一种蜂窝吸波材料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CN109766630A(43)申请公布日2019.05.17(21)申请号201910015498.1(22)申请日2019.01.08(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)发明人陈海燕沈荣博韩连娣何清婷翁小龙谢建良邓龙江李小秋周志鹏(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.G06F17/50(2006.01)G01R33/12(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图6页(54)发明名称一种蜂窝吸波材料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，具体涉及一种蜂窝吸波材料的等效电磁参数提取方法。本发明采用等效媒质理论，考虑X、Y、Z方向的差异性，利用材料交界面法向向量将材料的轴向电磁参数与径向电磁参数组合到一起，从而可以计算出蜂窝吸波材料的双轴各向异性等效电磁参数。还考虑了蜂窝基材厚度、蜂窝基材边长、吸波涂层厚度，以及蜂窝材料高度等物理尺寸参数。相比于传统模型只用体积分数来计算，本发明的方法更加精确，且原理简单，使用方便。CN109766630ACN109766630A权利要求书1/3页1.一种蜂窝吸波材料的等效电磁参数提取方法，具体步骤如下：步骤1、选定沿X轴和Y轴都对称的蜂窝吸波材料作为计算的蜂窝周期单元，所述计算的蜂窝周期单元为一个矩形，以一个蜂窝吸波材料周期结构单元的对边中线作为矩形的Y轴，其中点作为原点；Y轴方向的长度为蜂窝吸波材料周期结构单元的对边距离，X轴方向的长度为蜂窝吸波材料周期结构单元的对角距离加蜂窝吸波材料周期结构单元边长；蜂窝吸波材料由周期结构单元组成，周期性结构单元包含外围的蜂窝基材材料、蜂窝基材内侧涂覆的吸波材料和中间的空气，共三种材料；再对计算的蜂窝周期单元中X轴大于零的部分从空气区域拐角处按照垂直X轴方向进行区域划分，并得到每个区域内材料交界面的法向向量；将区域分界线分别选在空气区域的正六边形拐角处，按照垂直X轴的方向进行区域划分，划分为5个区域，从左至右依次分别用L1、L2、L3、L4、L5表示；每个区域中材料交界面间的法向向量用表示，依次分别为和蜂窝吸波材料周期结构单元简化为正六边形，因此5个法向向量可根据求解正六边形几何关系得到，分别为：步骤2、利用多层材料等效媒质理论和交界面法向向量中各个分量不同关系将轴向等效参数与径向等效参数使用欧几里得范数方法结合，并做修正后得到各个区域内不同方向上的等效参数，具体为：根据多层材料有效媒质理论，介电常数分别为εa和εb的两种材料相互堆叠，其所对应的体积分别为va和vb，则该复合材料在各个方向上的等效参数为：其中表示径向等效介电常数，表示轴向等效介电常数；设这两种类型材料的交界面法向向量是根据交界面法向向量，可将轴向等效参数和径向等效参数结合到一起，即：式(5)中分别表示是X、Y、Z方向上的等效介电常数，||·||代表欧几里德范数，以实现径向和轴向电磁参数的结合；2CN109766630A权利要求书2/3页对于蜂窝吸波材料，在已知了各组分材料的物理尺寸和电磁参数以及各材料交界面法向向量后，利用多层材料等效媒质理论和交界面法向向量将轴向等效参数与径向等效参数结合理论，并做修正后即可得到各个区域内不同方向上的等效参数；对L1、L3、L5区域，利用多层材料等效媒质理论和交界面法向向量将轴向等效参数与径向等效参数结合理论，得到各个区域内不同方向上的等效介电常数表达式为：式(6)中分别表示Li区域内的X、Y、Z方向上的等效电磁参数，ε1、ε2、ε3分别表示材料1、材料2、材料3的介电常数，vi,1、vi,2、vi,3分别表示Li区域内材料1、材料2、材料3的体积，材料1为蜂窝基材，材料2为蜂窝基材内侧涂覆的吸波涂层，材料3为中间区域的空气；对于L2、L4区域，设这两个区域内材料交界面平行，故有一个v0区域，采用等效媒质理论，将v0区域按照材料2的电磁参数计算，然后利用补偿的方法进行修正；因体积没变，只将v0区域按照材料2计算，并采用多退少补的方案进行修正，v0区域是随着蜂窝基材厚度w和吸波涂层厚度t变化而呈现不同情况：当w≥t时，v0区域为三棱柱，对应体积是其横截面为为直角三角形；当w<t时，v0区域为四棱柱，对应体积是其横截面为为直角梯形；修正后区域L2和区域L4的介电常数表达式为：式(7)中vi,1、vi,2和vi,3分别是材料1、材料2和材料3在Li区域内的体积，对与每一个Li层3CN109766630A权利要求书3/3页来说，vi,1+vi,2+vi,3＝vi；步骤3、将不同区域看成分层材料，再次利用多层材料等效媒质理论计算蜂窝吸波材料整体的等效电磁参数，具体