О.С.Тарасова1, А.В. Ситников2, Ю.Г. Пастернак3, В.И. Чугуевский4
1Аспирант, oksanchik2603@mail.ru
2Д-р физ.-мат. наук, профессор, sitnikov04@mail.ru
3Д-р техн. наук, профессор, pasternakyg@mail.ru
4Аспирант, chuguevskiyv@rambler.ru
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»
Аннотация. В данной работе представлена технология изготовления частотно-избирательных решеток с распределенной резистивной нагрузкой. Полученные структуры проявляют свойства ЧИР с распределенной резистивной нагрузкой. Характеризуются широкой полосой поглощения в области частот 6-12 ГГц.
Ключевые слова: электромагнитные поглотители, частотно-избирательные решетки, пленка композита.
Интерес к электромагнитным поглотителям волн связан с возникновением проблемы электромагнитной совместимости связанных электронных устройств. Эта проблема является главной причиной помех для радиочастотной идентификации [1,2]. Поэтому задача разработки тонких сверхширокополосных радиопоглотителей актуальна в настоящее время.
В данной работе были получены резистивные частотно-избирательные решетки (ЧИР), где в качестве резистивного материала использовались композит (Co40Fe40B20)60(SiO2)40, пленка хрома и двухслойная пленка хром и композит, исследованы их магнитостатические и магнитодинамические свойства, а так же было проведено измерение параметра S21 (отражение) в безэховой камере с помощью двух рупорных антенн. Для расширения полосы поглощения поглотителей на основе ЧИР в [3] были теоретически рассчитаны ЧИР с элементами сложной фрактальной формы. Подложки на основе данных структур получали по FDM (fused deposition modeling) технологии трехмерной полимерной печати. В качестве полимера был выбран полиуретан.
Нанокомпозит (Co40Fe40B20)60(SiO2)40, пленка хрома и двухслойная пленка (Co40Fe40B20)60(SiO2)40/Cr, получены методом ионно-лучевого распыления составной мишени. Мишень представляла собой металлическую пластину состава Co41Fe39B20 размером 20х80х280 мм3 [2,4].
Измерения магнитных свойств пленок композитов (Co40Fe40B20)60(SiO2)40 проводилось на вибрационном магнетометре в диапазоне полей ± 10 кЭ. Пленки обладали гистерезисом с коэрцитивной силой порядка 8 Э и магнитной анизотропией 28 Э в их плоскости. Данная анизотропия является следствием связанной с прямоугольной конфигурацией мишени неоднородностью процесса осаждения материала.
Частотные зависимости действительной и мнимой частей комплексной магнитной проницаемости были получены путем сравнения резонансных характеристик полуволнового коаксиального резонатора без образца и с образцом, помещенным в пучность магнитного поля стоячей волны. Диапазон измеряемых частот составлял 0,3÷2 ГГц. Значения µ" существенно выше нулевых во всем диапазоне измеренных частот. В тоже время µ' в области частот порядка 0,5-1,3 ГГц испытывает значительное уменьшение.
Результаты измерения параметра S21 (отражение) в безэховой камере приведены на рис.
Рис. Частотные зависимости коэффициента отражения электромагнитного излучения для образцов ЧИР с резистивной пленкой:1 – (Co40Fe40B20)60(SiO2)40, 2 – Cr, 3 – (Co40Fe40B20)60(SiO2)40/Cr
Образцы ЧИР с резистивной пленкой демонстрируют значительное поглощение в диапазоне частот 6 – 11 ГГц. Для ЧИР, где в качестве резистивного покрытия используется нанокомпозит (Co40Fe40B20)60(SiO2)40, величина поглощения в максимуме достигает – 17 Дб. Таким образом, использование магнитных композиционных пленок в качестве распределенного резистивного слоя позволяет повысить коэффициент поглощения ЧИР и изменять частоту полосы поглощения структуры.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 16-45-360483 р_а,
17-32-50018 мол_нр.
Литература
1. Kim D.Y. Interference analysis of UHF RFID systems / D. Y. Kim, H.-G. Yoon, B.-J.Jang, J.-G. Yook // Prog.Electromagn.Res. B. – 2008. - V. 4. - P. 115–126.
2. Lazaro A. Effects of interferences inUHF RFID systems / A. Lazaro, D. Girbau, R. Villarino // Prog. Electromagn.Res. -2009. - V. 98. - P. 425–443.
3. Al’Azzavi H.S.M. Влияние окисленных прослоек намагнитные свойства многослойных пленок на основе нанокомпозитов аморфный ферромагнетик-диэлектрик / H.S.M. Al’Azzavi, А.Б. Грановский, Ю.Е. Калинин, В.А. Макагонов, А.В. Ситников, О.С. Тарасова // Физика твердого тела. – СПБ:Наука. - 2016. - Т. 58. - В. 5. - С. 910-916.
4. Fante R.L. Reflection properties of the Salisbury screen / R.L. Fante and M.T. McCormack // IEEE Trans. Antennas Propag. – 1988. - V. 36. - №. 10. - Р. 1443–1454.