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微波吸收材料的十大主要用途
微波吸收材料(microwave absorbing material)是一種能吸收微波、電磁能而反射與散射較小的材料。又稱雷達吸收材料(radar absorbing material)或雷達隱身材料(radar stealth material)。吸收微波的基本原理是通過某種物理作用機制將微波能轉(zhuǎn)化為其他形式運動的能量,并通過該運動的耗散作用而轉(zhuǎn)化為熱能。微波激發(fā)的一切形式的有耗運動皆可成為吸收機制。常見的機制有電感應(yīng)、磁感應(yīng)、電磁感應(yīng),以及電磁散射等。實際應(yīng)用的微波吸收材料常常可能有多種機制起作用。
微波暗室又稱“吸波室”“無回波室”,簡稱電波暗室。電波暗室以吸波材料粘貼房間內(nèi)部六壁,使入射到六個內(nèi)壁的大部分電磁能量被吸收,反射極小,較好的模擬自由空間。
國際上發(fā)達國家,美國、前蘇聯(lián)上個世紀50年代,建造過許多微波暗室,用于國防雷達天線測量、RCS測量、仿真、遙感、引信等各種無線電技術(shù)測量。八十年代后,建造多個電磁兼容暗室作EMI和EMS測量。
國內(nèi)近三十年來,隨著吸波材料性能的改進提高和科研發(fā)展的需要,微波暗室建造不斷增多。不同類型、不同大小規(guī)模的微波暗室在國內(nèi)先后建成,以滿足雷達天線等有關(guān)技術(shù)的測量要求,從而提高測量精度和研究質(zhì)量。近幾年來,國內(nèi)EMC暗室(半開放暗室)也不斷興建。
暗室電性能主要由靜區(qū)特征來表征,它包括靜區(qū)大小、靜區(qū)反射電平、交叉極化度化、多路徑損耗、場強的均勻性及工作頻率范圍等參數(shù)。
上述電性能指標不僅與吸波材料性能有關(guān),還與暗室結(jié)構(gòu)尺寸(即長、寬、高的比例)息息相關(guān),同時與暗室內(nèi)輔助設(shè)施:照明燈、報警器、攝像座、門窗、過道等布設(shè)位置有關(guān)。一個好的電波暗室在土建建造前就要全盤規(guī)劃設(shè)計,首先長、寬、高的比例尺寸要協(xié)調(diào),一般寬度等于高度為佳(對改善交叉極化有好處),最好高度=寬度=0.6倍長度左右,保證在最大測試距離材料入射角不超過50°,使用材料的吸波性能得到有效利用。
1、建造微波暗室、暗箱、屏蔽箱使之構(gòu)成無反射室以模擬自由空間:
微波暗室被廣泛有效地用于天線方向圖,增益、極化、阻抗耦合等參數(shù)的測量。在國防上用于衛(wèi)星、導彈及各種飛行體等效散射截面的測量。暗室還有效地用于整機的靈敏度,系統(tǒng)的一致性、磁化率,有效輻射功率的測量,以及雷達視位置的對準、準光學系統(tǒng)波束調(diào)整等各種測量。
2、復(fù)蓋各種反射物體,用以改善測試環(huán)境條件:
在天線測量和雷達探測技術(shù)中,無論室內(nèi)、室外,對周圍一些反射較大的物體,如測試支桿、機架、轉(zhuǎn)臺、儀器設(shè)備、地面及地面上的建筑物,樹木欄桿等各種物體,往往反射較大,但又不能避開,則需要用吸收材料復(fù)蓋、遮擋,以減少環(huán)境反射的影響,提高測量精度和避免虛假目標。
3、偽裝、隱蔽軍用物品,防止雷達照射、探測:
近代,某些軍用偵察機、間諜衛(wèi)星、地雷及軍用裝備,常以某種特制的吸收材料或吸收涂料復(fù)蓋,或涂敷,以防止雷達波的探測,達到隱蔽的目的。
4、遮擋微波輻射、保護人體:
今天,面臨電磁能的擴散、污染迅速增加,因某些輻射較大的部位,可用吸收材料做成隔板、隔墻,防止微波輻射??梢栽O(shè)想,隨著吸收涂料或吸收涂料布的發(fā)展,可做成微波防護眼,保護人體,使雜散能被吸收,而不是擴散再產(chǎn)生污染。
5、做小探頭天線,以便對輻射場的取樣測試:
用吸波平板開小孔,貼在波導12端面,可對輻射場直接取樣接收測試,這樣小孔接收探頭,即不影響空間輻射場的分布,又能達到極小范圍的取樣,然后將取樣信號通過檢波放大,接收記錄,只要小孔探頭上下、左右移動,以至轉(zhuǎn)動,就能檢測場的分布。
6、做微波黑體“冷”、“熱”負截,用以天線噪聲溫度的定標測量:
用處于不同物理溫度的微波“吸收”“黑體”、(如室溫 “黑體” 和液氮“黑體”)分別置放包圍天線饋源口面,構(gòu)成標準噪聲源,即等效負截,來定標天線噪聲溫度,這種“黑體”定標精確、可靠,目前較為普遍使用。
7、做旋轉(zhuǎn)吸收式擋板,在天線口面實現(xiàn)機械調(diào)制:
8、做天線吸收遂道,減少天線的寬角輻射:
9、做吸收隔離、隔板,用以去耦:
10、做波導吸收終端負截,實現(xiàn)傳輸匹配:
總之微波吸收材料用途日益廣泛,針對不同的用途,需選用不同的吸收材料,而不同類型的吸收材料,有不同的組成,成份和不同的工藝結(jié)構(gòu)形式。并呈現(xiàn)不同的物理特征,如高物理強度、低厚度、輕重量、多的彈性、好的柔性、防火性、耐候性、透氣性、高性能寬頻帶,承受大功率的能力,耐高低溫的能力,以及低成本等。
目前,國內(nèi)一些單位對微波吸收材料的電性能和物理性能有較高要求,即需要低厚度、高性能,寬頻帶,不掉色、不怕潮、透氣無味,且適合不同部位吻合粘貼的暗室配套材料,且要求優(yōu)質(zhì)輕巧近幾年來,仿國際先進材料的樣品,從理論研究到實際制作,經(jīng)過反復(fù)試驗,先后解決高損耗介質(zhì)的合理匹配技術(shù),使材料達到高性能、寬頻帶、低厚度、優(yōu)質(zhì)量等要求。
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