УСТРОЙСТВО ГИБКОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ОТРАЖЕНИЯ РАДИОВОЛН НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ ТКАНЕЙ

Полезная модель относится к области радиотехники и представляет собой гибкое многослойное радиопоглощающее покрытие, обеспечивающее снижение уровня отраженного электромагнитного излучения от объектов различного назначения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство широкодиапазонного поглотителя радиоволн, ослабляющее отраженное излучение, обеспечивающее поглощение радиоволн по уровню минус 10 дБ в диапазоне от 6,4 до 15,9 ГГц (X диапазон), и предназначенное для использования в качестве радиопоглощающего покрытия в авиа- и морской технике ((Characteristics of an electromagnetic wave absorbing composite structure with a conducting polymer electromagnetic bandgap (EBG) in the X-band» W.-J. Lee, J.-W. Lee, C.-G. Kim // Composite Science & Technology, 2008, Vol. 68, p. 2485-2489.
Известное устройство представляет собой конструкцию, состоящую из трех склеенных между собой слоев: двух слоев диэлектрического материала и расположенного между ними электропроводящего слоя, представляющего собой частотно-селективную поверхность, нанесенную на внутреннюю сторону одного из диэлектрических слоев методом печати. В качестве диэлектрических слоев используется материал с диэлектрической проницаемостью от 4,2 до 4,3 в диапазоне от 1 до 30 ГГц. Частотно-селективная поверхность представляет собой периодический массив резистивных квадратных элементов («патчей»), выполненных методом печати электропроводящей полимерной пастой. Данная паста имеет высокую электропроводность, выбираемую таким образом, чтобы обеспечить требуемые радиопоглощающие свойства структуры. Отдельные диэлектрические слои характеризуются различной толщиной.
Существенным недостатком прототипа является сложная технология изготовления электропроводящего слоя поглотителя, и узкая ширина полосы рабочих частот устройства.
u
Задачей заявляемого технического решения является снижение коэффициента отражения падающей по нормали к поверхности образца гибкого покрытия радиоволны в частотных X и K диапазонах и расширение полосы рабочих частот устройства.
Поставленная задача решается за счет того, что в заявляемом устройстве гибкого покрытия для снижения отражения радиоволн на основе углеродсодержащих тканей, представляющем собой трехслойную конструкцию, состоящую из двух слоев диэлектрического материала и расположенного между ними электропроводящего слоя, имеются следующие отличия: электропроводящий слой выполнен из углеродсодержащей ткани.
Радиопоглощающие свойства устройства проявляются при креплении устройства на металлическую (высокопроводящую) поверхность защищаемого объекта.
Заявляемое устройство для снижения отражения радиоволн представляет собой трехслойную конструкцию на основе углеродсодержащих тканей, состоящую из трех слоев, склеенных между собой в результате горячей вулканизации: входной наружный и тыльный слои конструкции выполнены из диэлектрического материала, расположенный между ними электропроводящий слой представляет собой углеродсодержащую ткань.
Использование в качестве электропроводящего слоя углеродсодержащей ткани, являющейся сплошным электропроводящим материалом и обладающей заданной дисперсионной характеристикой диэлектрических потерь от частоты, приводит к максимальному поглощению электромагнитного излучения в широком диапазоне частот при оптимальном выборе значения электропроводности, что обеспечивает расширение полосы рабочих частот устройства.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена схема заявляемой конструкции, закрепленной на металлической (высокопроводящей) поверхности 4 и представляющей устройство для снижения отражения радиоволн в широкой частотной полосе где:
1 - входной наружный диэлектрический слой;
2 - электропроводящий слой;
3 - тыльный диэлектрический слой.
Первый и третий диэлектрические слои конструкции - входной наружный 1 и тыльный 3 слои выполнены из кремнийорганического эластомера, обладающего оптимальными эксплуатационными свойствами и обеспечивающего достаточную гибкость конструкции, значения диэлектрической проницаемости которого меняются в пределах от 3,2 до 3,8 в диапазоне частот от 1 до 40 ГГц. Толщина каждого слоя составляет от 1,5 до 2,5 мм.
Второй слой - электропроводящий слой из углеродсодержащей ткани 2 с удельным поверхностным сопротивлением от 120 до 350 Ом.
Стрелкой на фиг. 1 показано направление входа падающей радиоволны.
На фиг. 2 представлена измеренная частотная зависимость коэффициента отражения радиоволны, падающей по нормали к поверхности устройства. Коэффициент отражения представлен в логарифмической шкале - в децибелах (дБ). По оси абсцисс отложена частота падающей радиоволны, выраженная в гигагерцах (ГГц).
u
Устройство для снижения отражения радиоволн на основе углеродсодержащих тканей работает следующим образом: радиоволна падает на входной наружный слой 1, который обеспечивает величину френелевского отражения менее 10% за счет низкой диэлектрической проницаемости, углеродсодержащая ткань 2 обеспечивает поглощение падающих радиоволн и приводит к снижению коэффициента отражения радиоволн от поверхности устройства в диапазонах сверхвысоких частот X и K, тыльный диэлектрический слой 3 совместно с диэлектрическим слоем 1 обеспечивает эффективное интерференционное гашение падающей радиоволны в теле устройства за счет формирования пучностей напряженности электрического поля интерферирующих радиоволн в месте расположения электропроводящего слоя с заданной электропроводностью.
Таким образом, по сравнению с прототипом в заявляемой полезной модели улучшены радиопоглощающие характеристики: расширен в высокочастотную область спектра рабочий диапазон частот и составляет полосу от 7,6 до 25,5 ГГц (значения коэффициента отражения по уровню ниже минус 10 дБ) при сопоставимой с прототипом толщине конструкции, за счет применения углеродсодержащих тканей с требуемым значением электропроводности сокращено количество технологических операций изготовления образца - исключена трудоемкая операция формирования электропроводящего слоя, что выгодно отличает его от прототипа.