论文总字数：25143字

摘 要

本课题结合电磁波吸收材料反射率的测量需求，针对30MHz-600MHz低频同轴反射装置由于结构突变产生反射的问题，通过理论计算和三维电磁场仿真对东南大学电磁兼容性研究室现有的同轴反射装置进行了仿真优化，主要工作如下：

（1）测绘现有装置

对实验室现有同轴反射装置尺寸进行了测量，出图纸一套，作为改进的基础。

（2）确定装置中由50Ω标准同轴线到装置同轴段阻抗的过渡方式

同轴反射装置由50Ω标准同轴线到装置同轴段的阻抗变化方式有两种：突变式和渐进式。课题通过CST软件对装置结构进行仿真，确定了在没有时域门技术的情况下，渐进式的反射小于突变式。

（3）装置过渡段和同轴段长度的确定

课题从结构突变引起的反射大小、吸波材料高度以及时域门技术对尺寸的要求三个方面进行考虑，确定了装置过渡段和同轴段的长度。

（4）过渡段到同轴段转化处结构突变引起的反射的补偿

通过理论分析采用了锥形过渡补偿法对转化处结构突变引起的反射进行补偿，并利用CST软件对转化处进行了建模仿真，最终确定了补偿段的长度。

（5）装置横截面尺寸的调整

针对现有装置实际测试时由于现有装置横截面尺寸余量不够，安装吸波材料过程中吸波材料试样之间会有干涉，影响安装的问题，本课题将装置横截面尺寸进行适当加大。

（6）绘制改进装置的图纸

根据分析结果绘制了改进后装置的装配图和零件图。

关键词：吸波材料 低频同轴反射法 矢量网络分析仪 时域测试

Abstract

This topic combines the measurement requirements of electromagnetic wave absorptive material reflectance, aiming at the problem of 30-600MHz low-frequency coaxial reflectors generating reflections due to structural abrupt changes. Through the theoretical calculations and three-dimensional electromagnetic field simulations, the existing coaxial reflection in the Electromagnetic Compatibility Laboratory of Southeast University is solved. The device has been simulated and optimized. The main tasks are as follows：

1. Measuring existing devices

Measuring the laboratory's existing coaxial reflector size, drawing a set of drawings, as the basis for improvement.

(2) Determine the device's transition from the 50Ω standard coaxial line to the device's coaxial segment impedance

There are two types of impedance changes in the coaxial reflectometer from the 50Ω standard coaxial line to the coaxial section of the device: abrupt and progressive.

(3) Determination of the length of the transition section and coaxial section of the device

The length of the transitional section and the coaxial section of the device were determined by considering the size of the reflection caused by the structure mutation, the height of the absorbing material, and the requirements of the time domain gate technique on the size.

(4) Compensation for reflections caused by structural mutations at the transition from the transition section to the coaxial section.

Through the theoretical analysis, the cone-shaped transient compensation method was used to compensate for the reflection caused by the structure mutation at the transformation place. The CST software was used to model and simulate the transformation point, and the length of the compensation segment was finally determined.

(5) Adjustment of cross-sectional dimensions of the device

For the actual test of the existing device, since the remaining size of the cross-sectional surface of the existing device is not enough, there will be interference between the wave-absorbing material samples during the installation of the wave-absorbing material, which affects the installation problem. This subject increases the cross-sectional dimensions of the device.

(6) Drawing drawings for improved installations

Based on the analysis results, the assembly drawings and parts drawings of the improved device are drawn.

KEY WORDS: absorber, low-frequency coaxial reflection, vector network analyzer, time domain test

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 课题研究内容 1

第二章 吸波材料简介 3

2.1 吸波材料发展 3

2.1.1 吸波材料用于吸波暗室 3

2.1.2 吸波材料用于军事隐形 5

2.2 吸波原理介绍 6

2.2.1 损耗因子 7

2.2.2 复介电常数 9

2.2.3 复磁导率 10

第三章 低频同轴反射法介绍 11

3.1 目前常用吸波材料测试方法 11

3.2 低频同轴反射法线型选择 11

3.3 本课题现有低频同轴反射法测试配置 12

3.3.1 低频同轴反射计结构 12

3.3.2 矢量网络分析仪 13

第四章 低频同轴反射装置反射分析 15

4.1 传输线基础 15

4.1.1 传输线方程组 15

4.1.2 反射系数及回波损耗 16

4.2 二端口网络S参数简介 17

第五章 低频同轴反射装置的优化设计 18

5.1 现有装置尺寸的测量 18

5.2 装置同轴段阻抗计算 18

5.3 低频同轴反射装置过渡段阻抗过渡方式 20

5.4 过渡段和同轴段相对长短的确定 22

5.4.1 过渡段反射大小的影响 22

5.4.2 时域门时间窗函数截取的影响 25

5.5 装置过渡段和同轴段转化处的不连续性补偿 29

5.6 装置横截面尺寸的调整 31

第六章 课题总结 33

致 谢 34

参考文献 35

绪论

课题研究背景及意义

自电磁感应现象被发现之后，越来越多的人投入其相关领域的研究，使得电磁感应技术得到了飞速的发展。如今电磁感应在我们日常生活中的应用已经是非常普遍，可以说我们基本时时刻刻都处于电磁环境中。但是在进行一些高精度的电磁实验时，我们希望能尽可能的降低环境中电磁波对实验结果的影响；同样的，一些大型设备在运行时，可能会对外界产生较大的电磁干扰，影响周围设备的正常工作，我们也同样希望通过某种方式来降低它对外界的干扰；还有电子对抗，隐身技术的发展。由于类似于这种情况需求的出现，吸波材料的研究便逐渐变得重要起来。

吸波材料顾名思义，就是能大幅度吸收投射到其表面的电磁波能量，减少电磁反射的材料。如今研制成功的吸波材料已经是多种多样，但是究竟哪种吸波材料最好，这其中一个重要的评判标准就是它吸收电磁波的能力，毕竟这是吸波材料最重要的性能。而这一性能的好坏程度，可以通过测量该种吸波材料的反射率来评估，而测量材料的反射率则需要特定的装置。

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