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。     

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″.     

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GJB 2038—94"雷达吸波材料反射率测试方法"中的雷达截面(RCS)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26.5～40 GHz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.     

基于等离子体超材料局部场调控特性的低频吸波材料设计方法

实现低频段雷达波的高性能吸收,通常需要增大磁性吸波材料(MAs)的厚度,这无疑会增加吸波材料的重量,制约实际应用潜能。对此,本文我们提出了基于等离子体超材料(PM)调控传统磁性吸波材料内部磁场的方法,利用金属短线调控磁场分布的特性,通过增强其与底层金属底板之间整个局部空间的磁场强度,在其中加入传统磁性吸波材料后,就能有效提升传统磁性吸波材料的吸波性能,进而使整体结构在其工作频段都具有较强的吸波性能。仿真和实验结果表明：垂直入射时,所设计的吸波超材料可在0.9～2.2 GHz频段内实现高效吸收,入射角逐渐增大到60°时,90%的吸收带宽仍可以达到0.73～3.12 GHz。该设计方法在雷达隐身、电磁兼容和通信等领域都具有较大的潜在应用。     

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。     

8 mm波段隐身涂层的设计与性能研究

主要在毫米波波段范围内,采用新型材料,分析了各种材料所能达到的性能指标,并对雷达波隐身涂层进行多层结构设计,按照分析结果制备了平板样品,对其吸波性能进行测试,通过对测试结果的分析,采用这种设计方法后,在毫米波段对雷达波具有较好地吸波性能。     

Ld_2O_3掺杂对Ni-Zn铁氧体/泡沫铝复合材料吸波性能的影响

为了研究掺杂Ld2O3对Ni-Zn铁氧体/泡沫铝材料吸波性能的影响,在泡沫铝表面涂覆了单一Ni-Zn铁氧体和掺杂不同质量分数的Ld2O3的Ni-Zn铁氧体复合粉,利用GJB2038—94"雷达吸波材料反射率测试方法"中的雷达截面(RCS)法对材料微波反射率进行了测量,扫描电镜(SEM)对吸波剂的形貌进行了分析.结果表明,在12~18 GHz频段内,涂覆添加Ld2O3后泡沫铝复合材料的吸波性能优于涂覆单一的Ni-Zn铁氧体.在26.5~40.0 GHz频段内,Ld2O3质量分数为1%的泡沫铝复合材料吸波性能最好,当其质量分数大于1%时,材料吸波性能降低.因此,在泡沫铝合金表面涂覆适当比例的Ni-...     

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.     

涂敷薄RAM的平板和立方体的雷达散射截面

根据等效原理、远场近似和边界条件，采用高频近似方法来分析雷达吸波材料涂层的矩形导电平板的电磁散射。当涂层是各向同性或单轴各异性的薄吸波材料时，应用这个简单而有效的方法，可以计算电大尺寸涂敷目标的雷达散射截面（RCS）。本文以涂敷导电平板和立方体为例，计算了雷达散射截面随入射角、涂层材料及涂层厚度的变化关系，结论还显示了目标涂敷雷达吸波材料后电磁散射的一些性质。     

吸波涂层损伤对隐身性能的影响

装备表面覆盖的吸波涂层在长期使用后容易发生磨损、膨胀、老化等损伤,从而影响吸收性能。利用反射率、相位测量和微波成像技术,研究了这3种损伤模式及其对吸收性能的影响。首先制作了带有三种损伤类型的雷达吸波涂层和红外 雷达兼容吸波涂层样板,采用弓形法测量反射率和相位,采用雷达散射成像系统建立样板散射图像。通过实验结果和定性分析,发现所有类型的损伤都使涂层吸收性能恶化,其相应的吸收频带变窄,并随涂层的结构或吸波材料成分的变化而变化。其中,磨损损伤模式对这两种吸波涂层的影响最为严重,导致吸收能力急剧下降。     

复杂涂敷目标的RCS计算

给出了一种快速计算复杂涂敷目标散射场的方法。将复杂目标电磁散射分成面元和边缘散射,运用物理光学(PO)、阻抗边界条件(IBC)、等效电流(EM C)和物理绕射理论(PTD)对复杂目标雷达散射截面(RCS)进行计算,并将计算结果与文献结果及无涂敷纯金属目标的RCS进行对比分析,结果与文献及预期估计情况吻合较好,表明该方法不仅计算简单,而且结果也较为精确。     

EM Scattering from conducting flat plates coated with thin RAM

According to the equivalence principles, high frequency approximation and boundary conditions, a method has been developed to deal with the EM scattering by a rectangular conducting flat plate coated with uniaxial anisotropic radar absorbing material (RAM). The simple and effective method is available to the system of RCS prediction in which the large complex targets modeled by facets and wedges. Numerical results show some properties of EM scattering by conducting plate coated with thin uniaxial anisotropic RAM. Biography: Yang He-lin (1984-), male, Ph. D. candidate, research direction, electromagnetic theory.     

复合型雷达吸波材料

研制了一种由羰基铁粉和导电聚苯胺(PAn)复合而成的新型宽频带雷达吸波材料.通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析其微观组成是羰基铁粉表面包覆聚苯胺;复合吸收剂0.9mm单层吸波涂层在6～18GHz范围内吸收量达5dB.通过设计还可以进一步拓宽频带和增强吸收.这种材料重量较轻、耐腐蚀、频带宽,有望开发成为实用吸波材料.     

材料涂覆非正交金属二面角反射器的后向散射

利用物理光学法计算任意入射方向下材料涂覆非正交金属二面角反射器的后向散射,考虑了1次、2次和3次反射的贡献.通过对材料参数以及二面角的合理优化,可将金属正交二面角反射器的后向RCS减小至期望的水平.与矩量法的计算结果比较表明,该方法可以较好地预测二面角反射器后向RCS的变化趋势.     

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。     

基于光学定律的多层介质反射系数研究

从电磁波的反射定律和折射定律出发,导出了多层介质的近似反射系数。给出了多层介质反射系数与两层反射系数之间的关系。近似反射系数与Maxwell方程组导出的反射系数形式上存在一项差异,分析可知该差异来自于忽略多次反射的假设。最后仿真计算了三层雷达吸波材料(radar absorbing material,RAM)的反射系数,并分析了反射系数随入射角和极化方式的关系。     

基于C8051F020的微波雷达远程监控系统的设计与实现

为了实现对微波多普勒雷达工作环境及工作状态的监控,设计了基于C8051F020的微波雷达远程监控系统。系统以C8051F020单片机为控制核心,以温湿度传感器、射频信号检波器、继电器、液晶显示器及双口RAM为数字外设。该系统能够完成对雷达工作环境中温湿度的测量及显示、射频信号的检波及采集、继电器组的控制,并且能够实现与上位机系统的实时通信。     

各向异性吸波材料对电磁波的反射

由麦克斯韦方程出发导出了各向异性吸波材料的反射系数公式;通过理论分析讨论了各向异性吸波材料对电磁波的反射特性;由各向异性吸波材料的反射系数公式可导出各向同性吸波材料的反射系数公式．     

正负介质覆盖下金属柱的电磁散射特性研究

基于严格的电磁场理论,文章分析了正负双层介质涂覆金属柱的电磁散射特性,并讨论了金属柱包层厚度对远区散射场的影响.通过分析单层正介质和双层介质涂覆下金属柱的电磁散射特性,可知适当选取外层双负介质厚度能有效降低金属柱的后向散射场.