網(wǎng)站首頁 > 技術(shù)文庫 > 基礎(chǔ)知識 >
上一篇文章，我們只是粗略地介紹了一下吸波材料的類型和與吸波原理相關(guān)的知識。那么您可能會問：吸波材料為什么會吸收電磁波？在接下來的文章中，我們會向您較詳細(xì)地介紹吸波材料的兩大類吸波機(jī)制。今天我們向您介紹損耗型吸波機(jī)制。
材料損耗是指電磁波進(jìn)入吸波材料內(nèi)部，其能量被材料有效吸收，轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式能量而耗散掉。設(shè)計這種類型的吸波材料一般需要考慮兩個方面：阻抗匹配設(shè)計和衰減設(shè)計。阻抗匹配設(shè)計是指創(chuàng)造特殊的邊界條件使入射電磁波在材料介質(zhì)表面的反射系數(shù)R 最小(理想情況R = 0)，從而使電磁波最大程度地進(jìn)入材料內(nèi)部。
根據(jù)電磁場理論[1] ，當(dāng)電磁波由阻抗為Z0 的自由空間垂直入射到阻抗為Z 的半無限介質(zhì)表面時，其反射系數(shù)R 滿足：
----------- (1)
式中：
為介質(zhì)波阻抗： 
， 為自由空間波阻抗。在使盡可能多的電磁波入射進(jìn)入吸波材料內(nèi)部，我們就是要盡可能降低反射系數(shù)R。
當(dāng)介質(zhì)有損耗時,相對磁導(dǎo)率 和相對介電常數(shù) 表示為復(fù)數(shù)：
,
其中，實部 和 表征了材料的儲能容量，如磁化能和電容；而虛部 和 為極化損耗。由公式(1) 很容易推得,理想情況下的阻抗匹配公式：
--------(2)
然而,由于u和e都是與頻率 有關(guān)的函數(shù),同一介質(zhì)某個頻率 的 和 難以都滿足公式(2) ,因此該公式是相當(dāng)苛刻的。為此， 秦柏、秦汝虎等人提出一種更容易讓人接受的阻抗匹配公式：
即“廣義匹配定律”[2 ]:
，并且指出該公式可以作為有效地選擇材料和材料厚度的判據(jù)， 利用該公式容易獲得展寬、減輕、減薄的吸收劑。
衰減設(shè)計是指選用合理的損耗介質(zhì)(吸收劑)以及合理的材料結(jié)構(gòu)特征，以便使進(jìn)入材料內(nèi)部的電磁波迅速地最大限度地衰減掉。損耗介質(zhì)對電磁波的衰減能力常用電損耗角正切
和磁損耗角正切
來表示,其值越大,衰減能力越強(qiáng)。從這一點來看, 似乎意味著介質(zhì)的 和 越大,吸波能力越強(qiáng)。然而,損耗介質(zhì)的選用和材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計往往是緊密聯(lián)系在一起的。實際工作中，常常根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案來選用具有合適電磁參數(shù)的損耗介質(zhì)。因此，一心追求大的 或 的做法是不對的。
簡而言之，損耗型吸波機(jī)制就是盡可能增大入射電磁波量，盡可能加強(qiáng)熱轉(zhuǎn)換率，從而達(dá)到盡可能大的電磁波吸收功效。
在接下來的一篇文章中，我們將向您介紹吸波材料的另一類吸波機(jī)制：結(jié)構(gòu)型吸波機(jī)制。絕大部分吸波材料的吸波機(jī)制也無外乎是這兩類中的一種。
參考文獻(xiàn)：
[1] 畢德顯,電磁場理論,北京電子工業(yè)出版社,1985:450-454
[2] 秦柏,秦汝虎,金崇君,“廣義匹配規(guī)律”的論證及在宇航材料工藝,2004-5
材料損耗是指電磁波進(jìn)入吸波材料內(nèi)部，其能量被材料有效吸收，轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式能量而耗散掉。設(shè)計這種類型的吸波材料一般需要考慮兩個方面：阻抗匹配設(shè)計和衰減設(shè)計。阻抗匹配設(shè)計是指創(chuàng)造特殊的邊界條件使入射電磁波在材料介質(zhì)表面的反射系數(shù)R 最小(理想情況R = 0)，從而使電磁波最大程度地進(jìn)入材料內(nèi)部。
根據(jù)電磁場理論[1] ，當(dāng)電磁波由阻抗為Z0 的自由空間垂直入射到阻抗為Z 的半無限介質(zhì)表面時，其反射系數(shù)R 滿足：
----------- (1)式中：
為介質(zhì)波阻抗： ， 為自由空間波阻抗。在使盡可能多的電磁波入射進(jìn)入吸波材料內(nèi)部，我們就是要盡可能降低反射系數(shù)R。當(dāng)介質(zhì)有損耗時,相對磁導(dǎo)率 和相對介電常數(shù) 表示為復(fù)數(shù)：
,其中，實部 和 表征了材料的儲能容量，如磁化能和電容；而虛部 和 為極化損耗。由公式(1) 很容易推得,理想情況下的阻抗匹配公式：
--------(2)然而,由于u和e都是與頻率 有關(guān)的函數(shù),同一介質(zhì)某個頻率 的 和 難以都滿足公式(2) ,因此該公式是相當(dāng)苛刻的。為此， 秦柏、秦汝虎等人提出一種更容易讓人接受的阻抗匹配公式：
即“廣義匹配定律”[2 ]:
，并且指出該公式可以作為有效地選擇材料和材料厚度的判據(jù)， 利用該公式容易獲得展寬、減輕、減薄的吸收劑。衰減設(shè)計是指選用合理的損耗介質(zhì)(吸收劑)以及合理的材料結(jié)構(gòu)特征，以便使進(jìn)入材料內(nèi)部的電磁波迅速地最大限度地衰減掉。損耗介質(zhì)對電磁波的衰減能力常用電損耗角正切
和磁損耗角正切 來表示,其值越大,衰減能力越強(qiáng)。從這一點來看, 似乎意味著介質(zhì)的 和 越大,吸波能力越強(qiáng)。然而,損耗介質(zhì)的選用和材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計往往是緊密聯(lián)系在一起的。實際工作中，常常根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案來選用具有合適電磁參數(shù)的損耗介質(zhì)。因此，一心追求大的 或 的做法是不對的。簡而言之，損耗型吸波機(jī)制就是盡可能增大入射電磁波量，盡可能加強(qiáng)熱轉(zhuǎn)換率，從而達(dá)到盡可能大的電磁波吸收功效。
在接下來的一篇文章中，我們將向您介紹吸波材料的另一類吸波機(jī)制：結(jié)構(gòu)型吸波機(jī)制。絕大部分吸波材料的吸波機(jī)制也無外乎是這兩類中的一種。
參考文獻(xiàn)：
[1] 畢德顯,電磁場理論,北京電子工業(yè)出版社,1985:450-454
[2] 秦柏,秦汝虎,金崇君,“廣義匹配規(guī)律”的論證及在宇航材料工藝,2004-5
粵公網(wǎng)安備 44030902003195號