电波暗室常用吸波材料性能研究

姚庆社

（山东省宁阳县职业中等专业学校，山东 宁阳 271400）

电波暗室常用吸波材料性能研究

姚庆社

（山东省宁阳县职业中等专业学校，山东 宁阳 271400）

吸波材料作为电波暗室的关键部件之一，其各类性能指标的优劣将直接影响电波暗室整体性能指标和使用寿命水平。本文对吸波材料及其吸波原理进行了介绍，对目前常见的几种电波暗室吸波材料从材质特性、吸波性能、制造技术等多个角度进行了分析，并结合分析对如何进行电波暗室吸波材料选用给出了启示。

电波暗室；吸波材料；吸波性能；材质特性

1 吸波材料

吸波材料是指能吸收、衰减空间投射到它表面的电磁波能量，并通过介质损耗使电磁波能量转化成为热能或其它形式能量的一种材料，是影响电波暗室性能指标的核心关键之一。吸波材料主要通过采用电磁波投射后，使其尽可能无反射以及产生电磁损耗，使其能量转化的方式实现吸波功能。根据材料的反射公式，当吸波材料产生电磁损耗对入射的电磁波进行吸收或衰减，使电磁波能量转化，从而实现电磁波在介质中被最大限度地吸收。因此，吸波材料实现吸收、衰减电磁波的基本条件为：（1）材料满足表面阻抗匹配要求，使吸波材料阻抗和自由空间阻抗在尽可能宽的频率范围内，保持近似相等，使得电磁波尽可能的不被材料反射且被最大可能的进入材料内部。（2）材料满足衰减匹配要求，即电磁波进入材料内能迅速的尽可能的被全部衰减掉。

2 吸波材料电磁损耗类型

依据吸波材料吸波机理的不同，通常将吸波材料的电磁损耗分为电损耗型、介电损耗型和磁损耗型等3种类型，典型特点及运用实例见表1。

目前，电波暗室常采用复合性铁氧体吸波材料。其中，铁氧体既是磁介质又是电介质，能具有磁吸收与电吸收是性能极佳的吸波材料，铁氧体可分为尖晶石型、石榴石型和磁铅石型，其主要吸波特点见表2。

表2 铁氧体吸波特点

3 泡沫类复合铁氧体吸波材料

在电波暗室中该类吸波材料被较多的运用，该类吸波材料主要采用聚苯乙烯或聚丙烯为材质，使用了聚苯乙烯颗粒外裹碳粉的技术进行成品制造。在3m电波暗室中其典型的单块约尺寸（L×W×H）为60cm×60cm×(30～60)cm，单块质量约为1．5～3．0kg，采用了较为便捷的挂装方式进行安装。材质具有阻燃型的防火、完全防潮的性能、硬质且不易变形的硬度特性以及达到洁净标准2级无污染环保型的环保特性。适用的频率范围为30M～40GHz，可适用于进行高频杂散测试。在3m法电波暗室中，能达到的最佳场地性能典型指标可为归一化场地衰减（NSA）≤±3．0dB、场地驻波比（Svswr）优于4．0dB、场均匀性（FU）100%的点在0～+5dB。但该类吸波材料不适宜进行例如几千伏/米高场强的特种产品测试。

表1 各损耗类型吸波机理典型特点及运用举例

4 海绵类复合铁氧体吸波材料

因材料制作工艺相对较为简单，因此在电波暗室中该类吸波材料也属于被较多运用的一种，该类吸波材料主要采用聚氨酯或亚聚氨酯（即海绵腔体类材料）为材质，使用海绵腔体浸泡容纳碳粉的技术进行成品制造。在3m电波暗室中，其典型的单块尺寸（L×W×H）约为60cm×60cm×(30～60)cm，单块质量约为9．0～12．0kg，采用了较为复杂的挂装方式进行安装。材质具有阻燃型的防火性能和部分防潮的防潮性能。适用的频率范围为30M～40GHz，可适用于进行高频杂散测试。在3m法电波暗室中，可达到的最佳场地性能典型指标可为归一化场地衰减（NSA）≤±3．5dB、场地驻波比（Svswr）优于5．0dB、场均匀性（FU）75%的点在0～+5．5dB。但硬度特性为软质且易变形，环保特性虽然能达到洁净标准3级，但存在局部可能掉碳粉的污染，也不适宜进行例如几千伏/米高场强的特种产品测试。

5 导电纤维（薄膜型）类复合铁氧体吸波材料

该类吸波材料也常见运用在电波暗室中，该类吸波材料主要采用导电纤维为材质，使用了导电纤维传导的技术进行成品制造。在3m法电波暗室中，其典型的单块尺寸（L×W×H）约为30cm×30cm×(60～100) cm，单块质量约为约(2．5～4．0)Kg，采用了较为便捷的挂装方式进行安装。材质具有不燃型的防火性能、完全防潮的防潮性能、薄膜型且不易变形的硬度特性以及达洁净标准1级无污染环保型的环保特性。适用的频率范围为30M～40GHz，可适用于进行高频杂散测试。在3m法电波暗室中，可达到的最佳场地性能典型指标可为归一化场地衰减（NSA）≤±3．5dB、场地驻波比（Svswr）优于5．5dB、场均匀性（FU） 100%的点在0～+5dB。通常该类吸波材料存在组合使用铁氧体和不组合使用铁氧体两种运用方法，前者多在使用短尖劈和小电波暗室中被运用，后者多在长尖劈和大电波暗室中被应用。

6 陶瓷或塑胶类复合铁氧体吸波材料

目前国内该类吸波材料在电波暗室中的应用较为小众，该类吸波材料主要采用陶瓷或特种橡胶为材质，使用了铁氧体型衰减电磁波的技术进行成品制造。在3m法电波暗室中，其典型的单块尺寸（L×W×H）约为10cm×10cm×(5～8)cm，单块质量约为(0．8～1．5)kg ，采用了较为复杂的挂装方式进行安装。材质具有不燃型或阻燃型的防火性能、完全防潮的防潮性能、金属硬质且不易变形的硬度特性以及达洁净标准1级无污染环保型的环保特性，并且尺寸较小，适合在空间受限的一些特殊空间中使用。在3m法电波暗室中，可达到的最佳场地性能典型指标可为归一化场地衰减（NSA）≤±3．0dB、场地驻波比（Svswr）优于6．0dB、场均匀性（FU） 75%的点在0～+5．5dB1。该类吸波材料可为受建设空间限制的电波暗室节约出一定空间，并且适宜进行例如几千伏/米高场强的特种产品测试。但该类吸波材料适用的频率范围为30M～18GHz，不可适用于进行高频杂散测试，同时造价较为昂贵。

7 结语

吸波材料的性能指标直接影响电波暗室的整体性能指标，因此在吸波材料选用过程中，应依据电波暗室的预期用途、建设条件和使用环境进行综合分析判断。首先应尽可能选用能使电磁波不被反射并被最大可能的进入其内部、且电磁波进入其内部后能被迅速衰减掉的材料作为吸波材料，同时还应结合电波暗室预期用途进行吸波材料的合理选择。

根据本文对各种类型吸波材料的分析，可以得出以下结论：若所建设电波暗室需进行高频杂散测试，则可选择泡沫类、海绵类和导电纤维类复合铁氧体吸波材料，而不应采用陶瓷或塑胶类复合铁氧体吸波材料；若所建设电波暗室的预期使用寿命较长，则可选泡沫类、陶瓷或塑胶类复合铁氧体吸波材料，而不宜采用海绵类等复合铁氧体吸波材料；若电波暗室拟在高湿度地区使用，则应选择具有完全防潮性能的吸波材料；若电波暗室的地基承载力有限，则应可选择较轻的吸波材料。

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1671-0711（2017）08（下）-0206-02