吸收頻率可調(diào)范圍寬的鐵氧體基超材料及其帶寬拓展.pdf

1、在現(xiàn)代信息社會(huì)，微波吸收材料在電磁屏蔽、天線、隱身技術(shù)等軍事民用領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。而日益復(fù)雜的電磁環(huán)境及多樣的微波發(fā)射源要求微波吸收材料可以應(yīng)用在更寬頻段，因此，如何拓寬吸收帶寬成為目前吸波材料的熱點(diǎn)之一。目前，羰基鐵粉涂層可以在較薄的厚度內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻的寬帶吸收，但對(duì)低頻的吸收能力較差；超材料雖然能在較薄厚度內(nèi)在低頻實(shí)現(xiàn)強(qiáng)吸收，但通常為窄帶吸收，即使通過(guò)多種方式可以拓寬超材料的吸收帶寬，但拓寬仍然有限?？烧{(diào)諧吸波超材料的出現(xiàn)為解決超材料

2、的低頻吸收問(wèn)題提供了新的方法，但調(diào)諧范圍過(guò)窄而限制其應(yīng)用。在本論文中，我們提出通過(guò)將具有優(yōu)異調(diào)諧性能的鐵氧體作為基體材料，并將其與恰當(dāng)?shù)慕饘俳Y(jié)構(gòu)復(fù)合，實(shí)現(xiàn)了在低頻具有寬調(diào)諧范圍的可調(diào)諧吸波超材料，并在此研究的基礎(chǔ)上，將所設(shè)計(jì)的可調(diào)諧結(jié)構(gòu)與高頻寬帶吸收材料復(fù)合，在較薄的厚度內(nèi)獲得了具有低頻寬調(diào)諧范圍、高頻寬帶吸收的吸波材料。具體工作如下：
　　首先，通過(guò)將傳統(tǒng)材料鐵氧體與金屬柵條結(jié)構(gòu)復(fù)合，在外加磁場(chǎng)下實(shí)現(xiàn)了吸收峰在0.62到5.74

3、 GHz的調(diào)諧，并且吸收強(qiáng)度保持在0.9以上。在我們的設(shè)計(jì)中，鐵氧體的鐵磁共振頻率受外加磁場(chǎng)的調(diào)控，提供了優(yōu)異的調(diào)諧性能，但在入射電磁波與偏置磁場(chǎng)同向時(shí)存在很強(qiáng)的極化轉(zhuǎn)換，而金屬柵條結(jié)構(gòu)具有極化選擇特性，通過(guò)將兩者復(fù)合獲得了在低頻具有寬調(diào)諧帶寬的可調(diào)諧吸波超材料。結(jié)果表明，存在兩個(gè)相互獨(dú)立的吸收機(jī)制：一個(gè)源于金屬柵條對(duì)入射電磁波的衍射，并在柵條下方的鐵氧體部位相互干涉并發(fā)生損耗；另一個(gè)則是由于柵條對(duì)電磁波的衍射及鐵氧體自身的鐵磁共振，使

4、電磁波在柵條之間的鐵氧體區(qū)域發(fā)生損耗。由于這兩個(gè)吸收機(jī)制是相互獨(dú)立，且分別與柵條寬度和柵條間距相關(guān)，很容易通過(guò)調(diào)控這兩個(gè)參數(shù)使兩個(gè)吸收峰相融合以獲得更好的吸收性能。
　　其次，在前一工作的基礎(chǔ)上，將柵條之間的鐵氧體部分去除，并填充高頻吸收材料，如羰基鐵粉，實(shí)現(xiàn)了低頻吸收峰可調(diào)、高頻寬帶的吸波材料。以羰基鐵粉為例，在超材料厚度僅為1.5 mm時(shí)獲得低頻吸收峰在0.92到6.24 GHz范圍的可調(diào)、同時(shí)在7.5到18 GHz具有85％