Analysis and design of ultra thin EM absorbers comprising re(2)

2018-11-20 18:32

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板阻抗的平方决定[见关系式(6)],有很深的最小值低于第二谐振。在图5中反射系数通过一个周期矩量法(MoM),用等效电路的方法通过Ansoft HFSS 10计算得到。在电路的方法中,集总电阻的计算的由关系式(8)在适度的校正后得到,这与第三章一致。改结构总厚度只有5毫米,却能够在从7 GHz至20 GHz的波段内达到-15分贝的反射率。这样的性能不能通过轻质的Jaumann屏[26]或其他商业低于9-10毫米厚度的非磁性多层结构实现[27]。

图4。 5毫米的基板,周期为11 mm的环形FSS的阻抗。突出显示的是高损耗表面。

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图5:5毫米基板,环形FSS结构的反射系数。

尽管固有的周期性结构,相对于相同尺寸的PEC板其周期尺寸可以减小到4 *4,保持几乎相同的吸收性能。

这里提出的吸收剂不反射在其它方向上的能量,不像其他的RAM设计那样[28],但它消耗入射能量通过在很宽的频率范围内的达到的匹配条件 怎样实现的?。能量将反射到其它方向上,仅当FSS周期大于一个波长(像[13]中的那样)。在本设计中,频率大于27千兆赫后能量开始朝向栅瓣散射。

对于为了完整起见,我们在图 6中给出了倾斜入射时吸收体的性能。

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图6。环状FSS 结构,5毫米介电基地的吸波体斜入射时的反射系数。

该吸收结构的最大可接受角为30度,但它在45度后开始恶化。然而值得强调的是,本文的目的是介绍和讨论这种结构的吸收机制,而不是优化吸收剂斜入射角。改善的吸收体斜入射性能的方法包括采用一个额外的上层电介质[11]或通过迭代法优化设计。

第六节 实验验证

该薄壁结构的可行性,由两个实验证明。由丝网印刷技术,通过蚀刻后得到样品,图案代表有损频率选择性表面。图7 为窄带样品的图。图8为测得的反射系数,与模拟结果对比。

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图7。窄带吸收的实物图。总厚度为2.4毫米。

图8。图7中所示的样品的反射系数实测与模拟的比较。测量数据仅到8.6 GHz,因为可用的网络分析仪的限制。

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在这个例子中,FSS由一个周期为10毫米的贴片阵列,方片边长与单元周期的比等于12/16。如第IV节中所示,该FSS结构可保证最大可能的带宽[22]。

方形贴片的表面电阻等于35 Ω/sq,基底是商业FR4,其与电常数等于。吸收体的总厚度为2.4mm,对应于λg/8的谐振频率。带宽可以与传统的Salisbury结构匹敌。 宽带的原型是类似于先前在第五节提到的结构,均为的聚酰亚胺基板和0.15mm细长的FR4板。FR4基板上的使用需要有轻微的改变环的周期性(12毫米)。隔板采用相对介电常数为1.05-j0.017的ROHACELL基板。图9为宽带样品的实物图。该结构为非常轻量级的配置,30厘米×30厘米的样品的重量为10克,具有相同的尺寸的商业磁吸收剂(Eccosorb [29])为450克。

图9。宽带吸收剂图。总厚度等于5毫米。 (a)正视图,(b)侧面视图。

在图10我们给出了两个不同表面电阻的反射率(一个为70 Ω/sq另一个为10 Ω/sq),测得的与计算结果。第一个原型,简称为A型,其特征在于由表面电阻大约为130 Ω/sq和第二结构(简称为B型)表面电阻为20 Ω/sq。


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