Поглотитель СВЧ-энергии Советский патент 1992 года по МПК H01Q17/00 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в микроэлектронной и радиотехнической промышленности.

Известна конструкция поглотителя СВЧ энергии, представляющая собой совокупность идентичных объемных элементов, выполненных из полимерного материала. Недостатком данной конструкции является низкая термостойкость.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является поглотитель СВЧ энергии, содержащий идентичные полые тела с переменным поперечным сечением, которые в качестве наполнителя содержат микросферы. При этом полые тела выполнены из поливинилхлори- да с наружной поверхностью, покрытой электропроводящей пленкой наполненного лака, что обуславливает низкую термостойкость поглотителя СВЧ энергии.

Цель изобретения - увеличение термостойкости конструкции поглотителя СВЧ энергии.

Поставленная цель достигается тем, что в поглотителе СВЧ энергии, представляющем собой совокупность полых идентичных тел с переменным поперечным сечением,

тела выполнены в виде параболоидов вращения, радиус основания которых определяет коротковолновую границу частотного диапазона функционирования, а форма поверхности, рассчитывается с учетом квази- оптимзльности экспоненциального закона изменения погонного поглощения каждого отдельно взятого полого тела, выполненного из сегнетокерамики.

За счет такого выполнения поглотителя обеспечивается получение положительного эффекта, состоящего в увеличении термостойкости конструкции до 1200°С

Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем. Радиус основания каждого полого тела а0, определяющий коротковолновую границу частотного диапазона функционирования, выбирается исходя из практических требований. Основой для расчета формы поверхности тела является соотношение Лихтенекера

9, 6«. (1)

где Јк - диэлектрическая проницаемость композита;

VJ

сл

00 4 СО

4

Ei , 01 - соответственно диэлектрическая проницаемость и концентрация растворителя;

Ј2 , 02 - соответственно диэлектрическая проницаемость и концентрация наполнителя.

В нашем случае e - 1 (воздух), следовательно, ек i.E2l. Пусть Ј2 I Ко I , а Јк Ј (h), где Ј0 - комплексная диэлектрическая проницаемость сегнетокерамики; h - текущая высота тела. В общем случае е0 можно представить в виде

Л-1j j

So So j ЈQI

где Јо, Со - соответственно действительная и мнимая части диэлектрической проницаемости сегнетокерамики,

Модуль комплексной диэлектрической проницаемости находится из выражения

I % 4 Vfij2+Ј}i2 Јivi +tg2(5, (2)

где tg (5 Eo1/Ј(l - тангенс угла диэлектрических потерь сегнетокерамики.

Концентрацию $2 представим в виде

(h S{h)/S(o),(3)

где S(h) - площадь поперечного сечения тела на высоте h;

S(o) - площадь основания тела,

После подстановки получим

на плоской защищаемой поверхности, либо на поверхности с радиусом кривизны, многократно превышающим длину волны падающего излучения. Причем, перед

установкой основание каждого параболоида вращения приводится к форме правильного шестиугольника. Устанавливаемые таким образом встык друг к другу параболоиды вращения полностью покрывают защищаемую поверхность.

Поглотитель СВЧ энергии работает следующим образом,

В зависимости от требований практического использования выбирается коротковолновая граница частотного диапазона, т.е. а0. При падении электромагнитной волны на структуру поглотителя происходит ее поглощение за счет свойств материала и закона изменения погонного поглощения.

Коэффициент отражения в этом случае является задаваемой величиной и зависит от следующих конструктивных особенностей. Во-первых, конструктивный коэффициент «из выражения (4) должен обеспечить требуемую величину коэффициента отражения для данной частоты

R ехр (-8 л2 а/Я ).(7)

Во-вторых, необходимая величина I Ј0 I из выражения (6) может быть определена из условия

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для уменьшения энергии отраженной волны. Поглотитель СВЧ-энер- гии содержит идентичные полые тела с переменным поперечным сечением в форме параболоидов вращения из сегнетокерами- ки. Размеры параболоидов вращения определяются из математических соотношений. В качестве сегнетокерамики выбран цирко- нат-титанат бария-свинца 1 з п ф-лы. 1 ил.

Ј{h) lEot

(s(h)/s(o))

Минимум коэффициента отражения обеспечивается при экспоненциальном законе изменения диэлектрической проницаемости. Предположим,

E(h) E0 exp(-h/« ),(5)

где la- конструктивный коэффициент.

Приравнивая выражения (4) и (5), после преобразований получим

WboT (6 45

a In I Јо 1 следует S(h) О, h0 a In I ЕО I - высота тела. Выражение для радиуса поперечного сечения тела на высоте h примет видgg

a a0-Jl - h/ho.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено сечение полого параболоида вращения.55

Для осуществления изобретения совокупность полых идентичных параболоидов вращения форма поверхности каждого из которых рассчитана в соответствие с вышеизложенным алгоритмом, устанавливается

35

40

45

gg

55

R exp(-4 (i)K d/c),

(8)

где /с- VlJ 1/2 (Vi +tg2(5 +1 ) - коэффициент экстинкции; круговая частота;

с - скорость света;

d -толщина стенки полого параболоида вращения.

Приравнивая выражения для показателей экспоненты (7) и (8) и учитывая при этом выражение (5), можно получить параметр И0, определяющий длинноволновую границу частотного диапазона функционирования. Величины d Hji0 связаны конструктивно. Увеличение I Ј I уменьшает d и, следовательно, весовые характеристики поглотителя, но увеличивает п0, т.е. расширяет частотный диапазон функционирования,

Представленная конструкция поглотителя СВЧ энергии обеспечивает ослабление коэффициента отражения в диапазоне длин волн от 0,5 до 3 см не менее 20 дБ и может быть использована, например, для оборудования безэховых камер при испытаниях передающих устройств большой мощности, а также при измерениях характеристик рассеяния различных образцов при высоких температурах.

Формула изобретения 1. Поглотитель СВЧ-энергии, содержащий идентичные полые тела с переменным поперечным сечением, отличающийс я тем, что, с целью увеличения термостойкости, полые тела выполнены в виде параболоидов вращения из сегнетокерамики, причем размеры параболоидов вращения определены из соотношений

:а0

(о) a In

1Г01

f вл2 л . (г-);

R exp(),

0

5

0

где h0, h - полная высота и текущая высота параболоида вращения соответственно;

а0, а - радиус основания и радиус поперечного сечения на высоте h параболоида вращения соответственно;

S(o), S(h) - площадь основания и площадь поперечного сечения на высоте h параболоида вращения, соответственно;

( Со) - модуль комплексной диэлектрической проницаемости сегнетокерамики;

R - коэффициент отражения; а- конструктивный коэффициент;

d - толщина стенки параболоида; А- длина волны;

к Јо 1/2 (Vi -ftcplT+l ) - коэффициент экстинкции;

tg д - тангенс угла диэлектрических потерь сегнетокерамики.

2. Поглотитель поп. 1, отличающий- с я тем, что в качестве сегнетокерамики выбран цирконат-титанат бария-свинца.