基于电路模拟结构的多频带薄吸波屏设计和实现电子科学与技术专业.docx

《基于电路模拟结构的多频带薄吸波屏设计和实现电子科学与技术专业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于电路模拟结构的多频带薄吸波屏设计和实现电子科学与技术专业.docx（31页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、目录中文摘要1Abstract21.1 第一章绪论41.2 1.课题研究的背景和意义41.3 国内外研究现状51.4 本文内容和章节安排8第二章基于电路模拟结构的单频薄吸波屏设计92.1吸波屏的结构、电路模型和工作原理92.22.4GHz单频吸波屏关键尺寸的初始理论设计122.3基于HFSS的2.4GHz单频吸波屏调试和优化14第三章基于电路模拟结构的多频段薄吸波屏设计163.1多频段吸波屏的工作原理163.2基于电路模拟结构的双频段薄吸波屏设计163.3基于电路模拟结构的三频段薄吸波屏设计19第四章总结和展望22致谢23参考文献24中文摘要伴随着科技的不断发展，电磁辐射在生活的各个方面都取得

2、了广泛的应用。电气技术的应用和发展为我们的生活带来极大的便利，也使我们的生产效率得到一定程度的提高。但另一方面，一种新的污染来源也由此产生，它就是电磁辐射。科技越来越发展，而电磁辐射的发展在人们的生活工作中也越来越普遍，程度越来越深，而世界各地对电磁环境的问题也越来越重视，对电磁辐射对人体伤害的研究也越来越重视；一个新的科学领域则应运而生去解决电磁辐射对人类健康。电磁吸波材料由于其在军事和民用方面都有着十分广泛的应用前景,长期以来受到世界各国研究者的关注问题的影响及其防护问题。目前美、日、西欧国家在电磁波吸波屏的研究上处于世界领先地位，我国的吸波材料和电磁波吸波屏的实验室研究开始于80年代，9

3、0年代中后期进入较全面的研究阶段。本文主要完成了基于电路模拟结构的多频带薄吸波屏的设计。首先介绍了基于电路模拟结构的吸波表面的工作原理以及仿真设计方法，然后据此设计出三款单频吸波表面，三款设计的中心工作频率分别在1.8GHz、2.4GHz和3.5GHz,对正入射电磁波吸收率都达到90%以上,接着在单频吸波体的基础上进一步构建出工作在2.4GHz、3.5GHz频段的双频吸波体以及工作在1.8GHz、2.4GHz和3.5GHz频段的三频段吸波体的设计模型，通过仿真计算出它们的反射系数和电磁波吸收率随频率变化的曲线，最后对照设计指标要求进一步调节金属贴片尺寸以及加载集总电阻等以获得满足设计要求的双频

4、段、三频段吸波体优化设计。所有设计过程都借助电磁仿真软件HFSS完成。关键词：电磁辐射、高频电磁波、吸波屏AbstractWiththecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,electromagneticradiationhasachievedawiderangeofapplicationsinallaspectsoflife.Theapplicationanddevelopmentofelectricaltechnologyhasbroughtgreatconveniencetoourlivesandhasalsobroughtaboutac

5、ertainincreaseinourproductionefficiency.Butontheotherhand,anewsourceofpollutionisalsoproduced.Itiselectromagneticradiation.Withthedevelopmentofscienceandtechnology,thedevelopmentofelectromagneticradiationhasbecomemoreandmorewidespreadinpeopleslivesandwork.Thedegreeofelectromagneticradiationhasbecome

6、moreandmoreimportantintheworld,andelectromagneticradiationhascauseddamagetothehumanbody.Researchhasalsobecomemoreandmoreimportant;anewscientificfieldhasemergedtosolveelectromagneticradiationonhumanhealth.Electromagneticwaveabsorbingmaterialshaveawiderangeofapplicationprospectsinmilitaryandcivilianfi

7、elds.Foralongtime,theyhavebeenaffectedbyconcernsofresearchersfromvariouscountriesintheworldandtheirprotectionproblems.Atpresent,countriesintheUnitedStates,Japan,andWesternEuropeareleadingtheworldintheresearchofelectromagneticwaveabsorbers.Laboratoryresearchonwaveabsorbingmaterialsandelectromagneticw

8、aveabsorbersinChinabeganinthe1980sandenteredthemorecomprehensiveresearchstageinthemidtolate1990s.Thispapermainlycompletesthedesignofmulti-bandthinabsorbingscreenbasedoncircuitsimulationstructure.Firstly,theworkingprincipleandsimulationdesignmethodofwave-absorbingsurfacebasedoncircuitsimulationstruct

9、ureareintroduced.Thenthreesingle-frequencywave-absorbingsurfacesaredesigned.Thecenterfrequenciesofthethreedesignsarerespectivelyat1.8GHzz2.4GHzand3.5GHz.Theabsorptionrateoftheincidentelectromagneticwaveismorethan90%,andthenthedual-frequencyabsorbersworkinginthe2.4GHzand3.5GHzfrequencybandsarefurther

10、constructedonthebasisofthesingle-frequencyabsorber,andtheyoperateat1.8GHzz2.4GHzand3.5GHz.Thedesignmodelofthethree-bandabsorbersintheGHzfrequencybandcalculatesthereflectionandreflectancecurvesoftheelectromagneticwaveabsorptionrateversusfrequencythroughsimulation.Finally,therequirementsforfurtheradju

11、stmentofthemetalpatchsizeandloadingofthelumpedresistancearecomparedwiththedesignspecificationstoachieveDesignedfordual-band,three-bandabsorbers.AlldesignprocessesareaccomplishedwiththehelpofelectromagneticsimulationsoftwareHFSS.Keywords:ElectromagneticwavesabsorberElectromagneticradiation第一章绪论1.1 课题

12、研究的背景和意义电气技术的应用和发展为我们的生活带来极大的便利，同时也使我们的生产效率得到一定程度的提高。但另一方面，一种新的污染来源也由此产生，它就是电磁辐射。科技越来越发展，而电磁辐射的发展在人们的生活、工作中也越来越普遍，程度越来越深，而世界各地对电磁环境的问题也越来越重视，对电磁辐射对人体伤害的研究也越来越重视；一个新的科学领域则应运而生去解决电磁辐射对人类健康问题的影响及其防护问题，也展开了针对电磁辐射的国际性的合作研究：例如针对300GHZ以下的电磁辐射对人体带来的健康影响问题，世界卫生组织在全球范围发起了“国际电磁场计划”项目。自从国际电磁场计划项目开始发起，世界各地的科学家与职

13、业健康安全专家迅速积极参与响应，促进了电磁辐射危害问题的发展。人们在认识电磁伤害问题，研究电磁辐射对人体伤害问题的过程中，电磁辐射的防护问题也得到了积极的思考。在上个世纪50年代的时候,电磁辐射防护标准的研究在很多的国家都得以开展，其中包括美国和原苏联等国家，电磁辐射环境中作业者的防护问题则成为研窕对象主要。针对电磁防护的应用背景，国内外己有很多专家学者从不同的方向对吸波屏进行探索，国际上也展开了对吸波屏的广泛研究和应用。当今，在国际上有一些有代表性的电磁辐射防护标准，比如国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）导则和美国电子电器工程师协会（IEEE）C95.1o美国、加拿大、澳大利亚、和韩国

14、已经采用了IEEEC95.1标准，而ICNIRP导则已经被欧盟、日本等国家采纳。而我国在制定相关标准的过程中，以上防护标准及导则也都在某种程度上有被借鉴、参考和采纳。我国的电磁辐射防护体系中包括一系列由卫生部、国家环保总局制订的标准，包括GBZ-I-2002工业企业设计卫生标准、GB18555-2001作业场所高频电磁场职业接触限值等3。电磁波吸波屏的用途很多，比如作为吸波材料用于电磁波屏蔽室，还可以用于电磁波的吸收和电磁场的设计来处理各种电子设备的问题。由于电磁波屏蔽暗室用的电磁波吸波屏本身体积和重量的限制，使得它在民用电子信息产品上的使用造成限制。在军事上已经取得实战上的应用的毫米厚度的电

15、磁波吸波屏但在民用问题上因为很多原因的制约发展比较缓慢，但是在一些比较先进的国家已经有毫米厚度的电磁波吸波屏展示，比如日本和西欧。而国内在这方面的产品还是比较少的。51.2 国内外研究现状由于电磁吸波材料有十分广阔的应用前景，包括在民用方面和军事方面，一直以来都是国内外相关领域研究学者密切关注的对象。吸波材料微观结构表征能力和制备水平的不断提高和改进使得提升传统材料吸波性能的问题也越来越大。U引近些年来由于超材料不同寻常的电磁响应特性，使其得到了迅速的发展,同时也使其成为当今世界各国相关学术界的研究热点和前沿。它的好处是能帮助人们从宏观尺度层面上控制和设计材料的电磁响应特性,电磁吸波材料的发展

16、空间由此得到了很大的发展空间。目前在电磁波吸波屏问题的研究上处于世界领先水平的国家为美、日、西欧等国家，他们对于民用电磁波吸波屏的研究水平已经达到了毫米厚度。较为领先的吸收体结构是美国研发的一种电磁波吸波屏结构，用于军用隐身飞机，这种结构可以在一个较宽的频率范围内使电磁波的反射系数降低7到IOdBo2我国是从八十年代开始于实验室中研究吸波材料和电磁波吸波屏的，进入相对全面的研究阶段则处在九十年代中后期。和国外的研究水平相比，我国的电磁波吸波屏的研究和材料研究的研究方面大体上还处于探索和模仿水平，但在某些方面我们国家还是取得了不错的发展的，而且融入了本国的一些理念，形成了自己的风格。吸波材料方面的研究是我们的重点研究对象，相对较少涉及的领域是吸收体的设计方法的研究。对于吸收体单层和多层结构的设计是我国研究吸收体设计方法的主要研究方向。但是由于某些特定因素造成了吸波特性降低的影响，比如阻抗