多频复合结构超材料吸波器的设计

为了降低物体的雷达散射截面,实现对电磁波的吸收,利用超材料的电磁特性,设计了一款多频复合结构超材料吸波器。通过改变超材料的等效介电常数和磁导率,在空气中实现了吸波器与电磁波阻抗的匹配,并将电磁波束缚在器件内部转化为热能。仿真结果表明,该吸波器在3.68、5.96、8.45GHz频点电磁波的吸收率分别为99.9%、97%、99.5%,对不同的电磁波极化方向呈现不敏感性,同时在电磁波宽角度入射时仍具有较高的吸收率,其厚度远低于传统的吸波材料。     

一种双频超薄吸波结构在微带天线中的应用

设计了一种新型超薄双频带雷达吸波结构,通过提取阻抗参数、分析表面电场和电流分布,阐明了其吸波原理,并将其用于双频带微带天线,减缩天线带内雷达散射截面.结果表明,该结构在两个不同的频段内实现了高效吸波,且吸波效果具有入射角稳定性和极化角不敏感性;加载该吸波结构后,微带天线的辐射性能保持不变,而在天线的工作频率4.29GHz和6.49GHz处,其雷达散射截面分别减缩了8.59dB和9.9dB.实测与仿真结果相吻合,表明该结构能够有效应用于双频带天线的带内隐身.     

阻抗型FSS在阵列天线RCS减缩中的应用

设计了一种环状阻抗型频率选择表面吸波结构,并对其单元的电磁特性进行了详细分析.在此基础上将该阻抗型频率选择表面吸波结构应用于微带阵列天线雷达散射截面的减缩中.阻抗型频率选择表面结构由周期排列的频率选择表面单元组成,每个单元均由3个阻抗环构成,阵列天线为2×2的微带贴片天线阵,并将阻抗性频率选择表面结构排列在阵列天线单元之间.仿真结果表明,该结构可在6~22GHz频段内表现出良好的吸波特性.将其加载于微带阵列天线时,对天线的辐射特性产生的影响较小,且天线的单站雷达散射截面减缩效果明显,最大减缩量可达27dB,实现了宽带、宽角域的天线雷达散射截面减缩.     

基于拓扑优化的宽频超材料吸波体设计

为了弥补传统方法设计宽频超材料吸波体存在重复试验和设计周期长的缺陷，提出用拓扑优化方法来设计宽频超材料吸波体，通过改变表层拓扑结构以实现工作带宽的灵活调节。采用离散编码的方式进行拓扑编码化，通过一种结合动态权值和高斯误差的二进制粒子群算法优化拓扑结构，以实现C-Ku内任意工作频段的高吸波率。所设计的2种超材料吸波体在8.2～16.6 GHz和7～13 GHz频段的吸波率高于90%,尤其在X频段内，其中一种超材料吸波体的平均吸波率高达96.44%。实验结果表明，所提算法改善了早熟和后期局部搜索能力弱的情况，可更有效地应用于宽频超材料吸波体的设计。     

左、右手材料结构吸波性能的计算机仿真

为了考察在吸波体结构设计中引入左手材料所产生的效果,提出了空气/左手介质/右手介质/金属结构吸波体模型,用传输线模型对该结构的吸波特性进行了理论分析,并用遗传算法对结构进行了优化与计算机仿真.研究结果表明,在微波垂直入射条件下,当材料整体电磁参量最优匹配时,在0.4～10 GHz频带内该结构能实现平均-12 dB的反射率.表明左手介质的引入有利于实现材料整体电磁参量的较好匹配,提高吸收峰值,拓宽吸波体的带宽.这为宽频带/多频带吸收材料的研制提供了一条可供选择的途径.     

泡沫吸波材料结构对吸波性能的影响

为了研究吸波材料结构与吸波性能的关系,以无机泡沫吸波材料作为基体,采用多层复合研究阻抗匹配特性对吸波性能的影响,当材料为"透波层/吸收层"的2层复合结构时,在2.0~18.0 GHz频段反射率均小于-10.0dB,且于12.7 GHz处出现最大衰减峰为-21.5 dB.采用角锥和锥台处理研究材料表面构造对吸波性能的影响,结果表明:表面处理可以明显提高材料吸波性能,且角锥处理优于锥台处理.5×5阵列角锥的有效吸收带宽(反射率小于-10.0 dB)为15.3 GHz,反射率在9.4 GHz处到达最小值为-43.4 dB;8×8阵列角锥的有效吸收带宽(反射率小于-10.0 dB)为18.0 GHz,平均反射率达-34.5 dB.     

磁介质吸波剂／多孔金属材料吸波性能

为了研究磁介质吸波剂／多孔金属材料吸波性能,在泡沫铝合金表面涂覆了Ni—Zn铁氧体（CFe）、羰基镍粉（CNi）以及二者的复合粉,利用GJB2038-94“雷达吸波材料反射率测试方法”中的雷达截面（ReS）法对该材料的微波反射率进行了测量．结果表明,在12～18GHz频段内,复合磁介质吸波剂／泡沫铝材料吸波性能介于单一吸波剂样品CFe与CNi之间;在26．5～40GHz频段内,羰基镍质量分数为40％的泡沫铝复合材料吸波性能最好,当其质量分数大于40％时,材料吸波性能逐渐降低．因此,在泡沫铝合金表面涂覆适当比例的Ni—Zn铁氧体与羰基镍复合粉,可以进一步改善材料的吸波性能．     

含EPS和炭黑的水泥基吸波材料研究

在改进聚苯乙烯颗粒(EPS)水泥基吸波材料配比和制备工艺的基础上,对其电磁波吸收性能进行了试验研究.当EPS掺量分别为48Vol.%和60Vol.%时,EPS水泥基吸波材料的反射率在8~18GHz全频段内均低于-12dB,反射率最小值为-25dB.EPS水泥吸波材料为闭孔蜂窝结构且是一种透波材料,在水泥基体中形成电磁波吸收截面和散射截面,导致电磁波的能量损失.在水泥基体中掺入1.0%的炭黑可提高材料的吸波性能,炭黑水泥基吸波材料本身是一种电损耗介质,EPS颗粒和炭黑的共同作用使得吸波性能提高.     

基于等效电路模型的高频透波频率选择吸波体设计

基于等效电路模型分析方法设计了一种高频透波频率选择吸波体,实现了吸波体通带位于其吸波带之上频段的滤波特性.频率选择吸波体的损耗层和带通层分别采用了加载集总电阻的曲折方环单元和十字缝隙单元.仿真结果表明,所设计结构的通带中心频率位于X波段内的9.34 GHz,通带中心频率处的插入损耗小于0.7 dB,-10 dB吸波带为3.0~8.3 GHz.当电磁波斜入射角度小于40°时,所设计结构均保持稳定的传输性能和反射性能.由于频率选择吸波体所采用的周期单元结构的旋转对称性,其传输和吸波性能对入射电磁波的极化方式不敏感.     

无人目标机隐身优化设计与改装技术研究

针对当前雷达性能试验过程中对低可探测目标机的迫切需求以及磁性吸波涂层应用时存在的面密度大等诸多缺陷,通过优化设计吸收剂含量和涂层厚度,获得一种以碳纳米管(CNTs)为主吸收剂的轻质电损耗型吸波涂层,利用该涂层对某型无人目标机进行隐身优化设计和改装,飞行试验验证了机载雷达对无人目标机的作用距离。结果表明:当CNTs含量接近15%时,2.5 mm厚的吸波涂层在8.2～12.4 GHz频段内具有优异的吸波性能,反射率均能达到-8 dB以下。经设计涂覆处理后,无人目标机各强散射中心得到有效减弱,飞行试验结果表明涂覆后无人目标机的雷达散射截面(RCS)相比涂覆前缩减可达20 dB左右。     

Antenna radar cross section reduction by a reconfigurable radar absorbing structure

An active reconfigurable Radar absorbing structure using a pin diode for the radar cross section (RCS) reduction of the antenna reflector is proposed, which is able to be switched between metal reflector with OFF-state diodes and absorber with ON-state diodes. The reflection coefficient of the RAS reflector is able to be switched between less than -25.0dB with OFF-state diodes and more than -0.8dB with ON-state diodes around 8.3GHz. The RAS reflector with ON-state diodes is applied to a dipole antenna reflector and gives radiation performance equivalent to that of the dipole with a metal reflector. The RAS reflector with OFF-state diodes is used as a radar absorber for RCS reduction. Meanwhile, a chessboard-like geometry RAS reflector is proposed in response to the wideband RCS reduction. The RCS reduction band covers the working band and is extended to 5～18GHz. The results show that the reconfigurable RAS reflector can contribute to the antenna RCS reduction at the working frequency, with the radiation performance of the dipole antenna preserved.     

电磁污染控制用S带吸波粉煤灰板材的制备

报道了根据λ/4型电磁波吸收原理,通过理论设计和模拟分析,以电厂废渣粉煤灰为介电材料,通过电阻膜复合,成功制备出新型粉煤灰吸波板材.实验表明,电阻膜的电阻为356Ω/□(方块电阻),厚度1.5 cm的粉煤灰板试样在S带(2~4 GHz),-10 dB吸收带宽达到60%以上,在2.9 GHz,最大吸收为-25 dB,新材料可用于室内电磁环境的改善和污染控制,并为粉煤灰的利用提供了新的高附加值途径.     

Application of metamaterial absorber for RCS reduction of slot antenna

An ultra-thin metamaterial absorber with polarization stability, a wide incident angle and no surface ullage layer is proposed and applied to the waveguide slot antenna to reduce its in-band Radar Cross Section(RCS). Theoretical analysis, and simulation and experimental results demonstrate that the absorber can exhibit an absorption of 99％ with thickness of only 0.0057λ, that when applied to the waveguide slot antenna in an optimized distribution, it can reduce the in-band RCS of the antenna for more than 3dB from -21° to +21°, that the largest reduction value exceeds 13dB in the normal direction, and that it can increase the gain by 0.99dB.     

Influence of absorbent on electromagnetic wave absorbing property of porous concrete

Influences of ferrite content and iron ore powder content on electromagnetic wave absorbing property of porous concrete are studied.The radar cross section(RSC)of samples was tested in a microwave anechoic chamber.Results show that the optimum content of ferrite is 15%,and the minimum,maximum and average reflectivity of the sample is-46.60 dB,-10.84 dB and-23.75 dB,respectively.And the sample’s improved bandwidth is 8.2 GHz.The optimum content of iron ore powder is 20%,and the minimum,maximum and average reflectivity of the sample is-34.69 dB,-9.25 dB and-20.69 dB,respectively.And the sample’s improved bandwidth is 6 GHz.In conclusion,appropriate ferrite and iron ore powder can improve wave absorbing property and widen wave absorption bandwidth of porous concrete.     

结构吸波材料的设计与性能预报

雷达吸波材料的吸波性能通常以吸波材料对电磁波的功率反射系数来表示．功率反射系数是各层的厚度、磁导率和介电常数的函数．本文选用多变量函数的搜索方法，利用Hooke-Jeeves算法由C^ 编译器依据传输线理论编制了优化设计程序，对所选用吸波剂MnO和ZnO铁氧体材料进行了计算，并掺入适量的Fe3O4控制自然共振吸收频率，利用共振机理，实现了在较大程度上展宽频带。同时将利用Lichtenecher公式计算出的各个吸收剂成分用环氧树脂作粘结剂，复合成吸波材料，进行了吸波性能测试。结果发现，随着环氧树脂成分的增加，复合材料的电磁参数呈现降低趋势，因而在复合过程中合理地控制环氧树脂的成分，可以得到各层复合材料所需要的电磁参数。     

一种新型高增益低雷达散射截面微带天线

设计了一种双屏频率选择表面,由传输线模型和表面电流、电场分布分析了其透波机理,并将其作为微带天线的天线罩;由射线理论和相位相消原理分析了新天线高增益和带内雷达散射截面减缩机理．仿真和实验结果表明:加载天线罩后的天线,在带宽没有受到影响的条件下,天线增益提高了5.49dB,E、H面半功率主瓣宽度分别减小了63°和52°;同时,在2～18GHz范围,天线法线方向带外和带内雷达散射截面减缩均在5dB以上;在-23°～23°范围,天线带内雷达散射截面减缩最大超过20.94dB．     

铁氧体/铁粉混合材料的电磁吸波性能

以铁氧体、铁粉作为吸收剂制备多种电磁吸波涂料,测试与分析所得电磁吸波涂料的电导率、电磁参数及吸波性能。结果表明随着铁粉掺量的增加,所得电磁吸波涂料的电导率增加,在中高频区介电损耗和磁损耗均有所提高;铁粉与铁氧体的质量比为2：8时吸波涂层的吸波性能最好;反射率损耗〈-10.0 dB时的有效吸收频段在中低频区,有效带宽达4.5 GHz,最大吸收率为-16.63 dB。