1、目录中文摘要1Abstract21.1 第一章绪论41.2 1.课题研究的背景和意义41.3 国内外研究现状51.4 本文内容和章节安排8第二章基于电路模拟结构的单频薄吸波屏设计92.1吸波屏的结构、电路模型和工作原理92.22.4GHz单频吸波屏关键尺寸的初始理论设计122.3基于HFSS的2.4GHz单频吸波屏调试和优化14第三章基于电路模拟结构的多频段薄吸波屏设计163.1多频段吸波屏的工作原理163.2基于电路模拟结构的双频段薄吸波屏设计163.3基于电路模拟结构的三频段薄吸波屏设计19第四章总结和展望22致谢23参考文献24中文摘要伴随着科技的不断发展，电磁辐射在生活的各个方面都取得
2、了广泛的应用。电气技术的应用和发展为我们的生活带来极大的便利，也使我们的生产效率得到一定程度的提高。但另一方面，一种新的污染来源也由此产生，它就是电磁辐射。科技越来越发展，而电磁辐射的发展在人们的生活工作中也越来越普遍，程度越来越深，而世界各地对电磁环境的问题也越来越重视，对电磁辐射对人体伤害的研究也越来越重视；一个新的科学领域则应运而生去解决电磁辐射对人类健康。电磁吸波材料由于其在军事和民用方面都有着十分广泛的应用前景,长期以来受到世界各国研究者的关注问题的影响及其防护问题。目前美、日、西欧国家在电磁波吸波屏的研究上处于世界领先地位，我国的吸波材料和电磁波吸波屏的实验室研究开始于80年代，9
3、0年代中后期进入较全面的研究阶段。本文主要完成了基于电路模拟结构的多频带薄吸波屏的设计。首先介绍了基于电路模拟结构的吸波表面的工作原理以及仿真设计方法，然后据此设计出三款单频吸波表面，三款设计的中心工作频率分别在1.8GHz、2.4GHz和3.5GHz,对正入射电磁波吸收率都达到90%以上,接着在单频吸波体的基础上进一步构建出工作在2.4GHz、3.5GHz频段的双频吸波体以及工作在1.8GHz、2.4GHz和3.5GHz频段的三频段吸波体的设计模型，通过仿真计算出它们的反射系数和电磁波吸收率随频率变化的曲线，最后对照设计指标要求进一步调节金属贴片尺寸以及加载集总电阻等以获得满足设计要求的双频
4、段、三频段吸波体优化设计。所有设计过程都借助电磁仿真软件HFSS完成。关键词：电磁辐射、高频电磁波、吸波屏AbstractWiththecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,electromagneticradiationhasachievedawiderangeofapplicationsinallaspectsoflife.Theapplicationanddevelopmentofelectricaltechnologyhasbroughtgreatconveniencetoourlivesandhasalsobroughtaboutac
5、ertainincreaseinourproductionefficiency.Butontheotherhand,anewsourceofpollutionisalsoproduced.Itiselectromagneticradiation.Withthedevelopmentofscienceandtechnology,thedevelopmentofelectromagneticradiationhasbecomemoreandmorewidespreadinpeopleslivesandwork.Thedegreeofelectromagneticradiationhasbecome
6、moreandmoreimportantintheworld,andelectromagneticradiationhascauseddamagetothehumanbody.Researchhasalsobecomemoreandmoreimportant;anewscientificfieldhasemergedtosolveelectromagneticradiationonhumanhealth.Electromagneticwaveabsorbingmaterialshaveawiderangeofapplicationprospectsinmilitaryandcivilianfi
7、elds.Foralongtime,theyhavebeenaffectedbyconcernsofresearchersfromvariouscountriesintheworldandtheirprotectionproblems.Atpresent,countriesintheUnitedStates,Japan,andWesternEuropeareleadingtheworldintheresearchofelectromagneticwaveabsorbers.Laboratoryresearchonwaveabsorbingmaterialsandelectromagneticw
8、aveabsorbersinChinabeganinthe1980sandenteredthemorecomprehensiveresearchstageinthemidtolate1990s.Thispapermainlycompletesthedesignofmulti-bandthinabsorbingscreenbasedoncircuitsimulationstructure.Firstly,theworkingprincipleandsimulationdesignmethodofwave-absorbingsurfacebasedoncircuitsimulationstruct
9、ureareintroduced.Thenthreesingle-frequencywave-absorbingsurfacesaredesigned.Thecenterfrequenciesofthethreedesignsarerespectivelyat1.8GHzz2.4GHzand3.5GHz.Theabsorptionrateoftheincidentelectromagneticwaveismorethan90%,andthenthedual-frequencyabsorbersworkinginthe2.4GHzand3.5GHzfrequencybandsarefurther
10、constructedonthebasisofthesingle-frequencyabsorber,andtheyoperateat1.8GHzz2.4GHzand3.5GHz.Thedesignmodelofthethree-bandabsorbersintheGHzfrequencybandcalculatesthereflectionandreflectancecurvesoftheelectromagneticwaveabsorptionrateversusfrequencythroughsimulation.Finally,therequirementsforfurtheradju
11、stmentofthemetalpatchsizeandloadingofthelumpedresistancearecomparedwiththedesignspecificationstoachieveDesignedfordual-band,three-bandabsorbers.AlldesignprocessesareaccomplishedwiththehelpofelectromagneticsimulationsoftwareHFSS.Keywords:ElectromagneticwavesabsorberElectromagneticradiation第一章绪论1.1 课题
12、研究的背景和意义电气技术的应用和发展为我们的生活带来极大的便利，同时也使我们的生产效率得到一定程度的提高。但另一方面，一种新的污染来源也由此产生，它就是电磁辐射。科技越来越发展，而电磁辐射的发展在人们的生活、工作中也越来越普遍，程度越来越深，而世界各地对电磁环境的问题也越来越重视，对电磁辐射对人体伤害的研究也越来越重视；一个新的科学领域则应运而生去解决电磁辐射对人类健康问题的影响及其防护问题，也展开了针对电磁辐射的国际性的合作研究：例如针对300GHZ以下的电磁辐射对人体带来的健康影响问题，世界卫生组织在全球范围发起了“国际电磁场计划”项目。自从国际电磁场计划项目开始发起，世界各地的科学家与职
13、业健康安全专家迅速积极参与响应，促进了电磁辐射危害问题的发展。人们在认识电磁伤害问题，研究电磁辐射对人体伤害问题的过程中，电磁辐射的防护问题也得到了积极的思考。在上个世纪50年代的时候,电磁辐射防护标准的研究在很多的国家都得以开展，其中包括美国和原苏联等国家，电磁辐射环境中作业者的防护问题则成为研窕对象主要。针对电磁防护的应用背景，国内外己有很多专家学者从不同的方向对吸波屏进行探索，国际上也展开了对吸波屏的广泛研究和应用。当今，在国际上有一些有代表性的电磁辐射防护标准，比如国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）导则和美国电子电器工程师协会（IEEE）C95.1o美国、加拿大、澳大利亚、和韩国
14、已经采用了IEEEC95.1标准，而ICNIRP导则已经被欧盟、日本等国家采纳。而我国在制定相关标准的过程中，以上防护标准及导则也都在某种程度上有被借鉴、参考和采纳。我国的电磁辐射防护体系中包括一系列由卫生部、国家环保总局制订的标准，包括GBZ-I-2002工业企业设计卫生标准、GB18555-2001作业场所高频电磁场职业接触限值等3。电磁波吸波屏的用途很多，比如作为吸波材料用于电磁波屏蔽室，还可以用于电磁波的吸收和电磁场的设计来处理各种电子设备的问题。由于电磁波屏蔽暗室用的电磁波吸波屏本身体积和重量的限制，使得它在民用电子信息产品上的使用造成限制。在军事上已经取得实战上的应用的毫米厚度的电
15、磁波吸波屏但在民用问题上因为很多原因的制约发展比较缓慢，但是在一些比较先进的国家已经有毫米厚度的电磁波吸波屏展示，比如日本和西欧。而国内在这方面的产品还是比较少的。51.2 国内外研究现状由于电磁吸波材料有十分广阔的应用前景，包括在民用方面和军事方面，一直以来都是国内外相关领域研究学者密切关注的对象。吸波材料微观结构表征能力和制备水平的不断提高和改进使得提升传统材料吸波性能的问题也越来越大。U引近些年来由于超材料不同寻常的电磁响应特性，使其得到了迅速的发展,同时也使其成为当今世界各国相关学术界的研究热点和前沿。它的好处是能帮助人们从宏观尺度层面上控制和设计材料的电磁响应特性,电磁吸波材料的发展
16、空间由此得到了很大的发展空间。目前在电磁波吸波屏问题的研究上处于世界领先水平的国家为美、日、西欧等国家，他们对于民用电磁波吸波屏的研究水平已经达到了毫米厚度。较为领先的吸收体结构是美国研发的一种电磁波吸波屏结构，用于军用隐身飞机，这种结构可以在一个较宽的频率范围内使电磁波的反射系数降低7到IOdBo2我国是从八十年代开始于实验室中研究吸波材料和电磁波吸波屏的，进入相对全面的研究阶段则处在九十年代中后期。和国外的研究水平相比，我国的电磁波吸波屏的研究和材料研究的研究方面大体上还处于探索和模仿水平，但在某些方面我们国家还是取得了不错的发展的，而且融入了本国的一些理念，形成了自己的风格。吸波材料方面
17、的研究是我们的重点研究对象，相对较少涉及的领域是吸收体的设计方法的研究。对于吸收体单层和多层结构的设计是我国研究吸收体设计方法的主要研究方向。但是由于某些特定因素造成了吸波特性降低的影响，比如阻抗匹配、粘合剂加入、材料本身的吸收频带宽度的问题。由于客观历史因素，军用TEMPEST技术(TranSientElectromagneticPulseEmanationSUrVeillanCeTeChnolOgy)的发展处于领先水平，而民用EMC技术(EIeCtroMagneticCompatibility)发展则相对落后，民用电磁波吸收材料的研究水平也始终落后于军用电磁波吸收材料的研究，电磁波吸波屏的
18、研究情况也是这样。12就大体上来看，由于技术发展的要求，单一的电磁材料和结构已不能满足应用的要求，而对电磁波吸波屏的设计和电磁波吸收材料的性能提出了更高标准的要求。在军用电磁波吸收材料的问题上，由窄频带材料、单一频段向宽频带、多频段的方向发展。复合结构和超微细结构也成为重要的发展方向，电磁波吸收结构和新型电磁波吸收材料已经成为热门研究方向。W.TangandZ.Shen在论文薄宽带电路模拟吸波屏的设计中详细分析了一种新的薄宽带电路模拟吸波屏的简易设计。该吸波屏由一个印刷在绝缘衬底上的多个金属贴片组成的二维周期阵列所组成，其展示出了多重共振的性能，并且有一个很宽的吸收带宽。测量结果显示：该简易吸
19、波屏有IOdBRCS衰减的76%的带宽，且它的厚度是在中心频率处只有自由空间八分之一波长的长度。1为了设计一个更宽宽带的吸波屏，多层结构通常会被应用。多层吸波屏的等效输入导纳可以得到优化，以满足宽频率范围内的自由空间导纳。问题是这些多层吸波屏在外形上相对较厚，这会很严重地影响它们的实际应用。利用遗传算法结合周期矩法设计了超薄吸波屏。然而，这种被优化的超薄吸波屏(厚度相当于十分之一或者十五分之一自由空间波长)有一个非常狭窄的带宽。另一方面，超薄吸波屏也可以通过将超材料表面贴在一个完美的导电板上实现。这些吸波屏的高度可以非常小，同时它们的带宽也很窄。4庞永强，程海峰，周永强，王俊在论文用等效电路方
20、式分析设计基于线结构的超材料吸波屏中系统介绍了基于线材的超材料吸收体作为一种简单但通用的人造结构已经从微波到光学频率被广泛研究。为了完全理解本构参数如何影响吸收特性，本文也开发了等效电路模型。分析，数值和实验结果表明，吸收频率是由导线长度和绝缘介质的相对介电常数决定的，而吸收量则是由绝缘介质的厚度和损耗所决定的，包括金属的欧姆损耗和介质的介电损耗。这也解释了为什么小损耗对吸收频率几乎没有影响，但可以导致近统一吸收。2最近，由于其在热探测器、光电器件、隐身技术、成像和传感系统等领域的潜在应用，人们对从微波到光学频率的超材料吸收器的设计、制造和测量有着相当大的兴趣。MAs（metamaterial
21、absorbers超材料吸波屏）通常是通过在另一个金属层上方构造一个金属层，这两个金属层之间用超薄（远小于工作波长）介电层隔离开来构造的。同时，利用有效介质理论、干扰理论、和传输线电路模型等理论方法对物理机制进行了解释。然而，他们却未能提供为所期望的超材料吸波屏选择本构参数的基本原则。6为了理解本构参数与先进MAS发展过程中的吸收特性之间的关系，我们开发了一种等效电路模型，旨在揭示本构参数对基于金属线结构的超材料吸波屏（WBMAs:Wire-basedmetamaterialabsorbers）的吸收特性的影响。在我们的研究中选择WBMAS有一个特殊的原因。WBMAS具有多用途的吸收性能，如偏
22、振不敏感、入射角宽、吸收接近完美，以及单/多/宽波段吸收。此外，与其他谐振器（例如，分裂环）的MAS相比，WBMAS更容易设计和制造，因此在更高的频率上更可行，比如太赫兹和红外波段。之前有几项研窕致力于用等效电路的方法研究这种基于金属丝的超材料结构的共振频率，用于负指数或波吸收。然而，共振响应的损失特征还没有得到充分的研究。相反，我们提出的电路模型可以完全解释本构参数对吸收性能的影响，包括吸收频率和吸光度，并通过数值和实验结果证明。10李慧，袁丽华，周斌，申晓鹏，程强和崔铁军在论文超薄多频带千兆赫超材料吸波屏中提出了超薄多频带超材料吸波屏在一种微波频率上工作在多频带的吸波屏的设计、分析、制造、
23、以及测量是存在的的理论。7这种超材料吸波屏由一个不同尺寸的电场耦合LC谐振（ELC）的周期阵列和一个金属底板组成，它们被仅Imm的绝缘介质隔离开。通过调试ELC单元的尺寸因子，我们可以独立实现在不同特定频率上的多重吸收。实验论证了在被设计的频带上的好的吸收率在入射波的宽角度上有横向电场和磁极化。对与这种多频带超材料吸波屏的物理机制的解释在2011年被美国物理学会提出和验证。9被知晓作为人工电磁材料的超材料由周期性金属和绝缘介质结构组成。超材料结构已经被证明与电场或磁场结合而产生基于洛伦兹模型的电谐振或磁谐振响应。从有效介质理论中，超材料可以由一个复杂的电介电常数（昉=（3）+江2（3）和一个复
24、杂的磁介电常数3）=M（&）+3）而表征。通过对超材料的单元格单元几何进行裁剪，所需要的介电常数、导磁系数、折射率以及阻抗可以被实现。通过这些特性，能够得到一个不存在于自然界的有效介质，比如负介电常数、负磁导率、负折射率以及零折射率等等。在近几年里，利用有效介质参数的虚分量的超材料吸波屏MMA（metamaterialabsorber）的概念引起了科学家的广泛兴趣。8在2008年,1.andy等人在千兆赫兹（GHZ）系统中提出了完美的MMA概念，在这里一个由电谐振和短切线组成的结构被提出来了。电谐振和磁谐振都可以独立产生，这将会限制超材料单元中的电磁（EM）能量。这些电磁能量将通过导电损耗和介
25、电损耗而逐渐消耗。和传统的微波吸波屏相比较，MMA有几个优点。第一，传统的吸波屏被衍射极限所限制，MMA的厚度比传统吸波屏更薄一些，因此MMA可以被用来减小厚度超薄重量超轻金属物体的雷达横截面（RCS）。第二，MMA的制造花费更低而且更简单。然而，当前的超材料吸波屏（MMA）仍然有不完美之处。因为吸收是由共振引起的，所以吸收的带宽是非常窄的。在最近的几年里，研究人员己经进一步地在研究在GHz（千兆赫兹）和THz（太赫兹）频率范围内的MMA来实现双重工作频带、更宽的带宽和偏振不敏感的MMAso谷等人在MMA结构里面内嵌电阻去降低Q系数去增加GHz范围内的带宽。TaO等人使用分环共振器和底部金属层
26、结构去实现在THz范围内更高灵活性的材料，其能够在入射波很宽的角度内进行操作横向电和磁辐射。111.3 本文内容和章节安排（介绍吸波屏结构、组成材料、需要达到的设计指标）本文主要讲解基于电路模拟结构的单频带及多频带薄吸波屏设计。主要研究内容为：1.建立吸波屏的结构模型：主要有金属贴片、金属底板、结缘介质、和空气腔组成。2.当电磁波入射到吸波屏单元时，该单元结构对电磁波进行吸收。我们需要在特定的频率点1.8GHz、2.4GHz、3.5GHZ处使得反射系数Su都小于-IOdB,以此为研究目标来进行基于电路模拟结构的单频带及多频带薄吸波屏的设计研究。第一章简要介绍吸波屏研究的背景和意义，说明我们做这
27、项设计的H的意义。第二章介绍基于电路模拟结构的单频带薄吸波屏设计，其中包括单频带吸波屏的电路模型和工作原理，使读者能够简要了解吸波屏的一个形状结构；关键尺寸的初始理论设计，为进行建模时提供相关的理论依据；以及基于HFSS软件对模型的调试和优化，便于通过调试来达到我们的设计目的。第三章讲述了基于电路模拟结构的多频段薄吸波屏设计相关的内容，其中包括多频段吸波屏的工作原理，通过原理的介绍我们系统讲述了双频段吸波屏设计和三频段吸波屏设计的相关内容，包括吸波屏模型和相关的调试结果等讲解。最后在第四章对本次关于基于电路模拟结构的多频带吸波屏的毕业设计的设计进行总结归纳，讲述了自己的设计过程和在此过程中出现
28、的问题，以及对问题的解决方式等，也从本次毕业设计的过程中不断总结和学习，表达对未来的一个美好展望。第二章基于电路模拟结构的单频薄吸波屏设计2.1 吸波屏的结构、电路模型和工作原理基于电路模拟结构的薄吸波屏单元结构是由一个矩形金属线和一个矩形底部金属板，中间由一个长方体绝缘介质隔离开而构成的，在金属线的中间加有一个集总电阻器，金属线和金属底板分别贴在长方体绝缘介质的上表面和下表面。其单元结构的立体图和主视图如图2.1.1(a)、(b)所示。（b）图2.1.1基于电路模拟结构的单频带薄吸波屏结构.（a）立体图，（b）正视图所研究的基于电路模拟结构的单频带薄吸波屏结构的示意图如图2.1.1所示。金属
29、线通过超薄绝缘介质与底部金属板分离，入射电磁波是平行于金属丝的径向方向从空气腔的顶部向吸波屏单元进行入射。入射电场/磁场与金属线的径向平行/垂直。由于底部金属板阻挡电磁波传输，吸波屏对入射的电磁波进行吸收，同时电磁波也发生反射。在这项工作中，WBMA的吸收特性由反射系数表征。反射系数的为反射波和入射波之比，即为SU=E及，其中与是反射波；Ei是入射波。从该吸波屏的单元模型出发，我们可以讨论其相应的等效电路模型，其目的是在揭示本构参数对基于线结构的薄吸波屏（WBMAS）的吸收特性的影响。在我们的研究中选择基于线结构的薄吸波屏有一个特殊的原因，因为WBMAs具有多用途的吸收性能，如偏振不敏感、入射
30、角宽、吸收接近完美，以及单/多/宽波段吸收。此外，与其他谐振器（例如，分裂环）的MAS相比，WBMAS更容易设计和制造，因此在更高的频率上更可行，比如太赫兹和红外波段。在吸波屏单元的线板对上累积了相反电荷的示意图，如图2.1.2所示。显然,在电线和底板之间激发磁共振。实际上，这种超材料结构也支持电共振模式，但它位于磁共振频率之上，并且我们还注意到相对于相邻导线之间的不同间隙宽度，吸收频率不变。因此，可以得出结论，磁共振是所考虑的WBMA的主要机制。在这种情况下，每个线板对可以被认为是一个孤立的类空腔谐振，然后建模为并联LC电路。电感L与平行线板对相关联。电容C在电线和底板之间形成。另外，由于金
31、属和绝缘介质层可能分别导致欧姆和介质损耗，所以和Rd电阻被引入到等效电路中，最终的等效电路如图2.1.3所示。图2.1.2吸波屏单元电荷分布图图2.L3吸波屏单元的等效电路图由图3所示的等效电路我们可以求出WBMA的表面阻抗的表达式如公式（2-1-1）所示。111,、=+（2-1-1）ZRn+jL&+六对公式（2-1-1）进行一些代数运算后，我们可以得到表面阻抗的实部和虚部:RPg=(K,Rq2lC)(。匕C)+(ILC+RORMC2)(。+Rd)il(-2LO2(RRi)22C2(2-1-3)Ious图2.2.2基于模拟电路的2.4GHz单频薄吸波屏初始仿真波形分析：通过观察波形发现最小值所
32、在的频率点不在2.4GHz,但在2.4GHZ处附近，于是可以对金属线宽度卬进行扫描。进行参数扫描设置，卬的范围为从Imm到5mm,间隔为Imm,然后进行分析。分析结果如图2.2.3所示。XY Plot 3HFSSDesignl A(z LModwsp图2.2.3对宽度卬进行1到5mm的参数扫描分析结果图分析：由图2.2.3参数扫描分析结果图中可以看出卬的值为2或3mm时，波形最低点所在的频率点不变，但卬=3时反射系数减小。当继续增大卬时，波形最低点所在的频率点则减小，和预期结果不符。所以宽度则确定为w=3mm0当求L8GHz和3.5GHz吸波屏的关键尺寸的初始设计时，方法和步骤与上述2.4GH
33、Z吸波屏的方法和步骤类似。在此不重复叙述，最终得到的初始尺寸为：1.8GHz时：I=23mm,w=2mm3.5GHz时.：I=1.S5mn,w=3.5/nm。2.3基于HFSS的2.4GHz单频吸波屏调试和优化由2.2已确定关键参数的相关尺寸。然后调整集总参数值来调试波形，试图使波形满足设计要求。通过更改集总电阻值的时候，观察到：在一定频率范围内,当R值越大，波形最低点所在的频率值越大，且反射系数值越小。通过调整后观察的波形图，最终确定的电阻值为55欧姆。而最终得到的波形图如图2.3.1所示:0.00XY Plot 2HFSSDeSlgnl告CUrVeinfoWOOOO6-10.-15.令 L
34、UodJnbolzc.LUOep4.图2.3.3基于模拟电路的3.5GHz单频薄吸波屏仿真波形分析：从图2.3.2和图2.3.3基于模拟电路的l.8GHz和3.5GHz单频薄吸波屏仿真波形图中可以看出，在频率为l.8GHz和3.5GHz处，反射系数SU分别为-34.9445dB和-23.0754dB,其值都小于TOdB,满足要求。同时从两个波形中可以看出，吸波屏都有很宽的带宽，能在中心频率周围很宽的一个频率范围内进行吸波，能实现一个很好的吸收性能。第三章基于电路模拟结构的多频段薄吸波屏设计3.1 多频段吸波屏的工作原理基于电路模拟(CA)的多频带薄吸波屏是基于多重共振原理的。CA吸波屏是一种二
35、维周期性的单元，在导体衬底上印刷。在每个单元格中，有多个不同长度的贴片，可以在不同的频率上提供多重共振。一个简单的双频吸波屏模型中为一个单元格中加载了两个带有串联电阻的不同长度的贴片；相类似，一个三频吸波屏模型中为一个单元格中加载了三个带有串联电阻的不同长度的贴片。正如在图3.2.1中示出了所提出的吸波屏的周期性阵列中的一个单元的几何结构。这种单元的二维周期性阵列印刷在介电常数为3.27且厚度为12.7mm的导体背衬基板上。众所周知，具有两个不同长度贴片的频率选择表面将在两个不同频率处谐振以用于双频带操作。当集总电阻插入这些贴片的中间时，该结构将在其谐振频率处呈现两个吸收间隙。如果这些贴片的尺
36、寸和插入的电阻的值得到适当调整，这两个谐振之间的反射功率将保持在低水平，这将导致较宽的吸收带宽。3.2 基于电路模拟结构的双频段薄吸波屏设计基于电路模拟结构的双频带薄吸波屏模型的创建方式和单频类似，不同的是双频吸波屏模型中为一个单元格中加载了两个带有串联电阻的不同长度的金属贴片。这里由2.4GHZ和3.5GHZ组成的双频带薄吸波屏为例来进行阐述。保持第二章2.4GHz和3.5GHZ单频吸波屏尺寸和电阻值不变，把这两个不同长度的金属贴片放入同一个单元结构中，两者间距初定为：d=20mm,其余参量值不变(介质的厚度参数为f)。创建完成后的模型如图3.2.1所示。图321基于电路模拟结构的双频带薄吸
37、波屏模型同样仿真时，创建空气腔，尺寸和单频时保持不变。创建完成的仿真模型如图3.2.2所示。图3.2.2基于电路模拟结构的双频薄吸波屏仿真模型图对该模型设置激励和边界条件，进行仿真求解设置和扫描设置，完成仿真有效性验证及有效计算，设置方法步骤和单频一样，这里不重复叙述。完成后查看仿真结果如图3.2.3所示。0.00 -2.50 -15.00 二17.50 二 102.02.03 603.04.FreqfOHzI图3.2.3基于电路模拟结构的双频带薄吸波屏模型的初始仿真波形XY Plot 2dualband HFSS &通过观察如图3.2.3的波形图，波形两个反射系数最低点所在的频率点都没有在预
38、期的频率点上，则对金属贴片的宽度进行扫描分析来进行优化。对Wl都进行1到4mm的扫描,扫描频率间隔为Imm。扫描结果为如图3.2.4所示:CurvemioOOMOOOOM 4 68.-1012. Wcoego(I7 WodotdrpdB(SFoquetPftl2,Hoquetfjotl2SdupiSweepIrldlnNif一d(S(Hoq0tPort12,11oqMtf)ft12)SetuplSweep1三7BmdB(S(FoqetPort12,FloqudPo(mna一d(S(RoqetPft12,Aoquetf2OftI2)Setupl:SWep-16001)250l0FreqjGHzj
39、4 6*1三,4mfn图324M的扫描结果图对卬2都进行1.5到4mm的扫描，扫描频率间隔为0.5mm。扫描结果为如图3.2.5所示：图3.2.5卬2的扫描结果图最终确定的金属贴片的宽度为wl=2mm,w2=3.5mmo然后通过调整集总电阻值来对波形进行调试，直至波形满足预期目标。最终确定的集总电阻值为RI为55欧姆，R2为120欧姆。而最终得到的波形图如图3.2.6所示：XY Plot 2Ajalband HFSS 1502Q25010035Q400FMGHZl图3.2.6基于电路模拟结构的双频带薄吸波屏模型的仿真波形50S05050S -2-712173 (Z LX*3OU7 Ldodil
40、筋耍分析：从图326基于电路模拟结构的双频带薄吸波屏模型的仿真波形中可以看出，在2.4GHz和3.5GHz频率处，反射系数SU分别等于20.563IdB和-17.5627dB,其值都小于-IOdB,满足设计要求。同时从该波形中可以看出，该吸波屏有很宽的带宽，能在中心频率周围很宽的一个频率范围内进行吸波，能实现一个很好的吸收性能。3.3 基于电路模拟结构的三频段薄吸波屏设计基于电路模拟结构的三频带薄吸波屏模型的创建方式和双频类似，不同的是三频吸波屏模型中为一个单元格中加载了三个带有串联电阻的不同长度的金属贴片。由理论计算得出/1=17.28mm,/2=11.85mm,/3=7.15mm。宽度Wl
41、和v2和w3的调整方式和双频类似。创建完成后的模型如图3.3.1所示。图3.3.1基于电路模拟结构的三频带薄吸波屏模型对该模型进行仿真，仿真过程与双频带模型的仿真过程类似，这里不再重新叙述。仿真完成后，通过观察仿真波形，对该波形进行调试和优化直到获得所满足设计指标要求的仿真波形图，结果如图3.3.2所示。-25.00 l102,250Req GHz35037XY PlOt 1tripleband.hfss 与000000 (& Lo*nbocp图3.3.2基于电路模拟结构的双频带薄吸波屏模型的仿真波形分析：从图3.3.2基于电路模拟结构的三频带薄吸波屏模型的仿真波形中可以看出，在1.8GHz、2.4GHZ和3.5GHZ频率处，反射系数Su分别等于17.622dB、-12.4347dB和-28.88dB,其值都小于-IOdB,满足设计要求。同时从该波形中可以看出，该吸波屏有很宽的带宽，能在中心频
