Сверхширокополосные радиопоглощающие структуры с сосредоточенными и распределенными диссипативными элементами

• Автор: Латыпова, Алина Фидарисовна
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Анализ современного уровня развития теории и техники в области создания радиопоглощающих материалов и структур

1.1.Основные принципы создания радиопоглотителей

1.2.Анализ существующих решений и перспективных направлений в области создания сверхширокополосных радиопоглощающих материалов различной химической и физической природы, а также обзор серийно выпускаемых радиопоглощающих материалов мировых лидеров в данной области
1.3.Анализ технических решений и перспективных направлений проектирования конструкций радиопоглотителей, реализованных с использованием искусственных электромагнитных поверхностей

1.4.Выводы по первой главе

2. Разработка и исследование радиопоглощающих структур СВЧ диапазона на основе печатных слабонаправленных сверхшнроко-

полосных антенных элементов со сосредоточенными нагрузками

2.1 .Метод анализа характеристик рассеяния периодических бесконечных

структур
2.2.Математическое обоснование правомерности постановки вопроса об использовании «антенного эффекта» печатных антенных излучателей
для разработки радиопоглотителей
2.3.Методика проектирования радиопоглощающих структур СВЧ диапазона на основе сверхширокополосных печатных
слабонаправленных антенных излучателей
2.4.Синтез и анализ конструкций радиопоглотителей на основе печатных логарифмических спиралей, нагруженных на сосредоточенные диссипативные элементы
2.5.Синтез и анализ конструкций радиопоглотителей линейной и круговой

поляризации на основе решетки нагруженных сверхширокополосных антенных излучателей Вивальди
2.6.Выводы по второй главе
3. Разработка и исследование радиопоглощающих конструкций,
построенных с использованием частотно-избирательных решеток
3.1.Метод анализа с помощью эквивалентных схем на сосредоточенных элементах и обобщенная методика проектирования радиопоглотителей
на основе частотно-избирательных решеток
3.2.Анализ сверхширокополосного радиопоглотителя на основе печатных резонансных частотно-избирательных решеток с сосредоточенными потерями
3.3.Экспериментальное исследование радиопоглотителя на основе резонансных печатных частотно-избирательных решеток, нагруженных на сосредоточенные элементы
3.4. Синтез и анализ вариантов реализации планарных сверхширокополосных радиопоглотителей, построенных на основе квазифрактальных конструкций частотно-избирательных решеток с распределенными потерями
3.5.Разработка многослойных радиопоглощающих конструкций на основе низкопрофильных печатных частотно-избирательных решеток с сосредоточенными пассивными элементами
3.6.Исследование возможности реализации радиопоглощающей структуры на основе решетки искусственного электромагнитного кристалла, в узлах которой расположены сосредоточенные элементы
3.7.Выводы по третьей главе
Заключение
Список источников
Приложение
Введение
Актуальность темы исследования. Важнейшей характеристикой современных средств, систем и комплексов вооружения является живучесть во время боя. Проблема повышения живучести неразрывно связана с другой, более частной, но не менее важной проблемой снижения радиозаметности объектов. Среди наиболее распространенных методов снижения радиозаметности можно выделить следующие: использование радиопоглощающих материалов (РПМ) и структур с сосредоточенными поглощающими элементами (ССПЭ); применение управляемых и неуправляемых рассеивателей, минимизирующих интенсивность отраженных от объектов радиоволн в направлении приемной антенны радиолокатора; создание вокруг объектов неоднородных плазменных образований, в которых имеют место явления рефракции и поглощения электромагнитных волн.
В работе исследованы перспективные направления создания структур с сосредоточенными и распределенными поглощающими элементами. Одним из основоположников данного направления является выдающийся российский ученый П.Я. Уфимцев, работы которого стали теоретической базой для создания технологии «Стеле» (Stealth technology). Однако известным слабым местом данного подхода является чрезвычайная сложность создания тонкопленочных покрытий из магнитодиэлектрического материала, у которого значение модуля характеристического сопротивления было бы максимально близким к 377 Ом (характеристическое сопротивление воздуха) и потери электрического и магнитного рода были бы почти равными. При этом желательно достичь значений относительных диэлектрической и магнитной проницаемостей, вплоть до нескольких сотен в суб-миллиметровом, миллиметровом, сантиметровом и дециметровом диапазонах волн. Поэтому в диссертации основная ставка сделана на комбинирование планарных антенных решеток, элементы которых нагружены на сосредоточенные диссипативные элементы - для снижения отражения в длинноволновой и средневолновой областях, с использованием распределенных поглощающих покрытий -для уменьшения коэффициента отражения в коротковолновой области диапазона.

наноструктурированные композиционные радиопоглощающие материалы (НКРМ) на полимерной основе.
К особенно перспективным магнитным материалам следует отнести гранулированные материалы, представляющие собой наноструктурный композит, в котором металлические ферромагнитные наночастицы (гранулы нанометрового размера с аморфной или кристаллической структурой) расположены в диэлектрической матрице [1]. В настоящее время с помощью различных методов получены гранулированные структуры на основе кобальта, железа, никеля, аморфных сплавов Со с добавками Ре, Та, N6 и других металлов, ферритов, диспергированных как в неорганических средах - АЬОз, БЮз, ТЮг, так и в органических матрицах - аморфном гидрогенизированном углероде (а-С:Н), полипараксилилене. В работе [1] показано, что свойства нанокомпозитов существенно отличаются от свойств традиционных магнитных материалов. Магнитные свойства наноструктурированных композитов с концентрацией металлической фазы ниже порога протекания существенно отличаются от свойств аналогичных систем, расположенных выше порога. Так, при низкой концентрации металлической фазы композиты состоят из хаотически распределенных в объеме диэлектрической матрицы изолированных гранул размером 2...4 нм. При этом в области высоких температур, когда кТ (к постоянная Больцмана, Т-температура) больше энергии обменного магнитного взаимодействия между гранулами, нанокомпозит проявляет суперпарамагнитные свойства, в области низких температур - высококоэрцитивные свойства. В ходе исследований установлено существенное влияние технологии изготовления на структуру и свойства гранулированных композитов [1]. Таким образом, подбором концентрации металла и выбором технологических параметров можно побиться близких величин комплексной диэлектрической и магнитной проницаемости при достаточно высоких значениях р".
В патенте [33] и статье [34] представлено покрытие, которое содержит два и более слоев кевлара с нанесенной на нее поглощающей пленкой и отличается тем, что на кевлар с двух сторон нанесена пленка, причем на один слой ткани пленка