電磁波在織物中傳播的正反演仿真研究.pdf

1、電磁紡織品因擁有優(yōu)良電磁功能且兼?zhèn)浼徔棽牧系娜彳?、輕質(zhì)等特點而備受關(guān)注，現(xiàn)已成為高性能電磁功能材料的重要組成部分，因此基于電磁場理論研究電磁波在織物中的傳播規(guī)律成為非常重要的研究課題。本研究目的是實現(xiàn)織物三維結(jié)構(gòu)的電磁仿真，定量計算出織物結(jié)構(gòu)、材料屬性及電磁波入射角度等因素對織物電磁性能的影響，并提出一種提取吸波織物理想介電常數(shù)分布的數(shù)值計算方法，為實現(xiàn)電磁紡織品數(shù)字化設計奠定基礎(chǔ)。
　　課題首先測量普通織物的介電常數(shù)在1Hz-1

2、0MHz范圍內(nèi)的分布，使用Debye及其拓展模型對織物介電常數(shù)進行非線性擬合，并利用NRW法定量計算電磁波在織物中的傳播特性。研究結(jié)果表明，普通織物介電常數(shù)在1-100Hz范圍內(nèi)快速減小后趨于穩(wěn)定，接近于空氣的介電常數(shù);普通紡織材料屬于Debye型色散材料，且Debye拓展模型能較好地描述普通織物的介電常數(shù)分布規(guī)律;電磁波幾乎全部穿透織物，其對電磁波的損耗率只有約10-8。
　　其次，使用TexGen軟件建立平紋、2/1斜紋和5/

3、3緯面緞紋組織的織物三維結(jié)構(gòu)模型，并在此基礎(chǔ)上得到層疊織物模型以及使用涂層或?qū)訅汗に囁纬傻膯蚊?、雙面對稱和雙面非對稱整理織物模型，為實現(xiàn)織物電磁仿真做準備。
　　再次，建立電磁屏蔽織物仿真模型，在NRW法驗證屏蔽材料仿真方法可靠性的基礎(chǔ)上，探討了織物電導率、電磁波入射角、織物密度以及織物層數(shù)對織物電磁屏蔽效能的影響。研究結(jié)果表明:織物電磁屏蔽效能隨著材料電導率增加顯著提高，當電導率大于500S/m時，屏蔽效能出現(xiàn)色散特性;織物密

4、度是影響屏蔽效能的關(guān)鍵因素;織物層疊后第一層對電磁波反射損耗起主要作用。
　　最后，建立吸波織物仿真模型，在TLM法和實際測量結(jié)果驗證吸波材料仿真方法可行性的前提下，探討了織物單元長度、厚度和織物組織對織物吸波性能的影響，并進一步分析織物吸波性能與電磁場的關(guān)系，且提出一種提取織物理想介電常數(shù)分布的數(shù)值計算方法。研究結(jié)果表明:織物單元長度和厚度是影響織物的吸波性能的重要因素;電阻損耗型吸波織物內(nèi)部在電磁波作用下會形成與電流方向一致的