频率选择表面谐振特性在吸波材料中的应用

利用等效电路法(ECM)及时域有限差分(FDTD)算法分析了频率选择表面(FSS)在2.0～18.0GHz的传输特性,并进行自由空间法测试;同时对含FSS复合吸波材料进行了仿真分析与弓形法反射率测试。结果表明,利用FSS谐振特性与吸波材料吸收特性相互作用,反射率小于–10.0dB的合格带宽可达到7.2GHz(5.0～12.2GHz),有效展宽了反射率曲线的合格带宽,实现了吸波材料吸收性能的宽频化设计。     

一种低吸高透型频率选择表面设计与制备

设计并实验验证了一种具有低频吸收、高频透射性能的频率选择表面(FSS)。通过将加载集总电阻的吸波型FSS 与具有频谱滤波特性的低反高透型FSS 进行复合设计,获得对特定频段入射电磁波的选择性吸收与透射,从而实现吸波与透波的一体化设计。仿真结果表明,所设计的复合FSS 在低频段(7.5-9.5 GHz)内吸收率大于90%,而在高频段(15.5-19 GHz)内透射率大于70%,最大透射率在18.1 GHz 达到80%。利用电路板印刷工艺制备了复合FSS样品,并进行了实验测试,测试结果与仿真结果吻合较好。所设计的吸透一体化FSS在新型隐身天线罩领域具有较大的应用价值。     

圆形/三叶形截面SiC纤维层板的设计、制备与性能

通过对圆形和三叶形截面SiC纤维进行热处理改性,发现改变热处理条件,可有效调整纤维介电性能,利用不同截面纤维处理前后介电性能和阻抗的差异,根据阻抗匹配原理,制备了几种不同SiC纤维组合层板吸波材料。结果表明,有两种组合的层板复合材料在10~18 GHz频段反射率低于-10 dB,8~10 GHz频段内反射率低于-8 dB,具有良好的吸波性能。层板中透波层(改性圆形SiC纤维)的加入对提高其吸波性能效果明显,改性三叶形纤维的加入对改善低频段吸波性能作用明显。     

基于连通矩形谐振环结构的双波段左手材料吸波器

提出了一种工作于电磁波平行入射情况下的双波段连通矩形谐振环结构单元左手材料吸波器,充分利用电磁超材料的强谐振损耗性质,通过合理设计左手材料的电磁参数,并利用 CST 对其进行结构进行仿真优化,设计出具有较佳吸波效果的吸波器,使其中两个吸收峰位于以 5.41GHz、7.11GHz频段,且吸收率高于同频段的传统碳膜材料吸波器。制备了双波段连通矩形谐振环结构单元左手材料吸波器,并测量其传输特性。实验结果表明,实验与仿真结果一致。该吸波器可作为微波电路的衰减器,取代传统吸波器结构。     

利用频率选择表面改善微波吸收材料S波段的吸波性能

研究了如何利用金属周期性频率选择表面(FSS)的频率特性来改善微波吸收材料S波段的吸波性能。利用频率选择表面的等效电路和传输线理论分析了FSS和吸波材料涂层双层结构的微波反射特性。采用基于有限元方法的电磁波全波分析软件设计并仿真分析了FSS的结构和尺寸,实际制作了FSS和吸波材料涂层双层结构,测量了微波反射性能。理论分析和实验研究表明,利用FSS可以明显改善吸波材料涂层S波段的吸波性能,展宽涂层的吸波带宽,从而改善吸波材料的低频吸波性能。     

切比雪夫吸波材料的设计与仿真

利用仿真软件HFSS研究了30 MHz～1 GHz频段内碳填充型聚氨酯角锥和三级锥形切比雪夫多级吸波材料的吸波性能。结果表明,碳填充型聚氨酯角锥在100 MHz以上的高频段吸波性能较好,但在低频段吸波性能并不是很理想。在所含碳含量相等的情况下,采用切比雪夫吸波材料后吸波性能得到了明显改善,低频段大多数频点的反射率能够降低3 dB以上。     

覆盖L 波段的宽带隐身雷达天线罩设计

设计了一款极化和角度不敏感的宽带频选吸波体,在X 波段实现了宽带透射窗口以及包含L波段在内的宽频带吸收。该频选吸波体采用频率选择表面与电磁超材料吸波体相结合的方式,通过级联加载多层耦合型频率选择表面和双层高阻表面完成总体结构设计。理论上,利用等效电路法对多层耦合型频率选择表面及整体结构展开分析,论证频选结构和频选吸波体的谐振机理。数值仿真结果显示,该频选吸波体可以实现8.1～11.7GHz频段内的宽频带透射,以及1.18～4 GHz、15～18 GHz 频段内的宽频带吸收,其中透射窗口的插入损耗不大于3 dB。将该频选吸波体作为平面雷达天线罩与微带天线相结合,分析天线的辐射性能和散射特性。研究结果显示,天线在工作频带内保持了良好的辐射性能,而在带外实现了RCS 的有效缩减,达到了天线系统的隐身目的。     

5G无线测量暗室用毫米波吸波材料

通过对一种新型的发泡型聚丙烯(EPP)毫米波吸波材料结构的设计与吸波仿真计算,得到重量轻、尺寸小巧、性能优秀的吸波体,该吸波体三种总高度不超过60 mm的圆锥吸波结构在20~40 GHz频段内的电磁波吸收性能均在-40 d B以下。EPP吸波材料在5G无线测量暗室中具有广泛的应用前景。     

圆孔形FSS对复合材料吸波效能的影响

利用拱形法对制备出的由频率选择表面(FSS)和两层吸波材料组成的夹层复合结构吸波材料的吸波效能进行了测试,研究了频率选择表面对复合吸波材料吸波效能的影响.结果表明:频率选择表面的加入改变了吸波材料的工作频段,拓宽了吸波材料的带宽,并且频率选择表面单元尺寸和电磁波入射角度不同,对其吸波效能的影响也不同.     

双波段频率选择表面复合材料的性能研究

以三阶正十字分行贴片旋转45°得到的图形为基本周期单元,设计了一种新型周期图案的频率选择表面(FSS)。将FSS和聚甲基丙烯酰亚胺泡沫复合制备得到双波段频选复合材料,通过对频率选择表面尺寸和泡沫厚度的设计,研究了其在1～18 GHz内的电磁波插损。研究结果表明,当FSS厚为12 μm,边界宽为30 μm,两侧泡沫厚为5 mm时,双波段频率选择超材料在特定的频段内电磁波插损的实验值和仿真值基本一致,即在2.5~35 GHz及8.5~11 GHz频段内,90%频点插损值小于0.9 dB;随着电磁波入射角的偏移,带内插损值增大,有效带宽减小。     

扁平化及退火温度对FeSiAl合金吸波性能的影响

采用湿磨工艺对水雾化FeSiAl粉末进行了扁平化,然后在不同温度下对其进行了退火处理。借助XRD,SEM和VSM,研究了扁平化工艺和退火温度对FeSiAl粉末物相组成、形貌和静磁性能的影响。另外,借助矢量网络分析仪,考察了以所制合金粉末为吸收剂制成的吸波材料在0.5~4.0 GHz频率范围内的电磁参数与吸波性能。结果表明:经扁平化和退火处理后,FeSiAl吸波材料的复磁导率得到了显著提高。与由未经处理的FeSiAl粉末制成的吸波材料相比,由经扁平化并经700℃退火的FeSiAl粉末制成的吸波材料在0.5~4.0 GHz的低频段具有更加优异的吸波性能。     

扁平化对FeSi吸波材料微波电磁性能的影响

为阐明吸收剂颗粒形状与吸波材料微波电磁性能之间的关系,采用机械球磨工艺对气雾化球形FeSi合金粉末进行扁平化处理并制成FeSi吸波材料。借助SEM和矢量网络分析仪,研究了球磨时间对FeSi颗粒形貌及1～18GHz内吸波材料电磁参数与吸波性能的影响。结果表明:随着球磨时间的增加,FeSi颗粒的扁平率增大。与未球磨样品相比,球磨32h的FeSi合金吸波材料的ε'在整个频率范围内增大了0.5倍,μ'(在1GHz时)由1.24增大到1.94,μ"(在1GHz时)由1.00增大到1.30。扁平化处理明显改善了FeSi吸波材料的低频吸波性。     

螺旋形碳纤维结构吸波材料的制备及性能研究

用基板法以乙炔为碳源,镍板为催化剂,PCI,为助催化剂,通过化学气相沉积制备了螺旋形碳纤维手性吸收剂,并研究了其在2～18GHz的微波电磁特性：具有较高的介电损耗,电磁参数随频率的增大有减小的趋势,有利于实现宽频吸波。以螺旋形碳纤维作为吸收剂制备了Nomex蜂窝夹芯结构吸波材料,复合材料的厚度为9．5mm时,在3．76～18GHz反射率R小于-10dB,反射率小于-10dB的频宽为14．24GHz;最大吸收峰在10．4GHz,反射率R为-21．62dB。探讨了螺旋形碳纤维的吸波机理,螺旋形碳纤维是一种非常有发展前景的手性吸收剂和吸波材料。     

基于耶路撒冷十字图案FSS宽带RAS的设计与性能研究北大核心CSCD

设计并制备了一种基于耶路撒冷十字图案的频率选择表面(FSS)吸波结构。吸波结构基本单元是由石墨烯耶路撒冷十字结构、高发泡聚氨酯泡沫和金属铝板组成。通过电磁仿真软件,探究了FSS的单元结构参数对吸波结构电磁性能的影响。仿真结果表明,吸波结构的相对带宽和吸收效果可以通过改变FSS单元参数来调节。采用遗传算法对FSS吸波结构进行参数优化并制备了吸波结构样件。利用单喇叭测试系统对样件的反射率进行了测试,测试结果与仿真结果基本一致,结果表明该吸波结构在反射率为-20 dB以下的相对带宽为0.72,且在8.6~18.0 GHz的频率范围内均可达99%以上的吸收效果。     

热处理对羰基铁粉磁性能和吸波性能的影响

为了改善羰基铁粉的微观结构和吸波性能,对羰基铁粉吸收剂在氮气氛下进行了热处理,热处理温度为300℃,热处理时间为30 h,研究了羰基铁粉的磁性能和在2～18 GHz的吸波性能。以热处理前后羰基铁粉作为吸收剂制备了单层吸波涂层,涂层的厚度为1.2 mm时,热处理羰基铁粉吸波涂层在10.2～15.4 GHz反射率R小于-10 dB,反射率小于-10 dB的频宽为5.2 GHz,反射率小于-5 dB的频宽为10 GHz;最大吸收峰在12.8 GHz,反射率R为-22.68 dB。磁性能研究表明,热处理后随着矫顽力的增加,在2～18 GHz羰基铁粉的微波吸收峰向高频移动,而且吸收峰变宽,吸波性能得到大幅提高。     

镀镍中间相沥青基碳纤维的吸波性能

为了改善中间相沥青基碳纤维的磁性能和吸波性能,通过化学镀工艺在中间相沥青基碳纤维表面均匀包覆了金属镍,研究了镀镍中间相沥青基碳纤维的磁性能和微波吸收性能。以镀镍中间相沥青基碳纤维作为吸收剂,环氧树脂为基体制备了单层吸波涂层,涂层的厚度为1.02 mm时,吸波涂层在15.4~18 GHz反射率R小于-10 dB,最大吸收峰在18 GHz,反射率R为-20.74 dB。探讨了镀镍中间相沥青基碳纤维的吸收机理,在含镀镍中间相沥青基碳纤维的吸波涂层中,镀镍中间相沥青基碳纤维作为偶极子在电磁场的作用下,会产生耗散电流,在周围基体作用下,耗散电流被衰减,从而电磁波能量转换为其它形式的能量,主要为热能,这是镀镍中间相沥青基碳纤维偶极子吸波涂层的主要吸波机理。     

Demonstration of anisotropic composites with tuneable microwavepermeability manufactured from ferromagnetic thin films

Recently, we presented the microwave properties of laminated insulator ferromagnetic on the edge (LIFE) composites. For the fundamental mode propagating in a coaxial line, they exhibit large permeability and low permittivity. In this paper we investigate the properties of LIFE composites in the 0.1 to 18 GHz range when a static magnetic field is applied along the propagation direction. We show that the evolution of the resonance frequency with the external field can be described by conventional gyromagnetic resonance models. The effect of demagnetizing fields is analyzed. In particular, it is shown that LIFE materials exhibit comparatively low demagnetizing effects and large permeabilities. The evolution of the resonance linewidth with the external field is investigated. LIFE material may be used for a variety of microwave applications in a coaxial line or in a guide. In particular, we demonstrate a tuneable coaxial absorbing termination with peak attenuation frequency tuneable from 1.7 to 18 GHz with more than -15 dB maximum attenuation, and a switchable termination that can be either reflective or absorbing. The operation of a field-driven variable attenuator is also presented