雷达吸波材料在Salisbury 屏优化设计中的应用

Salisbury屏作为一种经典的电磁波吸收体，在吸收电磁波时能吸收一定频率范围内的电磁波能量。然而，在早期的研究中，它的吸收带宽很窄，限制了它的应用范围[1-5]。

在过去的30年里，随着雷达吸波材料的发展，一些研究者开始对Salisbury屏的结构进行改进，以提高Salisbury屏的吸波性能，例如将损耗涂层材料作为经典的Salisbury屏的隔离层设计中，对Salisbury屏的厚度进行了改善，使Salisbury屏对电磁波的吸收满足了当前工程上的对材料“薄、轻、宽”的要求[6-10]。同时在电磁屏蔽材料作为隔离层的Salisbury屏研究中提出，对Salisbury屏蔽材料有较好的吸波性能的材料应该具有较大的磁导率。

文献分析发现，近年来，随着磁性高分子有机材料研究的大量进行，有机磁性材料Salisbury屏提高吸收性能是可能的设计，指出了雷达吸波性能研究的新方向[4-7]。同时，网格法在许多材料的吸波材料理论设计中也得到了广泛的应用[11-15]。本文将雷达吸波材料作为隔离层引入Salisbury屏的设计中，通过对网格法的分析，为Salisbury屏和Salisbury屏的优化设计提供理论指导，以提高设计效率。

1 经典Salisbury屏的吸收机理

  

图1 经典Salisbury屏电磁波吸收机制

如图1所示，给出了经典Salisbury屏蔽的吸收机制，即在理想导体前面放置一个电或磁介质膜。当薄膜的厚度趋于零时，入射到屏上的电磁波的磁场和电场量满足如下的边界条件[1-2]:

旅游业往往以盈利为主要目的，对资源及环境以不计后果的开发方式来谋取最大利润，而在可持续发展观念中，资源、环境、经济和环境保护协调发展与人类学的理念是一致的。人类学向来坚持“以人为本”“整体性”的理念，在旅游开发及活动中更应注重环境、生态的承载力，注重作为旅游目的地的社区人民的感受和生活质量。因此，从人类学角度出发，景区发展应有整体性的发展规划，构建一个良性的循环系统。

 

(1)

 

(2)

其中,分别为介质Salisbury屏的磁表面阻抗和表面导纳

 

(3)

 

(4)

对于相对磁导率和介电常数的复数形式为一般的反射率公式，可以使用网格的方法来讨论电磁波隔离、电磁参数、材料厚度和反射率之间的反向关系与设计。

图6和图7使用εr1=15，εr2=5，μr1=3，μr2=1的新材料作为隔离层。从以前的工作中可以看出，对于多参数的讨论，该方法可以直观地反映参数之间的关系是网格法。以下讨论中取厚度为10 mm的雷达吸波材料，研究频率为6 GHz的雷达波各个参数的匹配问题。

其中，隔离层的相对导纳为在经典的Salisbury屏中，μr=1，εr为实数。

 

(5)

河网是具有高度结构化特征的复杂空间数据，具有不同的尺度。而单线拓扑河网数据的获取及建立对于地图综合及解决好流域水系的拓扑关系至关重要，将在GIS应用中发挥巨大的作用。

2 隔离层为雷达吸波材料的Salisbury屏的电磁特性

这里研究平板形状雷达吸波材料作为隔离层的Salisbury屏，此时隔离层的相对磁导率和介电常数变成μr=μr1-iμr2，εr=εr1-iεr2。

其中:令归一化阻抗A和归一化导纳B分别为

3 利用Matlab网格法讨论参数之间的关系

3.1 隔离层为损耗材料的Salisbury屏

The ideality factor of the CuInGeSe4/n-Si heterojunction is actually extracted from the slope of the linear part of ln I against the V feature with the aid of the subsequent equation[25]:

该模式下，社会资本方中标PPP项目后，一般与政府授权企业成立项目公司，在项目公司满足最低资本金要求的前提下，商业银行向项目公司提供用于PPP项目建设的项目贷款，并以该PPP项目回报机制作为还款来源，通常要求社会资本方提供连带责任保证担保。项目贷款的用途通常是用于建造一个或一组大型生产装置、基础设施、房地产项目或其他项目，包括对在建或已建项目的再融资。在此种模式下，商业银行对社会资本方筛选标准较为严格，一般选择实力较强的央企、国企，以及现金流充足或长期合作的民营企业，即使PPP项目遭遇失败，通常也不会对这些企业的还款能力造成太大影响。

  

图2 εr1=15,εr2=5,μr1=3,μr2=1, Ze=1 000 Ω时，f-d1-R网格图

  

图3 εr1=15,εr2=5,μr1=3,μr2=1, Ze=1 000 Ω时，f-d1-R等高线

从图2和图3可以看出，在图下说明的范围里可以获得大于2 dB的总反射率，同时随着Salisbury屏的厚度增加，电磁波在这个频率范围内的总反射率大于6 dB；另外可以看出，只需要保证低频对Salisbury屏厚度的要求就可以满足在2～18 GHz频段内的工程上的要求。

为了提高Salisbury屏的雷达波吸收性能，我们将雷达吸波材料代替传统的隔离层材料，通过对隔离层厚度变化的反射率的网格法，发现隔离层厚度适宜，并具有良好的反射率在2～18 GHz频率，也大大降低Salisbury屏的重量。

  

图4 f=6 GHz，εr1=15,εr2=5,μr1=3,μr2=1时， d1-Ze-R网格图

  

图5 f=6 GHz，εr1=15,εr2=5,μr1=3,μr2=1时， d1-Ze-R等高线

3.2 隔离层为雷达吸波材料的Salisbury屏

从图4和图5可以看出，当频率取到6 GHz时，Ze轴在0～400之间有增长的趋势，在d轴5～20之间趋势平缓，当以竖轴为参考轴在d为0～5时波动较大，在Ze轴也同样在0～5时增长较为明显。大于3 dB的全反射，同时，随着厚度和Salisbury屏阻抗的增加，反射率会大于6 dB；对于一个固定的厚度，随着Salisbury屏阻抗的增加，总反射率明显增加。

图2和图3是利用绘图软件Matlab绘制的εr1=15，εr2=5，μr1=3，μr2=1，Ze=1 000 Ω时，f-d1-R网格图和εr1=15，εr2=5，μr1=3，μr2=1， Ze=1 000 Ω时，f-d1-R等高线的图。

在任意角度下，当频率为f的电磁波入射到Salisbury屏时，总的反射率为

  

图6 d1=10 mm,f=6 GHz时,εr1-εr2-R网格图

  

图7 d1=10 mm,f=6 GHz时,εr1-εr2-R等高线

图6所表示的是d=10 mm，f=6 GHz时，εr1-εr2-R网格图；图7所表示的是d=10 mm，f=6 GHz时，εr1-εr2-R等高线。由图6、图7可以看出在d1=10 mm，f=6 GHz时，当μr1区值在0～2之间时，μr2在0～10之间有多个相应的取值，而R的趋势先急速上升而又缓慢下降，当下降到一定高度时趋于平稳的趋势延伸。

图8所表示的是d1=10 mm，f=6 GHz时, μr1-μr2-R网格图，图9所表示的是d1=10 mm，f=6 GHz时，μr1-μr2-R等高线。当μr1在0～5之间时μr2在0～20之间依然有多个相对应的取值。由图8、图9可以清晰地看出R由起始点起极速上升，当上升到一定高度时上升速度下降缓慢上升，渐渐速度趋于零，归于平稳趋势。

本实验使用TensorFlow深度学习框架搭建了跌倒检测神经网络模型,并使用实验数据集检验模型的精确度和时延。实验在个人电脑上完成,处理器型号为Intel core i5。网络模型的超参数设置如表1所示。经过实验比较,在这些参数值下模型的收敛速度较快,训练精确度也较高。

产业在线监测数据显示：2018年10月微波炉行业总产量607.4万台，同比增长3.1个百分点；总销量609.8万台，同比增长2.4个百分点。其中，内销出货106.3万台，同比下滑4.8个百分点；出口出货503.5万台，同比增长4.1个百分点。

  

图8 d1=10 mm,f=6 GHz时,μr1-μr2-R网格图

  

图9 d1=10 mm,f=6 GHz时,μr1-μr2-R等高线

3.3 雷达吸波材料作为隔离层的优化设计

根据以上电磁参数之间的匹配关系讨论，此处取εr1=15，εr2=5，μr1=3，μr2=1，Ze=1 000 Ω，给出Salisbury屏的优化设计d1-R(dB)曲线，如图10所示。

  

图10 εr1=15,εr2=5,μr1=3,μr2=1, d1-R(dB)曲线

由以上的设计可以看出，当d1=1 mm时，6～18 GHz频率带宽内都能获得3 dB以上的后向反射率；当厚度大于3 mm时，2～4 GHz的频率也能获得3 dB以上衰减值，这在实际应用中是允许的，说明我们的设计结果是可行的，同时可以看出，在10～11 GHz的频率范围内，吸收曲线出现震荡。

4 结 论

从理论研究和设计上可以看出，雷达吸波材料作为隔离层材料Salisbury屏的优化，可以在材料获得良好的反射率而且很薄，网格方法的使用使得讨论更加直观地观察它们之间匹配关系的参数，提供了材料设计的定向支持。

参考文献

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