多层复合宽带吸波结构的设计与制备

发布时间：2017-09-24 16:08

  本文关键词：多层复合宽带吸波结构的设计与制备

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【摘要】：由于吸波材料在隐身技术应用中的迫切需要,提升吸波材料的性能,朝着“薄、轻、宽、强”的方向进行改进,是国内外研究人员多年来致力于探索的课题。多层吸波材料相比单层吸波材料有望获得更优良的吸波性能,因此多层吸波材料的开发一直是研究热点。本文对多层磁性吸波材料以及含频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)的多层复合吸波结构的设计进行了探究,并通过实验对设计结果进行了验证。在对多层吸波材料的研究中,很重要的一方面是通过优化算法进行设计。多层吸波材料的设计涉及较多结构参量,需要采取行之有效的优化算法进行设计。本文根据传输线理论对多层磁性材料的反射率进行计算,并基于电磁参数数据库采用遗传算法对多层磁性材料的反射率带宽和厚度进行优化设计。本文将遗传算法在本课题上的应用进行了调整,在优化之初对表层按照阻抗匹配特性和吸波特性进行了筛选,而且从不同方面对遗传算法的优化效果进行了分析,验证了本文所采用遗传算法优化效果的优越性。优化设计的结果表明,表层采用球磨8 h的EW为吸收剂,底层采用球磨12 h的Y01为吸收剂,组成总厚度1.1 mm的双层磁性材料,在2~18 GHz频段-10 dB以下反射率带宽为6 GHz,具有一定实用价值。为进一步改善多层磁性材料的吸波性能,本文基于优化得到的双层磁性材料,在结构上做进一步的改进,将加载电阻的双圆环FSS插入到双层磁性材料之中,并通过有限元法对插入FSS的三层复合吸波结构进行了仿真,优选得到FSS基本单元的最佳尺寸和最佳电阻值。最后,通过实验验证了该结构改进的有效性。研究结果表明,插入的FSS能够改善双层磁性材料的吸波性能,在FSS上焊接阻值合适的贴片电阻能够在X波段和Ku波段形成较强的欧姆损耗,并使得-10 dB反射率带宽显著拓展。插入载有电阻FSS的双层磁性材料-13 dB反射率覆盖了7.9~18 GHz的频段,具有较高实用价值。
【关键词】：多层吸波结构 宽带吸收 反射率 磁性材料 频率选择表面
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM25
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-23
• 1.1 引言9
• 1.2 国内外研究进展9-14
• 1.3 复合吸波结构设计的理论基础14-21
• 1.4 本文研究内容21-23
• 2 实验方法和性能测试技术23-28
• 2.1 复合吸波结构的制备23-25
• 2.2 测试方法25-27
• 2.3 小结27-28
• 3 多层磁性吸波结构的遗传算法优化设计28-39
• 3.1 遗传算法理论基础28
• 3.2 多层磁性吸波材料遗传算法设计流程28-31
• 3.3 对比算法简介及可比性验证31-32
• 3.4 优化效果对比与讨论32-36
• 3.5 宽带薄层双层材料的优化设计36-38
• 3.6 小结38-39
• 4 含FSS多层复合吸波结构的研究39-49
• 4.1 含FSS的多层复合吸波结构的设计39-41
• 4.2 实验结果与分析讨论41-47
• 4.3 X波段和Ku波段宽频吸收的其他样品47-48
• 4.4 小结48-49
• 5 总结与展望49-51
• 5.1 总结49-50
• 5.2 展望50-51
• 致谢51-53
• 参考文献53-58
• 附录1 电磁参数数据库中材料编号58-59
• 附录2 攻读硕士学位期间发表的论文59

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本文编号：912329