基于超材料的双频吸波器设计研究

设计了一种基于超材料的双频吸波器,由介质基板和上下两层金属组成。介质基板采用厚度为0.3 mm的高频PCB(印刷电路板):Rogers RT5880(相对介电常数εr=2.2,损耗角正切tanδ=0.0009),金属层厚度0.017 mm,材质铜(电导率σ=5.8×107s/m)。顶层金属为超材料单元胞,由开口金属方环结合十字缝隙组成,底层为全覆盖金属底板。利用HFSS软件进行了电磁仿真,在超材料结构表面施加垂直入射正弦平面波激励。仿真结果表明,其对垂直入射的6.2GHz、9.9 GHz的平面电磁波吸收率分别为80.07%和98.27%。该吸波器可作为基于PCB芯片间无线互连系统的吸波层,防止电磁辐射。     

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.     

耐高温宽带吸波超材料的设计及实验研究

提出了一种耐高温的宽带吸波超材料的设计和制备方法,得到了在整个X波段均具有90%以上宽带吸收率、可在室温到400℃工作的吸波超材料。该超材料结构由上层石墨电阻膜方片单元,底层石墨反射层以及中间氧化铝介质层构成,结构参数经过有限元模拟优化得到,通过丝网印刷法制备完成。实测与模拟吸收性能吻合良好,且在不同温度下能保持稳定的吸收性能。超材料的宽带强吸收源于磁共振机制带来的宽带阻抗匹配,以发生在电阻膜层的欧姆损耗为主。得益于磁共振机制,其吸波性能保持了较好的稳定性。与传统耐高温吸波超材料相比,该耐高温吸波超材料具有频带宽、吸收强、厚度薄、制备便捷、温度适应性好等特点,有望运用于高温吸波隐身及电磁兼容等领域。     

宽频电磁吸波超材料的研究进展

吸波超材料已经成为国内外电磁隐身和防护领域的研究热点,并取得了一系列重要的研究成果.介绍了材料的吸波原理和设计方法,综述了二维频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)型和三维周期性结构两类电磁吸波超材料的研究进展,并对宽频电磁吸波超材料的相关研究进行了展望.     

双频窄带超材料吸波体的设计

为了降低吸波体的雷达散射截面,实现完美吸波,利用超材料的电磁谐振特性,设计了一款开缝双环型结构吸波体。得益于超材料的LC谐振,该结构在1.59和4.06GHz具有超强吸波特性,在谐振频点处,超材料吸波体的某些区域相当于一个电磁波收集器,将能量限制在吸波体内,再转化成热能。经计算验证,该吸波体结构在1.59、4.06GHz的雷达散射截面(RCS)分别为-24、-23dB,远低于传统金属表面结构,能实现理想吸波。     

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。     

利用片上超材料构建单芯片太赫兹双频吸波器

利用65 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计了一种新的单芯片超材料结构太赫兹吸波器,面积约为0.60 mm×0.65 mm,包含75个吸波单元. 吸波单元图案采用CMOS工艺中顶层铜金属,厚度为3.2μm,设计为正八边形和正方形开口谐振环的组合结构;介质层由无掺杂硅玻璃、碳化硅、氮化硅等组成,厚度为9.02μm;介质层背面短线采用CMOS工艺中的第一层金属,厚度为0.2μm. 仿真结果表明,该吸波器在0.921THz、1.181THz 2个频率处达到最大吸收率,分别为 97.84%和 95.76%. 克服了采用砷化镓、薄膜工艺实现的太赫兹吸波器与CMOS工艺兼容问题,有利于在大规模集成电路中实现.     

吸波材料研究进展

雷达波吸收材料是现代武器隐身技术的关键材料之一。随着隐身技术的迅猛发展,吸波材料的研究受到世界各国的高度重视。本文介绍吸波机理、涂覆型吸波材料与结构型吸波材料的种类、结构型式以及国内外的相关研究进展情况,并提出吸波材料的发展趋势。     

吸波材料的研究进展

不管是军事用途还是民间用途,吸波材料都扮演着极其重要的角色,能够有效的躲避敌人的雷达探测,从而做到杀敌于无形,在日常生活中,能够有效减少或躲避电磁波对人体或者重要仪器的破坏。吸波材料按照成分分类可分为传统型磁性金属基吸波材料、新型碳基吸波材料、金属硫化物基吸波材料、金属氧化物基吸波材料、MOFs基吸波材料、LDHs基吸波材料、导电聚合物基吸波材料等。综述了吸波材料的最新研究进展,介绍了吸波材料的吸波机理和吸波性能的电磁参数。     

吸波材料设计中的全貌分析方法

多棱凸面体外形（如F－117）能达到低频（L，S波段）隐形要求，但如同等离子体隐形技术那样都存在强散射方向，难以对抗高精度时，空平台上的地，空一体化多基探测，微波吸波材料和合理形结合是最好的微波隐形选择，但难点是低频－薄层吸波材料难以实现。为此，提出了实现低频－薄层吸波材料的新途径，全貌分析研究方法是以系统论的观点和数字方法表述需求吸波材料有关参量的相互关系，并系统地指出传统设计方法的局限性和所导致的错误观念。     

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.     

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.     

一种新型人工异向介质结构的设计和仿真

根据异向介质可以由具有等效负磁导率的开路环形谐振器阵列和具有等效负介电常数的细金属导线阵列构成的基本原理，提出了一种新型的、相互对等嵌入的开路环形谐振器的结构.与传统的开路环谐振器相比，新结构中内环和外环相互对称，具有更好的电流分布形态和电磁特性.采用这种新型开路环形谐振器阵列和细金属导线阵列组合，得到了一种新型的人工异向介质，并同时给出了完整的设计和仿真过程.通过对上述介质的功率传输特性和“负”Snell折射特性的仿真，表明该结构在特定的频段内表现出了明显的“异向”性质.     

用于卫星导航终端的多频段层叠结构圆极化微带天线设计

针对多频段信号卫星接收天线,采用层叠微带和多级Wilkinson功分移相馈电网络结构,运用二点和四点馈电技术实现圆极化,设计了一种可用于3种卫星导航终端的新型多频段圆极化微带贴片天线。天线可工作于北斗一代的S频段,北斗二代的Bl和B2频段,Galileo的E5和E2-L1—E1频段以及GPS的u和L5频段。对天线模型及版图进行仿真的结果表明,该天线在各工作频段内反射损耗均小于-10dB,所有工作频段都具有良好的右旋圆极化性能和辐射特性。     

一种新颖的多频带超材料的仿真研究

基于产生负磁导率的具有周期性的金属谐振环单元结构,采用简化了的变形分裂谐振环设计太赫兹波段二维超材料。仿真结果显示这种超材料能够实现多个的电磁响应并获得较高的Q值;通过改变该材料的周期常数,使高频端的电磁响应位置发生了红移。     

共形异向介质覆层在单极子天线上的应用

当点源置于竖直放置的圆柱形低折射率介质( n＜1) 中时,其射线在竖直面会产生会聚特性而在水平面仍保持全向特性．据此原理,提出由金属柱阵列构成的圆柱共形异向介质覆层,并应用于单极子天线．利用矩量法对覆层的传输特性进行分析,并对基于此种覆层结构的单极子天线进行了实验验证．测试结果表明,该覆层在对单极子E面方向图进行会聚的同时保持H面方向图的全向特性,可使单极子的增益由5.0dB提高到7.8dB．     

多波段InSAR的CRT相位解缠方法

对于InSAR系统,当波长较长时,干涉图条纹频率较低,相位解缠容易,但反演的高程精度较低;而当波长较短时,干涉图条纹频率较高,相位解缠困难,但反演的高程精度较高.为了充分利用多波段InSAR干涉相位之间的互补信息,设计了利用中国余数定理的多波段InSAR相位解缠方法,采用由DEM仿真的多波段干涉图进行了相位解缠实验,得到了理想的解缠结果,成功解决了因地形起伏较大或基线较长而引起的干涉相位欠采样处的相位解缠难题.     

Damage Detection of Composite Material Intelligent Structure with a New Photoelectric System

A kind of photoelectric system that is suitable to measuring and to testing the damage of the composite material intelligent structure was presented. It can measure the degree of damage of the composite intelligent structure and it also can tell us the damage position in the structure. This system consists of two parts ： software and hardware. Experiments of the damage detection and the analysis of the composite material structure with the photoelectric system were performed, and a series of damage detection experiments was conducted. The results prove that the performance of the system is well and the effects of the measure and test are evident. Through all the experiments, the damage detection technology and test system are approved to be real-time, effective and reliable in the damage detection of the composite intelligent structure.