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 资讯信息 => 电磁波吸收材料的应用
发布日期:[2010-6-8]    共阅[855]次
    1前言

电磁波吸收材料系利用软磁铁氧体在高频下损耗增大的现象来达到吸收电磁波之目的。在工程上

的实际应用中,除要求材料在从RF到微波的很宽频率范围内有高的电磁波能量吸收率外,还要求

材料的机械强度好、涂层薄、重量轻、耐温和耐湿、抗辐射和抗腐蚀。目前实用的材料有Ni-Zn

铁氧体和六角晶系铁氧体等。在工程应用上,为提高对电磁波的吸收率和扩展吸收频率范围,多

制成掺有金属短纤维和有机高分子材料的复合物。此外,为克服早期吸收材料寄生于雷达目标表

面从而增加了重量的不足,近来国外还研制出一种用吸收材料与工程塑料复合而成的新型结构型

载荷体吸收材料。可用于飞机发动机的整流罩,已在美国F—111战斗机上运行数万小时。北美罗

克韦尔公司也为喷气发动机进气口研制成一种复杂的蜂窝式结构型吸收体,有很高的吸收率及机

械强度。

2吸收材料的形状

2.1尖劈形

微波暗室采用的吸收体常做成尖劈形,它是在泡沫塑料中掺入碳精粉然后再在外面包上一层高强

度型泡沫塑料做保护层,这样吸收体即使受到外界碰撞也不致损坏。但随着频率的降低(波长增

长),吸收体长度也大大增加,普通尖劈形吸收体有近似关系式L/λ≈1,所以在100MHz时,尖劈

长度达3cm;在60MHz,尖劈长度达5cm,不但在工艺上难以实现,而且微波暗室有效可用空间也大

为减少。2.2单层平板形国外最早研制成的吸收体就是单层平板形,后来制成的吸收体都是直接贴

在金属屏蔽层上,其厚度薄、重量轻,但工作频率范围较窄。

2.2双层或多层平板形

这种吸收体可在很宽的工作频率范围内工作,且可制成任意形状。如日本NEC公司将铁氧体和金属

短纤维均匀分散在合适的有机高分子树脂中制成复合材料,工作频带可拓宽40%~50%。其缺点

是厚度大、工艺复杂、成本较高。

2.4涂层形

在飞行器表面只能用涂层型吸收材料,为展宽频率带,一般都采用复合材料的涂层。如锂镉铁氧

体涂层厚度为2.5mm~5mm时,在厘米波段,可衰减8.5dB;尖晶石铁氧体涂层厚度为2.5mm时,在

9GHz可衰减24dB;铁氧体加氯丁橡胶涂层厚度为1.7mm~2.5mm时,在5GHz~10GHz衰减达30dB左右

2.5结构形

将吸收材料掺入工程塑料使其既具有吸收特性,又具有载荷能力,这是吸收材料发展的一个方向

近年来,为进一步提高吸收材料的性能,国外还发展了几种形状组合的复杂型吸收体。如日本采

用该类吸收体制成的微波暗室,其性能为:136MHz,25dB;300MHz,30dB;500MHz,40dB;1GHz~

40GHz,45dB。

3吸收材料的工程应用

在日益重要的隐身和电磁兼容(EMC)技术中,电磁波吸收材料的作用和地位十分突出,已成为现

代军事中电子对抗的法宝和“秘密武器”,其工程应用主要在以下几个方面。

3.1隐身技术

在飞机、导弹、坦克、舰艇、仓库等各种武器装备和军事设施上面涂复吸收材料,就可以吸收侦

察电波、衰减反射信号,从而突破敌方雷达的防区,这是反雷达侦察的一种有力手段,减少武器

系统遭受红外制导导弹和激光武器袭击的一种方法。如美国B-1战略轰炸机由于涂复了吸收材料

,其有效反射截面仅为B-52轰炸机的1/50;在0H-6和AH-1G型眼镜蛇直升机发动机的整流罩上

涂复吸收材料后可使发动机的红外辐射减弱90%左右。在1990年的海湾战争中,美国首批进入伊

拉克境内的F-117A飞机就是涂复了吸收材料的隐形飞机,它们有效避开了伊拉克的雷达监测。据

悉,瑞典海军近年来研制成功的世界上第一艘隐形战舰已投入使用,美、英、日、俄等国均已研

制出自己的隐形坦克和其它隐形作战车辆。此外,电磁波吸收材料还可用来隐蔽着落灯等机场导

航设备及其它地面设备、舰船桅杆、甲板、潜艇的潜望镜支架和通气管道等设备。

3.2改善整机性能

飞机机身对电磁波反射产生的假信号,可能导致高灵敏机载雷达假截获或假跟踪;一驾飞机或一

艘舰船上的几部雷达同时工作时,雷达收发天线间的串扰有时十分严重,机上或舰上自带的干扰

机也会干扰自带的雷达或通信设备……。为减少诸如此类的干扰,国外常用吸收材料优良的磁屏

蔽来提高雷达或通信设备的性能。如在雷达或通信设备机身、天线和周围一切干扰物上涂复吸收

材料,则可使它们更灵敏、更准确地发现敌方目标;在雷达抛物线天线开口的四周壁上涂复吸收

材料,可减少副瓣对主瓣的干扰和增大发射天线的作用距离,对接收天线则起到降低假目标反射

的干扰作用;在卫星通信系统中应用吸收材料,将避免通信线路间的干扰,改善星载通信机和地

面站的灵敏度,从而提高通信质量。

3.3安全保护

由于高功率雷达、通信机、微波加热等设备的应用,防止电磁辐射或泄漏、保护操作人员的身体

健康是一个全新而复杂的课题,吸收材料就可达到这一目的。另外,目前的家用电器普遍存在电

磁辐射问题,通过合理使用吸收材料及其元器件也可有效地加以抑制。

3.4微波暗室

由吸收体装饰的壁面构成的空间称为微波暗室。在暗室内可形成等效无反射的自由空间(无噪音

区),从四周反射回来的电磁波要比直射电磁能量小得多,并可忽略不计。微波暗室主要用于雷

达或通信天线、导弹、飞机、飞船、卫星等特性阻抗和耦合度的测量、宇航员用背肩式天线方向

图的测量以及宇宙飞船的安装、测试和调整等,这既可消除外界杂波干扰和提高测量精度与效率

(室内可全天候工作),还可保守秘密。

 
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