Современная электроника №2/2019

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 27 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2019 Рис. 1. Схемы поглощения электромагнитных волн материалом: а) полное поглощение; б) неполное поглощение; в) частичное поглощение зованием ферритов или ферромагнит- ных материалов имеют очень широ- кую полосу поглощения при достаточ- но малом коэффициенте отражения. Например, трёхслойный поглоти- тель [27] обеспечивает K< − 10 дБ в диа- пазоне частот 5…40 ГГц при толщине 2 мм. Данный материал выполнен на основе волокон, наполненных карбо- нильным железом. Его широкополос- ность обеспечивается плавным изме- нением комплексных диэлектриче- ской и магнитной проницаемостей по толщине поглотителя. Если уве- личивать число слоёв при соответ- ствующем расширении диапазона, то по своим свойствам многослойные поглотители будут близки к поглоти- телям градиентного типа, в которых используется постепенное изменение от высокого сопротивления и низкой проводимости свободного простран- ства на внешней поверхности поглоти- теля к более низкому сопротивлению и более высокой проводимости на его задней стороне. Данные поглотители могут обладать более широкой поло- сой при малой величине коэффици- ента отражения, однако они являют- ся самыми сложными в изготовлении. К числу таких материалов относят- ся керамические поглотители СВЧ- энергии на основе нитрида алюминия и карбида кремния [28]. Целью данной работы является получение минималь- ного коэффициента отражения в тре- буемом широком частотном диапазо- не при определённых ограничениях на параметры используемых материалов, а также создание экспериментально- го образца широкополосного радио- поглощающего материала на основе нитрида алюминия и карбида кремния. Э КСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА РАДИОПОГЛОЩАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МАТЕРИАЛА Радиопоглощающие свойства об- разцов оценивались по измерениям коэффициентов поглощения и отра- жения согласно методике, описанной в ГОСТ Р 50011-92. Коэффициент отра- жения ЭМВ показывает долю энергии, переизлучённой в направлении источ- ника колебаний. В идеальном случае электромагнитное поле поглощается материалом полностью (см. рис. 1а) Величина ослабления электромаг- нитной энергии представляет собой соотношение уровней падающей элек- тромагнитной энергии и энергии в пространстве за образцом (см. рис. 1б). Показатели отражения электромагнит- ных волн от границы раздела двух сред и поглощения энергии ЭМВ в объёме материала характеризуют эффектив- ность экранирования ЭМИ. Исследование экранирующих свойств композиционных материалов осуществлялось в диапазоне 5…20 ГГц с использованием панорамного изме- рителя коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) и ослабления, а также волноводного измерительно- го тракта. КСВН связан с коэффициен- том отражения К отр следующим соотно- шением: . Далее описана процедура измере- ния коэффициента отражения образ- цов выбранной конструкции панели в диапазоне частот 8…18 ГГц. Изготов- ленная из исследуемого радиопоглоща- ющего материала квадратная пласти- на размером 200 × 200 мм устанавлива- лась перпендикулярно оси облучающей её рупорной антенны П6-12, которая одновременно является и приёмной антенной для отражённой от пласти- ны волны. Расстояние от пластины до антенны плавно изменялось в диапазо- не 0,5…0,6 м при помощи специального механического устройства. Излучаемая антенной волна многократно отража- ется от пластины к антенне и обратно, формируя суммарную энергию вол- ны, принимаемую антенной. Ампли- туда СВЧ-сигнала, принятого антен- ной, составляет: где U – амплитуда излучаемого антен- ной сигнала; ρ – коэффициент отраже- ния волны от антенны (по мощности); α – доля мощности излучаемой антен- ной волны, попадающей на пластину; k – искомый коэффициент отражения пластины (по амплитуде); β – доля мощ- ности отражённой от пластины волны, падающая на антенну; Δ р – приращение фазы при отражении волны от антен- ны; , где l – расстояние от излу- чателя антенны до пластины, λ – дли- на волны. Из приведённого выражения следует, что при плавном изменении расстоя- ния от антенны до пластины на λ /2 амплитуда принятого сигнала изме- няется от до Измеряемые величины V min и V max , пропорциональные А min и А max соответ- ственно, выражаются соотношениями: и Затем пластина, изготовленная из радиопоглощающего материала, заме- нялась на пластину с такими же раз- мерами, но сделанную из материала с известным коэффициентом отра- жения k 0 . Обычно это металлическая пластина, коэффициент отражения которой принимается равным 1. Опи- санным выше способом для этой пла- стины можно получить соотношения для V 0_ min и V 0_ max (заменив k на k 0 ). Урав- нения для V min , V max , V 0_ min и V 0_ max можно решить относительно k и получить: По этой формуле производится рас- чёт коэффициента отражения k . Схема устройства измерения вели- чин V min , V max , V 0_ min и V 0_ max представле- на на рисунке 2. Для разделения излу- чаемого и принимаемого антенной сигналов используются направленные ответвители и вентили. Через выход 1 направленного ответвителя НО1 при- нимаемый антенной сигнал поступает на измеритель мощности ИМ. В каче- стве величины V , пропорциональной амплитуде принимаемого сигнала, . а в б