X带吸波涂层的无反射曲线法设计
摘要:本文根据电磁波吸收原理,以环氧树脂为基材,炭黑为吸收剂,采用无反射曲线方法对X带单涂层电磁波吸收材料进行了设计与制备。研究表明,炭黑浓度为0.086g/ml,厚度为2.6mm的涂层,在X带(8～12GHz),-10dB吸收带宽达到55%以上,最大吸收为-17dB。本研究对设计与制备不同频带电磁波吸收涂层具有重要的参考价值。 关键词:吸波 涂料 X带 无反射曲线 设计
伴随着信息技术和电子工业的迅速发展,各种电子设备日益增多,电磁频带使用逐渐加宽,电磁波污染也日益严重,电磁波控制材料尤其是吸收材料的研究与应用已经成为国内外科技与产业的热点问题[1,2,3]。目前,针对雷达波段电磁辐射的控制一般采用涂料和板材形式。涂料以其附着结构表面,与结构一体化和少占空间等特点被广泛使用。吸收涂料主要采用树脂基材与吸收剂复合进行制备,吸收剂非常重要,一般采用介电材料或者磁性材料[4,5,6]。
根据电磁波吸收理论进行电磁波吸收材料的设计与制备是新材料制备能有效缩短吸波材料研制的周期,提高实验工作的效率,是吸收材料制备的技术关键[7]。传统方法一般先测量吸收剂
的电磁参数,然后进行间接计算,设计缺乏准确性。本文对此进行改进,直接测试电磁波吸收涂层的介电常数,然后采用电磁波吸收的无反射曲线方法进行涂层设计[8,9],并制备出新材料。研究表明,掺炭黑浓度为0.086g/ml,厚度为2.6mm的涂层在X带(8～12GHz),-10dB吸收带宽达到55%以上,最大吸收为-17dB。本研究对设计与制备不同频带电磁波吸收涂层具有重要的实际意义。
1 电磁波吸收理论
1.1 阻抗匹配设计原理
从电磁学原理可知,电磁波从自由空间进入介质材料内部,要想实现好的吸波性能不仅需要材料具有大的介电损耗,还要求各层材料的阻抗实现相互匹配,达到最佳的电磁波吸收效果,这就是阻抗匹配原理。在数学处理上,一般采用电磁场传输线理论来模拟计算[8,9]。当电磁波垂直人射时,多层吸波材料(见图1)的第与第层界面处的输入阻抗为
>吸波
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