不连续金属膜介电性能研究

发布时间：2017-09-08 13:23

  本文关键词：不连续金属膜介电性能研究

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【摘要】：电磁波吸收材料,即吸波材料是武器装备研发的重要材料,吸波材料的合理使用,可以大幅度地降低飞机战舰等的雷达散射截面,从而提高其在战争中的隐蔽性以及生存率。目前,我国对于吸波材料的研究,主要集中在磁性粉体吸收剂上,经过多年的研究,磁性粉体吸收剂的性能已经达到了理论极限,很难再获得突破性进展,并且,微米级粉体吸收剂存在着不足,一是微米级粉体的吸波材料面密度大,二是微米级粉体材料受退磁效应的影响,微波磁导率实部和虚部均较小,基于这些材料研制的涂层吸收率不够高。所以,一种新型、轻质、薄层的吸波材料就很有必要。磁性金属薄膜的磁导率可以达到很高,有望实现轻质薄层吸收,但是连续的金属薄膜对入射电磁波具有高反射,电磁波很难进入薄膜内部。本文对薄膜进行了某些表面化处理,化连续为不连续,使金属薄膜形成了金属——空气的周期性间隔,从而使薄膜和外部空间阻抗相匹配。本文通过三种方法来对不连续金属膜介电常数进行计算。一是通过Bruggeman有效媒质理论计算不连续金属膜的有效介电常数,二是利用有限元仿真软件HFSS通过Floquet端口与周期性边界条件仿真自由空间法来计算不连续金属膜的有效介电常数,三是利用有限元仿真软件HFSS通过谐振腔微扰法来计算不连续金属膜的有效介电常数。计算结果表明,在满足长波准静态近似条件下,通过对金属的介电常数进行重整化处理,将涡流效应和局域场增强效应纳入到重整化介电常数中,可以将金属等效为均匀极化的介质,并利用有效媒质理论解析的计算出不连续金属膜的介电常数。且在不连续金属膜中,由于涡流效应的影响,不连续金属膜单元尺寸的大小将显著影响到不连续金属膜的有效介电常数。另外,Bruggeman理论在计算填充浓度小于阈值的样品时才可以获得准确结果。该文结论对研究不连续金属膜的介电性质具有积极的指导意义。
【关键词】：不连续金属膜 有效媒质理论 HFSS 有限元法 有效介电常数
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究进展10-11
• 1.3 本文主要研究方向11-12
• 1.4 本文结构安排12-13
• 第二章 有效媒质理论及介电常数测量方法13-27
• 2.1 有效媒质理论13-16
• 2.2 材料电磁参数的测量和计算方法16-27
• 2.2.1 多状态法16-17
• 2.2.2 多厚度法17
• 2.2.3 传输/反射法17-18
• 2.2.4 自由空间法18-23
• 2.2.5 谐振腔微扰法23-27
• 第三章 有限元理论及HFSS27-39
• 3.1 有限元理论27-32
• 3.1.1 变分法27-29
• 3.1.2 三维有限元29-31
• 3.1.3 有限元方法的建模过程步骤31-32
• 3.2 HFSS有限元仿真软件32-39
• 3.2.1 HFSS的求解分类32-33
• 3.2.2 微波平面周期性结构的仿真33-37
• 3.2.3 谐振腔的仿真37-39
• 第四章 实验数据及分析39-55
• 4.1 建模39-43
• 4.1.1 理论计算建模39-40
• 4.1.2 周期性仿真建模40-42
• 4.1.3 谐振腔微扰仿真建模42-43
• 4.2 数据分析43-55
• 第五章 总结与展望55-56
• 参考文献56-60
• 附录60-66
• 1. Bruggeman有效媒质理论Matlab计算程序60-63
• 2. S参数提取介电常数Matlab计算程序63-66
• 致谢66-67

【参考文献】

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1 杨q，

本文编号：814270