電磁兼容暗室複合型吸波材料及其製造方法
2023-07-04 23:52:31
專利名稱：電磁兼容暗室複合型吸波材料及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種電磁兼容暗室複合型吸波材料及其製造方法，尤其涉及聚氨酯泡沫材料與鐵氧體片材料之間的過度匹配的問題。
背景技術：
隨著無線電事業的發展，電子技術得到了廣泛應用，與此同時也造成嚴重的電磁環境汙染，直接影響著國防科研等領域正常工作的開展。因此，電磁兼容性問題日益突出，越發引起人們的關注。
在這種情況之下，射頻仿真室、微波暗室、橫電磁波室、電波暗室等屏蔽措施如雨後春筍般先後相繼出現來，從根本上解決了同一條件下相互間不幹擾的測試環境。提供電磁兼容暗室所使用的吸波材料特點是頻率低，工作頻帶寬。以往是採用增加吸波材料的高度(通常為2000mm)，這不僅安裝困難，而且增加了暗室的尺寸，同時也增加了項目經費。而國外的電磁兼容暗室是採用複合型吸波材料，高度僅為306mm。這樣一來，即縮小了暗室的尺寸又節約了項目經費。可是國內卻做不出來。
進入2000年以來，國內曾經相繼有兩個生產廠家將聚氨酯與鐵氧體吸波材料直接組合一起並安裝到電磁兼容暗室內。但是對「靜區」性能的檢測結果，均未達到設計要求，直接影響了用戶的使用。其主要原因是不能解決複合材料中聚氨酯軟泡沫材料與鐵氧體材料二者之間所存在的過渡匹配問題。
以往的複合型吸波材料是由聚氨酯軟泡沫材料與鐵氧體材料所組成，而這兩種材料存在著基質的不同、配方的不同、吸波原理的不同、吸波性能的不同。
角錐形聚氨酯吸波材料屬幹涉型吸波原理。即角度越小，電磁波反射的次數越多，吸收衰減越大。而鐵氧體是使用軟磁鐵氧體材料製作吸波材料，要求表面反射係數小，其介質能吸收足夠的電磁能量並由介質的損耗將電磁能轉化為熱能，而達到吸波的目的。另外，角錐形聚氨酯吸波材料在高頻段1500MHz以上有著良好的吸波性能，而鐵氧體吸波材料在低頻段500MHz以下有著良好的吸波性能。電磁波從角錐泡沫進入到鐵氧體片內，兩種介質損耗有著明顯差異，在傳輸過程中造成較大的反射，不能達到有效的吸收衰減。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供了一種電磁兼容暗室複合型吸波材料及其製造方法，旨在解決上述的缺陷。
為了解決上述技術問題，本發明是通過以下步驟實現的本發明的電磁兼容暗室複合型吸波材料是在聚氨酯吸波材料和鐵氧體材料之間增加過渡匹配段的材料；所述的過渡匹配段的材料的厚度與電磁兼容暗室的工作頻率有關係；所述的過渡匹配段材料介電常數ε＝7.04±0.1；本發明的製造方法是通過以下步驟實現的將聚氨酯軟泡沫基質切割成板材；按照比例配製成過渡匹配段材料吸波漿液包括鐵氧體粉、乙炔碳黑、阻燃劑、乳膠；將切割好的聚氨酯板材浸染到吸波漿液內，而後送入烘房烘乾；將烘乾後的過渡段材料安裝在鐵氧體材料上；與現有技術相比，本發明的有益效果是工作頻率的覆蓋面較寬，30MHz～40000MHz；低頻段吸波性能好，30MHz時已經有-12dB的吸收電平，達到了國外同一個數量級-12dB吸收衰減的先進水平；由於材料高度的降低，減少了暗室的實際空間尺寸。
具體實施例方式
下面結合具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述電磁兼容暗室複合型吸波材料的高度是306mm，工作頻率點是在30MHz～40000MHz範圍內本發明的電磁兼容暗室複合型吸波材料是在聚氨酯吸波材料和鐵氧體材料之間增加50mm±2mm厚的過渡匹配段材料；所述的過渡匹配段材料介電常數ε是通過以下步驟實現的第一 分別測試出聚氨酯泡沫吸波材料的介電常數ε1值和鐵氧體片吸波材料的介電常數ε2值。
具體步驟如下1、在測量線的波導腔內分別測出6mm厚的鐵氧體片和50mm厚的聚氨酯這兩種吸波材料的有關參數λv、D、Dε和ρ；其中λv-波導波長；D-沒有放入吸波材料時駐波節點的刻度值；Dε-放入吸波材料後駐波節點的刻度值；ρ-吸波材料的駐波比；2、根據所測出的參數值，按照下列公式計算介質導最近的駐波最小點的距離Dt。
Dt＝Dε-D-lε+nλv/2 ……(1)其中lε-介質材料的厚度；選取n，使Dt小於半波長。實際計算中取n＝1。
3、按照下列關係式計算出當測量線的末端填充介質材料時，可以在介質材料的輸入端所得到複數阻抗中的模數C和幅角ζC＝λv/2π[(1+ρ2tg2×2πDt/λv)/(ρ2+tg×2πDt/λv)]1/2，…(2)
ζ＝arctg[ρ(1+tg2×2πDt/λv)/(ρ2-1)tg×2πDt/λv].……(3)4、將C值和ζ值在函數Cejζ＝(thTejτ)/Tejτ的曲線圖中查出相應的T值和τ值。
5、根據T值和τ值的大小，按照下式計算出衰減係數β值和相位係數α值；β＝(T/lε)cosτ，……(4)α＝(T/lε)sinτ。……(5)6、根據上述所計算結果並按照下列公式，最終分別計算出這兩種吸波材料的介電常數ε1值和ε2.值。
ε1＝(λ0/2π)2[(π/a)2+α12-β12]……(6)ε2＝(λ0/2π)2[(π/a)2+α22-β22]……(7)其中λ0-自由空間波長a-波導的寬邊尺寸。
第二 根據計算所得出的ε1值和ε2值，按照下列公式計算，確定出過渡匹配段吸波材料的介電常數ε值。
ε＝(ε1×ε2)1/2……(8)第三 計算結果聚氨酯泡沫吸波材料的介電常數ε1＝3.8鐵氧體片吸波材料的介電常數ε2＝13.05※過渡匹配段吸波材料的介電常數ε＝7.04※經過吸波效能的測試表明，ε值的允許誤差範圍為7.04±0.1。
第四 調整原料配方比例，分別測試相應的介電常數。最終篩選出最佳值。
過渡段匹配材料是由鐵氧體粉、乙炔碳黑、阻燃劑、乳膠、8301藍色漿和水等原料所組成；阻燃劑由乙基磷酸酯、甲基磷酸二甲酯、氫氧化鋁組成；8301藍色漿(染料的代號)，目的是使過渡段材料外表面的顏色與角錐形聚氨酯泡沫材料外表面的顏色相一致。
而調整過渡段匹配性能好壞主要取決於鐵氧體粉和乙炔碳黑這兩種原料所佔的比例成分。若是鐵氧體粉所佔的比例大，則高頻段吸波性能差；反之，若是乙炔碳黑所佔的比例大，則低頻段吸波性能差。所以，在實驗過程中，在不斷的調整這兩種原料配方所佔的比例，並且分別測試出相應的介電常數值。最終篩選出最佳的原料配方及其相應的介電常數值。
調整過程如下調整次數 鐵氧體粉(％)乙炔碳黑(％)介電常數(ε)(相對值與阻燃劑比)(相對值與阻燃劑比)第一次802011.95第二次604010.47第三次50509.53第四次38627.32第五次30706.71第六次25756.48經過了六次調整配方的比例試驗及所測量介電常數的結果，最終確定了介於第四次與第五次之間配方的比例。所測量出的介電常數非常接近理論計算值，同時還確定出相應誤差範圍。
權利要求
1.一種電磁兼容暗室複合型吸波材料，其特徵在於是在聚氨酯吸波材料和鐵氧體材料之間增加過渡匹配段的材料；所述的過渡匹配段的材料的厚度與電磁兼容暗室的工作頻率有關係；所述的過渡匹配段材料介電常數ε＝7.04±0.1。
2.根據權利要求1所述的電磁兼容暗室複合型吸波材料，其特徵在於當電磁兼容暗室的工作頻率點是在30MHz～40000MHz範圍內，過渡匹配段的材料的厚度是50mm±2mm。
3.一種如權利要求1所述的製造方法，是通過以下步驟實現的將聚氨酯軟泡沫基質切割成板材；按照比例配製成過渡匹配段材料吸波漿液包括鐵氧體粉、乙炔碳黑、阻燃劑、乳膠；將切割好的聚氨酯板材浸染到吸波漿液內，而後送入烘房烘乾；將烘乾後的過渡段材料安裝在鐵氧體材料上。
4.根據權利要求3所述的製造方法，所述的阻燃劑由乙基磷酸酯、甲基磷酸二甲酯、氫氧化鋁組成。
5.根據權利要求3或4所述的製造方法，其中在烘房烘乾後，噴塗8301藍色漿。
全文摘要
本發明涉及一種電磁兼容暗室複合型吸波材料及其製造方法，本發明電磁兼容暗室複合型吸波材料，是在聚氨酯吸波材料和鐵氧體材料之間增加過渡匹配段的材料；所述的過渡匹配段的材料的厚度與電磁兼容暗室的工作頻率有關係；所述的過渡匹配段材料介電常數ε＝7.04±0.1；本發明的有益效果是工作頻率的覆蓋面較寬，30MHz～40000MHz；低頻段吸波性能好，30MHz時已經有－12dB的吸收電平，達到了國外同一個數量級－12dB吸收衰減的先進水平；由於材料高度的降低，減少了暗室的空間尺寸。
文檔編號C09K3/00GK1905079SQ20051002836
公開日2007年1月31日 申請日期2005年7月29日 優先權日2005年7月29日
發明者陳桂敏, 史永才 申請人:上海賽露達微波吸收材料有限公司