迷你暗室宽频吸波材料的设计、制备与性能研究

wu68aq · 发表于 2018-12-20 10:06

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迷你暗室宽频吸波材料的设计、制备与性能研究

摘要：随着无线通信的发展，暗室用吸波材料的研究也日益精进。除了普通的OTA测量暗室，为满足个性化需求，本研究设计了一种用于迷你测量暗室的吸波材料，以满足在较小空间内构造纯净的电磁环境。研究以韧性硅橡胶为基体，以磁损耗的羰基铁为吸波剂，通过形状设计制备了一种小型角锥硅橡胶吸波体。吸波体总高度1cm时就能在2-18GHz范围内有-10dB以下的吸收，且在2.4GHz频点反射率达-18dB及6GHz反射率达-20dB。

关键词：硅橡胶，羰基铁，宽频带，微波吸收

1、引言

电磁干扰（EMI）是电子、电信、通讯、网络、雷达等系统在工作中常见的一种电磁污染现象。在通信领域，OTA（Over-The-Air）测量对象更多的向小型移动终端发展，同时用于OTA测量的平台——微波暗室，对纯净电磁环境的要求也越来越高。吸波材料是一类具有吸收电磁波，减弱杂波对系统干扰的材料，因而广泛的应用于各种测量暗室及其他电磁屏蔽领域。

吸波材料种类繁多，按其吸波剂电磁波吸收机理可分为：电阻损耗型、介电损耗型和磁损耗型【1】。暗室用吸波材料主要有吸波泡沫和吸波橡胶两大类，前者是硬质或软质电阻损耗型泡沫复合材料，后者多为磁损耗型橡胶复合材料。然而，泡沫吸波材料多为金字塔形，尺寸较大，且其吸波性能与材料高度成正比，这对材料使用的空间有限制。吸波橡胶常见的形态为吸波贴片【2，3】，由于是平板结构，材料一般具有较窄的频宽。为满足吸波材料“质量轻、厚度薄、频带宽、吸收强”的特点，研究者做了大量工作，包括采用蜂窝角锥结构【4,5】，调整吸波材料的厚度或是吸收剂种类和用量来扩展频宽和提高吸收强度【6-9】。此外，采用电阻片制备阻抗渐变结构体和超材料也能改善材料的吸波性能【10,11】。这些改善措施从工艺及经济角度上存在一定程度的制约。

羰基铁是一种常用的磁损耗吸波剂，广泛的应用于磁流变液【12,13】，电感铁芯【14】以及电磁波吸收材料【15-18】。羰基铁独特的洋葱头结构使其具有较高的电磁性能，且其电磁参数可通过加工工艺调整，得到较好的吸收效果【19,20】。将羰基铁分散在橡胶聚合物基体中，通过结构设计，可制备一种小型的阻抗渐变吸波体。这种结构结合了大型泡沫材料的几何锥体的优势与橡胶平板材料的柔性优点，同时通过仿真优化，得到的吸波材料具有体积小、吸收强、易加工、可定制等特点，能适用于有限空间的测量环境。

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