全介质可调控水基超宽频带电磁能量吸波器的设计研究
文献综述
前言
吸波材料的应用包括军事应用和民事应用。人们发明微波吸收体的初衷是在武器装备对雷达隐身与反隐身方面的应用，并且迄今为止仍然是国防科研中的重要课题。譬如将微波吸收材料应用在雷达隐身方面，用于降低目标的雷达散射截面，已经逐渐成为提升现代武器装备及指挥系统作战能力的重要参考指标；此外，随着电子工业的发展，电磁波应用产生的电磁辐射污染日益严重，不仅造成设备间的相互干扰，而且严重影响人体健康。另一方面，电子设备中信息通过传导和辐射的形式向外部泄露，对于信息安全来说，电磁辐射比传导更容易被侦获。因此，使用微波吸收材料/屏蔽材料用于提高电子设备的电磁环境安全性方面的研究就显得尤为重要。
研究现状和发展趋势
目前，大部分的超材料吸波体对电磁波的吸收仍然属于被动式，都是通过谐振单元周期排列在固体材料上制备而成。一旦制备成型，其结构、单元尺寸、分布形式等便被固定下来，导致谐振频率、谐振强度等参数被限定，吸波特性便无法再改变，缺乏适应性和可调谐性，难以满足智能隐身系统及复杂多变的电磁环境的要求。为拓宽超材料吸波体的应用范围，可 调谐超材料吸波体成为当前主要的研究方向之一，其吸波特性可随着某一环境或条件的变化实现智能可控，成为发展智能隐身蒙皮的关键途径和技术。超材料结构根据材料构成可分为两大类：金属谐振型和电介质型。金属谐振型的可调谐吸波体，主要通过以下两种方式实现吸波特性的可调谐：（１）通过外部环境对超材料吸波体的控制，改变某种材质的电磁参数特性；（２） 通过引入元器件、特殊材料或自身的物理改变，控制超材料等效电路的结构、尺寸、谐振模式等。电介质型超材料吸波体更多的是通过结构尺寸的改变，调谐吸波性能。
传统吸波材料
１ 铁氧体
作为目前发展得最为成熟的吸波材料，尽管存在密度大的缺点，铁氧体吸波材料仍然以其优异的吸收性能、低廉的价格成为电磁兼容用吸波材料的首选。按晶体结构分类，铁氧体主要有尖晶石型、石榴石型和磁铅石型。目前用于吸波材料的铁氧体主要是尖晶石型和磁铅石型铁氧体。尖晶石型铁氧体的结构通式为 ＭｅＦｅ２Ｏ４，其中 Ｍｅ为二价金属离子，如 Ｍｎ２＋ 、Ｃｏ２＋ 、Ｎｉ２＋ 、Ｃｕ２＋ 、Ｍｇ２＋ 、Ｚｎ２＋ 、Ｃｄ２＋ 、Ｆｅ２＋ 或它们的化合物。磁铅石型铁氧体分子式为 ＡＢ１２Ｏ１９，其中 Ａ 为半径与氧离子相近的阳离子，如 Ｂａ２＋ 、Ｃｏ２＋ 、Ｐｂ２＋ 等，Ｂ为三价阳离子，如 Ｆｅ３＋ 、Ａｌ３＋ 、Ｍｎ３＋ 等。国内外对尖晶石型铁氧体吸收剂的研制已经有很长的历史。目前，大多数吸波材料中采用的是尖晶石型，但尖晶石型铁氧体吸收剂的微波磁导率及吸收特性总体上不如六角晶系铁氧体。聂翔采用溶胶－凝胶法制备锌铁氧体和钡铁氧体，并研究其对雷达波的吸收性能，结果表明，钡铁氧体对雷达波的吸波性能较强，其在频率１０ ＧＨｚ、１１ ＧＨｚ的反射损耗分别为 １１．２７ｄＢ 和１２．０１ｄＢ。
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