ВОЛНОВОДНАЯ СОГЛАСОВАННАЯ НАГРУЗКА

Полезная модель относится к области радиотехники и электроники и может быть использовано как самостоятельно для поглощения электромагнитной волны на выходе СВЧ-волноводного тракта, так и в качестве элементов более сложных функциональных устройств: направленных ответвителей, сумматоров мощности, измерительных мостов, фильтров и т.д.
Известен сверхширокодиапазонный поглотитель электромагнитных волн (см. Патент RU №2110122, МПК H01Q 17/00), представляющий собой конструкцию, состоящую из диэлектрического материала, выполненного на основе радиопоглощающего пеностекла, магнитного материала из радиопоглощающего никель-цинкового феррита, которые закреплены на металлической подложке.
Однако данный поглотитель предполагает формирование достаточно сложного рельефа поверхности и обладает значительными продольными габаритами.
Известен слоистый поглотитель электромагнитных волн (см. Патент RU №2231181, МПК H01Q 17/00), сущность которого заключается в выполнении активных слоев в виде дифракционных решеток из углеграфитовой ткани, причем диэлектрическая проницаемость этих слоев возрастает от наружного активного слоя к внутренним и к металлу, и в выполнении радиопрозрачных слоев толщиной от 0,05 до 0,15 см. Кроме того, дифракционные решетки могут быть выполнены в виде прямых или обратных решеток Френеля, в виде решеток Фраунгофера, а также в виде сочетания различных решеток в единой конструкции.
Однако данный поглотитель обладает сложной структурой и обладает значительными продольными габаритами.
Наиболее близким по сущности к предлагаемому является поглотитель электромагнитного излучения (см. патент RU №2030138, МПК Н05К 9/00), выполненный в виде металлической поверхности, на которую нанесен поглощающий слой диэлектрика, толщина и диэлектрические свойства которого выбираются из совместного решения уравнений, выводимых для случая отсутствия отражения электромагнитного излучения заданной частоты от системы диэлектрик-металл.
Однако данный поглотитель предполагает формирование достаточно сложного распределения диэлектрических свойств поглощающего слоя в продольном направлении и является узкополосным.
Задача настоящего решения заключается в создании широкополосного волноводного поглотителя СВЧ-излучения, отличающегося технологической простотой изготовления и малыми продольными габаритами.
Технический результат заключается в расширении рабочей полосы частот, уменьшении продольных размеров согласованной нагрузки.
Поставленная задача достигается тем, что в согласованной нагрузке, согласно техническому решению, для поглощения электромагнитного излучения используется многослойная металле диэлектрическая структура, числом слоев 6, расположенных в следующей последовательности: «диэлектрик-металл-диэлектрик-диэлектрик-металл-диэлектрик», причем поверхностное сопротивление слоев металла выбрано из диапазона 10 Ом/-500 Ом/, и поверхностное сопротивление первого слоя металла больше поверхностного сопротивления второго слоя металла.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами:
Фиг.1. Слоистая структура согласованной нагрузки.
Фиг.2. Экспериментальные зависимости коэффициентов отражения и прохождения от частоты в трехсантиметровом диапазоне длин волн: кружочки - коэффициент отражения, треугольники - коэффициент прохождения.
Нагрузка содержит шесть последовательно расположенных металлодиэлектрических слоев: фторопласт, хром, поликор, фторопласт, хром, поликор.
Нагрузка размещается в волноводе таким образом, чтобы первым слоем, на который падает электромагнитное излучение, был фторопласт, что обеспечивает минимальный коэффициент отражения в заданном диапазоне частот. При этом электромагнитное излучение поглощается в металлических слоях хрома. Наличие дополнительных диэлектрических слоев поликора и фторопласта между первым и вторым слоями хрома обеспечивает широкополосность согласованной нагрузки.
Пример практической реализации устройства.
Изготавливаются две поликоровые подложки с диэлектрической проницаемостью 9.6, толщиной 0.5 мм, размером и формой совпадающими с поперечным сечением волновода. На поликоровые подложки напыляются слои хрома с поверхностным сопротивлением 200 Ом/ и 20 Ом/ соответственно. Дополнительно изготавливаются две фторопластовые пластины с диэлектрической проницаемостью 2,1, толщинами 6.0 мм и 3.3 мм, размером и формой также совпадающими с поперечным сечением
волновода. Слои плотно прижимаются друг к другу механически в следующей последовательности: диэлектрик-металл-диэлектрик-диэлектрик-металл-диэлектрик, - и помещаются в волновод (фиг.1). Параметры слоев приведены в таблице:
№
Материал
Толщина диэлектрика, м
Диэлектрическая проницаемость диэлектрика
Поверхностное сопротивление слоя металла, Ом/
1
фторопласт
6,0·10<sup>-3</sup>
2,1
-
2
хром
-
-
200
3
поликор
0,5·10<sup>-3</sup>
9,6
-
4
фторопласт
3,3·10<sup>-3</sup>
2,1
-
5
хром
-
-
20
6
поликор
0,5·10<sup>-3</sup>
9,6
-
Измеренные значения частотной зависимости коэффициентов отражения и прохождения представлены на фиг.2. Как следует из результатов эксперимента, предложенная нагрузка обеспечивает коэффициент отражения и прохождения электромагнитного излучения менее 1% в диапазоне частот 8,4-11,6 ГГц.