Облицювальний матеріал для антенних вимірювань у непристосованому приміщенні
Власники патенту UA 2577796:
Використання: для антенних вимірів у непристосованому приміщенні. Сутність винаходу полягає в тому, що облицювальний матеріал, виконаний у вигляді конструкції на основі картону, покритої углеродсодержащим складом, відрізняється тим, що він виконаний на основі рифлених картонних осередків для укладання курячих яєць, а в якості углеродсодержащего складу використана суміш дрібнодисперсного вуглецю, одержуваного СВЧ плазмовим піролізом метану і цапонлаку в пропорції від 1:8 до 1:12, при цьому поверхнева щільність нанесеного вуглецю становить від 30 до 50 г на квадратний метр. Технічний результат: зниження трудомісткості виготовлення та зменшення вартості матеріалу. 2 іл.
Винахід відноситься до техніки надвисоких частот і може використовуватися при вимірюванні характеристик спрямованості та посилення антен.
Широке розмаїття існуючих і розроблюваних радіотехнічних засобів і систем пов'язані з розробкою відповідних антен. Характеристики антен часто диктуються не тільки електродинамічних міркувань, а й габаритами та конфігурацією конкретних радіозасобів. З огляду на це спрямованість і частотні характеристики антен важко піддаються розрахунку і потребують експериментального дослідження. Насправді питання оперативного виміру зазначених характеристик виникає дедалі частіше. Як правило, антенні вимірювання вимагають спеціально обладнаного приміщення, облицьованого матеріалом, що слабко відбиває електромагнітні хвилі, такі приміщення не завжди доступні. Таким чином, існує проблема оперативного створення сприятливої обстановки для проведення антенних вимірювань у непристосованих приміщеннях з неконтрольованими відбиттями від стін та предметів обстановки. КлючовимУмовою вирішення проблеми є наявність дешевого, мобільного, легкого облицювального матеріалу, що знижує неконтрольовані відображення до прийнятного рівня.
Відомі облицювальні матеріали для антенних вимірювань, що містять набір наповнених вуглецем елементів пірамідальної форми, що розташовуються рядами загальної підкладки, наприклад, поглиначі фірми Emerson & Cuming [http://www.trimcom.ru/spec_rus.htm]. Технологічно виконання таких поглиначів складно, оскільки вимагає формування елементів та подальшого монтажу на підставі.
Відомі також стільникові облицювальні матеріали фірми Emerson & Cuming http://www.eccosorb.eu/products/eccosorb/eccosorb-hc, у яких також використовується градієнтне наповнення вуглецем. Перевагами стільникових поглиначів є менша вага і відсутність виражених плоских граней, що є у плоских поглиначів. У той же час виготовлення стільникових поглиначів є досить складним процесом.
Разом з тим, незважаючи на дешевизну та простоту виготовлення, даний облицювальний матеріал трудомісткий у виготовленні, що включає приготування колоїдно-вуглецевого розчину, формування та просочування трубчастих елементів, обрізання скосів, складання в пакети та склеювання. Висока трудомісткість визначає також високу вартість відомого облицювального матеріалу.
Технічний результат пропонованого винаходу полягає у зниженні трудомісткості виготовлення та зменшенні вартості матеріалу.
Технічний результат досягається тим, що облицювальний матеріал для антенних вимірювань у непристосованому приміщенні, виконаний у вигляді конструкції на основі картону, покритої складом вуглецю, відрізняється тим, що він виконаний на основі рифлених картонних осередків для укладання курячих яєць, а в якостівуглецевмісного складу використана суміш дрібнодисперсного вуглецю, одержуваного НВЧ плазмовим піролізом метану, і цапонлаку в пропорції від 1:8 до 1:12, при цьому поверхнева щільність нанесеного вуглецю становить від 30 до 50 г на квадратний метр.
Досяжність технічного результату, що заявляється, обумовлена наступним.
Використовувані рифлені картонні осередки для укладання яєць - неперевершено дешевий та доступний матеріал. Застосовуваний цапонлак має найменшу вартість серед органічних лаків. Дрібнодисперсний вуглець отримують НВЧ плазмовим піролізом метану.
Перевага дрібнодисперсного вуглецю, одержуваного НВЧ плазмовим піролізом метану - більш пухка структура, що характеризується насипною щільністю на рівні 0,03-0,04 г/см 3 тобто практично на порядок менше, ніж щільність технічного вуглецю. Мала насипна щільність свідчить про слабкий ступінь злипання частинок в конгломерати, завдяки чому дрібнодисперсний вуглець, що отримується НВЧ плазмовим піролізом метану, не потребує спеціальної обробки при виготовленні углеродсодержащего складу. Експериментально встановлено, що провідні властивості лаку забезпечуються простим перемішуванням його із зазначеним дрібнодисперсним вуглецем без будь-якої обробки (наприклад, ультразвукового диспергування).
Ця обставина забезпечує мінімальні трудовитрати на виготовлення облицювального матеріалу, що заявляється для антенних вимірювань в непристосованих приміщеннях порівняно з будь-якими аналогами.
Дешевизна і малі трудовитрати виготовлення заявленого облицювального матеріалу поєднуються з досить високими электродинамическими характеристиками. Його поглинаючі властивості обумовлені поєднанням двох факторів: наявністю поверхневого опору та рифленоїповерхні. Поверхневий опір при заявленій насиченості поверхні дрібнодисперсним вуглецем становить від 400 до 1000 ом/квадрат. Для досягнення цієї величини лак наносять шарами з пропорцією розведення вуглець/лак від 1:8 до 1:12 в середньому 1:10 з допуском на неточність зважування. При малих пропорціях процес нанесення шарів невиправдано затягується, при великих пропорціях нанесення суміші утруднюється через надмірну густоту. Вказана величина поверхневого опору близька до характеристичного опору вільного простору (відношення амплітуд електричного та магнітного полів плоскої хвилі). За цих умов відображення поглинання плоского провідного шару досягає максимуму - 50%, пропускання становить до 25%, поглинання 25%. У рифленого шару завдяки дифузному характеру відображення потужність, що повертається в антену, виявляється вкрай малою, завдяки чому похибки вимірювань, обумовлені місцевими відображеннями, зводяться до мінімуму.
Облицювальний матеріал для антенних вимірювань у непристосованих приміщеннях є конструкцією на основі картону з покриттям вуглецевмісним складом. Відмінність полягає в тому, що картонна основа представлена рифленими картонними осередками для укладання яєць, а як покриття використана суміш дрібнодисперсного вуглецю, одержуваного НВЧ плазмовим піролізом метану, і цапонлаку в пропорції від 1:8 до 1:12. Поверхнева густина дрібнодисперсного вуглецю, нанесеного у складі покриття, становить від 30 до 50 г/м 2 .
Принцип дії облицювального матеріалу заснований на частковому поглинанні та частковому дифузному розсіюванні хвиль рифленою провідною поверхнею. Поверхневий опір при зазначеній кількості вуглецю на одиницю поверхні становить від 400 до 1000Ом/квадрат, що близько до характеристичного опору вільного простору і відповідає максимальному поглинанню електромагнітного випромінювання, що падає. Відбите випромінювання завдяки рифленому характеру поверхні дифузно розсіюється на всі боки, завдяки чому назад в антену потрапляє зневажливо мала його частина. Застосовувані матеріали мають мінімальну вартість, а виготовлення покриття вимагає мінімальних трудовитрат у порівнянні з аналогами.
Пропонований облицювальний матеріал був виконаний на основі широко поширених рифлених картонних осередків для укладання яєць (ТУ 5481-002-131593340-07). Глибина рифлення близько 50 мм, що забезпечує дифузне розсіювання хвиль завдовжки менше 200 мм (частоти понад 1500 МГц). Осередки покриті сумішшю цапонлаку (ТУ 6-21-090502-2-90) та дрібнодисперсного вуглецю, отриманого шляхом НВЧ плазмового піролізу метану. Щільність нанесення вуглецю становила 40 г/м 2 .
На фіг. 1 наведено зовнішній вигляд вихідних і покритих вуглецевмісним складом картонних осередків.
Основні вимірювання проводилися в діапазоні довжин хвиль 3 см із використанням слабоспрямованих рупорних антен. Коефіцієнт пропускання осередку при нормальному падінні становив -9 дБ, коефіцієнт відображення одного осередку в порівнянні з металевою поверхнею -20 дБ, коефіцієнт відображення двох накладених один на одного осередків -26 дБ. Аналогічні властивості облицювальний матеріал демонструє в діапазоні від 24 до 24 ГГц.
На фіг. 2 наведені результати вимірювання діаграми спрямованості в діапазоні довжин хвиль 3 см на лабораторному стенді без покриття (крива а) і покриттям (крива b) пропонованим облицювальним матеріалом. Стенд є стелаж з розмірами області поширення хвиль 1×1×2 м. Відзначено практично повне виключенняспотворень діаграми спрямованості, пов'язаних із відображеннями від місцевих предметів.
Пропонований облицювальний матеріал не вимагає застосування високих технологій, дефіцитних матеріалів, трудомісткого виконання і може бути рекомендований для вирішення широкого загалу завдань радіотехнічного профілю. Крім того, пропонований матеріал має найменшу вагу, що припадає на одиницю площі.
Облицювальний матеріал для антенних вимірювань у непристосованому приміщенні, виконаний у вигляді конструкції на основі картону, покритої вуглецевмісним складом, який відрізняється тим, що він виконаний на основі рифлених картонних осередків для укладання курячих яєць, а в якості вуглецевмісного складу використана суміш дрібнодисперсного вуглецю, піролізом метану і цапонлаку в пропорції від 1:8 до 1:12, при цьому поверхнева щільність нанесеного вуглецю становить від 30 до 50 г на квадратний метр.