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电磁波广泛应用的同时也带来了电磁干扰的问题(EMI),一种减小EMI的有效方法就是采用电磁吸波材料。通常对电磁吸波材料的要求是高吸收能力和小的体积,而上述要求在吸波材料的设计中往往是相矛盾的。因此如何实现上述要求的统一是电磁材料设计中的一个难点。一种可能的解决方法是在传统的吸波材料设计中加入频率选择表面。频率选择表面(FSS)是由大量的无源谐振单元组成的二维周期性导体贴片或孔径单元阵列结构。它可以看成是一种滤波材料。其滤波特性来自它的周期性结构与电磁波的相互作用。这种特性依赖于谐振单元的形式、单元的排列方式以及周围介质的电性能。
根据FSS电磁散射的原理,本文提出了应用随机分布的薄膜电阻型FSS改变吸波材料性能的方法,即通过改变FSS表面随机分布的薄膜电阻的面占有率来调节吸波材料的性能。
本文对该复合结构吸波材料进行了理论讨论和实验的研究,并对RCSR的测量结果进行了比较分析。讨论了FSS中电阻薄膜的表面占有率,电阻薄膜的面分布状态以及电阻薄膜的面电阻等因素对材料反射率变化的作用。实验结果表明,在复合材料中加入适当表面占有率的FSS可以显著地提高复合材料在频率低端的吸收效果。具有非对称分布形态的FSS比对称分布的FSS能更好的改进复合材料的吸收性能,同时吸收性的改进也和导电膜的表面电阻有关。实验结果还表明吸波材料的厚度对复合吸波材料的吸收性能也有一定的影响。
作为RCSR测量结果的比照,我们还采用平行板波导法直接测量了FSS的表面阻抗,进而用传输线模型计算了嵌有FSS复合材料的反射特性。计算结果同相同结构的复合材料在微波暗室中测量得到的RCSR结果吻合得较好。结果表明每个周期单元的尺寸对FSS的反射特性有很明显的影响。