不同吸波涂层对三维复杂目标的RCS影响的分析

利用有限元-快速多极子算法(FEM-FMM)分析了三维复杂目标涂有不同吸波涂层的雷达散射截面(RCS).以圆锥体为例,详细计算分析了涂敷有耗各向同性、正单轴各向异性、负单轴各向异性和纳米吸波材料4种典型吸波材料对目标电磁散射特性的影响,并首次讨论了每种吸波材料随不同涂层厚度对RCS的影响,得到了最佳隐身效果的吸波材料和涂层厚度的组合.结果表明,涂敷最佳吸波材料目标的后向RCS比目标没有吸波涂层时可以降低16.6dB.     

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。     

钡铁氧体吸波涂层的制备及其影响因素研究

用固相法制备了W-型钡铁氧体BaZn0.6Co1.4Fe16O27粉末并用其制备了吸波涂层。通过正交实验讨论了涂层厚度、搅拌时间和铁氧体含量对涂层吸波性能的影响,并用Statistica8.0软件对涂层的最佳制备条件进行了预测。根据正交试验结果,厚度为1.81mm、铁氧体质量分数为75%、搅拌时间为0.5h的吸波涂层具有最优的吸波性能,其微波吸收值在8.2～18.0GHz频段内均高于10dB,吸收峰值在15.3GHz左右更是达到了33dB。由软件预测得到的最佳制备条件与正交实验结果相符。     

超材料吸波体设计及其雷达散射截面分析

设计了一种基于电磁超材料的吸波体。该吸波体是由两层金属及其中间的有耗介质组成,上层金属是由刻蚀交叉缝隙的贴片形成的电谐振器,下层金属不刻蚀,作为整个金属地板。通过优化结构参数,得到了一种极化不敏感、宽入射角的超薄吸波体,吸波率达到99.1%,厚度只有约0.01λ.通过对其雷达散射截面(RCS)的分析,表明该吸波体具有良好的RCS减缩特性,在法向方向最大减缩20dB.实验结果与仿真结果一致,表明该吸波体在电磁隐身领域具有潜在的应用价值。     

一种超薄吸波材料及其在缝隙天线中的应用

该文设计了一种超薄雷达吸波超材料,从等效电路和表面电流、电场分布分析了其吸波机理,并将其应用于波导缝隙天线的带内雷达散射截面(Radar Cross Section, RCS)减缩。该吸波材料仅由两层金属及中间的有耗介质板组成,厚度约为/175,最大吸波率达99.9%,且具有入射角和极化稳定吸波特性。将该吸波材料加载到波导缝隙天线上,实验结果表明:加载后的天线,回波损耗和增益几乎不变,在21~21角域,天线带内RCS减缩均在3 dB以上,法线方向RCS减缩最大超过17 dB。     

NiCuZn铁氧体基复合材料表面波吸波特性研究

制备了可以适用于P波段的NiCuZn铁氧体基复合材料,研究了基于NiCuZn铁氧体的复合型吸波材料对P波段电磁波表面波抑制的影响。并基于Stratton提出的表面波衰减率计算方法,分析了表面波衰减率与吸波材料厚度的关系,研究了不同电磁波铁氧体吸收剂含量的复合型吸波材料所对应的表面波吸波频带。研究结果表明:随着复合材料中铁氧体吸收剂质量占比的增大,其电磁参数均随之增大;当铁氧体与石蜡质量比为5∶1时,厚度为10 mm的复合型吸波材料具有最好的表面波衰减率;吸波材料在570～998 MHz的表面波衰减率均大于20 dB/m。     

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。     

泡沫吸波材料雷达隐身性能仿真方法研究

为分析泡沫吸波材料的隐身性能,建立了硬质聚氨酯基泡沫夹层吸波材料制作的三角面角反射器(TTCR)、圆柱体、三棱柱的模型,利用CST软件求解其在不同频率、不同入射角度的情况下的雷达散射截面(RCS),制作相应的实体构件对模型实测校验。计算结果与实际测量结果对比,RCS的主、副瓣位置基本相同,峰值误差在5 d Bsm以内。使用该方法对某型电大尺寸车辆目标单站RCS进行预估,结果表明,计算电大尺寸目标时得到的结果与理论相符。     

糖果型电阻膜宽带超材料吸波器的设计

提出了一种糖果型电阻膜宽带超材料吸波器。该吸波器的单元结构采用电阻膜-介质-电阻膜结构,其中顶层电阻膜为糖果型, 介质层由多种材料叠加而成, 介质层材料从顶至底依次为PET、FR-4、PMMA 和PET。CST 软件仿真结果表明本吸波器吸收率的峰值可达100%,吸收率超过99% 的频带宽度约为2.5 GHz, 超过90% 的频段能够完全覆盖X 波段, 部分覆盖Ku 波段,相对带宽为70%。随着电磁波入射角度的变化, 吸收峰所对应的中心频率稳定, 能够实现对相应频段的完美吸波,并且具有宽带吸波特性。     

基于完美吸波超材料的缝隙天线设计

为了改善波导缝隙天线的辐射和散射性能,设计了一种方形环结构的完美吸波超材料(Square LoopPerfect Absorbing Metamaterial,SLPAM),其厚度为0.0057λ,最大吸波率达99.9%,并将此材料作为波导缝隙天线的基板,制备了完美吸波基板波导缝隙天线。仿真和实验结果表明:相比普通波导缝隙天线,优化设计的完美吸波基板波导缝隙天线的定向性得到了明显改善,同时其带内雷达散射截面(RCS)得到了有效减缩,最大减缩值达15.7dB。     

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。     

基于分形超材料吸波体的微带天线设计

基于十字分形结构,设计了一种小型化、超薄、高吸波率以及无表面损耗层的超材料吸波体。该吸波体是由两层金属及其中间的有耗介质组成,上层金属是由周期性蚀刻十字分形的贴片组成的电谐振器,下层金属不蚀刻,作为整个金属地板。通过优化结构参数,吸波体单元尺寸仅为0.13λ,厚度为0.0093λ,最大吸波率达99.6%。将此吸波体加载于普通微带天线上,制备了一种新型超材料天线。仿真和实验结果表明:相比普通微带天线,新天线在5.52~5.68 GHz工作频带内,法向RCS减缩都在3 dB以上,最大减缩量达13.5 dB,单站RCS在-18°~+18°角域减缩超过3 dB,且天线辐射性能保持不变,证实了该吸波体具有良好的吸波效果,可以应用于微带天线的带内隐身。     

基于宽带吸波体的低雷达散射截面平面印刷磁电偶极子天线设计

该文设计了一种工作于X波段的平面印刷磁电偶极子天线,并设计了一种加载集总电阻的宽入射角、极化不敏感、宽频带吸波体(WBMA)。当平面波垂直入射时,吸波体在7.2~12.6 GHz范围内的吸波率大于90%,入射角增加至45时仍能在X波段保持90％以上的吸波率。通过将WBMA加载在天线四周,实现了天线雷达散射截面(RCS)的大幅缩减。实测和仿真结果表明:不同极化波垂直入射时,天线单站RCS减缩3 dB带宽为6.6~14.4 GHz,最大减缩量达23.8 dB。中心频点10 GHz处,TE极化波照射时,双站RCS能实现90角域内的减缩,TM极化波照射时,在35角域内实现了减缩,同时天线辐射性能几乎保持不变。     

混合型吸波材料应用研究

设计研制了在X波段拥有优异吸波性能的6层混合型吸波材料,总厚度小于10mm,其吸收率在X波段内:垂直入射时,吸波性能均大于20dB;45°斜入射时,其平行极化吸波性能保持不变,且略好于垂直入射时的情况,垂直极化吸波性能略有下降,但仍有大于15dB的吸波性能。采用拱形法对所研制的混合形吸波材料进行了吸波性能测试,测试结果与理论分析结果相吻合。该项技术已成功应用在某项工程上。     

光学透明和双波段吸波超材料的设计与性能

设计和制作了一种基于超材料的光学透明和双波段吸波体,吸波体基本单元由ITO 十字微结构加补丁结构、玻璃及ITO 膜组成。采用时域有限差分法,研究了十字微结构加补丁结构参数对吸波体电磁性能的影响。仿真结果表明,补丁结构的加入,可以实现双波段高效吸收电磁波,材料在8.5 ~11 GHz 和14.5 ~16.5 GHz 频率范围内反射率小于-10 dB。根据仿真结果,制作了透明吸波体样品,测试了材料反射率和透光率,测试反射率结果与仿真结果吻合得较好,且在可见光区及近红外区透光率达到70%以上。     

镍锌铁氧体/炭黑填充环氧树脂基吸波性能研究

以环氧树脂为基制备了Ni—Zn铁氧体／炭黑双层结构复合材料吸波平板,由具有良好阻抗匹配的表面层、高吸收层组成（总厚度控制在6mm之内）。采用矢量网络分析仪对其在4～18GHz频段内的吸波性能进行了测试。结果显示,随炭黑质量分数的增加,吸收层的吸波陛能呈上升趋势,在炭黑质量分数达到35％时,在4．2GHz处出现吸收的峰值,此时,优于-6．00dB的有效频宽为5．8GHz。     

微波暗室静区性能仿真预测方法

为了有效预测微波暗室的静区性能,使用FEKO软件进行任意入射角度条件下角锥吸波材料的前向反射率仿真,并以某矩形暗室结构为例,利用吸波材料反射率仿真结果,采用射线追踪法计算了发射天线位于天线阵面上典型位置时暗室静区内反射电平的分布情况.经比较,仿真结果与实际测量结果一致性较好,该方法为微波暗室性能预测提供了有效手段.     

十字架型超材料吸波特性及机理研究

设计了一种十字架型电磁超材料吸波体,采用CST studio suite 2009 频域求解器提取S 参数进行仿真研究,并计算了其吸波率,在24.65 THz 和35.25 THz 得到两个吸收峰,吸收率分别为0.83 和0.997。改变材料结构尺寸,在7.3 THz 达到完美吸收,吸收率接近于1。将THz 波段的超材料吸波体结构尺寸放大1000 倍,在GHz 波段同样可以达到完美吸收,说明超材料吸波体可通过对结构尺寸调节改变吸收波段。另外研究了这种吸波体的吸收机理,发现吸收主要在第一层的十字架金属单元层,可用于Bolometer 探测器的设计。     

一种陶瓷复合吸波材料的表面分形表征及其性能研究

通过RCS(雷达截面)综合测试系统,对实验室自制的陶瓷复合吸波材料的吸波性能与材料表面形貌进行研究,结果表明:(1)陶瓷复合吸波材料表面存在分形的重要特征,所制3块材料的表面灰度分维数分别为2.3602、2.3907、2.6255;(2)实验频率范围内,陶瓷复合吸波材料的相对反射率与发射频率存在显著线性关系;(3)随着发射频率的升高,不同表面形貌的材料的相对反射率的升高速率不同;(4)陶瓷复合吸波材料的相对反射率随发射频率的变化速率(斜率)与材料表面分维数存在极其显著的线性相关性.     

微晶玻璃基吸波涂层材料的介电性能研究

吸波涂层大部分是以有机材料为载体,在其中添加导体(如W,Mo)或半导体材料(如SiC,TiC,TiO2),然而,有机载体的高温耐受温度不超过200℃,高温热稳定性很差。一般无机材料的高温耐受性较好,其中研究较多的几种材料包括TiC、TiO2以及通过不同手段制备的SiC等。为了提高吸波涂层的耐热性能,文中实验采用Mg-Al-Si系微晶玻璃作为基体材料,通过向微晶玻璃中加入不同吸波介质材料,包括含量相同的TiC、TiO2以及干法制备的SiC和通过湿法制备的SiC;对比了相同含量,不同吸波材料的介电性能;探究了作为吸波涂层材料吸波能力较强的介质材料。结果表明:TiC在X波段和Ku波段的吸波能力都较为突出,并且比不同制备方式的SiC的吸波能力强。通过显微结构的表征发现,在微晶玻璃中的TiC材料分布均匀,颗粒细小,有利于材料吸波。经过测试,试验制得的样品可在800℃的空气中反复使用,介电性能无明显变化,具有较好的的高温热稳定性和抗氧化性。