一种异形蜂窝吸波结构的等效电磁参数提取方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112906156A(43)申请公布日2021.06.04(21)申请号202110170470.2G06F113/26(2020.01)(22)申请日2021.02.08(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人陈海燕丰安旭姚鑫邓龙江陆海鹏谢建良张林博周志鹏李小秋(74)专利代理机构电子科技大学专利中心51203代理人闫树平(51)Int.Cl.G06F30/17(2020.01)H01Q17/00(2006.01)H05K9/00(2006.01)权利要求书3页说明书5页附图5页(54)发明名称一种异形蜂窝吸波结构的等效电磁参数提取方法(57)摘要本发明属于计算电磁学技术领域，具体涉及一种异形蜂窝吸波结构的等效电磁参数提取。本发明首先建立一个蜂窝周期单元区域模型并将其划分为几个区域以解决部分划分区域不同介质分界面之间不平行的问题，根据复合材料的相关理论，将单元区域模型中部分划分区域的吸波涂层和非磁性基材等效为一种材料，然后基于蜂窝结构的尺寸参数和物理参数以及蜂窝变形的角度，最后总结得到异形蜂窝吸波结构在不同方向上的具体电磁参数的一般表达式。只需要测量得到蜂窝变形的角度，然后将其代入公式就可以得到其等效介电常数(磁导率)，为预测异形蜂窝吸波结构的等效电磁特性提供了相关的理论支撑，且获得的等效电磁参数准确度高。CN112906156ACN112906156A权利要求书1/3页1.一种异形蜂窝吸波结构的等效电磁参数提取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、首先建立一个计算的蜂窝周期单元区域模型，并对其进行区域划分；选定一个矩形区域作为计算的蜂窝周期单元区域，其内包含一个完整的蜂窝孔单元；矩形区域的宽边区域以所含蜂窝孔单元的一组对边外侧为界，矩形区域的长边以所含蜂窝孔单元的对角线向其两端均延伸半条蜂窝孔单元边的长度为界，所述对角线与矩形长边平行；以矩形区域的宽边作为Z轴，宽边中线作为X轴正方向建立坐标体系；从矩形区域内蜂窝孔结构在X轴正方向的空气区域拐角处向X轴做垂线对整个矩形区域进行区域划分，划分后从左至右依次为1‑5区域；步骤2、将步骤1划分的区域2和区域4的蜂窝吸波涂层和蜂窝基材等效为一种介质；基于复合材料经验理论，区域2和区域4的吸波涂层是均匀的，且蜂窝的基材为非磁性材料，利用公式(1)‑(4)，将蜂窝周期单元区域模型2、4区域的吸波涂层和基材等效为一种介质；εeff＝V_Aε1+V_Bε2(4)其中l是蜂窝孔径的外边长，w是蜂窝的壁厚，t是涂层的厚度，V_A为蜂窝基材所占的体积分数，V_B为吸波涂层所占的体积分数，ε1为蜂窝基材的介电常数，ε2为吸波涂层的介电常数，εeff为等效后介质的介电常数，Veff为等效后介质的体积，θ是蜂窝压缩变形方向的对角线与其相交蜂窝孔边的角度；步骤3、基于蜂窝结构的尺寸和物理参数，给出适用于计算异形蜂窝结构各向异性等效电磁参数的一般表达式；对于步骤1划分的1‑5个区域，以及经过步骤2对区域2、区域4的涂层和基材进行等效之后，每一个区域中都有一个法向量，求出每一个区域中的各向异性电磁参数和体积，然后将各区域得到的结果通过函数组合起来，以最终得到它的整体各向异性的电磁参数一般表达式；对于1,3,5区域，可以通过如下公式得到其在X，Y，Z方向上的各向异性介电常数；2CN112906156A权利要求书2/3页其中ε1，ε2和ε3依次分别是蜂窝的基材、吸波涂层和空气的介电常数；同理对于区域2和区域4得到其在X，Y，Z方向上的各向异性介电常数：其中εeff和Veff分别为步骤2求解的区域2和4中蜂窝基材和吸波涂层等效后的介质的介电常数和体积；最后求出蜂窝周期单元区域模型中每个区域的整体体积V1,V2,V3,V4,V5，将每个区域的X方向介电常数和体积代入下式：即可得到蜂窝整体在对角方向上即X方向上的等效介电常数一般式(7a)；对于蜂窝整体在Y方向上的等效介电常数和每一个区域的介电常数及体积有这样的关系：‑1εey＝(V1ε1y+V2ε2y+V3ε3y+V4ε4y+V5ε5y)(V1+V2+V3+V4+V5)；同样蜂窝整体在Z方向上的等效介电常数和每一个区域的介电常数及体积的关系和Y向类似：‑1εey＝(V1ε1z+V2ε2z+V3ε3z+V4ε4z+V5ε5z)(V1+V2+V3+V4+V5)同理得到(7b)和(7c)；3CN112906156A权利要求书3/3页最终使用公式(7a)‑(7c)以提取异形蜂窝吸波结构在不同方向上的各向异性等效介电常数，把ε替换成μ即可计算磁导率。4CN112906156A说明书1/5页一种异形蜂窝吸波结构的等效电磁参数提取方法技术领域