雷达吸波材料技术研究综述

文章阐述了吸波材料的研究意义,然后给出了雷达吸波材料的工作隐身原理,重点介绍了纳米吸波材料,多频谱吸波材料,手性吸波材料,导电高分子吸波材料,结构吸波材料,多晶纤维吸波材料,电路模拟吸波材料,等离子体吸波材料等新技术的发展及应用,最后提出了雷达吸波材料技术的发展趋势。     

浅谈雷达吸波材料的发展现状

随着科技的发展,现代化武器装备对于隐身性能的需求越来越强烈,隐身性能已经成为衡量一种武器装备先进性的一项重要标准,现阶段实现隐身技术主要的手段是通过雷达吸波材料,本文就传统和新型雷达吸波材料的发展现状进行了评述以及展望。     

基于超材料的雷达吸波材料研究进展

雷达吸波材料能够有效地抑制透射波和反射波,因而被广泛应用于隐身、电磁屏蔽和兼容以及无线通信等领域。受制于材料的电磁频散特性,传统吸波材料的宽带低频吸波性能难以进一步提高。近年来,随着超材料结构设计的不断发展,基于超材料构架设计实现的宽带电磁吸波,由于具有更加灵活的电磁调控能力,因而在其电磁性能提升方面具有更大拓展空间。围绕雷达吸波超材料的最新研究进展,结合电磁吸波超材料的发展背景、设计原理和性能表征方面的内容,着重介绍了基于多谐振叠加吸波结构、超材料与传统材料复合吸波结构、三维阵列吸波结构以及人工表面等离激元吸波结构设计的宽带雷达吸波超材料,并对于未来雷达吸波超材料的发展趋势做进一步展望。     

雷达吸波材料对斜入射电磁波的反射

从电磁场理论出发导出了电磁波斜入射时多层ＲＡＭ的反射系数公式;讨论了所导出公式与其他反射系数公式的关系;通过数值计算分析了电磁波的入射角、极化状态等对反射特性的影响．     

吸波材料地雷壳体防远距离雷达探测特性

为降低雷场的雷达侦察发现概率,提高地雷的障碍效果和生存能力,研究了微波吸收材料新型地雷壳体以提高防雷达探测性能,讨论了地雷目标雷达散射特性。当微波从壳体顶部或正侧面照射时,雷达散射截面(RCS)较强。采用羰基铁和铝合金粉为吸收剂设计和制作了微波吸收材料,在2~18GHz频率内的微波吸收衰减超过10dB。选用不锈钢纤维和羰基铁粉并采用注塑工艺制作了具有电磁屏蔽和微波吸收性能的地雷壳体样品。合成孔径雷达(SAR)探测实验结果表明:当微波从壳体顶部或正侧面照射时,RCS在8~12GHz频率内的微波衰减达到10dB。     

雷达吸波材料反射率的现场测量

雷达吸波材料(radar absorbing material,RAM)反射率的大小是衡量吸波材料性能好坏的重要指标.提出一种对雷达吸波材料反射率进行现场测量的新方法.该方法将六端口矢量反射计与H面喇叭测量探头相结合,并配合现代电子计算机及Matlab软件对测量系统进行校准与数据处理,最终成功实现雷达吸波材料反射率的现场测量.实验结果表明,该方案切实可行,精度满足工程需要,又一次拓宽了六端口测量技术这一经典理论的应用领域,并且在六端口系统的校准方面提出一种简单快捷的校准方法.该方法与传统方法相比,无论在时间上还是在校准精度上都有较大幅度的提升.     

吸波材料电磁参数的理论设计

根据雷达工作原理和等效电路法,通过理论计算得出了提高吸波材料的吸波性能所要满足的两个条件：第一,为了尽量减少雷达波在涂层表面的反射,要使得吸波涂层的相对复介电常数(εr)和其相对复磁导率(μr)尽量接近;第二,为了尽可能多地使进入到涂层内部的雷达波受到衰减,要尽量提高吸波材料的εr″和μr″.     

涂覆雷达吸波材料复杂目标RCS可视化计算

通过物理光学法 (PO)与阻抗边界条件 (IBC)结合求解涂覆雷达吸波材料 (RAM)复杂目标的面元散射 ,利用等效电流法 (ECM)与增量长度绕射系数 (ILDC)结合求解金属棱边散射 ,根据等效边缘电流求解介质边缘散射。利用非均匀有理B样条 (NURBS)曲面对目标进行几何建模。经过可视化电磁分析 ,在Windows 98/NT环境下求解涂覆RAM复杂目标的雷达散射截面 (RCS) ,与实验结果比较 ,获得令人满意的结果。     

抑制系数及其在评估雷达吸波材料对行波散射抑制作用中的应用

本文提出了一种评估雷达吸波材料对行波散射抑制程度的新参数－抑制系数,该参数能够评价出吸波材料对行波散射抑制效果的相对差异,而与目标的外形等因素无关,我们计算了几种国内外常用吸波材料的抑制系数－介电参数特性,抑制系数－涂覆厚度特性,以及多层介质覆盖时的抑制系数,得到一些有意义的结论。     

适用于77GHz车载毫米波雷达电磁屏蔽的超材料吸波体设计

基于柔性光学透明的ITO导电薄膜和PDMS介质,设计了适用于77GHz车载毫米波雷达电磁屏蔽的超材料吸波体.吸波体在74GHz～78GHz范围内的吸收率超过了90％,中心频率77GHz处的吸收率达到了98％.仿真证实该吸波体的吸收特性具有极化不敏感的特点.吸波体具有结构简单、柔性、光学透明和极化无关的优点,在77GHz...     

铁砂基复合电波吸收材料研究

在铁砂基复合电波吸收材料中混入一定量介电型吸收材料 ,使基础材料吸收量明显增加 ,由 13dB增至 2 7dB ,匹配厚度仍保持在 1.2mm左右 ,混入一定量的电阻型吸收材料 ,吸收量由 13dB略增至 15dB ,匹配厚度明显增加达 1.4 8mm ,吸收曲线变得平缓 ,同时混入二种类型只收介质未产生积累效果 ,因此可用它们来调整某些特性以满足不同需要     

Skin collagen fiber-based radar absorbing materials

By using skin collagen fiber (CF) as raw material,Schiff base structure containing CF (Sa-CF) was synthesized through CF-salicylaldehyde reaction.Then a novel radar absorbing material (Fe-Sa-CF) was prepared by chelating reaction between Sa-CF and Fe 3+.The coaxial transmission and reflection method was used to analyze the complex permittivity and complex magnetic permeability of these CF-based materials,and the radar cross section (RCS) method was used to investigate their radar absorbing properties in the frequency range of 1.0-18.0 GHz.Experimental results indicated that the conductivity of CF increased from initial 1.08×10-11 to 2.86×10-6 S/cm after being transferred into Fe-Sa-CF,and its dielectric loss tangent (tanδ) in the frequency range of 1.0-17.0 GHz also increased.These facts suggest that the Fe-Sa-CF is electric-loss type radar absorbing material.In the frequency range of 3.0-18.0 GHz,Sa-CF (1.0 mm in thickness) exhibited somewhat radar absorbing property with maximum radar reflection loss (RL) of-4.73 dB.As for Fe-Sa-CF,the absorbing bandwidth was broadened,and the absorbing intensity significantly increased in the frequency range of 1.0-18.0 GHz where a maximum radar RL of-9.23 dB was observed.In addition,the radar absorbing intensity of Fe-Sa-CF can be further improved by increasing membrane thickness.When the thickness reached to 2.0 mm,the RL values of Fe-Sa-CF were-15.0-18.0 dB in the frequency range of 7.0-18.0 GHz.Consequently,a kind of novel radar absorbing material can be prepared by chemical modification of collagen fiber,which is characterized by thin thickness,low density,broad absorption bandwidth and high absorption intensity.     

吸波微粒的散射和吸收特性

利用Lorenz-Mie散射理论,解出了吸波涂层中吸波微粒的散射、消光和吸收特性.讨论了吸波微粒在粒径不大于100μm范围内的散射与吸收特性:吸波微粒在此粒径范围内吸收远大于散射,在考虑涂层中的辐射传输时散射可以忽略不计;磁性粒子由于磁损耗,其吸收远大于具有相同介电常数和粒径的非磁性粒子;与非磁性粒子不同,在此范围内磁性粒子具有很强的前向散射性质.     

角锥型吸波材料应用新探

采用碳纤维与磁性微粉复合做成小尺寸角锥型吸波材料 ,具有良好的吸波性能 .角锥设计成高 1.5cm ,底座高 0 .35cm ,尖顶角 4 5° .经测量 ,2 # 材料在 2～ 18GHz频率范围内反射率在 - 10dB以下 ,3.72GHz处峰值反射率达 - 2 0 .86dB     

多层吸波材料的优化设计模型

通过优化设计,建立了多层吸波材料的理论模型.研究结果表明,多层吸波材料的最大吸收反射率与材料厚度的成单调递增关系,同时频宽却向低频方向发生偏移;反射损失(RL)-10d B的频宽随着厚度增加而减小;双层吸波材料的吸波频率范围比单层吸波材料的宽,三层吸波材料的吸波频宽进一步增大,且在C波段和Ku波段有最大反射损失吸收峰.各单层吸波材料具有不同的电损耗和磁损耗性能,经过优化设计复合后,多层吸波材料中各层吸波材料的优异性能的合理叠加使吸波频宽增大.模型的计算结果与实验测定结果的吻合度很好.     

双层吸波蜂窝复合材料结构优化设计

为探究不同吸波特性材料之间的组合规律,以在更宽频段范围内达到最佳雷达波吸收效果,选用两种不同吸波剂浸渍的纸蜂窝结构型吸波材料板（分别命名为FW10和FW20）,以石英纤维板为外侧蒙皮,制备出一种具有较好雷达波吸收能力的复合板件,该板件可与常规壁板结合使用。采用时域有限差分法计算不同材料厚度组合下的材料雷达散射截面（RCS）值和反射率,并采用正交设计法对最优厚度组合进行进一步的探究,结果表明：复合结构的吸波效果与各层材料组合及其厚度分布有关,所得最优复合板件厚度组合方案从外向内依次为1 mm石英纤维板,15 mm FW10和15 mm FW20。最优方案复合板件在0~18 GHz频段范围内反射率低于-10 dB的吸收频段宽度为13.1 GHz,最大吸收峰可达-29.5 dB。最后进行实物测试,验证了仿真分析的有效性。     

影响纳米锌铝复合氧化物紫外吸收性能的因素

在自制全返混液膜反应器中,采用共沉淀法,制备了粒径为30～90 nm的纳米锌铝复合氧化物.研究了Zn/Al摩尔比、锌铝复合氧化物前体的晶体结构完整性、煅烧温度及升温速率对锌铝复合氧化物紫外吸收性能的影响.结果表明,锌铝复合氧化物紫外吸收性能与其晶体结构密切相关.Zn/Al摩尔比提高、锌铝复合氧化物前体的晶体结构完整有利于增强紫外吸收性能;煅烧温度在400～600 ℃范围时,随着煅烧温度的升高锌铝复合氧化物紫外吸收性能增强,而在700～900 ℃范围时,煅烧温度升高紫外吸收性能降低;升温速率变化对锌铝复合氧化物紫外吸收性能影响不明显.     

掺杂聚苯胺复合材料电磁参数及吸波性能研究

采用3cm波导式测量线在8～14GHz频率范围内,用多点拟合的实验和计算方法对掺杂聚苯胺的微波吸收特性及参量进行了研究．发现浓H2SO4掺杂本征态聚苯胺(PAn)所合成材料的电损耗很小、磁损耗较大(相对于HCI—PAn)．FeCl2掺杂浓H2SO4-PAn材料可合成磁损耗较高、基本上有利于吸收微波的材料;更令人注意的是,将HCl—PAn与浓H2SO4-PAn—FeCl3按一定的比例混合,可以合成出平均衰减为13．37dB、最大衰减为26．7dB、密度为0．7g／cm^3、频宽为10．34～14GHz的很有利于吸收微波的材料．同时．比较了有机酸掺杂聚苯胺DBSA—PAn与HCI—PAn的吸波性能。     

微米磁性复合材料超声波吸收检测研究

目的研究磁性SiO2-Fe3O4-P(NIPAM-co-AA)有机-无机复合微球及复合材料的制备、吸收超声波的能力和吸波机理。方法分别对不同系列样品的超声衰减系数及声速进行测量、比对分析。结果磁性复合材料声衰减系数随SiO2的包覆厚度增大而增大,磁含量大小对声衰减系数有一定的影响,同时超声衰减系数对频率有很强的依赖性。结论复合材料中SiO2的包覆厚度、磁性大小对声衰减系数、超声速度有不同影响,此复合材料应用于超声波吸波材料时在较高频率对超声波的吸收效果好。     

纳米吸波材料及性能

由于纳米材料特殊的结构特征及其特殊的物理化学特性,使得纳米材料具有极好的吸波特性。文章从纳米材料的特点出发,分析了纳米吸波材料的性能特点,阐述了其吸波机理;介绍了各种纳米吸波材料的制备及性能的最新研究进展。