双弧形曲面微波吸波材料的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种双弧曲面微波吸波材料，主要用于提高聚氨酯角锥吸波材料在频段d/λ(d:材料高度；λ：电磁波波长)：1～3范围的微波吸收性能。本发明双弧形曲面微波吸波材料所述包括基座和基座上的锥形体，所述锥形体由2段不同的弧形曲面组成，上段为凹形曲面，下段为凸形曲面。本发明采用改变常规聚氨酯角锥外形结构，利用双弧曲面函数优化吸波材料截面等效方电阻值，降低内部电波趋肤效应，提高吸波材料垂直入射率、降低材料高度。
【专利说明】双弧形曲面微波吸波材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双弧曲面微波吸波材料，主要用于提高聚氨酯角锥吸波材料在频段d/ λ (d:材料高度；λ:电磁波波长):1?3范围的微波吸收性能。
【背景技术】
[0002]聚氨酯角锥吸收材料是使用导电碳黑、阻燃剂等原料，通过聚氨酯泡沫塑料在浸溃机内多次挤压，控制泡沫塑料吸液量，高温干燥，切割成正四边金字塔形的微波吸波材料。其外形结构使得垂直入射的空间电磁波在角锥吸波材料锥尖处发生电波阻抗匹配效应，使得电磁波最大限度射入聚氨酯角锥吸波材料内部，在内部多次反射衰减吸收。根据电磁波传输线理论，空间电磁波垂直入射在吸波材料时其波阻抗为377 Ω，而吸波材料内部的电波垂直入射到暗室屏蔽钢板时，其波阻抗为2Ω。波阻抗由377减少到2Ω时，这种转变过程受两方面因素影响，一是材料的含碳量导致等效截面方电阻值变化；二是材料的外形结构变化导致等效截面方电阻值的变化。常规聚氨酯角锥吸波材料由方形的基座和基座上的锥体构成，锥体的外形是正金字塔型，若材料单位面积含碳量不变时，电波由角锥锥尖方向垂直入射至内部，沿电波方向材料截面是等边三角形，电磁波波阻抗按照线性关系减少至2 Ω。然而这种等效截面方电阻值线性衰减，容易导致电磁波沿着传播方向的垂直截面处存在着电磁波反射现象，造成电磁波趋肤效应。由于电磁波无法穿透趋肤深度以下的区域，导致材料垂直反射无法最大化。深度以下的吸波材料无法吸收电磁波，导致了吸波材料的能效比差，浪费严重。因此本技术采用对角锥吸波材料外形采用非线性处理，使得减少上述不良因素，提高吸波材料的对电磁波最大吸收，保证垂直入射性能不变，最大化利用吸波材料，降低材料高度，从而降低生产成本，满足天线测量暗室的需求。
【发明内容】
[0003]为了提高现有聚氨酯角锥吸波材料在频段d/ λ (d:材料高度；λ:电磁波波长):I?3范围的微波吸收性能。本发明提供了一种双弧曲面微波吸收材料的制造方法。
[0004]本发明所述双弧形曲面微波吸波材料外形结构如图1、2所示。聚氨酯单锥包括基座和基座上的锥形体，所述锥形体由2段不同的弧形曲面组成，上段为凹形曲面，下段为凸形曲面。分别由2段弧形曲线组成，靠近锥尖的凹形曲面，截面等效阻抗缓慢减少，降低电波趋肤效应提高垂直入射电波穿透性；锥底的凸形曲面，截面等效面积迅速增加，方电阻迅速降低至2 Ω，提高电波在内部衰减吸收。
[0005]所述双弧曲面角锥吸波材料的凹形曲面半径Rl为3000?9000mm之间。
[0006]所述双弧曲面角锥吸波材料的凸形曲面半径R2为600?3000mm之间。
[0007]所述双弧曲面角锥吸波材料的双圆弧相交点高度为dl为100?1000mm。
[0008]所述双弧曲面角锥吸波材料的高度d为400?2000mm之间。
[0009]所述双弧曲面角锥吸波材料的底边长L为100?600mm之间。
[0010]本发明采用改变常规聚氨酯角锥外形结构，利用双弧曲面函数优化吸波材料截面 等效方电阻值，降低内部电波趋肤效应，提高吸波材料垂直入射率、降低材料高度。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1双弧形曲面微波吸波材料锥形体结构图。
[0012]图2双弧形曲面微波吸收材料立体图。
[0013]图3实施例1400mm双弧曲面微波吸收材料在IGHz?6GHz垂直反射率图。
[0014]图4对比例1400mm金子塔型角锥吸收材料在IGHz?6GHz垂直反射率图。
[0015]图5对比例2700mm金子塔型角锥吸波材料在IGHz?6GHz垂直反射率图。
【具体实施方式】
[0016]实施例1
[0017]设定双弧曲面角锥的锥尖为21.2°材料高度d=400mm，计算出角锥底边L=150mm，使用S0LIDW0RK软件按照图1对锥形体结构进行双曲面弧度建模，建立锥形体双弧曲面参数Rl、R2、dl (Rl:凹型曲面半径、R2:凸型曲面半径、dl:凹凸曲面相切点到基座的垂直距离)将模型数据导入至FDTD电磁仿真设计软件，输入聚氨酯吸波泡沫塑料在I?6GHz的电磁参数，并计算垂直反射率。通过调整结构参数，增加或减少Rl、R2、dl参数获得不同材料反射率仿真数据，从中选择最佳反射率、确定锥形体最佳的双弧曲面参数Rl、R2、dl。按照仿真参数，使用电脑仿真切割设备对聚氨酯吸波泡沫塑料进行切割，生产400mm双弧曲面微波吸波材料。其Rl为3000mm, R2为600mm，dl为120mm,锥高350mm，锥宽150mm,底部(基座)高度45mm，底边长600mm，角锥个数16。
[0018]对比例I
[0019]南京南大波平电子信息有限公司生产的400mm高聚氨酯角锥吸波材料，外形结构为金字塔型，锥高350mm，锥宽150mm，底部(基座)高度50臟，底边长600臟，角锥个数16。
[0020]对比例2
[0021]南京南大波平电子信息有限公司生产的700mm高聚氨酯角锥吸波材料，外形结构为金字塔型，锥高570_，锥宽200_，底部(基座)高度125_，底边长600_，角锥个数9。
[0022]物理性能
[0023]电磁波吸收性能
[0024]采用拱形暗室高频的测试方法对实施例1、对比例1、对比例2微波吸波材料进行垂直方向电波反射率性能测试进行测试，测试频率范围IGHz?6GHz，反射率曲线在图3-5中列出。测试数据表明在I?2GHz时400mm双弧形曲面角锥材料比400mm金子塔型角锥吸波材料提高4--b，性能与700mm金字塔型角锥吸波材料对电波吸收性能相当。
【权利要求】
1.一种双弧形曲面微波吸收材料，包括基座和基座上的锥形体，其特征是:所述锥形体由2段不同的弧形曲面组成，上段为凹形曲面，下段为凸形曲面。
2.根据权利要求1所述的双弧形曲面微波吸收材料，其特征在于凹形曲面半径Rl为3000 ?9000mmo
3.根据权利要求1所述的双弧形曲面微波吸收材料，其特征在于凸形曲面半径R2为600 ?3000mmo
4.根据权利要求1所述的双弧形曲面微波吸收材料，其特征在于双圆弧相交点高度为dl 为 100 ?1000mm。
【文档编号】H01Q17/00GK103457035SQ201310425292
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】胡益民 申请人:南京南大波平电子信息有限公司