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EMC中的电磁波吸收材料技术

   2006-06-01 2560

    (4) 希克夫盐基视黄脂:像石墨一样呈黑色,吸波性能优于其它材料,而重量只有铁球吸波材料的1/10。这种材料的吸波频带宽,从长波到8mm波段都有效,通过离子位移方式它将电磁波能量全部转换成热能,但材料本身的温升并不明显。

    (5) 电介质陶瓷吸波材料:PZT(锆钛酸铅)、BaTiO3 等电介质材料也具有良好的吸波效果,但吸收带宽小。

    (6) 导电高分子材料:与其它吸波材料相比具有密度小(只有铁氧体的1/5)的特点,通过掺杂调节电导率来控制其吸波性能,国外报道在毫米波段具有-10dB和12GHz的带宽。

    (7) 手性吸波材料:它与普通材料相比最大的特点具有手性参数,在其中传播的电磁波只能是左旋或右旋的圆偏振波,其优势在于调节手性参数就可以调节阻抗匹配,并且比调节μ、ε容易得多;另外,它的频率敏感性低,易于实现宽频吸收。该材料实用的技术一旦有所突破,将对EMC技术产生重大影响。

   1.2 电磁波吸收体

   上述几类材料是目前所研究和开发的主要吸收体用材料,然而就目前的研究和生产水平而言,采用单一材料做成吸收体实现宽频带的吸收是不现实的,并且无法解决无反射问题。实际应用中一般较少采用单一的材料和直接使用,而是采用电磁波吸收体的形式。

   电磁波吸收体是为了取得最佳电磁波吸收效果而结构化的电磁波吸收材料,它可以以商品的形式出现。国际上多采用复合化和结构设计方法来解决某一频段的吸收问题,并在军用上最先取得应用,像B-2、YF-22、YF-23等隐形飞机都采用了结构化吸收体。

电磁波吸收体的研究是以吸收材料的研究为基础,目前已获得实用化的吸收体结构有:

   (1) 单层结构:表现为复合材料的单涂层和单层吸收体。

   (2) 多层结构:由透波层、阻抗匹配层、吸收层以及反射背衬等组成。设计中经常要用到入射波与反射波相互抵消技术,此时虽然会出现相应的吸收峰但其吸收带宽受到影响。

    目前美、日、西欧国家在电磁波吸收体的研究上处于世界领先地位,它们已分别研究出了毫米厚度的民用电磁波吸收体。最先进的吸收体结构是美国用在军用隐身飞机上的电磁波吸收体结构,这种结构可以在较宽的频带内使雷达波的反射降低7~10dB。

     我国的吸波材料和电磁波吸收体的实验室研究开始于80年代,90年代中后期进入较全面的研究阶段。相对于国外来讲,无论是材料研究和电磁波吸收体的研究方面整体上处于跟踪和探索阶段,但在某些方面上取得了很好的进展,并形成了一些自己的特色。其研究重点大多是某种吸波材料的研究,对于吸收体的设计方法研究相对较少。对于吸收体设计方法的研究主要集中于单层和多层结构的设计上。但是由于材料本身的吸收频带宽度、阻抗匹配、粘合剂加入造成吸波特性降低等影响。

     总体上来讲吸波材料和电磁波吸收体的理论研究和应用研究仍在发展之中,还没有形成成熟的理论。电磁波吸收体用于不同的电器产品时,其EMC所需要的频带和带宽可以通过材料改进来实现,最大的问题是阻抗匹配问题。但值得欣慰的是我国不少电器生产厂家已对产品EMC问题日渐关注,并投入力量研究,但是作为商品化的电子产品用电磁波吸收材料的研究尚需加强。

2 电磁波吸收材料的研究中的趋势和问题

由于历史的原因,军用TEMPEST技术发展在先,民用EMC技术发展在后,军用电磁波吸收材料的研究也始终领先于民用电磁波吸收材料的研究,电磁波吸收体的研究也是如此。就整体上来说,由于技术发展的要求,对电磁波吸收材料的性能和电磁波吸收体的设计提出了更高的要求,单一的材料和结构已不能满足要求。

对于军用电磁波吸收材料来讲,由单一频段、窄频带材料向多频段和宽频带方向发展。超微细结构和复合结构成为重要的发展方向,新型电磁波吸收材料和电磁波吸收结构成为研究热点。

电磁波吸收体不但可以作为吸波材料用于电磁波屏蔽暗室,还可以用于各种电子设备中用于电磁波的吸收和电磁场的设计。电磁波吸收体是电磁波屏蔽暗室必不可少的吸波材料,有角锥状浸有吸波粉料的复合海绵吸波体,其尺寸与吸波频率有关,形状设计是为了电磁波的阻抗匹配,可以满足30MHz—40GHz频带、10—20dB的电磁波吸收率;平板状、网格状和双层型铁氧体吸波材料,可以满足30MHz—2GHz频带、10dB的电磁波吸收率。电磁波屏蔽暗室用的电磁波吸收体是与暗室的尺寸相适应的,并且为了有效的利用空间也在不断地减小厚度。

 
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