СРЕДСТВО ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована при разработке и эксплуатации технических средств, предназначенных для защиты объектов от радиолокационного обнаружения, локализации электромагнитных излучений приборов, защиты от повышенного уровня электромагнитных излучений радиоэлектронной аппаратуры, носителей информации.
Известно средство защиты объектов от электромагнитного излучения (RU 2214026 C2, H01Q 17/00, 1999 г), содержащее выполненную из электроизолирующего материала гибкую пленку, на которую нанесен электропроводный слой, имеющий структуру линейной решетки или плоской сетки, образованной двумя пересекающимися решетками. Электропроводный слой выполнен в виде жгутов, изготовленных из полимерных нитей и расположенных между нитями стальных или углеродных волокон, причем слои жгутов также образуют линейные решетки. Известное средство защиты обладает достаточно высоким обратным радиолокационным отражением, однако имеет значительный вес и объем, что отрицательно сказывается на его эксплуатационных характеристиках.
Наиболее близким к полезной модели является средство защиты биологических объектов от электромагнитного излучения, включающее в себя диэлектрическую прозрачную пленку с нанесенным на нее прозрачным электропроводящим слоем, выполненным из индия или олова, на котором размещена сетка из электропроводящего материала со стабильной электропроводностью. Толщина сетки составляет 0,1 от скин-слоя для максимальной длины падающей электромагнитной волны (RU 2265898 C2, H01Q 17/00, 2003 г.). Защитный материал отличается недолговечностью в эксплуатации, т.к. электропроводные решетки относительно быстро окисляются и осыпаются, что отрицательно сказывается на его эксплуатационных характеристиках. Кроме того, из-за отсутствия магнитных свойств защитного материала поглощения магнитной составляющей не происходит, следствием чего является низкая эффективность защиты от электромагнитного излучения по его магнитной составляющей.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании полезной модели, является повышение эффективности защиты от электромагнитного излучения и улучшение эксплуатационных характеристик.
Технический результат достигается за счет того, что в средстве защиты объектов от электромагнитного воздействия, содержащем, по меньшей мере, один диэлектрический слой, на поверхности которого закреплены либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей, сгруппированных в параллельные ряды, образующие линейную решетку, диполи каждой пары, представляющие собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала, расположены под углом 90 эл. Град. ±5% друг относительно друга, при этом расстояние между соседними по ряду диполями составляет от 0 до 0,5 к, где к - длина диполя. Кроме того, при выполнении средства в виде единой многослойной структуры за счет введения нескольких дополнительных идентичных диэлектрических слоев либо нескольких дополнительных диэлектрических слоев, на поверхности каждого из которых закреплены либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей, сгруппированных в параллельные ряды, образующие линейную решетку, диполи каждой пары, представляющие собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала, расположены под углом 90 эл. Град. ≈5% друг относительно друга, а расстояние между соседними по ряду диполями составляет от 0 до 0,5 к, где к - длина диполя, причем концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая слоем, соответствующим от 1/3 до 2/3 заданной толщины материала, а затем послойно снижается, при этом увеличение и снижение концентрации происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью. При образовании многослойной структуры их нескольких дополнительных диэлектрических слоев и нижнего металлического слоя на поверхности каждого из дополнительных диэлектрических слоев закреплены либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей, сгруппированных в параллельные ряды, образующие линейную решетку, причем диполи каждой пары, представляющие собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала, расположены под углом 90 эл. Град. ±5% друг относительно друга, при этом расстояние между соседними по ряду диполями составляет от 0 до 0,5 к, где к - длина диполя, причем концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая последним диэлектрическим слоем, при этом увеличение концентрации происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью.
На чертеже представлена конструкция средства защиты объектов от электромагнитного воздействия.
Устройство содержит, по меньшей мере, один диэлектрический слой 1, на котором закреплены снаружи его поверхности либо введены в его структуру поглощающие элементы, выполненные в виде пар диполей 2. Пары диполей 2 сгруппированы в параллельные ряды, образующие линейную решетку. Диполи 2 представляют собой отрезки микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала. Величина длины диполей составляет от 0,1λ до 1/2λ.
Установлено, что для обеспечения изотропности импедансного слоя диполи каждой пары должны быть расположены под углом, максимально приближенным к 90 эл. Град. (90 эл. Град. ±5%).
В зависимости от требуемых радиотехнических свойств материала и средней длины падающей электромагнитной волны (λ) расстояние между миропроводами одной пары диполей и диполями соседних рядов может меняться. Расстояние между соседними по ряду диполями может меняться от 0 до 0,5 к, где к - длина диполя.
Диполи могут отличаться друг от друга по длине, а пары диполей одного ряда могут быть повернуты друг относительно друга.
Слои могут быть выполнены из любого диэлектрического материала, например, лавсана, стеклопластика и т.д.
При многослойном выполнении модели из одних диэлектрических слоев концентрация поглощающих элементов может быть послойно одинаковой либо может послойно возрастать, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая слоем, соответствующим от 1/3 до 2/3 заданной толщины материала, а затем послойно снижаться. Увеличение и снижение концентрации происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью.
При многослойном выполнении модели с нижним металлическим слоем (экраном) 3 концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая последним диэлектрическим слоем, при этом увеличение концентрации происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью.
Электрические и магнитные свойства защитного средства определяются общим количеством его поглощающего материала и свойствами материала образующих его слоев, зависящих от концентрации диполей и электрофизических характеристик микропровода.
Устройство работает следующим образом.
Защищаемый от электромагнитного воздействия объект размещают под съемным защитным покрытием. Электромагнитные волны, падающие из свободного пространства, попадают на поглощающие элементы покрытия, диффузно рассеиваясь в объеме. При этом наряду с процессами поглощения электромагнитных волн, обусловленными диэлектрическими потерями в микродиполях, имеют место процессы многократного отражения и переотражения падающих волн от микродиполей, сопровождающиеся поглощением энергии электромагнитных волн. Изменением концентрации диполей на диэлектрическом слое можно варьировать свойства поглощающего материала, подбирая его таким образом, чтобы обеспечить максимальное поглощение мощности падающей электромагнитной волны при ее минимальном отражении. Послойное постепенное изменение количества поглощающего материала и, следовательно, степени поглощения падающей электромагнитной волны, приводит к ее постепенному затуханию, что обеспечивает минимизацию ее обратного отражения от границы материала, т.е. плавный вход. Такое расположение слоев позволяет обеспечить независимость коэффициента отражения от направления падающей волны.
При направлении вектора электрического поля падающей волны вдоль диполя диэлектрические свойства композита определяются концентрацией этих диполей. Диполи перпендикулярные вектору этого поля определяют магнитные свойства импедансного слоя.
При направлении вектора электрического поля падающей волны под углом к диполю диэлектрические и магнитные свойства определяются проекцией вектора на диполь.
Изменением концентрации поглощающих элементов на диэлектрическом слое можно варьировать количество поглощающего материала, подбирая его таким образом, чтобы обеспечить максимальное поглощение мощности падающей электромагнитной волны при ее минимальном отражении.
Таким образом, размещение на диэлектрическом слое поглощающих элементов, выполненных в виде пар диполей, сгруппированных в параллельные ряды, образующие линейную решетку, и выполнение диполей в виде двух отрезков микропровода в стеклянной изоляции с внутренней жилой из ферромагнитного материала, расположенных под углом 90 эл. Град. ±5% друг относительно друга, и создание многослойной конструкции с послойно изменяющимся количеством поглощающего материала позволило получить импедансную поверхность с высокими поглощающими свойствами, обеспечивающими минимальное отражение падающей электромагнитной волны и ее плавный вход.
Высокие радиотехнические характеристики защитного средства имеют место в широком частотном диапазоне электромагнитного излучения. Причем рабочий частотный диапазон определяется только концентрацией поглощающих элементов, их конструктивными характеристиками (размерами диполей и расстоянием между ними), что позволяет оптимизировать массу и габариты устройства. Кроме того, за счет выполнения поглощающих элементов в виде микропроводов в стеклянной изоляции защитное средство не снижает своих эксплуатационных характеристик при длительном применении.
При одинаковых радиотехнических характеристиках в устройстве с металлическим экраном требуется меньшее количество диэлектрических слов, чем без него, т.е. оно проще в изготовлении и более предпочтительно с точки зрения масса-габаритных показателей.
Простота изготовления, хорошие масса-габаритные показатели и высокие эксплуатационные и радиотехнические характеристики в широком частотном диапазоне позволяют рекомендовать полезную модель при производстве средств обеспечения электромагнитной совместимости бортовой аппаратуры и защиты разного вида объектов от электромагнитного излучения.