發(fā)布時(shí)間：2021-07-06 02:48

　　隨著電子設(shè)備的高度集成化,電磁兼容（EMC）成為電子設(shè)備穩(wěn)定高效工作的必要條件,而其中電磁波吸收材料的研究已成為EMC的一個(gè)重要分支。蜂窩材料因?yàn)槠洫?dú)特的空心結(jié)構(gòu),具有重量輕、比強(qiáng)度和比剛度高、絕熱和減震效果好等優(yōu)良性能,可應(yīng)用到承力件。給其加入吸波涂層并經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì),則具備了優(yōu)異的吸波性能,因此蜂窩吸波材料的研究受到越來越多研究者關(guān)注。蜂窩吸波材料要想達(dá)到很好的吸波效果,其電磁參數(shù)的研究是十分重要的。蜂窩吸波材料的等效電磁參數(shù)（等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率）可以通過實(shí)驗(yàn)得到,但實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、過程復(fù)雜費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且還可能會(huì)因環(huán)境的影響有偏差。因此通過研究各結(jié)構(gòu)參數(shù)以及吸波功能層參數(shù)對(duì)反射系數(shù)的影響,建立蜂窩吸波結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)、電磁參數(shù)與電磁傳輸特性之間的關(guān)系模型,基于該模型指導(dǎo)蜂窩吸波材料的設(shè)計(jì)就變得非常重要。本文以芳綸紙蜂窩為研究對(duì)象,考慮蜂窩吸波材料獨(dú)特的物理尺寸結(jié)構(gòu)對(duì)等效電磁參數(shù)的影響,建立了蜂窩吸波材料的等效電磁模型,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的有效性。論文基于等效媒質(zhì)理論和歐幾里得范數(shù),分析了蜂窩吸波材料的物理尺寸參數(shù)對(duì)等效電磁參數(shù)的影響,充分考慮蜂窩的墻厚w、蜂窩邊長(zhǎng)r、蜂窩高度h、蜂... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

蜂窩吸波結(jié)構(gòu)示意圖

隼礪凼狀胃?雋碩嘞嗝街首楹蝦蟮牡刃Р問?舷陸?的范圍[19]。之后，美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)的L.Tsang和麻省理工學(xué)院的J.A.Kong在1981年提出了強(qiáng)波動(dòng)理論。強(qiáng)波動(dòng)理論是針對(duì)弱波動(dòng)理論適用范圍窄的不足，而新提出的對(duì)介質(zhì)有著更準(zhǔn)確的等效介電常數(shù)預(yù)測(cè)[20]。F.C.Smith團(tuán)隊(duì)在1999年通過使用時(shí)域有限差分法計(jì)算了蜂窩結(jié)構(gòu)3個(gè)互相正交方向上平面波源照射下的反射系數(shù)和透射系數(shù)，得到了蜂窩等效電磁參數(shù)。通過擬合的方法，得到等效介電常數(shù)的表達(dá)式。除此還分析了不同情況下蜂窩等效電磁參數(shù)，但這個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式誤差較大[21]。圖1-2當(dāng)εa=10ε0時(shí)的蜂窩結(jié)構(gòu)等效徑向介電常數(shù)[22]MartinJohansson在2005年發(fā)表的文章中使用有限元法分別計(jì)算了蜂窩、金字塔和對(duì)立豎條結(jié)構(gòu)的等效介電常數(shù)，同時(shí)計(jì)算了HS理論等效介電常數(shù)，進(jìn)行了兩者的比較。比較發(fā)現(xiàn)：當(dāng)εa=10ε0時(shí)，有限元法計(jì)算出的電磁參數(shù)與使用HS上界公式計(jì)算的更吻合，如圖1-2所示[22]。國(guó)內(nèi)研究較晚，最早的是華中科技大學(xué)何燕飛團(tuán)隊(duì)在2008年將蜂窩孔簡(jiǎn)化為橫截面為圓形的纖維，如圖1-3所示。其采用強(qiáng)擾動(dòng)理論來分析，得到的結(jié)論是：對(duì)應(yīng)不同的蜂窩結(jié)構(gòu)吸波材料高度，吸收層存在最優(yōu)厚度，使反射率最低[23]。

第一章緒論3(a)(b)圖1-3纖維狀結(jié)構(gòu)及蜂窩狀結(jié)構(gòu)示意圖[23]。(a)一致取向纖維狀材料結(jié)構(gòu)示意圖；(b)蜂窩狀材料結(jié)構(gòu)示意圖西工大張永杰團(tuán)隊(duì)在2009年基于有限元法分析了HS理論對(duì)不同蜂窩基底的等效電磁參數(shù)的精確度。得到的結(jié)論是：當(dāng)周期結(jié)構(gòu)單元為電磁參數(shù)大的介質(zhì)包圍電磁參數(shù)小的介質(zhì)時(shí)，用有限元法算出的等效電磁參數(shù)與HS上界公式計(jì)算結(jié)果比較接近；當(dāng)周期結(jié)構(gòu)單元為電磁參數(shù)小的介質(zhì)包圍電磁參數(shù)大的介質(zhì)時(shí)，用有限元法算出的等效電磁參數(shù)與HS下界公式計(jì)算結(jié)果比較接近[24]。電子科技大學(xué)周佩珩團(tuán)隊(duì)在2012年通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了Johansson的理論模型，使用的是HS理論。該團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)制備了均勻蜂窩，測(cè)試了等效電磁參數(shù)，其和計(jì)算出來的等效介電常數(shù)基本吻合,并將蜂窩吸波材料可等效為同等厚度介質(zhì)板[25]。西工大趙雨辰在2012年對(duì)采用強(qiáng)擾動(dòng)理論和變分法的兩種等效模型結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，分析了兩種模型中橫向等效電磁參數(shù)的對(duì)稱性與實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的非對(duì)稱性方面存在的顯著差異，并通過引入代表蜂窩結(jié)構(gòu)橫向非對(duì)稱性參數(shù)的方法對(duì)等效電磁模型進(jìn)行了改進(jìn)。數(shù)值仿真表明，在使用等效電磁模型來描述蜂窩結(jié)構(gòu)時(shí)，變分模型要優(yōu)于強(qiáng)擾動(dòng)模型，而改進(jìn)模型不僅使得兩種等效電磁模型都能夠反映出蜂窩結(jié)構(gòu)橫向電磁參數(shù)的非對(duì)稱性，而且能夠在一定程度上提高等效電磁模型的準(zhǔn)確性。同時(shí)也分析了HS理論和SFT理論的差異，對(duì)這兩理論進(jìn)行了準(zhǔn)確性論證，提出了目前對(duì)更優(yōu)模型的需求[26]。圖1-4橫向等效介電常數(shù)對(duì)比[26]


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