吸波材料模型及暗室性能研究.pdf

1、隨著電波暗室建設(shè)的普及，電波暗室的設(shè)計(jì)方案越來越受關(guān)注，利用數(shù)值計(jì)算的方法預(yù)估電波暗室的性能為其設(shè)計(jì)提供了便利的條件。但是由于電波暗室的電大尺寸特性，以及吸波材料復(fù)雜的陣列結(jié)構(gòu)，完全模擬電波暗室實(shí)物建模為計(jì)算求解帶來的沉重的計(jì)算量是難以估量的。在低頻段，電波暗室和吸波材料的電尺寸較小，吸波材料陣列的尺寸遠(yuǎn)小于波長。我們可以近似認(rèn)為這時(shí)的穩(wěn)態(tài)場是隨著介質(zhì)結(jié)構(gòu)呈周期分布。通過對周期單元(胞元)進(jìn)行均勻化等效，水平方向使用有效電磁參數(shù)的均勻材

2、料代替原周期分布材料，垂直方向用分層的方法等效角錐的周期漸變結(jié)構(gòu)，從而大大的降低電波暗室建模的復(fù)雜度及仿真的計(jì)算量。 本文通過對電磁參數(shù)測試原理及復(fù)合型材料的有效電磁參數(shù)的分析總結(jié)，首次提出應(yīng)用傳輸/反射法計(jì)算周期陣列吸波材料的有效電磁參數(shù)等效模型的新方法。通過建立同軸的傳輸/反射模型，計(jì)算吸波材料陣列各個(gè)分層單元的有效電磁參數(shù)，并代入到吸波材料的均質(zhì)分層模型當(dāng)中求解等效后的反射率。依據(jù)文獻(xiàn)[1]，選用Hashin—Shtrik

3、man下邊界計(jì)算實(shí)心聚氨酯角錐陣列的有效電磁參數(shù)的等效模型，并將該兩種等效模型的反射率值與原三維角錐陣列模型的反射率進(jìn)行分析對比驗(yàn)證，證實(shí)了新方法的有效性。最后將分層模型引入到電波暗室模型當(dāng)中就行全波仿真求解，得到在選用不同類型和尺寸的吸波材料的條件下，預(yù)測電波暗室的各個(gè)性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)電波暗室設(shè)計(jì)的目的。 在電波暗室的性能仿真中，主要針對的性能指標(biāo)是半電波暗室的歸一化場地衰減(NSA)，選擇半波偶極子作為發(fā)射天線，接收端用場探點(diǎn)

4、來等效接收天線。接收區(qū)域是距發(fā)射天線3m，距地面1～4m的區(qū)域。用類似的方法可以得到傳輸損耗和場均勻性。計(jì)算傳輸損耗(NSTL)時(shí)固定發(fā)射天線，接收天線同樣用場探點(diǎn)來等效。通過探測出的電場進(jìn)行進(jìn)一步求解。場均勻性(FU)的接收端探點(diǎn)按照場均勻性測試標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，通過對提取出的場強(qiáng)操作得出場均勻性指標(biāo)。 本文的選用的仿真工具是Ansoft公司開發(fā)的高頻結(jié)構(gòu)仿真軟件HFSS。該工具基于有限元算法，對高頻場求解可以得到很高的精度，目前廣泛