一种基于超材料的六频带吸波体设计
第48卷第1期（总第187期）
2019年3月
火控雷达技术
Fire Control Ｒadar Technology
Vol.48No.1（Series 187）
Mar.2019
收稿日期：2018-10-22作者简介：李易（1993－），男，硕士研究生。研究方向为武器系统与运用工程。
一种基于超材料的六频带吸波体设计
李
易
（西安电子工程研究所
西安710100）
摘
要：本文设计了一种基于电磁超材料的具有多个频带吸波特性的吸波体。该吸波体的主体是由三层结构组成，上层为6个金属方框相套组成，中层为超材料有耗介质，下层的金属铜板作为金
属背板。这种结构可以实现在6个频点处的窄带吸波，其中在2．5GHz 处只能达到64%的吸波率，而在其他五个频点都能达到90%以上的吸波率。此外由于该结构具有旋转对称性，因而具有极化不敏感特性，又经由仿真得到该结构具有宽入射角特性，结果表明该超材料吸波体在雷达隐身领域具有潜在应用价值。
关键词：超材料；吸波体；多频带吸波
中图分类号：TN95文献标志码：A
文章编号：1008－8652（2019）01－085－04
引用格式：李易．一种基于超材料的六频带吸波体设计［J ］．火控雷达技术，2019，48（1）：85－88．DOI ：10．19472/j．cnki．1008－8652．2019．01．018Design of a Six-band Absorber Based on Metamaterial
Li Yi
（Xi'an Electronic Engineering Ｒesearch Institute ，Xi'an 710100）
Abstract ：A six-band absorber based on metamaterial is designed in this paper ．This absorber is mainly composed of three layers ，the top one is composed of six metal frames ，the middle layer is metamaterial lossy medium and the lower layer is a metal plate as the metal floor．This absorber can achieve narrowband absorption at six frequency points．When the frequency point at 2．5GHz ，the absorption is only 64%，but others can achieve more than 90%．Moreover ，because of the rotational symmetry ，this structure has polarization-insensitive characteristics．And then ，the simulation results show that the structure has wide incidence angle characteristics and this metamaterial absorber has potential application in radar stealth field．
Keywords ：metamaterial ；absorber ；multiband absorbing
0引言
超材料吸波体在近些年引起了人们的广泛关
注。自从2008年Landy ［1］
等第一次提出了完美吸
波的超材料吸波体，
人们开始深入研究这种通过达到阻抗匹配时的金属结构谐振和有损耗的电介质对
电磁波进行损耗吸收的吸波体。之后，人们对超材料吸波体的研究慢慢扩展开来，例如双频带［2－3］
、三
频带、宽带
［4］
和可调频带吸收。
本文采用6个同心金属环相套的结构，
实现了6个频带的吸波。由于组成该结构单元的金属方环具有四重旋转对称性，所以该结构具有极化无关特性，又由仿真验证该结构具有入射不敏感特性。
1结构设计
本文利用HFSS 软件进行建模仿真，模型由真
空腔，金属背板，超材料介质与金属结构四部分组
成，如图1所示：
火控雷达技术
第48
卷
图1仿
真模型
图2结构尺寸
真空腔体四周设置二个主从边界条件用于控
制入射波入射角度以及模拟无限周期单元，顶部设置floquet 端口模拟无限远处发射来的平行入射波。
超材料吸波体的单元结构如图2所示，由超材料介质，金属背板与金属结构三部分组成，超材料介质为FＲ4材料，顶面为边长a =18mm 的正方形，厚度t =3mm ，介电常数4．4，电损耗正切角0．02。金属背板与金属结构材料都为铜，金属结构由6个同心方框组成，最大的方框边长c =16mm ，每个方框宽度均为e =0．6mm ，方框间距均为w =0．2mm 。
2
仿真分析
2．1
吸波率
反射率Ｒ=S 11
2
，透射率T =S 21
2
，吸波率A
=1－S 11
2
－S 21
2
=1－Ｒ－T ，其中S 11为该吸波
体的反射系数，
S 21为吸波体的传输系数。因为模型中底面是金属底板，没有电磁波透射，所以S 21
2
=
0，则A =1－S 11
2
=1－Ｒ。通过HFSS 仿真得到该
结构在2GHz 到7GHz 频段范围内的吸波效果如图所示
：
图3吸波率曲线
由图3中可以看出一共有6个吸收波峰，2．5GHz 处波峰较低，仅达到64．7%的吸波效率。其
他5个波峰均达到了90%以上的吸波效率，在3．32GHz 处效率为94．1%，在3．78GHz 处效率为98．1%，在4．36GHz 处效率为98．9%，在5．12GHz 处效率为90．5%，在6．14GHz 处效率为96．6%。该吸波体结构可以实现在3．32GHz 、3．78GHz 、4．36GHz 、5．12GHz 以及6．14GHz 这5个频点处的完美吸波，而在2．5GHz 处吸波效果不是很理想。2．2
宽入射角特性
通过设置不同电磁波入射角度进行仿真得到下图结果
：
图4
不同入射角的吸波率曲线
从图4中可以看到，在0?，
20?，40?，60?以及80?这五种入射角度情况下，吸波率曲线变化不大，所以该结构具有入射角不敏感特性。2．3谐振吸波
超材料吸波体是利用超材料的电磁谐振特性达到吸波功能的。在不同的谐振频点处，超材料吸波
体的不同区域发生电磁谐振将电磁波能量限制在吸波体内，并转化为热能完成吸波。
为了更好地理解吸波原理，分别对6个谐振频点处上层结构与金属底板上的电流分布进行了仿真。
6
8
第1期李易：
一种基于超材料的六频带吸波体设计
图5在2．5GHz 处结构和金属底板表面电流分布
从图5中可以看出，在2．5GHz 处主要由最大的方框与金属底板发生电磁谐振，在上下两边形成
与金属底板上电流反向平行的电流，对电磁波进行吸收
。
图6在3．3GHz 处结构和金属底板表面电流分布
从图6中可以看出，在3．3GHz 处主要由从外到内第二个方框与金属底板发生电磁谐振，在上下
两边形成与金属底板上电流反向平行的电流，对电磁波进行吸收
。
图7在3．78GHz 处结构和金属底板表面电流分布
从图7中可以看出，在3．78GHz 处主要由从外到内第三个方框与金属底板发生电磁谐振，在上下
两边形成与金属底板上电流反向平行的电流，对电磁波进行吸收。
从图8中可以看出，在4．36GHz 处主要由从外到内第四个方框与金属底板发生电磁谐振，在上下两边形成与金属底板上电流反向平行的电流，对电磁波进行吸收。可以看到电流分布向右侧偏移
。
7
8
火控雷达技术第48
卷
图8在4．36GHz
处结构和金属底板表面电流分布
图9在5．12GHz 处结构和金属底板表面电流分布
从图9中可以看出，
在5．12GHz 处主要由从外到内第五个方框与金属底板发生电磁谐振，在左右两边形成与金属底板上电流反向平行的电流，对电磁波进行吸收
。
图10在6．14GHz 处结构和金属底板表面电流分布
从图10中可以看出，
在6．14GHz 处主要由最小的方框与金属底板发生电磁谐振，在两个对角形成与金属底板上电流反向平行的电流，对电磁波进行吸收。通过上述结果，可以看出吸波结构的不同部位，分别影响不同频点的谐振吸波。
3结束语
本文通过HFSS 仿真设计了一种基于电磁超材料的具有6个频带吸波特性的吸波体。该吸波体拥
有在2．5GHz 、
3．32GHz 、3．78GHz 、4．36GHz 、5．12GHz 、6．14GHz 等6个频点处的吸波峰值，只有在2．5GHz 处吸波率仅达到64．7%，其他5个频点均达到了吸波率90%以上的完美吸波。此外由于该结构具有四重旋转对称性，因而具有极化不敏感特性，又经由仿真验证该结构具有宽入射角特性，该超材料吸波体在雷达隐身领域具有潜在应用价值。
参考文献：
［1］Landy N I ，Sajuyigbe S ，Mock J J ，et al．A per-fect metamaterial absorber ［J ］．Physical Ｒeview
Letters ，2008，100（20）：1－4．［2］Wen Qiye ，Zhang Huaiwu ，Xie Yunsong ，et al．Du-al band terahertz metamaterial absorber ：Design ，
fabrication ，and characterization ［J ］．Applied Phys-ics Letters ，2009，95（24）：1111－1113．［3］陈菲，曹卫平，张静媛．双频窄带超材料吸波
体的设计［
J ］．桂林电子科技大学学报，2014，34（3）：180－183．［4］保石，罗春荣，张燕萍，等．基于树枝结构单元
的超材料宽带微波吸收器［J ］
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其雷达散射截面分析［J ］
．电波科学学报，2012，27（6）：1219－1224．［6］田春胜．电磁超材料吸波体的设计与应用研
究［
D ］．哈尔滨工程大学，2016．8
8
吸波材料知识介绍系列
吸波材料知识介绍系列—————之一 吸波材料简介 在解决高频电磁干扰问题上，完全采用屏蔽的解决方式越来越不能满足要求了。因为诸多设备中，端口的设置及通风、视窗等的需求使得实际的屏蔽措施不可能形成像法拉第电笼那样的全屏蔽电笼，端口尺寸问题是设备高频化的一大威胁。另外，困扰人们的还有另外一个问题，在设备实施了有效的屏蔽后，对外干扰问题虽然解决了，但电磁波干扰问题在屏蔽系统内部仍然存在，甚至因为屏蔽导致干扰加剧，甚至引发设备不能正常工作。这些都是屏蔽存在的问题，也正是因为这些问题的存在，吸波材料有了用武之地。 吸波材料是指能够有效吸收入射电磁波并使其散射衰减的一类材料，它通过材料的各种不同的损耗机制将入射电磁波转化成热能或者是其它能量形式而达到吸收电磁波目的。不同于屏蔽解决方案，其功效性在于减少干扰电磁波的数量。既可以单独使用吸收电磁波，也可以和屏蔽体系配合，提高设备高频功效。 目前常用的吸波材料可以对付的电磁干扰频段范围从0.72GHz到40GHz。当然应用在更高和更低频段上的吸波材料也是有的。吸波材料大体可以分成涂层型、板材型和结构型；从吸波机理上可以分成电吸收型、磁吸收型；从结构上可以分为吸收型、干涉型和谐振型等吸波结构。吸波材料的吸波效果是由介质内部各种电磁机制来决定，如电介质的德拜弛豫、共振吸收、界面弛豫磁介质畴壁的共振弛豫、电子扩散和微涡流等。 吸波材料的损耗机制大致可以分为以下几类：其一，电阻型损耗，此类吸收机制与材料的导电率有关的电阻性损耗，即导电率越大，载流子引起的宏观电流（包括电场变化引起的电流以及磁场变化引起的涡流）越大，从而有利于电磁能转化成为热能。其二，电介质损耗，它是一类与电极有关的介质损耗吸收机制，即通过介质反复极化产生的“摩擦”作用将电磁能转化成热能耗散掉。电介质极化过程包括：电子云位移极化，极性介质电矩转向极化，电铁体电畴转向极化以及壁位移等。其三，磁损耗，此类吸收机制是一类与铁磁性介质的动态磁化过程有关的磁损耗，此类损耗可以细化为：磁滞损耗，旋磁涡流、阻尼损耗以及磁后效效应等，其主要来源是与磁滞机制相似的磁畴转向、磁畴壁位移以及磁畴自然共振等。此外，最新的纳米材料微波损耗机制是目前吸波材料研究的一大热点。由于篇幅所限，本文对吸波材料的损耗机制仅做了最为简约的叙述，对其详述及其结构设计及结构对吸波效能的影响等方面将在以后的文章中做出解释。 总之，高速发展的新科技正引领着世界范围内的各行各类电气、电子设备向高频化、小型化方向发展，高频EMI问题必将越发突显，吸波材料必然有越来越广阔的应用空间。
超材料吸波器的研究进展
Instrumentation and Equipments 仪器与设备, 2019, 7(2), 133-141 Published Online June 2019 in Hans. https://www.360docs.net/doc/6711807199.html,/journal/iae https://https://www.360docs.net/doc/6711807199.html,/10.12677/iae.2019.72019 Research Progress of Metamaterial Absorber Jiali Chai, Yanjie Ju* School of Electrical and Information Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian Liaoning Received: Jun. 3rd, 2019; accepted: Jun. 21st, 2019; published: Jun. 28th, 2019 Abstract In order to make better use of electromagnetic waves and eliminate their negative effects, meta-material absorbers have become a major research direction. This is a device that converts elec-tromagnetic wave energy incident on its surface into other energy to deplete it through special structures and materials. Its particularity based on the application of metamaterials, and its unique electromagnetic properties compared with natural materials make it has great signific-ance in the electromagnetic field. In this paper, the current research status of supermaterial ab-sorbers at home and abroad will be introduced through the structures, mechanisms and materials of the absorbers. For the structures, it mainly introduces two types of tiled-array structure and three-dimensional structure. For the absorption mechanisms, it mainly introduces the frequency selection surface, electromagnetic resonance and surface plasma. For the materials, it introduces metal materials, ferrite materials, carbon materials and new materials in detail. With the conti-nuous innovation in the field of materials and the unremitting efforts of researchers, we believed the absorbing device will be applied to more and more fields with more perfect performances and shine in both the civilian and military fields. Keywords Metamaterials, Absorber, Graphene, Absorbing Mechanism 超材料吸波器的研究进展 柴佳丽，鞠艳杰* 大连交通大学电气信息工程学院，辽宁大连 收稿日期：2019年6月3日；录用日期：2019年6月21日；发布日期：2019年6月28日 *通讯作者。
磁性吸波材料与应用
磁性吸波材料与应用 Magnetic Electromagnetic Wave Absorbing Materials and Applications 余声明 中国西南应用磁学研究所四川绵阳105信箱621000 摘要 本文论述了磁性吸波材料的基本原理、种类、应用及其发展。关键词磁性吸波材料应用发展 1前言 隐身技术是一门新兴边缘科学，涉及多个学科与技术领域，应用十分广泛。从各种武器装备、飞行器的隐身到现代电子信息设备的抗干扰系统都是不可缺少的实用技术和组成部分。 就武器而言，隐身技术是通过降低电器、武器或飞行器的光、电、热可探性而达到隐身目的的一种技术；或者说是采用多种技术措施，降低对外来信号(光、电、磁波、红外线等)的反射，使反射信号与它所处的背景信号难以区别，最大限度地减弱自身的特征信号，以达到自身隐蔽的效果。隐身技术可分为有源隐身技术和无源隐身技术。所谓有源是利用计算机分析外来探测信号，并及时主动发射相应的干扰信号，以达到自身的隐蔽。而无源隐身技术是一种被动隐身技术，它包括隐身结构技术和隐身材料技术。隐身结构技术是在尽量不影响功能的条件下降低自身特征信号，并设法减少雷达反射截面积，这在军事上显得特别重要。可见隐身结构技术和隐身材料技术是隐身技术不可分割的两部分，而隐身材料在实现隐身中起着重要作用，也是研究隐身技术的主要内容之一。 随着电子技术的飞速发展，电子产品特别是移动通讯、计算机、家用电器的普及，人们生存环境遭受到电磁波严重污染，城市高层建筑的增多又引起电子环境的恶化，如何降低电磁波干扰已成为全世界电子行业普遍关注的问题。隐身材料也是解决电子产品抗电磁干扰的有效方法之一。 隐身材料又称之为吸波材料，其作用把外来的电磁波能量转换为热能，降低反射波的强度，达到隐身或抗干扰的效果。按吸波材料损耗机理可分为：电阻型、电介质型和磁介质型。为了达到最佳的隐身效果，常常把多种吸波材料结合起来，构成复合型吸波材料，广泛用于雷达、航天、微波通讯及电子对抗、电子兼容的吸收屏蔽等领域。 本文专门介绍磁性介质主要是铁氧体吸波材料的概貌、应用情况及其发展。2磁性吸波材料 2.1吸波材料工作的基本原理 所谓吸波就是吸收电磁波，吸波材料的工作基本原理是： 对于一般材料，材料的介电常数ε与磁导率μ可写成以下复数形式： μ′′?μ′=με′′?ε′=ε??j ;j （1） 式中：ε′和μ′分别为吸波材料在电场或磁场作用下产生的极化和磁化强度的变量，而ε″为在外加磁场作用下，材料电偶矩产生重排引起损耗的度量，μ″为在外加磁场作用下，材料磁偶矩产生重排引起损耗的度量。对介质而言，承担着对电磁波吸波功能的是ε″和μ″，它们引起能量的损耗，损耗因子为tanδ可由下式表示： μ′ μ′′+ε′ε′′=δ+δ=δμεtan tan tan （2） 可见，tan δ随ε″和μ″的增大而增大。 设计吸波材料除了尽可能提高损耗外，还要考虑另一关键因素，即波阻抗匹配问题，使介质表面对波的反射系数（γ）为0或最小，电磁波入射到介质进而被吸收。反射系数γ的定义如式（3）所示： Zo Z Z Z in o in +?=γ（3）
吸波材料
吸波材料 姓名：王丽君 学院：纺织与材料工程学院 专业：材料工程 科目：材料表面与界面工程技术学号：13208520403408
吸波材料 摘要：介绍了吸波材料的吸波原理和吸波材料的分类，以及几种新型吸波材料，如铁氧体吸波材料，纳米吸波材料、手性材料、导电高分子吸波材料，耐高温陶瓷材料，并简单介绍了纳米复合材料的制备方法。 关键词：吸波材料；吸波原理；新型吸波材料；纳米复合材料的制备 信息化战争中，武器平台的高度信息化和电子化，使飞机、坦克、舰艇等所处的环境日益复杂。它们除受地面或空中的火力威胁和电子干扰外，其一举一动还处于红外、雷达、激光等探测器的严密监视之下，使其生存能力和战斗能力面临极大挑战，这样其隐身性能就显得尤为重要。 隐身技术主要涉及材料隐身和结构隐身两大方面。前者是使用吸波材料或涂料；后者是合理地设计武器外形，以提高隐蔽性。再此，不得不提及吸波材料。 1、吸波材料的吸波原理 吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其他形式的能量，一般由基体材料(或粘接剂)与吸收介质(吸收剂)复合而成。由于各类材料的化学成分和微观结构不同,吸波机理也不尽相同。材料吸收电磁波的基本条件是：①电磁波入射到材料上时，它能尽可能不反射而最大限度地进入材料内部，即要求材料满足阻抗匹配；②进入材料内的电磁波能迅速地几乎全部衰减掉，即要求材料满足衰减匹配。 2、吸波材料的分类 目前吸波材料分类较多，现大致分成下面4种： (1) 按材料成型工艺和承载能力，可分为涂覆型吸波材料和结构型吸波材料。前者是将吸收剂(金属或合金粉末、铁氧体、导电纤维等)与粘合剂混合后，涂覆于目标表面形成吸波涂层；后者是具有承载和吸波的双重功能,通常是将吸收剂分散在层状结构材料中，或是采用强度高、透波性能好的高聚物复合材料(如玻璃钢、芳纶纤维复合材料等)为面板，蜂窝状、波纹体或角锥体为夹芯的复合结构。 (2) 按吸波原理，吸波材料又可分为吸收型和干涉型两类。吸收型吸波材料本身对雷达波进行吸收损耗，基本类型有复磁导率与复介电常数基本相等的吸收体、阻抗渐变“宽频”吸收体和衰减表面电流的薄层吸收体；干涉型则是利用吸波层表面和底层两列反射波的振幅相等相位相反进行干涉相消。 (3) 按材料的损耗机理，吸波材料可分为电阻型、电介质型和磁介质型3大类。碳化硅、石墨等属于电阻型吸波材料，电磁能主要衰减在材料电阻上；钛酸钡之类属于电介质型吸波材料，其机理为介质极化驰豫损耗；磁介质型吸波材料的损耗机理主要归结为铁磁共振吸收，如铁氧体、羟基铁等。 (4) 按研究时期，可分为传统吸波材料和新型吸波材料。铁氧体、钛酸钡、金属微粉、石
用于EMIRF吸波材料性能比较
用于EMI-RF吸波材料性能比较 用于EMI/RF吸波材料性能比较 中心议题：吸波材料测试装置的构造吸波材料测试方法 解决方案：环天线放置在相互垂直的位置相隔距离为环天线直径的二分之一利用表面电流减少装置测试 随着工程师们需要遵循的辐射电磁干扰（EMI）规范的不断增多，市场上开始出现各种类型的EMI吸波材料。一般而言，市场上所提供的这些吸波材料的厚度很薄并具有很好的外形柔韧性，再加上其背面带有粘合剂的设计使得我们能够很容易地将这些吸波材料应用到一些不符合电磁干扰和射频干扰（EMI/RFI）相关规范的产品表面。因此，选择合适的吸波材料就成为符合EMI/RFI相关规范、维护系统性能完好的一个关键因素。在10MHz到3000MHz的频率范围内，大部分吸波材料都会采用加入有损耗的磁性材料（例如，羰基铁或者铁氧体粉末等）的方式来削弱其表面电流。这些表面电流源于有害EMI和导体的相互作用， 而且它们的出现还会导致电磁场的二次辐射，因此为了保证产品符合相关规范，通常都会设法降低该表面电流。除此之外，这些表面电流还可能会对其它电路造成干扰，妨碍系统的正常运行。比较不同生产厂家提供的吸波材料的性能需要花 费大量的金钱和时间。考虑到EMI测试试验室每天几千美元的费用，试错试验（trialanderrortesting）的次数必须被限制到最少。因此，通过携带若干种可能会使用到的吸波材料到EMI试验室进行测试以确定效果最好的一种材料的方法已经被证明是一种非常昂贵的解决方法。而本文所介绍的这种简单的表面电流减小测试装置（SCRF）则允许我们对各种吸波材料样品的性能进行快速、简单的比较，从而缩小吸波材料的选择范围，确定某频率范围内具体EMI问题所需的性能最好的一种或两种吸波材料。SCRF装置主要由两个经过静电屏蔽的磁场环形天线构成，而且通过将它们小心地放置在相互垂直的位置上可以在相关频率范围内获得70dB甚至更高的隔离度。SCRF中的一个环形天线被连接到射频（RF）扫频源，而另一个环形天线则被连接到RF扫频接收机。如果将一块与产品壳体
各种吸波材料的比较
Christopher L Holloway 沙斐翻译 一前言 最早暗室（全电波）建于50年代，用于天线测量。吸波材料由动物毛发编制而成，外涂一层碳，厚2英寸（）。在~10GHz正入射时，反射系数为-20dB。60年代，以上的吸波材料被新一代、由一定形状的吸波材料所取代，正入射时反射系数为 -40dB。 目前普遍使用的聚氨酯锥体40年代就开始研究，60年代才有产品。正入射时的反射系数为 -60dB。然而可使用的频率范围较高，要求锥体的厚度（尖顶到基座）至少是几个波长。 电-厚锥体的良好性能主要来源于锥体直接的良好多重反射。由于锥体的厚度大于波长，锥体的周边反射入射波。波在相邻的锥体间不断的反射，再反射很多次。每次反射时总有一部分波被锥体吸收。因此，仅有小部分抵达锥体基座。基座吸收后到达金属板，金属板反射后又进入锥体，再通过多重反射和吸收。最后从锥体的尖返回的波已是非常小了。 电-厚锥体的最佳性能的获得，依靠锥体内渗碳加载的调节，要求碳负载足够小，以便每次波反射时进入锥体的波尽可能多，但渗碳加载又要足够大，以便充分吸收进入锥体的波的能量。 半电波暗室最早用于70年代，作为开阔场地的替代场地，测量辐射发射。频率范围为30－1000MHz。但最早暗室中粘贴的典型的吸波材料厚度为3－6英尺（－）。显然在30MHz 的频率上，厚度不可能是几个波长。因此暗室的频率范围被限制在90－1000MHz。 30－90MHz频段的吸波材料开发缓慢，因为无法预测和测量电-薄吸波材料（即厚度 <1 4 λ）的性能，只能安装上以后，测量暗室特性来判定。直到80年代中期，计算和测量技 术发展以后，对小型宽带吸波材料的评估才成为可能。【4】－【6】中叙述了在理论模型中使用“均质化方法”可以精确地计算吸波材料的反射特性。【7】－【10】中叙述了使用大测试装置直接测小型宽带吸波材料的反射特性。 在整个30－1000MHz的频段都要获得小的反射率，则小型宽带吸波材料必须使用锥形模型，它们在高频段是电-厚模型，但在低频段则是电-薄形材料。电波入射到电-薄型吸波材料上时，它们并不在乎吸波材料的实际几何形状是锥型还是楔型。相反，它们的行为就象照射到一固体媒质上，该媒质的有效ε和μ随进入媒质的距离而变化。注意这是有效ε和有效μ和构成吸波材料的实际ε和μ是不同的。 最佳的吸波材料提供了从空气阻抗到吸波材料基座的波阻抗的逐渐过渡。正确的渗碳加载可使大部分入射波穿透锥或楔，并在通过基座时被吸收。更进一步调节渗碳可以使入射波被锥或楔反射的那一部分和从金属板反射后从吸波材料中透出来的那一部分那互相抵消，这种抵消可以获得非常小的反射率。显然只能发生在较窄的频率范围。一般说来渗碳加载对电-厚和电-薄材料的要求是不同的，【6】因此对于工作频率在30－1000MHz的小型宽带吸波材料（锥或楔型），渗碳加载既要考虑高频时的电-厚，又要考虑低频时的电-薄情况。这是极富于挑战性的。 60年代初期日本开发了电-薄型铁氧体瓦作为聚氨酯锥型和楔型的替代物。由于瓦的吸波性能和空气比较接近，在空气－瓦片界面反射很小，入射波直接渗入瓦片。又因为瓦片对磁场损耗大，所以渗入波被吸收。如有穿过瓦片的，则被金属板反射，重又回到瓦片，被再次吸收。如还有穿出瓦片回到空气中的，则可以象锥型和楔型吸波材料那样，调节瓦片厚度，在一定的较窄的频率范围内使其与瓦片直接反射到空气中的那一部分相抵消。 近年来，薄锥和楔（200－1000MHz）＋铁氧体瓦＋介质层（30－600MHz）构成了超小型
吸波材料
吸波材料的用途与分类 从吸波材料的应用上来分类，它的用途可以分为，军用、商用以及民用，吸波材料的吸波实质是吸收或衰减入射的电磁波，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转变成热能或其它形式的能量而耗散掉。吸波材料一般由基体材料（黏结剂）与吸收介质（吸收剂）复合而成。吸波材料可以分为电损耗型和磁损耗型，电损耗型材料主要靠介质的电子极化、离子极化、分子极化或界面极化来吸收、衰减电磁波。磁损耗型材料主要是靠磁滞损耗、畴壁共振和后效损耗等磁激化机制来引起电磁波的吸收和衰减。由于纳米晶粒细小，使其晶界上的原子数多于晶粒内部的，即产生高浓度晶界，使纳米材料有许多不同于一般粗晶材料的性能。纳米微粒具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应、介电效应和宏观量子隧道效应等。纳米材料之所以具有非常优良的吸波性能，主要是以下原因：首先，纳米材料具有高浓度晶界，晶界面原子的比表面积大、悬空键多、界面极化强，容易产生多重散射，在电磁场辐射作用下，由于纳米粒子的表面效应造成原子、电子运动的加剧而磁化，使电磁能更加有效地转化为热能，产生了强烈的吸波效应；其次，量子尺寸效应的存在使纳米粒子的电子能级发生分裂，分裂的能级间隔正处于微波的能级范围（10-2~10-5eV），从而成为纳米材料新的吸波通道；此外纳米离子具有较大的饱和磁感、高的磁滞损耗和矫顽力，使得纳米材料具有涡流损耗高、居里点及使用温度高、吸波频率宽等性能。纳米材料的这种结构特征使得纳米吸波材料具有吸收频带宽、兼容性好、质量轻和厚度薄等特点，易满足雷
达吸波材料“薄、轻、宽、强”的要求，是一种非常有发展前景的高性能、多功能吸收剂。随着现代军事技术的迅勐发展，世界各国的防御体系被敌方探测、跟踪和攻击的可能性越来越大，军事目标的生存能力和武器系统的突防能力受到了严重威胁。隐身技术作为提高武器系统生存、突防，尤其是纵深打击能力的有效手段，已经成为集陆、海、空、天、电、磁六维一体的立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术技术手段，并受到世界各国的高度重视。现代化战争对吸波材料的吸波性能要求越来越高，一般传统的吸波材料很难满足需要。由于结构和组成的特殊性，使得纳米吸波涂料成为隐身技术的新亮点。纳米材料是指三维尺寸中至少有一维为纳米尺寸的材料，如薄膜、纤维、超细粒子、多层膜、粒子膜及纳米微晶材料等，一般是由尺寸在1～100nm的物质组成的微粉体系。 随着电子化、信息化的高速发展，产业界对电磁干涉屏蔽和吸波材料的民用需求与日俱增，高度集成原件，与高频原件的应用，导致电子兼容性EMC问题难于解决，传统的屏蔽材料已经不能够解决现代电子信息条件下的电磁屏蔽，而且传统的屏蔽材料只能通过反射原理防止被骚扰，在许多特殊电磁环境中显得“无能为力”，那么在电子信息高度发展的今天，有没有什么更高端的产品来彻底解决电磁辐射，和电磁干扰（EMI）的问题？吸波材料的问世肯定的回答了这一问题，在国内来说，深圳市兆荣软磁材料有限公司，通过国防科大、北矿磁材等企事业的通力合作，研发出具有国内领先水平的薄片类，吸波材
吸波材料
吸波材料 角锥型吸波材料是常见的吸波材料，其几何参数的设计与填充配方的选择是广泛研究的课题。由于吸波材料制作周期较长，数值仿真能有效减少产品的设计周期。 第一步 建立工程文档 选择求解器 运行EastFDTD ，选择菜单“文件”→“新建”→“Wizard ”或单击标准工具栏上的“新建文档”工具，弹出工程创建向导窗口，本例中采用FDTD 算法计算吸波材料的吸收特性，选择“FDTD ”，并为工程文档指定一个合适的名称，具体设置如图 1所示。点击“Next ”进入下一步设置。 图 1选择求解器 —— By EastFDTD 4.0
第二步选择模式 选择“自动计算透反率”计算模式，计算模式选择如图2所示。点击“Next”进入下一步设置。 图2 选择计算模式 注意：本模式默认的单位、网格和边界设置。 第三步设置模式参数 本模式参数设置全部勾选：
图3 设置模式参数 第四步设置频率 设置计算频率范围：100e6-1e9Hz，频率间隔为25e6Hz，如图4所示。下一步给出基本参数设置报告。
图 4设置频率 第五步新建材料 根据同样配方得到的块状吸波材料或同轴件，可以通过测试其S参数反推材料参数，或者矢量网络分析仪直接得到材料的介电常数等参量。这些参量一般是随频率剧烈变化的。在理论计算时，就必须将这些参数拟合为物理上合理的色散模型。 5.1 新建材料库 右击“模型管理器”中的材料，选择“从材料库中选择”。 图5 进入材料库
图6 材料库 用户可以根据需要新建材料库，将自己经常使用的材料归档。点击“从材料 库中选择”界面中的“新材料库”，新建材料库，命名为A，如图7所示。
一种基于超材料的六频带吸波体设计
第48卷第1期（总第187期） 2019年3月 火控雷达技术 Fire Control Ｒadar Technology Vol.48No.1（Series 187） Mar.2019 收稿日期：2018-10-22作者简介：李易（1993－），男，硕士研究生。研究方向为武器系统与运用工程。 一种基于超材料的六频带吸波体设计 李 易 （西安电子工程研究所 西安710100） 摘 要：本文设计了一种基于电磁超材料的具有多个频带吸波特性的吸波体。该吸波体的主体是由三层结构组成，上层为6个金属方框相套组成，中层为超材料有耗介质，下层的金属铜板作为金 属背板。这种结构可以实现在6个频点处的窄带吸波，其中在2．5GHz 处只能达到64%的吸波率，而在其他五个频点都能达到90%以上的吸波率。此外由于该结构具有旋转对称性，因而具有极化不敏感特性，又经由仿真得到该结构具有宽入射角特性，结果表明该超材料吸波体在雷达隐身领域具有潜在应用价值。 关键词：超材料；吸波体；多频带吸波 中图分类号：TN95文献标志码：A 文章编号：1008－8652（2019）01－085－04 引用格式：李易．一种基于超材料的六频带吸波体设计［J ］．火控雷达技术，2019，48（1）：85－88．DOI ：10．19472/j．cnki．1008－8652．2019．01．018Design of a Six-band Absorber Based on Metamaterial Li Yi （Xi'an Electronic Engineering Ｒesearch Institute ，Xi'an 710100） Abstract ：A six-band absorber based on metamaterial is designed in this paper ．This absorber is mainly composed of three layers ，the top one is composed of six metal frames ，the middle layer is metamaterial lossy medium and the lower layer is a metal plate as the metal floor．This absorber can achieve narrowband absorption at six frequency points．When the frequency point at 2．5GHz ，the absorption is only 64%，but others can achieve more than 90%．Moreover ，because of the rotational symmetry ，this structure has polarization-insensitive characteristics．And then ，the simulation results show that the structure has wide incidence angle characteristics and this metamaterial absorber has potential application in radar stealth field． Keywords ：metamaterial ；absorber ；multiband absorbing 0引言 超材料吸波体在近些年引起了人们的广泛关 注。自从2008年Landy ［1］ 等第一次提出了完美吸 波的超材料吸波体， 人们开始深入研究这种通过达到阻抗匹配时的金属结构谐振和有损耗的电介质对 电磁波进行损耗吸收的吸波体。之后，人们对超材料吸波体的研究慢慢扩展开来，例如双频带［2－3］ 、三 频带、宽带 ［4］ 和可调频带吸收。 本文采用6个同心金属环相套的结构， 实现了6个频带的吸波。由于组成该结构单元的金属方环具有四重旋转对称性，所以该结构具有极化无关特性，又由仿真验证该结构具有入射不敏感特性。 1结构设计 本文利用HFSS 软件进行建模仿真，模型由真 空腔，金属背板，超材料介质与金属结构四部分组 成，如图1所示：
电磁屏蔽材料与吸波材料结构与性能的比较
电磁屏蔽材料与吸波材料结构与性能的比较 装置避雷针是避免雷击的有效方法。在房屋最高处竖一金属棒，棒下端连一条足够粗的铜线，铜线下端连一块金属板埋入地下深处潮湿处。金属棒的上端须是一个尖头或分叉为几个尖头。有了这样的装置，当空中有带电的云时。避雷针的尖端因静电感应就集中了异种电荷，发生尖端放电，与云内的电相中和，避免发生激烈的雷电、这就是避雷针能避雷的一方面。但这种作用颇慢，如果云中积电很快，或一块带有大量电荷的云突然飞来，有时来不及按上述方式中和，于是有强烈的放电，加雷电仍会发生。但这时由于避雷针高过周围物体，它的尖端又集中了与云中电异号的电荷，如果雷电是在云和地面物之间发生，放电电流主要通过避雷针流入大地，因此，不会打在房屋或附近人的身上，只会打在避雷针上了。由此可见，避雷针的尖端放电作用会减少地面物与云之间打雷的可能性；到了不可避免时，它自己就负担了雷的打击，房屋与人得到了安全。 2、电磁屏蔽材料与吸波材料结构与性能的比较。 电磁屏蔽材料分电磁屏蔽涂料和电磁屏蔽塑料。电磁屏蔽涂料是由导电填料、树脂黏结剂、溶剂和添加剂组成，根据填料的不同，可分为碳系、银系、铜系和镍系电磁屏蔽涂料等。 电磁屏蔽塑料可分为表层导电型屏蔽塑料和填充型屏蔽塑料。
表层导电型屏蔽塑料是利用贴金属箔、金属熔融喷射和非电解电镀等方法在塑料表面获得很薄的金属层，从而达到屏蔽的目的。它具有导电性好，屏蔽效果佳等特点，但是其金属薄复合层或镀层在使用和加工过程中容易剥离，性能较差，因此使用较少。填充型复合屏蔽塑料是由导电填料和合成树脂通过混炼造粒，并采用注射成型，挤压成型或压塑成型等方法制得。两者相比，后者具有一次成型的特点，从而可降低成本，提高产品的可靠性，使用较多。一般来说，屏蔽塑料的性能取决于导电填料的导电性及它们之间的相互搭接程度。 吸波材料吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其他形式的能量，一般由基体材料(或粘接剂)与吸收介质(吸收剂)复合而成。由于各类材料的化学成分和微观结构不同，吸波机理也不尽相同。尽管如此，材料的吸波性能还是可以用宏观的电磁理论进行分析，工程上也常常使用材料宏观的介电常数和磁导率来评价吸波材料的反射和传输特性。材料吸收电磁波的基本条件是：①电磁波入射到材料上时，它能尽可能不反射而最大限度地进入材料内部，即要求材料满足阻抗匹配；②进入材料内的电磁波能迅速地几乎全部衰减掉，即要求材料满足衰减匹配。 吸波材料有多种分类方法，除了按组成分类外，主要还有下列三种：(1)按材料耗损机理可分为电阻型，电介质型和磁介质型。碳化硅、石墨等属于电阻型，电磁能主要衰减在电阻上；钦
吸波材料简介
吸波材料简介 1、定义 所谓吸波材料，指能吸收投射到它表面的电磁波能量的一类材料。在工程应用上，除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外，还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。 2、吸波原理分类 吸波材料的损耗机制大致可以分为以下几类： 其一，电阻型损耗，此类吸收机制和材料的导电率有关的电阻性损耗，即导电率越大，载流子引起的宏观电流（包括电场变化引起的电流以及磁场变化引起的涡流）越大，从而有利于电磁能转化成为热能。 其二，电介质损耗，它是一类和电极有关的介质损耗吸收机制，即通过介质反复极化产生的“摩擦”作用将电磁能转化成热能耗散掉。电介质极化过程包括：电子云位移极化，极性介质电矩转向极化，电铁体电畴转向极化以及壁位移等。 其三，磁损耗，此类吸收机制是一类和铁磁性介质的动态磁化过程有关的磁损耗，此类损耗可以细化为：磁滞损耗，旋磁涡流、阻尼损耗以及磁后效效应等，其主要来源是和磁滞机制相似的磁畴转向、磁畴壁位移以及磁畴自然共振等。此外，最新的纳米材料微波损耗机制是如今吸波材料分析的一大热点。 3、材料种类 随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场，飞机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院，移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料，已成为材料科学的一大课题。 吸波材料按材料分类主要分为： 铁氧体吸波材料，是利用磁性材料的高频下损耗和磁导率的散射来吸收电磁波的能力。 金属超微粉吸波材料，金属材料因居里点高（770K）而耐高温，Ms可达铁氧体的3-4倍，金属自然共振频率比铁氧体高得多，有更好的吸收性能，但是块
电磁屏蔽文献综述
上海大学2015～2016学年冬季学期文献阅读研讨课 课程名称：导电性高分子及其复合材料课程编号：10SAK9004姓名：江圣龙学号：15723753 论文题目：电磁屏蔽用高分子材料研究进展 成绩：任课老师：贺英 评阅日期：
电磁屏蔽用高分子材料研究进展 江圣龙 (上海大学，高分子化学与物理，学号157237530) 摘要：导电高分子材料在电磁屏蔽领域有着广阔的应用前景。文章介绍了电磁屏蔽用高分子材料的分类及电磁屏蔽与吸波材料的基本原理，并对导电高分子电磁屏蔽材料开发现状及应用中存在的问题进行了扼要综述，对其发展趋势做了展望。 关键词：电磁屏蔽；导电高分子；本征导电高分子；聚苯胺 Research Progress On conductive polymers in Electro- magnetic Interference shielding Jiang shenglong (Department of Polymer Chemistry&Physics，Shanghai University，Student number15723753) Abstract:Conductive polymer materials(CPs)have broad application prospects in the field of electromagnetic interference shielding.This paper introduces the electromagnetic shielding polymeric materials of classification and the basic principle of electromagnetic shielding and absorbing materials,and development present situation and application of conductive polymer electromagnetic shielding material were briefly reviewed,the problems of its development trend were discussed. Keywords:electromagnetic interference shielding;Conductive polymers;intrinsic conducting polymers;polyaniline
一种超宽带、轻质、宽入射角超材料吸波体的拓扑优化设计-
文章编号:１００１-９７３１(２０１５)２３-２３０５６-０５ 一种超宽带二轻质二宽入射角超材料吸波体的拓扑优化设计?随一赛,马一华,王冬骏,庞永强,王甲富,屈绍波 (空军工程大学理学院,西安７１００５１) 摘一要:一基于电阻型频率选择表面,通过遗传算法进行拓扑优化的方法,设计了一种具有超宽带二轻质二宽入射角和极化不敏感特性的超材料吸波体,该吸波体的吸收率在９０％以上的带宽为３．４~２３．２GHz,相对带宽高达１４９％,并且针对TE极化,当入射角增加至５５?时,吸收率均仍保持在８０％以上;对于TM极化,该吸波体保持９０％以上吸收率到７０?.由于采用聚氨酯泡沫作为基体,该吸波体面密度仅为０．３５/cm３.设计的超材料吸波体具有易于实现的特点,具有良好的应用前景.同时该拓扑设计的方法还可应用到左手材料二频率选择表面的超材料设计中. 关键词:一电阻型频率选择表面;吸波;拓扑优化;遗传算法 中图分类号:一TB３４文献标识码:A DOI:１０．３９６９/j．issn．１００１-９７３１．２０１５．２３．０１２ １一引一言 近年来,新型人工超材料作为自然材料不能实现功能的补充和拓展,已经引起了广泛的关注.超材料是由人工复合结构或者复合材料组成的对特定电磁波具有调制作用的人工材料,其研究应用范围涵盖了左手材料二完美吸波体二频率选择表面二相位梯度超表面二电磁带隙结构和完美磁导体等[１-８].Pendr y等通过开口谐振环首次实现了负的磁导率和介电常数[２];Shel-b y首次通过实验实现了左手材料[９];Land y等提出了一种完美吸波体的超材料[５].从Land y等的工作出发,相继出现了高效吸收９９．９％的吸波体二双带以及多带超材料吸波体[１０-１４].Fili pp o等[１５]提出了电阻型超材料吸波体,并根据等效电路理论给出了设计规则,设计的吸波体可以实现宽频强吸收. 超材料完美吸波体作为一种新型的吸波材料已被应用[１６-１７].但目前,最常见的超材料基于谐振机制,其性能主要由结构类型二结构参数以及组份材料的性质决定.由于结构类型的多样性以及材料性质对结构参数的敏感性,超材料的设计仅仅依赖简单的物理模型和经验是不够的.因此,借助某种成熟的优化算法,对结构及其参数进行优化设计已经成为超材料设计和应用研究的重要途径[４,６,８]. 拓扑优化作为一种新颖的优化设计方法,克服了仅仅依赖于人的经验和简单物理模型结构等主观性较强的方法的缺点.通过遗传算法按照一定规律随机生成一连串的二进制编码,并按照相应的机制解码后行建模和数值计算.本文根据拓扑优化的设计方法,设计了一种基于电阻型频率选择表面的超材料吸波体(resistance fre q uenc y selective surface absorber,RF-SSA)[１８-１９].该吸波体采用泡沫作为介质基板表面加载电阻型频率选择表面,具有轻质二宽吸收频带等优点,吸收率在９０％以上的带宽拓宽为３．４~２３．２GHz.仿真和实验结果均验证了该吸波体的宽带吸收性能.２一RFSSA的拓扑设计及优化 ２．１一RFSSA拓扑设计 本文根据电阻型频率选择表面设计的设计方法,设计了一种轻质二宽频带三明治夹层结构的吸波体,结构如图１所示,在加载金属背板的介质基板(聚氨酯泡沫,ε＝１．２)上用二进制编码的方式设计拓扑结构,结构采用电阻型频率选择表面实现 . 图１一吸波体结构及拓扑图 Fi g１The confi g uration of RFSSA and its to p olo gy 考虑到吸波体的极化无关特性,采用中心对称的二进制编码,每层编码区域为５?１０的像素点,每个像素点由１和０分别表示有无电阻片,这种编码方式使得编码长度大大缩减,从而有利于提高拓扑设计的效率和优化算法的收敛速度.同时将周期性单元结构的 ６５０３ ２２０１５年第２３期(４６)卷 ?基金项目:国家自然科学基金资助项目(６１３３１００５,１１２０４３７８,１１２７４３８９);中国博士后科学基金资助项目(２０１３M５３２１３１,２０１３M５３２２２１);全国优秀博士论文作者专项资金资助项目(２０１２４２) 收到初稿日期:２０１４-１２-３０收到修改稿日期:２０１５-０６-１５通讯作者:马一华,E-mail:mahuar＠１６３．com 作者简介:随一赛一(１９９３－),男,安徽亳州人,在读硕士,师承马华教授,主要从事超材料应用研究.
吸波材料现状和应用——整理超经典
吸波材料的发展现状 一. 1.目前吸波材料分类较多，现大致分成下面4种： 1．1按材料成型工艺和承载能力可分为涂覆型吸波材料和结构型吸波材料。1.2 按吸波原理 吸波材料又可分为吸收型和干涉型两类。吸收型吸波材料本身对雷达波进行吸收损耗，基本类型有复磁导率与复介电常数基本相等的吸收体、阻抗渐变“宽频”吸收体和衰减表面电流的薄层吸收体；干涉型则是利用吸波层表面和底层两列反射波的振幅相等相位相反进行干涉相消。 1.3 按材料的损耗机理 吸波材料可分为电阻型、电介质型和磁介质型3大类。碳化硅、石墨等属于电阻型吸波材料，电磁能主要衰减在材料电阻上；钛酸钡之类属于电介质型吸波材料，其机理为介质极化驰豫损耗；磁介质型吸波材料的损耗机理主要归结为铁磁共振吸收，如铁氧体、羟基铁等。 1.4 按研究时期 可分为传统吸波材料和新型吸波材料。铁氧体、钛酸钡、金属微粉、石墨、碳化硅、导电纤维等属于传统吸波材料，它们通常都具有吸收频带窄、密度大等缺点。其中铁氧体吸波材料和金属微粉吸波材料研究较多，性能也较好。新型吸波材料包括纳米材料、手性材料、导电高聚物、多晶铁纤维及电路模拟吸波材料等，它们具有不同于传统吸波材料的吸波机理。其中纳米材料和多晶铁纤维是众多新型吸波材料中性能最好的2种。 2.无机吸波剂 2.1 铁系吸波剂 2.1.1 金属铁微粉 金属铁微粉吸波剂主要是通过磁滞损耗、涡流损耗等吸收衰减电磁波，主要包括金属铁粉、铁合金粉、羰基铁粉等。金属铁微粉吸收剂具有较高的微波磁导率，温度稳定性好等优点，但是其抗氧化、抗酸碱能力差，介电常数大，频谱特性差，低频吸收性能较差，而且密度大。 2.1.2 多晶铁纤维 多晶铁纤维具有很好的磁滞损耗、涡流损耗及较强的介电损耗，并且是良好的导体，在外界电场作用下，其内部自由电子发生振荡运动，产生振荡电流，将电磁波的能量转化成热能，从而削弱电磁波。 2.1.3 铁氧体 铁氧体吸波材料是研究较多也较成熟的吸波材料。它的优点是吸收效率高、涂层薄、频带宽；不足之处是相对密度大，使部件增重，以至影响部件的整体性能，高频效应也不太理想。 2.2碳系吸波剂 2.2.1石墨、乙炔炭黑
各种吸波材料的比较
各种吸波材料的比较 Christopher L Holloway 沙斐翻译 一前言 最早暗室（全电波）建于50年代，用于天线测量。吸波材料由动物毛发编制而成，外涂一层碳，厚2英寸（5.08cm）。在2.4~10GHz正入射时，反射系数为-20dB。60年代，以上的吸波材料被新一代、由一定形状的吸波材料所取代，正入射时反射系数为-40dB。 目前普遍使用的聚氨酯锥体40年代就开始研究，60年代才有产品。正入射时的反射系数为-60dB。然而可使用的频率围较高，要求锥体的厚度（尖顶到基座）至少是几个波长。 电-厚锥体的良好性能主要来源于锥体直接的良好多重反射。由于锥体的厚度大于波长，锥体的周边反射入射波。波在相邻的锥体间不断的反射，再反射很多次。每次反射时总有一部分波被锥体吸收。因此，仅有小部分抵达锥体基座。基座吸收后到达金属板，金属板反射后又进入锥体，再通过多重反射和吸收。最后从锥体的尖返回的波已是非常小了。 电-厚锥体的最佳性能的获得，依靠锥体渗碳加载的调节，要求碳负载足够小，以便每次波反射时进入锥体的波尽可能多，但渗碳加载又要足够大，以便充分吸收进入锥体的波的能量。 半电波暗室最早用于70年代，作为开阔场地的替代场地，测量辐射发射。频率围为30－1000MHz。但最早暗室中粘贴的典型的吸波材料厚度为3－6英尺（0.91－1.83m）。显然在30MHz的频率上，厚度不可能是几个波长。因此暗室的频率围被限制在90－1000MHz。 30－90MHz频段的吸波材料开发缓慢，因为无法预测和测量电-薄吸波材料（即厚度 <1 4 λ）的性能，只能安装上以后，测量暗室特性来判定。直到80年代中期，计算和测量技 术发展以后，对小型宽带吸波材料的评估才成为可能。【4】－【6】中叙述了在理论模型中使用“均质化方法”可以精确地计算吸波材料的反射特性。【7】－【10】中叙述了使用大测试装置直接测小型宽带吸波材料的反射特性。 在整个30－1000MHz的频段都要获得小的反射率，则小型宽带吸波材料必须使用锥形模型，它们在高频段是电-厚模型，但在低频段则是电-薄形材料。电波入射到电-薄型吸波材料上时，它们并不在乎吸波材料的实际几何形状是锥型还是楔型。相反，它们的行为就象照射到一固体媒质上，该媒质的有效ε和μ随进入媒质的距离而变化。注意这是有效ε和有效μ和构成吸波材料的实际ε和μ是不同的。 最佳的吸波材料提供了从空气阻抗到吸波材料基座的波阻抗的逐渐过渡。正确的渗碳加载可使大部分入射波穿透锥或楔，并在通过基座时被吸收。更进一步调节渗碳可以使入射波被锥或楔反射的那一部分和从金属板反射后从吸波材料中透出来的那一部分那互相抵消，这种抵消可以获得非常小的反射率。显然只能发生在较窄的频率围。一般说来渗碳加载对电-厚和电-薄材料的要不同的，【6】因此对于工作频率在30－1000MHz的小型宽带吸波材料（锥或楔型），渗碳加载既要考虑高频时的电-厚，又要考虑低频时的电-薄情况。这是极富于挑战性的。 60年代初期日本开发了电-薄型铁氧体瓦作为聚氨酯锥型和楔型的替代物。由于瓦的吸