微波暗室吸波材料及其性能测试方法.pdf

1、总 第 193 期2010 年 第 7 期舰 船 电 子 工 程Ship Electronic EngineeringVol. 30 No. 7161 微 波 暗 室 吸 波 材 料 及 其 性 能 测 试 方 法 3肖 本 龙 王 雷 钢 杨 黎 都(63880 部 队 洛 阳 471003)摘 要 微 波 暗 室 的 性 能 ,主 要 取 决 于 吸 波 材 料 的 性 能 ,文 章 针 对 微 波 暗 室 所 用 的 吸 波 材 料 、 暗 室 设 计 要 求 及 其 性 能 测试 方 法 进 行 讨 论 ,重 点 介 绍 吸 波 材 料 性 能 与 常 用 的 测 试 方 法 ,并 对

2、 宽 带 吸 波 材 料 也 进 行 一 些 分 析 。关 键 词 微 波 暗 室 ; 吸 波 材 料 ; 电 压 驻 波 ; 天 线 方 向 图中 图 分 类 号 TN82Research on Microwave Anechoic Cha mber Absorb Materialsa nd Function Test Met hodXiao Benlong Wang L eigang Yang L idu(No. 63880 Troops of PLA , L uoyang 471003)Abs t ract The function of the microwave anechoic c

3、hamber deponds on the absorb of the absorb material. The paperdiscusses the character of the absorb material , the requirements of the microwave anechoic chamber designing and the methodof function testing. Then the properties of the absorb material and nomal testing method is presented , and wide b

4、and absorbmaterial is also discussed.Ke y Words microwave anechoic chamber , absorb material , voltage standing wave , antenna patternClass Nu m ber TN821 引 言随 着 通 信 技 术 、 隐 身 技 术 、 仿 真 试 验 技 术 以 及各 种 电 子 战 武 器 装 备 的 发 展 ,微 波 暗 室 以 及 吸 波 材料 也 普 遍 受 到 重 视 和 关 注 ,得 到 了 迅 速 的 发 展 ,并广 泛 应 用 于 雷 达 、 通 信

5、、 微 波 技 术 、 航 空 、 导 弹 、 电 子战 以 及 卫 生 医 疗 设 备 等 领 域 中 。由 于 当 今 高 科 技 的 飞 速 发 展 ,所 使 用 的 频 带 从微 波 到 毫 米 波 ,范 围 从 地 面 观 测 到 宇 宙 探 测 ,应 用领 域 从 军 用 到 民 用 ,这 样 对 微 波 暗 室 的 性 能 提 出 了更 高 的 要 求 ,特 别 是 暗 室 的 体 积 、 背 景 电 平 等 要 求更 为 苛 刻 。 但 微 波 暗 室 的 性 能 ,很 大 程 度 上 决 定 于所 选 用 的 吸 波 材 料 和 设 计 工 艺 ,因 此 ,我 们 有 必 要

6、对 微 波 暗 室 吸 波 材 料 进 行 研 究 ,对 微 波 暗 室 性 能 测试 进 行 了 解 。2 微 波 暗 室 用 的 吸 波 材 料2. 1 吸 波 材 料 的 选 择吸 波 材 料 的 性 能 ,由 其 选 用 材 料 、 制 造 工 艺 、 形状 结 构 等 因 素 来 决 定 ,但 不 管 何 种 吸 波 材 料 ,都 可以 用 如 下 的 五 项 电 气 参 数 来 评 价 其 性 能 。1) 反 射 率 电 平当 平 面 电 磁 波 以 不 同 入 射 角 投 射 到 吸 收 体 时 ,反 射 波 与 入 射 波 电 场 强 度 之 比 定 义 为 电 压 反 射 系

7、数 ,反 射 波 对 入 射 波 的 功 率 比 定 义 为 功 率 反 射 系数 。电 压 反 射 系 数 : v = ErEd(1)功 率 反 射 系 数 :3 收 稿 日 期 :2010 年 2 月 21 日 ,修 回 日 期 :2010 年 3 月 17 日作 者 简 介 :肖 本 龙 ,男 ,硕 士 ,助 理 工 程 师 ,研 究 方 向 :射 频 仿 真 技 术 及 其 应 用 。 王 雷 钢 ,男 ,硕 士 ,工 程 师 ,研 究 方 向 :射频 仿 真 技 术 及 其 应 用 。 杨 黎 都 ,男 ,硕 士 ,高 级 工 程 师 ,研 究 方 向 :射 频 仿 真 技 术 及

8、其 应 用 。162 肖 本 龙 等 :微 波 暗 室 吸 波 材 料 及 其 性 能 测 试 方 法 总 第 193 期 p = 2v = E2rE2d =PrP d (2)反 射 率 : dD = 20lg ErEd= 10lg PrPd(dB) (3)吸 收 率 : dD = - dD (dB) (4)式 中 : Ed 为 入 射 波 电 场 强 度 ; Er 为 反 射 波 电 场 强度 ; Pd 为 入 射 波 的 功 率 ; Pr 为 反 射 波 的 功 率 。2) 散 射 率 电 平非 几 何 光 学 的 反 射 称 为 散 射 ,散 射 率 电 平 采 用与 反 射 率 电 平

9、 相 似 的 定 义 ,只 是 必 须 用 散 射 波 取 代反 射 波 。散 射 率 随 接 收 角 起 伏 变 化 ,它 明 显 地 小 于 沿 几何 光 学 的 反 射 率 。 通 常 电 磁 波 吸 收 体 的 散 射 率 电平 约 比 反 射 率 电 平 低 一 个 数 量 级 左 右 。3) 比 吸 收 功 率比 吸 收 功 率 定 义 为 吸 收 体 每 一 单 位 面 积 上 所能 耗 散 掉 的 最 大 入 射 到 它 上 面 的 电 磁 波 功 率 。 单位 为 w/ cm2 。吸 波 材 料 从 能 量 守 恒 的 理 论 分 析 ,实 际 是 一 种能 量 转 换 ,即

10、 把 电 磁 能 转 换 为 热 能 ,并 耗 散 掉 。 为了 提 高 吸 波 材 料 的 比 吸 收 功 率 ,就 要 求 吸 波 材 料 不仅 耐 高 温 ,而 且 具 有 很 好 的 导 热 率 。4) 工 作 频 率工 作 频 率 定 义 为 对 电 磁 波 的 反 射 率 电 平 低 于某 一 给 定 最 小 值 的 频 率 范 围 。5) 允 许 入 射 角 范 围入 射 角 范 围 定 义 为 反 射 率 电 平 低 于 某 一 特 定最 小 值 时 入 射 角 可 取 的 区 域 。 入 射 角 系 指 电 磁 波入 射 方 向 与 吸 收 体 所 在 平 面 法 线 之 间

11、 的 夹 角 。根 据 微 波 暗 室 的 设 计 要 求 ,可 以 进 行 吸 波 材 料的 设 计 ,采 用 复 合 吸 波 材 料 和 异 形 结 构 ,这 样 可 以提 高 吸 波 性 能 ,以 满 足 暗 室 设 计 要 求 。现 代 微 波 暗 室 采 用 微 波 、 毫 米 波 超 宽 带 微 波 吸波 体 ,超 宽 带 吸 波 体 一 般 采 用 多 层 结 构 ,其 形 状 一般 为 楔 形 或 锥 形 ,这 样 能 使 入 射 波 能 量 逐 渐 被 吸 收并 转 化 为 热 能 。 这 些 吸 波 体 材 料 一 般 选 用 碳 、 聚 氨基 甲 酸 乙 脂 、 聚 乙

12、烯 、 聚 丙 烯 等 配 方 生 产 ,使 用 厚 度从 5cm 到 200cm 不 等 。其 设 计 原 则 根 据 吸 波 体 中 各 层 的 复 导 电 率 、 复导 磁 率 以 及 厚 度 来 考 虑 ,如 对 锥 形 吸 波 体 来 说 ,就可 以 近 似 于 多 层 平 面 吸 波 体 来 分 析 ,如 图 1 所 示 。等 效 为 平 面 多 层 吸 波 体 后 ,就 可 以 计 算 其 反 射 系数 。 例 如 在 平 面 垂 直 入 射 的 情 况 下 ,由 式 (5) 就 可以 求 出 第 1 层 到 第 2 层 的 阻 抗 。Z1 = Zc1 tanh r1 d1 (5

13、)式 中 : Zc1 为 第 1 层 特 性 阻 抗 ; r1 为 第 1 层 传 输 系数 ; d1 为 第 1 层 厚 度 。那 么 ,第 n 层 的 输 入 阻 抗 Z n 亦 可 用 式 ( 6) 表示 ,即 可 求 出 锥 形 吸 波 体 的 输 入 阻 抗 。Zn = Zcn Z n - 1 + Zcn tanh rn d nZcn + Zn - 1 tanh rn d n(6)式 中 : Zcn 为 第 n 层 特 性 阻 抗 ; rn 为 第 n 层 传 输 系数 ; dn 为 第 n 层 厚 度 。图 1 锥 形 吸 波 体 等 效 为 平 面 多 层 吸 波 体如 图 1

14、所 示 ,在 吸 波 体 的 x y 介 电 损 耗 体 的 横截 平 面 内 ,介 电 常 数 近 似 为 不 变 ,即 为 eq ,就 可 以用 式 (7) 表 示 : eq = 1 + ( r - 1) a - za2(7)式 中 : r 为 复 导 电 率 ; eq为 介 电 常 数 ; a 为 锥 形 吸 波材 料 长 度 。如 果 把 与 X Y 平 面 平 行 的 所 有 横 截 面 都 等 价其 介 电 常 数 为 eq ,复 导 电 率 为 r ,式 (7) 就 可 用 式(8) 表 示 : eq = r ( a - z)a + (r - 1) z+ za (8)2. 2 电

15、 波 吸 收 特 性仍 旧 以 锥 形 吸 波 体 来 讨 论 ,如 果 设 锥 形 吸 波 体的 长 度 为 d ,波 长 为 ,在 垂 直 入 射 时 ,其 电 波 吸 收性 能 与 d/ 之 关 系 由 图 2 黑 色 实 线 所 示 。由 图 可 知 ,当 d/ = 0. 5 时 ,反 射 量 为 - 20dB左 右 ,当 d/ = 1 时 ,反 射 量 变 成 - 30dB 左 右 ,当d/ 超 过 3 4 时 ,反 射 量 已 达 最 小 ,一 般 为 - 50dB - 60dB。当 入 射 波 斜 射 时 ,锥 形 吸 波 体 吸 波 特 性 比 垂 直入 射 要 差 ,这 是

16、因 为 斜 射 时 源 的 位 置 或 高 或 低 ,暗室 的 地 面 、 顶 棚 、 墙 壁 以 及 门 等 因 素 引 起 散 射 ,而 使其 吸 波 特 性 降 低 ,如 图 2 的 虚 线 所 示 。3 宽 频 带 吸 波 材 料 的 吸 波 特 性宽 频 带 吸 波 材 料 将 是 今 后 的 发 展 方 向 ,许 多 的2010 年 第 7 期 舰 船 电 子 工 程 163 图 2 锥 形 吸 波 体 的 电 波 吸 收 特 性微 波 暗 室 都 得 承 担 毫 米 波 的 电 子 设 备 的 研 制 与 试验 ,在 毫 米 波 频 段 内 ,对 吸 波 材 料 的 性 能 要

17、求 更 高 。在 这 里 仍 用 锥 形 吸 波 体 进 行 分 析 ,锥 体 高 为 6cm ,锥 长 为 4cm ,底 部 长 为 2cm。 一 个 锥 形 体 的 尖 到 另一 个 锥 形 体 的 尖 为 其 周 期 ,即 锥 尖 到 锥 尖 的 距 离 为1cm。 并 用 二 种 含 碳 量 不 同 导 电 性 发 泡 聚 乙 烯 材料 A 和 B ,在 10 GHz 和 100 GHz 频 率 段 进 行 测 试 ,其 复 比 导 电 率 如 表 1 所 示 。表 1 材 料 A 和 B 的 复 比 导 电 率频 率 复 比 导 电 率 A 复 比 导 电 率 B10 GHz 1.

18、80 - i1. 045 1. 50 - i0. 281100 GHz 1. 42 - i0. 262 1. 26 - i0. 097当 10 GHz 和 100 GHz 垂 直 照 射 时 ,材 料 A 和材 料 B 锥 形 吸 波 体 在 亚 毫 米 波 的 频 段 里 ,其 反 射 量均 在 - 40dB 以 下 , 其 曲 线 与 用 时 间 领 域 差 分( FD TD)方 法 理 论 计 算 的 频 率 特 性 相 吻 合 2 。 如果 从 材 料 来 比 较 吸 波 特 性 ,在 10 Hz 50 Hz 的 范 围内 ,复 导 电 率 大 的 材 料 A 在 20 GHz 频 率

19、 下 测 量 ,反射 量 为 - 50dB ,但 复 导 电 率 小 的 材 料 B 只 有 -30dB。 但 当 频 率 上 升 到 50dB ,材 料 A 和 材 料 B 的反 射 量 差 不 多 ,都 在 - 40 Hz - 50 Hz 之 间 变 化 。4 微 波 暗 室 及 测 试 方 法4. 1 微 波 暗 室 设 计 要 求微 波 暗 室 设 计 对 频 率 范 围 ,物 理 尺 寸 ,屏 蔽 有效 性 ,吸 收 体 功 耗 以 及 可 拆 卸 性 都 有 严 格 要 求 。 由于 吸 波 材 料 的 不 断 发 展 ,根 据 暗 室 的 用 途 与 设 计 要求 选 用 不 同

20、 的 吸 波 材 料 ,对 暗 室 的 屏 蔽 提 供 有 利 条件 。 如 美 国 KEEN E 公 司 的 86/ 3 系 统 ,暗 室 尺 寸为 10. 6 3. 9 4. 4 ( m) 。 静 区 尺 寸 为 6. 0 2. 4 3. 0 (m) ,测 试 距 离 为 3m ,被 测 物 体 的 尺 寸 为 6. 0 2. 4 3. 0 (m) ,频 率 范 围 为 25M Hz 1000M Hz ,测量 不 确 定 度 为 3dB3 。 一 般 来 说 ,微 波 暗 室 设 计要 求 有 :1) 测 量 距 离测 量 距 离 R ,我 们 希 望 尽 可 能 的 小 ,这 样 暗 室

21、体 积 也 就 要 求 小 ,但 不 能 随 心 所 欲 地 选 择 ,要 根 据被 测 物 体 的 大 小 来 决 定 。 如 图 3 所 示 被 测 天 线 口径 或 试 验 物 体 为 D , D 中 心 与 边 缘 电 波 传 播 存 在 路程 差 ,其 测 量 距 离 由 路 程 差 来 决 定 。 的 标 准 是 / 16 ,这 样 测 量 距 离 为 R = 2 D/ 。 其 测 量 误 差 保 持在 2 %左 右 。 根 据 此 式 ,无 法 满 足 C、 X、 Ku波 段 ,只能 采 取 近 场 理 论 来 实 现 测 量 距 离 R。 如 日 本 的 微波 暗 室 长 度

22、在 4m 14m 占 80 % ,而 长 为 7m 的 又占 多 数 ,此 种 暗 室 的 测 量 距 离 一 般 为 3m。图 3 微 波 暗 室 尺 寸2) 微 波 暗 室 的 尺 寸微 波 暗 室 的 尺 寸 ,决 定 收 发 天 线 之 间 的 距 离 ,也 就 是 说 收 发 之 间 电 波 传 输 至 少 满 足 在 菲 涅 尔 区的 空 间 内 进 行 。 这 就 需 要 对 微 波 暗 室 的 墙 壁 、 顶栅 、 地 面 等 选 用 吸 波 材 料 提 出 严 格 要 求 。 而 第 一 菲涅 尔 区 的 大 小 ,一 般 由 测 量 距 离 和 测 试 对 象 所 需 下限

23、 频 率 来 决 定 ,如 果 从 发 射 天 线 到 第 一 菲 涅 尔 区端 ,从 第 一 菲 涅 尔 区 端 到 接 收 天 线 的 路 程 为 d ,收发 之 间 的 距 离 为 R ,如 图 3 所 示 ,可 以 用 式 d - R E / 2 来 确 定 收 发 之 间 的 距 离 。还 要 考 虑 电 波 吸 收 体 当 电 波 存 在 一 定 角 度 辐射 时 的 吸 波 持 性 ,设 计 要 求 入 射 角 度 在 70 以 下 。另 外 对 发 射 、 接 收 天 线 背 后 墙 壁 的 距 离 至 少 保 持1m ,如 大 于 2m 更 好 。因 此 ,综 上 所 述 ,

24、影 响 微 波 暗 室 的 尺 寸 的 因 素有 :下 限 工 作 频 率 的 电 波 传 输 ;地 面 、 屋 顶 、 墙 壁 的吸 波 材 料 的 入 射 角 度 ;发 射 、 接 收 天 线 与 背 后 吸 波体 的 距 离 以 及 暗 室 各 面 所 选 用 的 吸 波 体 材 料 。3) 反 射 电 平反 射 电 平 由 微 波 暗 室 的 尺 寸 ,测 量 距 离 和 室 内的 选 用 的 吸 波 材 料 有 关 。 如 果 我 们 不 考 虑 多 重 辐射 的 情 况 ,即 一 次 辐 射 ,到 接 收 天 线 的 反 射 电 场 强度 EA 可 用 式 (9) 表 示 1 :E

25、A = 6i = 1Gt ( i , i ) Gr ( i , i ) 1Ri ( i ) exp - j 2 Ri (9)164 肖 本 龙 等 :微 波 暗 室 吸 波 材 料 及 其 性 能 测 试 方 法 总 第 193 期式 中 : Gt ( i , i ) 为 自 至 方 向 发 射 天 线 特 性 ; Gr( i , i ) 为 自 至 方 向 接 收 天 线 特 性 ;1/ Ri 为 根 据电 波 行 程 的 距 离 度 衰 减 系 数 ; ( i ) 为 对 入 射 角 电 波 吸 收 体 对 TE 波 和 TM 波 的 反 射 系 数 合 成 的复 比 反 射 系 数 ;e

26、xp ( - j2 Ri / ) 为 相 位 项 ; i 为 壁 面的 序 号 。根 据 以 往 经 验 ,理 论 计 算 与 实 际 测 量 的 反 射 电平 存 在 一 定 的 误 差 。 但 误 差 不 大 ,这 样 就 可 以 为 设计 提 供 一 些 依 据 。 如 果 要 考 虑 多 次 辐 射 ,计 算 要 复杂 多 了 。4) 静 区静 区 的 大 小 是 微 波 暗 室 的 一 个 重 要 性 能 指 标 。静 区 指 的 是 在 暗 室 轴 线 周 围 将 形 成 一 个 场 幅 度 起伏 最 小 ,直 射 波 极 化 纯 度 最 好 的 区 域 ,亦 称 无 回 波区 。

27、静 区 与 许 多 因 素 有 关 ,如 暗 室 的 设 计 尺 寸 、 结构 还 有 吸 波 材 料 等 。 如 果 周 围 的 吸 波 材 料 铺 设 均匀 连 续 ,对 结 构 匀 称 的 矩 形 暗 室 而 言 ,天 线 在 室 轴一 端 辐 射 ,如 果 对 前 、 后 、 左 、 右 壁 是 垂 直 极 化 波 ,则相 对 顶 栅 和 地 面 来 说 就 是 水 平 极 化 波 ,反 之 亦 然 。在 室 轴 上 不 论 辐 射 的 是 垂 直 极 化 波 或 水 平 极 化 波 ,这 六 个 面 的 反 射 波 极 化 都 在 直 射 的 极 化 面 内 ,方 向有 正 有 负

28、。 如 果 该 矩 形 室 横 截 面 为 正 方 形 ,则 其 中上 、 下 、 左 、 右 壁 面 反 射 将 是 程 差 相 等 同 时 到 达 室轴 ,合 成 后 场 幅 度 部 分 相 消 。 同 时 由 于 空 间 衰 减 ,使 反 射 波 能 量 随 着 远 离 壁 面 而 减 小 。 所 以 在 轴 线形 成 一 个 无 回 波 区 。因 此 ,在 暗 室 设 计 中 就 要 求 选 用 性 能 高 的 吸 波材 料 ,并 在 施 工 中 ,讲 究 科 学 ,严 格 按 工 艺 要 求 实施 ,达 到 量 化 的 要 求 。当 考 虑 屏 蔽 层 时 ,应 考 虑 屏 蔽 隔

29、离 度 ,总 隔 离度 一 般 在 - 60dB - 150dB 之 内 选 择 。4. 2 微 波 暗 室 性 能 测 试 方 法决 定 微 波 暗 室 性 能 的 指 标 有 很 多 ,如 对 静 区 大小 、 频 率 工 作 范 围 、 交 叉 极 化 特 性 、 振 幅 均 匀 性 、 通路 损 耗 均 匀 性 和 反 射 率 电 平 等 ,其 中 反 射 率 电 平 是衡 量 微 波 暗 室 的 关 键 指 标 。这 里 所 指 的 反 射 率 电 平 并 不 是 构 成 其 壁 面 所用 电 磁 波 吸 收 体 的 反 射 率 电 平 。 如 微 波 暗 室 静 区的 反 射 率

30、电 平 通 常 要 比 吸 收 体 的 反 射 率 低 10dB 以上 ,这 是 因 为 室 内 各 点 的 反 射 波 是 各 部 分 室 壁 的 不同 反 射 和 绕 射 在 该 点 干 涉 叠 加 的 结 果 。 因 这 里 所指 的 反 射 率 电 平 取 决 于 吸 波 材 料 的 特 性 ,工 作 频率 ;暗 室 结 构 形 状 ,设 计 工 艺 ,接 收 天 线 和 发 射 天 线的 方 向 性 ,场 的 极 化 状 态 ,测 试 平 面 位 置 ,天 线 座 架特 性 ,天 线 在 空 中 的 位 置 ,记 录 干 涉 图 的 数 目 ,干 涉图 的 判 读 ,记 录 干 涉

31、图 所 沿 行 程 线 以 及 所 用 测 量 设备 的 性 能 等 因 素 4 。由 于 电 波 暗 室 中 反 射 与 绕 射 相 当 复 杂 ,如 果 通过 计 算 求 得 反 射 率 电 平 ,存 在 许 多 困 难 ,一 般 通 过实 际 测 试 获 得 反 射 率 电 平 。 测 试 暗 室 中 的 反 射 率电 平 的 方 法 常 见 的 有 五 种 :天 线 方 向 图 比 较 法 ,简称 A PC 法 ;自 由 空 间 电 压 驻 波 比 法 ,简 称 VSWR法 ;场 2探 针 绘 制 法 ;等 效 雷 达 横 截 面 测 量 法 ;伪 随机 码 调 制 载 波 法 。但

32、在 实 际 测 试 中 常 用 的 方 法 只 有 二 种 ,一 种 天线 方 向 图 比 较 ( A PC) 法 ,另 一 种 为 电 压 驻 波 比(VSWR) 法 。 A PC 法 只 能 在 离 散 的 点 上 记 录 数据 ,要 想 不 漏 掉 所 需 反 射 率 电 压 ,就 得 测 试 大 量 的方 向 图 进 行 分 析 综 合 比 较 ,其 工 作 量 很 大 。 而VSWR 法 则 可 以 克 服 A PC 法 的 缺 点 ,比 较 简 便 ,还 准 确 直 观 。1) VSWR 法VSWR 法 是 测 试 微 波 暗 室 性 能 应 用 最 广 的 方法 之 一 ,具 体

33、 测 试 如 图 3 所 示 ,选 择 好 几 条 接 收 天线 移 动 路 线 ,使 接 收 、 发 射 天 线 主 瓣 相 互 对 准 ,再 移动 接 收 天 线 ,直 射 信 号 与 反 射 信 号 之 间 相 位 差 不 断改 变 ,所 记 录 下 来 的 信 号 曲 成 是 一 条 周 期 性 变 化 的曲 线 ,即 为 空 间 驻 波 比 曲 线 。 曲 线 反 映 了 室 内 反 射电 平 随 取 向 角 而 变 化 ,根 据 曲 线 的 包 络 和 接 收 天 线的 方 向 图 就 可 以 计 算 出 暗 室 的 反 射 率 电 平 。如 图 3 中 ,接 收 天 线 在 静

34、区 中 沿 Z 轴 移 动 ,这时 所 测 得 接 收 信 号 强 度 为 E0 。 当 接 收 天 线 在 水 平面 内 旋 转 角 度 之 后 ,再 沿 Z 轴 方 向 移 动 ,这 时 测得 的 接 收 信 号 强 度 为 E , E 有 直 射 信 号 E d 和 反 射信 号 E s 的 叠 加 合 成 ,那 么 用 式 (10) 可 求 出 驻 波 比 : = 1 + | Es | / | Ed |1 - | E s | / | E d | (10)当 | E s | / | E0 | = | E s | / | E d | | E d | / | E0 | 时 ,反射 电 压 E

35、 s 可 用 式 (11) 表 示 :| E s | E0 | =| E d | E0 | - 1 + 1 (11)只 要 测 得 (| E d | / | E0 | ) 和 就 能 求 得 反 射 率电 平 | E s | ,如 果 = 60 ,测 得 的 空 间 驻 波 如 图 4 所示 ,由 于 接 收 天 线 的 移 动 ,考 虑 距 离 衰 减 系 数 ,由 最大 值 和 最 小 值 求 得 | E s | / | E0 | 。同 理 ,接 收 天 线 可 以 沿 X 轴 方 向 移 动 时 ,因 为地 面 、 顶 栅 、 后 壁 反 射 波 行 程 差 变 化 小 ,与 Z 轴 方

36、 向2010 年 第 7 期 舰 船 电 子 工 程 165 图 4 空 间 驻 波 曲 线测 试 结 果 比 较 ,要好 - 5dB -10dB。2) A PC 法此 方 法 是 在暗 室 的 被 测 区 域内 选 择 若 干 个 离散 点 测 量 并 记 录天 线 的 方 向 图 ,由 于 反 射 波 、 绕 射 波 与 直 射 波 的 相位 干 涉 ,使 天 线 方 向 图 不 重 合 ,这 样 从 方 向 图 不 重合 的 偏 差 电 平 计 算 出 反 射 率 电 平 ,并 且 从 一 组 不 同角 度 的 方 向 图 中 观 测 得 到 最 大 偏 差 值 ,即 可 确 定 室壁

37、各 个 角 度 的 反 射 率 电 平 的 定 量 值 。具 体 作 法 须 把 静 区 分 成 M 行 N 例 , 间 隔 为 g/ 4 , g 为 横 越 暗 室 轴 线 所 测 的 空 间 波 长 ,在 每 个点 上 测 方 向 图 一 张 ,每 例 M 个 方 向 图 为 一 组 ,绘 制在 方 位 角 重 合 的 同 一 直 角 坐 标 系 内 ,以 0 线 上 方 向图 为 基 准 ,进 行 电 平 归 一 化 ,然 后 比 较 同 一 方 位 角的 偏 离 量 ,确 定 静 区 反 射 率 电 平 。在 A PC 方 法 中 ,天 线 方 向 图 归 一 化 有 两 种 方法 ,

38、一 种 是 改 变 接 收 机 增 益 ,使 各 方 向 图 电 平 在 0重 合 。 因 这 种 方 法 带 来 误 差 较 大 ,很 少 采 用 。 第 二种 方 法 是 取 轴 线 上 测 得 方 向 图 零 度 电 平 为 基 准 ,其它 方 向 图 电 平 都 对 它 归 一 化 ,这 是 常 用 的 一 种 方法 。 如 图 5 所 示 ,为 A PC 法 所 测 一 组 天 线 方 向 图 。图 中 b0 为 上 限 值 , c0 为 下 限 值 ,即 有 :b(dB) = 20lg Ed 10j/ 20 + ErE d (12)c(dB) = 20lg Ed 10j/ 20 -

39、 ErE d (13)由 式 (12) 、 (13) 可 求 得 反 射 率 电 平 为 :R (dB) = a + 20lg 10b - c20 - 110 b - c20 + 1(14)式 中 的 j 为 每 一 角 度 的 平 均 值 。A PC 法 数 据 处 理 较 繁 杂 ,此 处 不 讨 论 。图 5 APC 法 方 向 图5 结 语微 波 暗 室 与 吸 波 材 料 有 着 密 切 的 关 系 ,吸 波 材料 的 吸 波 特 性 往 往 决 定 微 波 暗 室 的 性 能 ,当 然 微 波暗 室 性 能 的 优 劣 还 与 许 多 因 素 有 关 ,在 这 里 只 讨 论了 几

40、 个 主 要 因 素 ,有 些 问 题 要 结 合 具 体 设 计 进 行 讨论 才 行 。微 波 暗 室 在 未 来 的 电 子 领 域 、 电 子 对 抗 领 域 和武 器 装 备 研 究 领 域 将 越 来 越 重 要 ,越 来 越 受 到 人 们的 关 注 和 重 视 ,将 是 一 个 很 有 研 究 价 值 的 的 课 题 。特 别 在 吸 波 材 料 研 究 方 面 ,这 几 年 有 了 大 的 发 展 ,各 种 新 材 料 层 出 不 穷 ,许 多 隐 身 材 料 应 用 于 各 种 新式 武 器 装 备 上 ,为 未 来 战 争 开 辟 了 新 的 战 场 。 为 此我 们 应

41、 该 对 其 性 能 与 发 展 进 行 了 解 和 研 究 。参 考 文 献1 计 量 测 试 技 术 手 册 M . 第 8 卷 ,北 京 :中 国 计 量 出 版社 ,1997 ,22 邱 琴 ,张 晏 清 ,张 雄 . 电 磁 吸 波 材 料 研 究 进 程 J . 电 子元 件 与 材 料 ,2009 (8) :78 813 周 永 江 ,陈 朝 辉 ,等 . 用 FD TD 方 法 研 究 颗 粒 型 复 合 材料 微 波 等 效 节 电 常 数 J . 材 料 科 学 与 工 程 学 报 ,2006 ,24 (4) :830 8344 蒋 谱 成 . 室 内 建 材 与 电 磁

42、波 传 输 特 性 J . 电 子 对 抗 试验 ,1999 (2) :45 485 李 琦 ,赵 京 城 . 吸 波 材 料 反 射 率 测 试 曲 线 平 滑 方 法 J .电 子 测 量 技 术 ,2007 ,30 (12) :10 126 王 晨 ,顾 佳 琳 ,康 飞 宇 . 吸 波 材 料 理 论 设 计 的 研 究 成 果J .材 料 导 报 ,2009 ,23 (5) :5 8(上 接 第 144 页 )3 田 冕 ,王 浩 强 ,王 亚 光 . 大 型 武 器 装 备 系 统 战 损 单 元 战场 优 先 抢 修 目 标 的 模 糊 决 策 分 析 J . 四 川 兵 工 学

43、 报 ,2009 ,30 (2) :94 964 秦 力 ,杨 延 波 ,贾 小 刚 . 基 于 改 进 层 次 分 析 法 的 中 高 层住 宅 结 构 选 型 J . 山 西 建 筑 ,2009 ,35 (8) :9 105 王 龙 涛 ,陶 熹 .基 于 改 进 层 次 分 析 法 的 舰 载 信 息 系 统 作战 效 能 评 估 J . 舰 船 电 子 对 抗 ,2009 ,32 (1) :48 506 张 丽 ,李 广 杰 ,周 志 广 ,等 . 基 于 灰 色 聚 类 的 区 域 地 质 灾害 危 险 性 分 区 评 价 J . 自 然 灾 害 学 报 ,2009 ,18 (1) :164 1687 刘 道 斌 . 基 于 灰 色 聚 类 的 机 关 管 理 机 制 绩 效 优 选 排 序J .武 汉 理 工 大 学 学 报 ,2009 ,31 (11) :145 147