吸波材料是指能夠有效吸收并損耗掉入射到其表面的電磁能量的一類重要的功能材料。在低可探測(cè)隱身技術(shù)、RFID天線抗金屬隔離、微波暗室以及電磁污染防護(hù)等方面具有廣泛的應(yīng)用。但傳統(tǒng)吸波材料,如Salisbury屏、Jaumann吸波體、吸波涂層等,存在吸波頻帶窄、結(jié)構(gòu)厚度大、材料密度高等缺點(diǎn);而一些基于超材料的新型吸波結(jié)構(gòu),如電環(huán)諧振器和短截線構(gòu)成的超材料完美吸波結(jié)構(gòu)以及采用最新的3D打印技術(shù)制備的吸波蜂窩結(jié)構(gòu),也同樣存在類似的問(wèn)題,無(wú)法滿足現(xiàn)代電子信息技術(shù)發(fā)展對(duì)寬頻帶、薄型化、輕量化的使用要求。針對(duì)上述問(wèn)題,本文以周期單元吸波結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,通過(guò)分析單元結(jié)構(gòu)中電磁場(chǎng)分布和能量損耗狀態(tài),建立相應(yīng)的等效集總參數(shù)電路模型和多級(jí)反射干涉分析模型,并以輕質(zhì)的聚甲基丙烯酰亞胺硬質(zhì)泡沫板或蜂窩芯材為基體,結(jié)合電阻膜等損耗材料,從結(jié)構(gòu)厚度、等效電磁參數(shù)以及層間耦合作用等角度出發(fā),優(yōu)化單元幾何參數(shù)及組成材料,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)寬帶、輕質(zhì)、高效吸波。主要研究工作和創(chuàng)新如下:(1)提出一種基于不等式的選擇等效電磁參數(shù)折射率實(shí)部分支的方法。在傳統(tǒng)參數(shù)反演算法的基礎(chǔ)上,結(jié)合等效折射率、等效本征阻抗和等效電參數(shù)之間的關(guān)系,推導(dǎo)出滿足被動(dòng)無(wú)源介質(zhì)的不等式,用以選擇等效折射率實(shí)部分支。相較于常用的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)或Kramers-Kronig(K-K)積分等方法,該法計(jì)算難度低,對(duì)分支的選擇也更簡(jiǎn)單。(2)提出一種非均勻周期單元寬帶吸波結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)平面單元均勻周期吸波結(jié)構(gòu)在阻抗匹配時(shí)不同諧振點(diǎn)需要不同方阻電阻膜的特點(diǎn),通過(guò)非均勻周期單元結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),在厚度不變的前提下,使結(jié)構(gòu)-10dB(吸收率A=90%)的吸收帶寬(4.5~13GHz)較之R_(sq)=170Ω/□的均勻結(jié)構(gòu)(6~12GHz)提高42%,有效改善結(jié)構(gòu)在C波段的吸收性能。(3)提出超薄結(jié)構(gòu)層間近場(chǎng)耦合效應(yīng),并建立結(jié)構(gòu)厚度和頻偏之間的函數(shù)關(guān)系。為實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)薄型化和低頻吸波,對(duì)平面超薄單元周期吸波結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),通過(guò)CST仿真和Matlab多級(jí)反射干涉模型的計(jì)算結(jié)果的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)層間近場(chǎng)耦合效應(yīng),可使吸收峰產(chǎn)生紅移,有利于低頻吸波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(4)發(fā)現(xiàn)平面結(jié)構(gòu)中的全反射,在給出數(shù)理解釋的同時(shí),提出立體單元周期吸波結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案,用以抑制全反射,提升平面結(jié)構(gòu)的吸波性能。針對(duì)平面單元周期吸波結(jié)構(gòu)在介質(zhì)層無(wú)耗時(shí)易產(chǎn)生全反射的不足,通過(guò)立體單元或圖形化的吸波蜂窩,在介質(zhì)層引入損耗因子,有效抑制全反射,使結(jié)構(gòu)的吸波性得到提升(低頻吸收性能提高20%,吸波帶寬展寬43.6%)。總之,本論文的研究工作對(duì)周期單元吸波結(jié)構(gòu)的吸波機(jī)理以及寬帶設(shè)計(jì)思路和方法進(jìn)行了深入研究,簡(jiǎn)化了等效參數(shù)反演過(guò)程中對(duì)折射率實(shí)部分支選取的方法,完善了多層結(jié)構(gòu)多級(jí)反射干涉模型的遞歸算式和透射系數(shù),并提出了抑制平面結(jié)構(gòu)全反射的有效方案,對(duì)寬帶、輕質(zhì)、高效吸波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN953;TB34
【部分圖文】：

而使得目標(biāo)體在探測(cè)雷達(dá)的顯示系統(tǒng)徹底消失。而回波能量的大小則標(biāo)體散射場(chǎng) Es或 Hs的大小。此，要實(shí)現(xiàn)雷達(dá)隱身，就必須要控制目標(biāo)體散射場(chǎng)。散射場(chǎng)越小，RC雷達(dá)的探測(cè)距離也就越小�；诖�，目前最常用、也最有效的技術(shù)手外形設(shè)計(jì)和使用雷達(dá)吸波材料。除此之外還有超材料隱身技術(shù)、有源電子欺騙和干擾等。 低 RCS 外形設(shè)計(jì) RCS 外形設(shè)計(jì)也稱外形隱身技術(shù)，是通過(guò)改變目標(biāo)體的外形布局以波照射到其表面之后產(chǎn)生的鏡面散射和角反射，并將主要的散射方脅區(qū)域。對(duì)飛行器來(lái)說(shuō)，比如 J-20 和 F-22（圖 1-2），常用的設(shè)計(jì)方合技術(shù)、座艙-機(jī)身融合設(shè)計(jì)、內(nèi)埋式武器裝備以及雙垂尾或 V 形尾低 RCS 外形設(shè)計(jì)是目標(biāo)體具備良好隱身性能和隱身水平的基礎(chǔ)，但性能的限制，單一的外形設(shè)計(jì)并不能從整體上實(shí)現(xiàn)理想的隱身性能，綜合其他的隱身技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)最終的設(shè)計(jì)目的。

第一章 緒 論制備工藝中還是很困難的。不過(guò)，Jaumann 吸波體阻抗?jié)u變形狀的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如尖錐形吸波泡棉（圖 1-6 (a)），當(dāng)往錐底傳播時(shí)，吸波體橫截面的占空比呈連續(xù)變化，這樣就波體平滑漸變的等效阻抗，以及電磁波在傳播過(guò)程中的最用吸波體自身的材料損耗將進(jìn)入其內(nèi)部的電磁能量損耗掉變吸波體是一種單層材料，其材料的本征參數(shù)是均勻的，只，制備工藝要簡(jiǎn)單得多。常見(jiàn)結(jié)構(gòu)有楔形，金字塔形和錐形波尖錐多用于微波暗室，如圖 1-6 (b)所示。

(a) (b)吸波體及其在微波暗室中的應(yīng)用。(a) 金暗室中的吸波尖錐和待測(cè)的 F-35是在低介電的芳綸紙蜂窩芯材側(cè)壁主要取決于蜂窩孔徑的大小、蜂窩高。經(jīng)過(guò)蜂窩截面六邊形孔洞散射之后反射與透射。在此過(guò)程中，蜂窩孔側(cè)電能，從而實(shí)現(xiàn)吸波的目的。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2854536