宽频带蜂窝结构吸波材料电磁特性研究
发布时间：2021-08-11 16:09
现代军事探测和制导技术的飞速发展,提升武器系统生存能力、突防能力的隐身技术,越来越受到各国的高度重视。传统吸波材料虽然具有工艺简单和易于调节的特点,但已经逐渐跟不上探测手段的发展步伐,不能满足武器装备的隐身需求,因此人们将目光聚焦在结构吸波、人工电磁材料等领域。其中,蜂窝吸波结构作为一种重量轻、导热系数低、且兼具优良的力学与电磁学性能的吸波材料,越来越受到设计者的青睐,但由于结构复杂,其电磁参数的获取成为了制约其发展的瓶颈。本文用实验法,制备了多种吸收剂、胶粘剂、芳纶纸同轴环、吸波蜂窝材料,并通过同轴法、波导法和自由空间法测试得到其电磁参数,通过数据分析,确定使用吸收剂复配的方式来增加吸波效果。在仿真软件中建立蜂窝单元模型反演得到蜂窝电磁参数,与实验制备的不同高度、不同吸收剂的吸波蜂窝测试数据相比对,结果非常吻合。对于不同孔径比的异形蜂窝,研究结果表明,该方法同样适用,优化设计了 2-18GHz频段内,15mm厚蜂窝在增重41.25%、i值为0.68时,反射率小于-10dB的带宽达到12GHz,且4GHz、12GHz的峰值分别达到-30dB、-22dB,为蜂窝材料的设计提供参考,具有一...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｆ１１７Ａ和Ｂ２照片??
其中介电常数的实部与电磁波的传播速度有关；虚部为损耗因子，表示??材料对电磁波的损耗，其始终大于〇，且通常远小于实部。吸波材料的损耗能力??一般由损耗角正切ｔａｎＳ来表示，图１．２表示复介电常数，复矢量与实部的夹角为??Ａ其正切为每个周期损耗的能量与储存的能量之比，其中ｔａｎ５ｍ＝＾为磁损耗??角正切；ｔａｎ５ｅ＝＾７为介电损耗角正切，它们的值越大代表着材料对电磁波的吸??收损耗也就越强｜４］。??＼??＾?￡ｒ??图１．２复介电常数??另一方面也可以通过吸波材料空气的阻抗匹配来增大电磁波的吸收［ｓ］，也??就是当电磁波入射到材料的表面时，让电磁波最大程度、最顺利地进入材料内??部。在阻抗为泣的自由空间中，雷达波投射到阻抗为Ｚ的介质表面会产生反??射，反射系数Ａ由公式１．２决定。??Ｒ?＝?（１．２）??Ｚ〇＋Ｚｉ??从１．２式就可以看出，材料阻抗和自由空间阻抗越接近，反射系数就趋于零，??标志着雷达波能够最大程度地进入材料内部进行有效吸收。其中４＝?｜＾
图１．３介电机理的频率响应??除了电损耗以外，铁氧体或羰基铁等材料还会产生磁损耗，即发生动态磁化，??如图１．４所示，在动态磁化过程中，畴壁的位移和磁畴转动的建立都需要一定时??间，在磁场突变时，磁化强度的变化需要时间稳定，把这一过程称为磁化弛豫过??程。这个过程会使得复数磁导率的实部和虚部都随频率变化，磁导率的变化可分??为五个区域，每个区域都会产生相应的吸波效果。???；???第－区丨第二区??１０４?１０６?１０８?１０１０??／／Ｈｚ??图１．４磁导率随频率的变化曲线??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型涂覆型雷达吸波材料的研究进展[J]. 班国东,刘朝辉,叶圣天,王飞,贾艺凡,丁逸栋,林锐. 表面技术. 2016(06)
[2]结构吸波材料多层阻抗渐变设计及应用[J]. 赵宏杰,宫元勋,邢孟达,欧秋仁,林海燕. 宇航材料工艺. 2015(04)
[3]GF/ACF电路屏复合材料吸波性能研究[J]. 夏少旭,李利伟,史燕妮,陈师,吴琪琳. 高科技纤维与应用. 2015(01)
[4]等效模型误差对蜂窝吸波结构设计结果的影响[J]. 赵雨辰,万国宾,刘金博,郑文泉. 微波学报. 2014(03)
[5]各向异性蜂窝夹芯材料的电磁传输性能分析算法研究[J]. 汤兴刚,张卫红,邱克鹏. 物理学报. 2013(08)
[6]蜂窝结构等效电磁模型的仿真研究[J]. 赵雨辰,万国宾. 微波学报. 2013(01)
[7]第六代战斗机的竞争[J]. 孙隆和. 电光与控制. 2012(10)
[8]介质蜂窝等效电磁性能数值仿真分析研究[J]. 邱克鹏,张富利,张卫红. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2012(08)
[9]浸渍层厚度对蜂窝吸波性能的影响[J]. 刘文言,王从元,亓云飞. 安全与电磁兼容. 2011(05)
[10]电磁波吸收材料的研究进展[J]. 陈雪刚,叶瑛,程继鹏. 无机材料学报. 2011(05)
博士论文
[1]碳基复合吸波材料的制备及性能研究[D]. 王雯.山东大学 2012
硕士论文
[1]双层异形蜂窝纸板结构及力学性能研究[D]. 高山.河北联合大学 2013
本文编号：3336470
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｆ１１７Ａ和Ｂ２照片??
其中介电常数的实部与电磁波的传播速度有关；虚部为损耗因子，表示??材料对电磁波的损耗，其始终大于〇，且通常远小于实部。吸波材料的损耗能力??一般由损耗角正切ｔａｎＳ来表示，图１．２表示复介电常数，复矢量与实部的夹角为??Ａ其正切为每个周期损耗的能量与储存的能量之比，其中ｔａｎ５ｍ＝＾为磁损耗??角正切；ｔａｎ５ｅ＝＾７为介电损耗角正切，它们的值越大代表着材料对电磁波的吸??收损耗也就越强｜４］。??＼??＾?￡ｒ??图１．２复介电常数??另一方面也可以通过吸波材料空气的阻抗匹配来增大电磁波的吸收［ｓ］，也??就是当电磁波入射到材料的表面时，让电磁波最大程度、最顺利地进入材料内??部。在阻抗为泣的自由空间中，雷达波投射到阻抗为Ｚ的介质表面会产生反??射，反射系数Ａ由公式１．２决定。??Ｒ?＝?（１．２）??Ｚ〇＋Ｚｉ??从１．２式就可以看出，材料阻抗和自由空间阻抗越接近，反射系数就趋于零，??标志着雷达波能够最大程度地进入材料内部进行有效吸收。其中４＝?｜＾
图１．３介电机理的频率响应??除了电损耗以外，铁氧体或羰基铁等材料还会产生磁损耗，即发生动态磁化，??如图１．４所示，在动态磁化过程中，畴壁的位移和磁畴转动的建立都需要一定时??间，在磁场突变时，磁化强度的变化需要时间稳定，把这一过程称为磁化弛豫过??程。这个过程会使得复数磁导率的实部和虚部都随频率变化，磁导率的变化可分??为五个区域，每个区域都会产生相应的吸波效果。???；???第－区丨第二区??１０４?１０６?１０８?１０１０??／／Ｈｚ??图１．４磁导率随频率的变化曲线??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型涂覆型雷达吸波材料的研究进展[J]. 班国东,刘朝辉,叶圣天,王飞,贾艺凡,丁逸栋,林锐. 表面技术. 2016(06)
[2]结构吸波材料多层阻抗渐变设计及应用[J]. 赵宏杰,宫元勋,邢孟达,欧秋仁,林海燕. 宇航材料工艺. 2015(04)
[3]GF/ACF电路屏复合材料吸波性能研究[J]. 夏少旭,李利伟,史燕妮,陈师,吴琪琳. 高科技纤维与应用. 2015(01)
[4]等效模型误差对蜂窝吸波结构设计结果的影响[J]. 赵雨辰,万国宾,刘金博,郑文泉. 微波学报. 2014(03)
[5]各向异性蜂窝夹芯材料的电磁传输性能分析算法研究[J]. 汤兴刚,张卫红,邱克鹏. 物理学报. 2013(08)
[6]蜂窝结构等效电磁模型的仿真研究[J]. 赵雨辰,万国宾. 微波学报. 2013(01)
[7]第六代战斗机的竞争[J]. 孙隆和. 电光与控制. 2012(10)
[8]介质蜂窝等效电磁性能数值仿真分析研究[J]. 邱克鹏,张富利,张卫红. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2012(08)
[9]浸渍层厚度对蜂窝吸波性能的影响[J]. 刘文言,王从元,亓云飞. 安全与电磁兼容. 2011(05)
[10]电磁波吸收材料的研究进展[J]. 陈雪刚,叶瑛,程继鹏. 无机材料学报. 2011(05)
博士论文
[1]碳基复合吸波材料的制备及性能研究[D]. 王雯.山东大学 2012
硕士论文
[1]双层异形蜂窝纸板结构及力学性能研究[D]. 高山.河北联合大学 2013
本文编号：3336470
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