一种超宽带低反射高吸收海水电磁屏蔽体制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超宽带低反射高吸收海水电磁屏蔽体。为了使入射电磁波能够有效穿透到海水电磁屏蔽体内部，则必须加载额外的匹配介质层，来满足抗匹配条件。利用平面波和传输线理论，针对反射型海水电磁屏蔽体，结合遗传算法在全局域上优化得到最优解，设计优化后的阻抗匹配媒质层，使得入射电磁波在超宽带内能够有效或全部穿透到海水电磁屏蔽体内部，产生传导损耗和极化损耗，从而实现具有低反射、高吸收特性的海水电磁屏蔽体。反射型海水电磁屏蔽体有三层简单的结构，从左往右依次是玻璃层、海水层、玻璃层；超宽带低反射、高吸收海水电磁屏蔽体经过遗传算法优化后从右往左依次是玻璃层、海水层、第一媒质层、第二媒质层、第三媒质层。第三媒质层。第三媒质层。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带低反射高吸收海水电磁屏蔽体


[0001]本技术涉及电磁兼容屏蔽领域，尤其涉及一种超宽带低反射高吸收海水电磁屏蔽体。

技术介绍

[0002]电磁屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减弱电磁能量传输的一种技术，通常采用屏蔽效能来定量描述电磁波屏蔽的效果，其定义为在防护区域未加载屏蔽体时和加载屏蔽体时的电场幅值之比。从物理机制上看，电磁波被屏蔽体阻挡的机制包括反射效应、吸收效应以及多次反射和吸收效应。因此电磁屏蔽材料主要包括三种类型：反射型、吸收型和多次反射型。
[0003]以反射耗损为主的电磁屏蔽材料，这类材料以导电材料为主，如金属材料、导电涂料、导电塑料等；反射损耗与吸收损耗相结合的电磁屏蔽材料，以具有磁性的导电材料为主，如Ni-P合金，其主要应用于低频磁屏蔽；以吸收损耗为主的低反射电磁屏蔽材料，主要应用于精密电子设备和隐身目标的电磁屏蔽。当电子设备内壁产生强电磁反射时，可能导致自干扰现象，从而影响电子设备的性能发挥。在军事上，针对敌方强电磁干扰，低反射电磁屏蔽材料在保护电磁能量入侵的同时，还具有反电磁探测的能力。
[0004]目前研究低反射、高吸收的电磁屏蔽材料，存在一定的困难。并且，从材料的电磁本构关系可以发现，单元材料在损耗因素的同时，难以满足电磁阻抗匹配。

技术实现思路

[0005]针对以上问题，本技术提出一种超宽带低反射高吸收海水电磁屏蔽体。
[0006]为实现本技术的目的，提供一种超宽带低反射高吸收海水电磁屏蔽体，包括：玻璃层、海水层、第一媒质层、第二媒质层和第三媒质层，所述玻璃层、所述海水层、所述第一媒质层、所述第二媒质层和所述第三媒质层以级联的方式依次叠加连接，所述玻璃层、海水层、第一媒质层、第二媒质层和第三媒质层的厚度分别为d1、d2、d3、d4、 d5。
[0007]一个实施例中，所述第一媒质层、第二媒质层和第三媒质层的介电常数分别为：3.43、 4.73、42.45。
[0008]一个实施例中，所述第一媒质层的厚度d3＝3.7cm，所述第二媒质层的厚度d4＝0.54cm，所述第三媒质层的厚度d5＝0.93cm。
[0009]在一个实施例中，所述海水层内海水的温度为20摄氏度，所述海水层内海水的盐度为25％，所述海水层的厚度d2＝6cm。
[0010]一个实施例中，所述玻璃层的厚度d1＝2cm。
[0011]与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下有益技术效果：
[0012]上述超宽带低反射高吸收海水电磁屏蔽体，采用海水作为主要电磁屏蔽材料，提出了一种超宽带低反射、高吸收海水电磁屏蔽体，与传统的电磁屏蔽材料相比，优势在于入射电磁波在超宽带内将无反射、全吸收、零透射，实现“电磁隐身”，同时具有光波透明、可循
环导热、制备成本低等优点。
附图说明
[0013]图1是一个实施例的超宽带低反射高吸收海水电磁屏蔽体的结构示意图；
[0014]图2是一个实施例的简单反射型海水电磁屏蔽体结构示意图；
[0015]图3是一个实施例的超宽带低反射高吸收海水电磁屏蔽体的反射、损耗、透射功率之比；
[0016]图4是一个实施例的简单反射型海水电磁屏蔽体反射、损耗、透射功率之比；
[0017]图5是一个实施例的简单反射型海水电磁屏蔽体的总输入阻抗；
[0018]图6是一个实施例的超宽带低反射高吸收海水电磁屏蔽体的总输入阻抗；
[0019]图7是一个实施例的两种结构屏蔽效能的变化。
具体实施方式
[0020]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0021]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0022]参考图1所示，图1为一个实施例的超宽带低反射高吸收海水电磁屏蔽体的结构示意图，包括：玻璃层1、海水层2、第一媒质层3、第二媒质层4和第三媒质层5，所述玻璃层1、所述海水层2、所述第一媒质层3、所述第二媒质层4和所述第三媒质层5 以级联的方式依次叠加连接，所述玻璃层1、海水层2、第一媒质层3、第二媒质层4 和第三媒质层5的厚度分别为d1、d2、d3、d4、d5。
[0023]从材料的电磁本构关系可以发现，单元材料在增加损耗因素的同时，难以满足电磁阻抗匹配，因此，通常采用多元材料来同时满足这两个条件。采用多元材料来设计低反射、高吸收电磁屏蔽体时，应同时考虑材料损耗和阻抗匹配两个因素。具有较高电导率的海水层结构对电磁传输产生较强损耗，从而展示出较好的电磁屏蔽效能。海水的高电导率特性会引起阻抗失配，类似于其他高电导率材料，从而产生较强的电磁反射，不利于应用在精密电子设备和电磁隐身目标等场合。
[0024]与一般电磁屏蔽体相比，采用阻抗匹配和遗传算法优化后的电磁屏蔽体，在超宽带内可实现入射电磁波无反射、全吸收、高屏蔽效能，相对带宽可达43.2％，同时海水简单易得，价格低廉，结构简单。超宽带是指工作带宽大于25％，计算为(最大值-最小值) /中心频率，我们工作中心频率为0.915GHz，要求反射系数低于0.1。
[0025]将传输线阻抗匹配理论拓展到平面波传输后，得出阻抗匹配理论，然后将阻抗匹配理论(平面波传输)与遗传算法结合，得到了本实施例中第一媒质层3、所述第二媒质层4，所述第三媒质层4的介电常数和厚度为实现方案的最优数据。此外所述海水层2 的厚度，海水盐度等数据都是都是优化算法后的最佳实验数据。
[0026]本实施例中，将遗传算法中的种群与阻抗匹配理论中的材料介电常数和厚度相对，将遗传算法中的约束条件与零反射点相对应，同时遗传算法也要一定程度上优化，可以调整约束条件的权重即可。
[0027]遗传算法是一种数值优化算法，基于生物的优胜劣汰原则，在全局域上优化得到最优解，其实还有其他的是指优化方法，经过比较后发现，遗传算法在速度，内存，最优解方面比较优秀，所以选择这个算法。
[0028]平面波理论主要使用的是，电磁波穿透媒质时，在分界面处，电场切向分量连续性定理。传输线理论使用的主要是阻抗匹配理论，传输线中也有阻抗匹配理论，我们是将这种理论拓展应用到平面波理论中来，并验证了正确性。利用平面电磁波传输在分界面处电场切向分量连续性定理，得到透射系数表达式，并由此进一步得到电磁屏蔽效能严格意义上的解析解公式；将传输线阻抗匹配理论拓展应用到平面电磁波传输中，并与遗传算法相结合，实现超宽带低反射、高吸收特性。
[0029]遗传算法与阻抗匹配理论的结合，遗传算法优化得到最优解，可以通过调整约束条件权重，改进种群选取大小，改进ranking函数等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超宽带低反射高吸收海水电磁屏蔽体，其特征在于，包括：玻璃层(1)、海水层(2)、第一媒质层(3)、第二媒质层(4)和第三媒质层(5)，所述玻璃层(1)、所述海水层(2)、所述第一媒质层(3)、所述第二媒质层(4)和所述第三媒质层(5)以级联的方式依次叠加连接，所述玻璃层(1)、海水层(2)、第一媒质层(3)、第二媒质层(4)和第三媒质层(5)的厚度分别为d1、d2、d3、d4、d5。2.根据权利要求1所述的超宽带低反射高吸收海水电磁屏蔽体，其特征在于，所述第一媒质层(3)、第二媒质层(4)和第三媒质层(5)的介电常数分别为：3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王身云，岑大维，盛柯枫，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：