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介质层上的双周期阻抗贴片的Floquet分析

柴汉冬  
【摘要】: 随着军事科技的发展,隐身技术的应用已经成为其中的一项关键手段,并逐渐改变着武器装备的发展方向。隐身技术指的是,通过降低目标的各种可探测特征,包括雷达、红外、可见光、声等,来提高武器系统的生存和突防能力。其中,实现雷达隐身的一条途径就发展高效的雷达吸波材料。 雷达吸波材料按承载能力和成形工艺可以分为结构型吸波材料和涂覆型吸波材料。由于用途广泛且便于使用等原因,涂覆型吸波材料有着更大的应用前景。使用含有磁导率或介电常数虚部的材料可以在一定的频率范围内改善吸波材料的带宽。实际应用中磁吸收材料使用的较多,常见的例子有羰基铁粉和铁氧体,它们在涂覆型吸波材料中是最常用的。但不幸的是这些材料的密度较高,而且吸波特性极大的取决于涂层厚度。 为了达到雷达吸波材料“轻、薄、宽、强”的目标[2],需要开发新型的隐身材料。使用表面双周期结构来改善材料的吸波性能是一种可行的方法。本文根据Floquet理论、传输矩阵等建立了矩形双周期结构吸波材料的数学模型,然后通过矩量法求解了双周期表面贴片的未知电流的定解方程,最后求得材料的反射率参数,并根据该理论模型编制计算程序。 分别计算了有金属底板和无金属底板的情况下,单层和双层介质衬底上的双周期矩形贴片反射率曲线随贴片尺寸、周期尺寸、介质厚度、介质层的介电常数、表面阻抗等的变化规律。结果表明,通过对介质层上双周期结构进行合理的设计,可以达到有效拓展材料吸波带宽的目的。同时,还利用所求得的反射系数,计算了两种不同电介质衬底上加载矩形双周期贴片后的等效介电常数和等效磁导率,更加直观的展示了所加载双周期贴片对材料性能参数的影响。 通过对该双周期结构材料频率响应特性的多因数的数值计算研究,力图从中寻求某些规律性的结果,为进一步实际设计提供必要的基础。


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