頻率選擇表面-磁性介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)寬頻吸波性能研究.pdf

1、寬帶吸收是吸波材料性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。磁性介質(zhì)吸波材料相對于介電損耗和歐姆損耗材料能夠更好地實現(xiàn)阻抗匹配，因此在吸波材料應(yīng)用中占據(jù)主要地位。由于磁性介質(zhì)吸波材料的吸波帶寬與其磁導(dǎo)率成正相關(guān)，所以提高磁導(dǎo)率是拓展磁性介質(zhì)吸波帶寬的有效途徑。然而，磁性介質(zhì)吸波材料的磁導(dǎo)率受限于Snoek定理，在 GHz頻段提高有限。本文研究將頻率選擇表面（FSS）引入到磁性介質(zhì)中形成多層吸波結(jié)構(gòu)，以拓展吸波帶寬。
　　首先，本文設(shè)計和制備了在磁性介質(zhì)

2、中嵌入含多諧振特性的開口金屬螺旋 FSS的多層吸波結(jié)構(gòu)。與厚度分別為1.3 mm、1.6 mm和1.9 mm的磁性介質(zhì)吸波材料相比較，含有 FSS的相同厚度的多層吸波結(jié)構(gòu)吸波帶寬分別提高了159.5％、69.3%和129.4%。分析表明，F(xiàn)SS-磁性介質(zhì)復(fù)合吸波體相對于不含F(xiàn)SS的磁性介質(zhì)吸波材料的表面磁場增強而電場減弱，F(xiàn)SS的加入增加了吸波體整體的等效磁導(dǎo)率而降低了等效介電常數(shù)，有效地改善了吸波體的阻抗匹配特性，從而降低了吸波體的反

3、射率。此外，在金屬FSS-磁性介質(zhì)復(fù)合吸波體中，低頻段的吸收峰主要由FSS的諧振產(chǎn)生；而高頻段電磁波在 FSS處發(fā)生散射，散射的電磁波被上層吸波材料損耗掉，由此形成吸收峰。當(dāng)兩種吸收峰對應(yīng)的頻點距離合適時，吸波帶寬就會明顯拓展。
　　其次，將磁性介質(zhì)圖案化形成磁性 FSS嵌入到多層吸波結(jié)構(gòu)中，不僅減輕了吸波材料的質(zhì)量，同時拓展了吸波帶寬。本文結(jié)合優(yōu)化算法設(shè)計了磁性FSS圖案的尺寸，實現(xiàn)了更寬頻帶的吸收。設(shè)計的兩組中間層為磁性FSS

4、且總厚度僅為1.8 mm的磁性FSS-磁性介質(zhì)復(fù)合吸波體，吸波頻帶分別為5.92-18 GHz和5.36-18 GHz。而中間層為對應(yīng)的完整吸波材料的多層吸波結(jié)構(gòu)頻帶為3.68-7.52 GHz。此外，本文基于磁性FSS的高頻散射特性得出其等效電磁參數(shù)，并將等效電磁參數(shù)應(yīng)用到多層吸波材料傳輸線模型（TL model）中，由TL model計算所獲得的反射率曲線很好地符合了磁性FSS-磁性介質(zhì)復(fù)合吸波體測試與仿真結(jié)果。在低頻段，磁性FSS