". Дополнительный же поиск, проведенный заявителем, не обнаружил технических решений, имеющих сходные признаки с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа.

На Фиг.1 изображен общий вид технического решения заявляемого ПЭВ, где 1 - корпус; 2 - радиопоглощающий заполнитель; 3 - узел крепления ПЭВ к поверхности БЭК.

На Фиг.2 приведены 4-е варианта объемных фигур и вариант ленточной хаотической конфигурации радиопоглощающих заполнителей, располагаемых внутри корпуса ПЭВ.

Корпус заявляемого поглотителя изготавливается из микрогофрокартона, выпускаемого по ГОСТ 7376-89, благодаря которому достигается большая механическая прочность изделия. Для придания свойств материалам, классифицируемых по ГОСТ 12.1.044-89 как трудногорючие, вырубленные заготовки первоначально обрабатывают раствором огнезащитного состава НОРТЕКС-Х (ТУ 2499-002-24505934-01), высушивают, а затем формируют в корпус поглотителя и склеивают его в специальной технологической оснастке. После склеивания производится покраска корпуса поглотителя водоэмульсионными красками в любые цветовые тона по усмотрению потребителя.

Радиопоглощающий заполнитель, располагающийся внутри корпуса ПЭВ, изготавливается из листового бумажного или тканевого токопроводящего материала (выполненного с использованием сажеграфитонаполненных композиций) с электрическим сопротивлением от 100 до который предварительно обрабатывается также раствором огнезащитного состава НОРТЕКС-Х. После высушивания из листов материала вырубаются необходимые заготовки, из которых сворачиваются и склеиваются объемные фигуры различной конфигурации, часть из которых изображены на Фиг.2. В качестве заполнителя могут использоваться ленты, полоски, нарезанные из указанного и обработанного токопроводящего материала, которые равномерно распределяются по внутреннему объему корпуса поглотителя.

После расположения заполнителя во внутреннем объеме корпуса последний герметично заклеивают, а затем на внешней стороне крышки корпуса монтируют узлы крепления всего пирамидального элемента к рабочим поверхностям БЭК. Узлы крепления могут быть выполнены в виде металлических "усов", благодаря которым пирамидальные элементы нанизываются по направляющим, закрепленным на поверхности БЭК, либо в виде текстильных застежек, ответная часть которых приклеивается к любым поверхностям камеры в заданном месте.

Предлагаемое техническое решение относится к пирамидальным ПЭВ, которые хорошо согласовываются со свободным пространством и имеют высокие радиотехнические характеристики за счет сочетания плавно изменяющегося градиента потерь по высоте с диффузионными свойствами поверхностей граней пирамид, обеспечивающих многократное переотражение электромагнитных волн по мере проникновения в поглощающую структуру. Для данных поглотителей радиотехнические характеристики зависят от размеров и высоты пирамидальных элементов и выбираются в зависимости от заданной минимальной и максимальной длины волны и требуемого коэффициента отражения в этом диапазоне.

Электрическое сопротивление бумаги или ткани должно составлять величину Указанный диапазон сопротивления является оптимальным для материала заполнителя, поскольку при указанных величинах взаимозависимые коэффициенты отражения и поглощения электромагнитной волны имеют наиболее рациональные значения для получения высококачественного широкодиапазонного ПЭВ. При выходе за пределы указанных значений электрического сопротивления коэффициент отражения для пирамидальных поглотителей перестает иметь малые величины и резко возрастает в какой-либо части рабочего диапазона ПЭВ, приобретая нежелательный осциллирующий характер, что недопустимо для поглотителей, используемых для оборудования безэховых камер.

В таблице приведены весовые и радиотехнические характеристики прототипа высотой 300 мм и равного по высоте и габаритным размерам заявляемого поглотителя, в котором использовались различные варианты радиопоглощающего заполнителя, выполненного из материала на основе токопроводящей бумаги, имеющей электрическое сопротивление, равное 100, 400 и 1000

 Вариант ПЭВМасса 1 кв.м, не более, кГЭлектрическое сопротивление, Коэфф. отражения по мощности, минус дБ   Частота, ГГц   0,61,02,05,0Прототип12,0-20,030,040,040,0Заявляемый поглотитель, варианты заполнителя                           А10,040023,031,045,0-Б9,040022,031,040,040,0В6,040025,040,047,045,0Г8,040020,032,045,043,0Д10,040025,034,043,050,0В6,010020,025,034,038,0В6,0100028,032,040,043,0

Как видно из таблицы, любой из вариантов заявляемого поглотителя имеет меньший вес и соизмеримые значения коэффициента отражения в сравнении с прототипом.

При эксплуатации ПЭВ в безэховых камерах из-за перемещения воздушных потоков происходят процессы статической электризации с накоплением электрических зарядов на корпусах ПЭВ. Отличительной особенностью заявляемого поглотителя является использование для изготовления корпусов трудногорючего микрогофрокартона, который наряду с увеличением прочностных характеристик готовой продукции имеет меньшее электрическое сопротивление по сравнению с многими диэлектрическими материалами. Дополнительно при окрашивании корпусов в состав красителя могут вводиться антистатические ингредиенты, что позволяет в достаточной степени исключить накопление статического электричества на изделии в целом.

К достоинствам заявляемого поглотителя следует также отнести возможность удаления пыли с поверхности пирамидальных корпусов, что улучшает условия работы обслуживающего персонала безэховой камеры.

Заявляемое техническое решение является высококачественным, пожаробезопасным, экологически чистым поглотителем электромагнитных волн и имеет по сравнению с прототипом упрощенную технологию изготовления, основные операции которой заключаются в формировании и склеивании из микрогофрокартона пирамидального корпуса, в который вставляют вырезанный и склеенный или измельченный из электропроводящей бумаги или ткани объемный заполнитель. Данные технологические операции допускают механизацию и автоматизацию при промышленном изготовлении, что в конечном итоге, с учетом малой номенклатуры исходных материалов, сказывается на низкой стоимости изделия.

Технико-экономические преимущества заявляемого технического решения имеют место и основываются на следующем.

Во-первых, за счет снижения весовых характеристик уменьшаются расходы на возведение опорных и несущих строительных конструкций, а также упрощаются техпроцессы облицовки безэховых камер и экранированных помещений.

Во-вторых, за счет повышения прочностных показателей увеличивается срок эксплуатации ПЭВ и снижается себестоимость затрат на проведение испытаний антенной техники.

В-третьих, значительно уменьшаются расходы при изготовлении ПЭВ за счет исключения из технологического процесса затрат на удаление и нейтрализацию вредных, пылевидных и канцерогенных веществ.

В-четвертых, снижаются затраты по обеспечению экологически чистых условий для функционирования высокоточного и чувствительного оборудования и нахождения персонала в замкнутых объемах БЭК, оснащенных заявляемым ПЭВ.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к антенной технике, а именно к поглотителям электромагнитных волн, и может быть использовано при оснащении безэховых камер и экранированных помещений. Поглотитель представляет собой полый диэлектрический корпус в виде четырехгранной пирамиды с цокольным основанием в форме прямоугольной призмы. Корпус выполнен из трудногорючего микрогофрокартона. В качестве заполнителя использованы объемные или/и плоские фигуры из трудногорючих листовых токопроводящих материалов на основе бумаги или/и ткани с электрическим сопротивлением от 100 до Заявляемый поглотитель является легким, высококачественным, пожаробезопасным и экологически чистым изделием, который изготовляется по упрощенной технологии из недефицитных материалов, что является техническим результатом изобретения. 2 ил., 1 табл.

Поглотитель электромагнитных волн для безэховых камер и экранированных помещений, содержащий полый диэлектрический корпус в виде четырехгранной пирамиды с цокольным основанием в форме прямоугольной призмы, во внутренней полости которой находится радиопоглощающий заполнитель, отличающийся тем, что корпус выполнен из трудногорючего микрогофрокартона, а заполнитель представляет собой объемные или/и плоские фигуры, изготовляемые из трудногорючих листовых токопроводящих материалов на основе бумаги или/и ткани с электрическим сопротивлением от 100 до 1000 Ом/□.