结构型吸波材料的理论研究及其优化设计

论文摘要

吸波材料是指能吸收、衰减入射的电磁波并将其电磁能转换成热能耗散掉或使电磁波因干涉而消失的一类材料。吸波材料最早用于军事目的,称为“隐身材料”,随着科技不断进步,电磁波的应用极为广泛,它在改善人类生活的同时,其伴生的电磁辐射也对人类的健康产生损害,所以现在在民用防护方面的研究也日益受到重视。结构型吸波材料主要分为单层和多层结构,其中多层结构吸波材料的研究普遍受到重视。论文利用电磁场与电磁波理论对结构型吸波材料的计算方法与优化设计进行了探讨,并利用计算机辅助,对双层、三层吸波材料进行了优化设计。首先,利用电磁波理论对单层结构吸波材料的吸波性能进行了研究,并推导出反射系数和电磁参数的匹配解析式和设计原则,并结合实验数据,探讨了有关电磁参数和材料的厚度对材料选择的影响,以及实际单层结构吸波材料吸波性能的评价原则和方法。其次,利用电磁场与电磁波理论推导了多层结构吸波材料各层界面的折射和反射系数计算公式,并探讨了在跟踪计算法下的计算方法和计算步骤,并利用单纯形法搜索其在最佳吸收时,电磁参数的取值,从而完成对多层吸波材料的优化设计。最后,利用计算机辅助,对双层、三层吸波材料各层在不同电磁参数和不同厚度的情况下进行了计算,并对其分层组配进行讨论,确定了在最佳吸收时,各层的电磁参数和厚度,讨论了各层介质之间电磁参数的匹配对整体吸波性能的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1 章 绪论
• 1.1 隐身技术与吸波材料
• 1.2 吸波材料的研究现状和发展趋势
• 1.2.1 吸波材料的分类
• 1.2.2 吸波材料的结构设计
• 1.2.3 吸波材料的发展趋势
• 1.3 本文的目的、意义和主要研究内容
• 第2 章 吸波材料的相关理论
• 2.1 吸波材料的理论基础
• 2.1.1 吸波材料的电物理性能
• 2.1.2 制备吸波材料的物理化学基础
• 2.1.3 吸波材料的热物理性能
• 2.1.4 吸波材料电磁参数的匹配与最佳化
• 2.2 微波损耗机理
• 2.2.1 传统吸波材料的微波损耗机理
• 2.2.2 新型吸波材料的微波损耗机理
• 2.3 理论计算方法与发展趋势
• 2.3.1 传输线法
• 2.3.2 电路模拟法
• 2.3.3 优化方法
• 2.3.4 发展趋势
• 2.4 本章小结
• 第3 章 单层结构吸波材料的理论探讨
• 3.1 引言
• 3.2 多波束干涉法
• 3.3 对电磁参数匹配解析式的推导
• 3.4 有关参数对材料选择的影响
• 3.5 吸波性能的评价原则及方法
• 3.6 本章小结
• 第4 章 多层结构吸波材料计算方法及优化设计
• 4.1 引言
• 4.2 常用计算方法
• 4.2.1 传输矩阵法
• 4.2.2 跟踪计算法
• 4.3 对多层吸波材料的计算
• 4.3.1 基本计算公式
• 4.3.2 基本计算方法和计算步骤
• 4.3.3 优化设计方法
• 4.4 多层结构吸波材料优化设计算例
• 4.4.1 多层吸波材料的设计实例
• 4.4.2 分层组配设计实例
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介