電波暗室常用吸波材料性能研究

姚慶社

（山東省寧陽縣職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校，山東 寧陽 271400）

電波暗室常用吸波材料性能研究

姚慶社

（山東省寧陽縣職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校，山東 寧陽 271400）

吸波材料作為電波暗室的關(guān)鍵部件之一，其各類性能指標(biāo)的優(yōu)劣將直接影響電波暗室整體性能指標(biāo)和使用壽命水平。本文對吸波材料及其吸波原理進行了介紹，對目前常見的幾種電波暗室吸波材料從材質(zhì)特性、吸波性能、制造技術(shù)等多個角度進行了分析，并結(jié)合分析對如何進行電波暗室吸波材料選用給出了啟示。

電波暗室；吸波材料；吸波性能；材質(zhì)特性

1 吸波材料

吸波材料是指能吸收、衰減空間投射到它表面的電磁波能量，并通過介質(zhì)損耗使電磁波能量轉(zhuǎn)化成為熱能或其它形式能量的一種材料，是影響電波暗室性能指標(biāo)的核心關(guān)鍵之一。吸波材料主要通過采用電磁波投射后，使其盡可能無反射以及產(chǎn)生電磁損耗，使其能量轉(zhuǎn)化的方式實現(xiàn)吸波功能。根據(jù)材料的反射公式，當(dāng)吸波材料產(chǎn)生電磁損耗對入射的電磁波進行吸收或衰減，使電磁波能量轉(zhuǎn)化，從而實現(xiàn)電磁波在介質(zhì)中被最大限度地吸收。因此，吸波材料實現(xiàn)吸收、衰減電磁波的基本條件為：（1）材料滿足表面阻抗匹配要求，使吸波材料阻抗和自由空間阻抗在盡可能寬的頻率范圍內(nèi)，保持近似相等，使得電磁波盡可能的不被材料反射且被最大可能的進入材料內(nèi)部。（2）材料滿足衰減匹配要求，即電磁波進入材料內(nèi)能迅速的盡可能的被全部衰減掉。

2 吸波材料電磁損耗類型

依據(jù)吸波材料吸波機理的不同，通常將吸波材料的電磁損耗分為電損耗型、介電損耗型和磁損耗型等3種類型，典型特點及運用實例見表1。

目前，電波暗室常采用復(fù)合性鐵氧體吸波材料。其中，鐵氧體既是磁介質(zhì)又是電介質(zhì)，能具有磁吸收與電吸收是性能極佳的吸波材料，鐵氧體可分為尖晶石型、石榴石型和磁鉛石型，其主要吸波特點見表2。

表2 鐵氧體吸波特點

3 泡沫類復(fù)合鐵氧體吸波材料

在電波暗室中該類吸波材料被較多的運用，該類吸波材料主要采用聚苯乙烯或聚丙烯為材質(zhì)，使用了聚苯乙烯顆粒外裹碳粉的技術(shù)進行成品制造。在3m電波暗室中其典型的單塊約尺寸（L×W×H）為60cm×60cm×(30～60)cm，單塊質(zhì)量約為1．5～3．0kg，采用了較為便捷的掛裝方式進行安裝。材質(zhì)具有阻燃型的防火、完全防潮的性能、硬質(zhì)且不易變形的硬度特性以及達到潔凈標(biāo)準(zhǔn)2級無污染環(huán)保型的環(huán)保特性。適用的頻率范圍為30M～40GHz，可適用于進行高頻雜散測試。在3m法電波暗室中，能達到的最佳場地性能典型指標(biāo)可為歸一化場地衰減（NSA）≤±3．0dB、場地駐波比（Svswr）優(yōu)于4．0dB、場均勻性（FU）100%的點在0～+5dB。但該類吸波材料不適宜進行例如幾千伏/米高場強的特種產(chǎn)品測試。

表1 各損耗類型吸波機理典型特點及運用舉例

4 海綿類復(fù)合鐵氧體吸波材料

因材料制作工藝相對較為簡單，因此在電波暗室中該類吸波材料也屬于被較多運用的一種，該類吸波材料主要采用聚氨酯或亞聚氨酯（即海綿腔體類材料）為材質(zhì)，使用海綿腔體浸泡容納碳粉的技術(shù)進行成品制造。在3m電波暗室中，其典型的單塊尺寸（L×W×H）約為60cm×60cm×(30～60)cm，單塊質(zhì)量約為9．0～12．0kg，采用了較為復(fù)雜的掛裝方式進行安裝。材質(zhì)具有阻燃型的防火性能和部分防潮的防潮性能。適用的頻率范圍為30M～40GHz，可適用于進行高頻雜散測試。在3m法電波暗室中，可達到的最佳場地性能典型指標(biāo)可為歸一化場地衰減（NSA）≤±3．5dB、場地駐波比（Svswr）優(yōu)于5．0dB、場均勻性（FU）75%的點在0～+5．5dB。但硬度特性為軟質(zhì)且易變形，環(huán)保特性雖然能達到潔凈標(biāo)準(zhǔn)3級，但存在局部可能掉碳粉的污染，也不適宜進行例如幾千伏/米高場強的特種產(chǎn)品測試。

5 導(dǎo)電纖維（薄膜型）類復(fù)合鐵氧體吸波材料

該類吸波材料也常見運用在電波暗室中，該類吸波材料主要采用導(dǎo)電纖維為材質(zhì)，使用了導(dǎo)電纖維傳導(dǎo)的技術(shù)進行成品制造。在3m法電波暗室中，其典型的單塊尺寸（L×W×H）約為30cm×30cm×(60～100) cm，單塊質(zhì)量約為約(2．5～4．0)Kg，采用了較為便捷的掛裝方式進行安裝。材質(zhì)具有不燃型的防火性能、完全防潮的防潮性能、薄膜型且不易變形的硬度特性以及達潔凈標(biāo)準(zhǔn)1級無污染環(huán)保型的環(huán)保特性。適用的頻率范圍為30M～40GHz，可適用于進行高頻雜散測試。在3m法電波暗室中，可達到的最佳場地性能典型指標(biāo)可為歸一化場地衰減（NSA）≤±3．5dB、場地駐波比（Svswr）優(yōu)于5．5dB、場均勻性（FU） 100%的點在0～+5dB。通常該類吸波材料存在組合使用鐵氧體和不組合使用鐵氧體兩種運用方法，前者多在使用短尖劈和小電波暗室中被運用，后者多在長尖劈和大電波暗室中被應(yīng)用。

6 陶瓷或塑膠類復(fù)合鐵氧體吸波材料

目前國內(nèi)該類吸波材料在電波暗室中的應(yīng)用較為小眾，該類吸波材料主要采用陶瓷或特種橡膠為材質(zhì)，使用了鐵氧體型衰減電磁波的技術(shù)進行成品制造。在3m法電波暗室中，其典型的單塊尺寸（L×W×H）約為10cm×10cm×(5～8)cm，單塊質(zhì)量約為(0．8～1．5)kg ，采用了較為復(fù)雜的掛裝方式進行安裝。材質(zhì)具有不燃型或阻燃型的防火性能、完全防潮的防潮性能、金屬硬質(zhì)且不易變形的硬度特性以及達潔凈標(biāo)準(zhǔn)1級無污染環(huán)保型的環(huán)保特性，并且尺寸較小，適合在空間受限的一些特殊空間中使用。在3m法電波暗室中，可達到的最佳場地性能典型指標(biāo)可為歸一化場地衰減（NSA）≤±3．0dB、場地駐波比（Svswr）優(yōu)于6．0dB、場均勻性（FU） 75%的點在0～+5．5dB1。該類吸波材料可為受建設(shè)空間限制的電波暗室節(jié)約出一定空間，并且適宜進行例如幾千伏/米高場強的特種產(chǎn)品測試。但該類吸波材料適用的頻率范圍為30M～18GHz，不可適用于進行高頻雜散測試，同時造價較為昂貴。

7 結(jié)語

吸波材料的性能指標(biāo)直接影響電波暗室的整體性能指標(biāo)，因此在吸波材料選用過程中，應(yīng)依據(jù)電波暗室的預(yù)期用途、建設(shè)條件和使用環(huán)境進行綜合分析判斷。首先應(yīng)盡可能選用能使電磁波不被反射并被最大可能的進入其內(nèi)部、且電磁波進入其內(nèi)部后能被迅速衰減掉的材料作為吸波材料，同時還應(yīng)結(jié)合電波暗室預(yù)期用途進行吸波材料的合理選擇。

根據(jù)本文對各種類型吸波材料的分析，可以得出以下結(jié)論：若所建設(shè)電波暗室需進行高頻雜散測試，則可選擇泡沫類、海綿類和導(dǎo)電纖維類復(fù)合鐵氧體吸波材料，而不應(yīng)采用陶瓷或塑膠類復(fù)合鐵氧體吸波材料；若所建設(shè)電波暗室的預(yù)期使用壽命較長，則可選泡沫類、陶瓷或塑膠類復(fù)合鐵氧體吸波材料，而不宜采用海綿類等復(fù)合鐵氧體吸波材料；若電波暗室擬在高濕度地區(qū)使用，則應(yīng)選擇具有完全防潮性能的吸波材料；若電波暗室的地基承載力有限，則應(yīng)可選擇較輕的吸波材料。

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