第36卷第11期哈爾濱工業(yè)大學學報Vol.36 Na. 112004年11月JOURNAL OF HARBIN INSTTTUTE OF TECHNOLOGYNov. , 2004Salisbury屏的優(yōu)化設計王東方，周忠祥,張海豐，秦柏(哈爾濱工業(yè)大學理學院，黑龍江哈爾濱150001 , E mail: wangdfl29@ yahoo. com. cn)摘要:利用多層平板吸波材料對Salisbury 屏進行了優(yōu)化設計,推導出了相應的反射系數(shù)公式,并用實驗室自行研制的材料對兩層平板吸波材料作為隔離層的情況進行了具體的優(yōu)化設計,結(jié)果表明:既減小了Salish-bury屏的厚度,又保證有較大的帶寬,同時有較好的dB值,表明優(yōu)化設計是合理的.關鍵詞: Salisbury 屏;多層平板吸波材料;優(yōu)化設計中圖分類號: TN972. 44文獻標識碼: A文章編號: 0367 - 6234(2004)11 - 1499 -03Optimum design of a Salisbury screenWANG Dong-fang, ZHOU Zhong xiang, ZHANG Hai-feng, QIN Bai(School of Science, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001 , China, E mail: wangdf129@ yahoo. com. cn)Abstract: Using multi-layered slab absorbing materials, we proceed the optimum design of the Salisbury screenand derive the formula of coefficient of reflection. In addition, we use the materials developed in our own lab todesign concretely double layered absorbing material used for spacer layer, which results in the attenuation of thethickness and has better value of dB and big bandwidth and suggests the optimum design is reasonable.Key words: Salisbury screen; multi-layered slab absorbing materials; optimum design為了提高國防體系中地面目標的生存能力和為A -→0的介質(zhì)屏放在理想導體的前面,并且由一層武器系統(tǒng)的突防和縱深打擊能力,發(fā)展和應用隱已知相對導納的介質(zhì)隔開,并且介質(zhì)屏的介電常數(shù)e身技術成為軍事國防體系發(fā)展的重要方向.實現(xiàn)和磁導率μ在z方向是任意的,而在x -y平面是- -致目標隱身技術方法主要是外形隱身技術和材料隱的利用邊界條件E,(O) - E,(0) =- 2.H,(0),身技術.外形隱身技術難度較大,容易使目標的H,(O) -H,(0) =- YE,(0).結(jié)構(gòu)性能劣化,而采用材料隱身技術則相對簡單式中:z,Y.分別為介質(zhì)屏的磁表面阻抗和表面易行.隱身材料按其應用形式可分為結(jié)構(gòu)型隱身導納材料和涂覆型隱身材料.z. = 2inf[udz,(1)Salisbury屏是結(jié)構(gòu)型隱身材料中較有價值的方法之- _[1.2]. 現(xiàn)代隱身技術對材料的要求是既Y。= 2imf[ edz.(2)要有較寬的帶寬,還要求材料的厚度要很薄'31，式中μ、&分別為介質(zhì)屏的磁導率和介電常數(shù)μ =文獻[1,2]給出的厚度遠遠超出了現(xiàn)代隱身技術μo(μ',-iui,),e = eo(e', -ie,).并取歸- -化阻對材料厚度的要求[5-71.為此,本文采用多層平.抗ξ和歸一化導納ζ分別為ξ =Z/Zo, = Y./Yg.板吸波材料作為隔離層,在保證一定的帶寬下,減小隔離層的厚度,以適應現(xiàn)代隱身技術的要求.y↑1單屏及多層Salisbury 屏的反射系數(shù)中國煤化工文獻[ 1]中的Salisbury屏結(jié)構(gòu)如圖1所示,厚度:YHCNMHGf六z收稿日期: 2003 -01 -07.Slsturym←-- I-r金屬基底作者簡介:王東方(1973-).女,碩士研究生,講師;周忠祥(1965- ),男,教授,博士生導師.圖1理想導體為基底的 單層Salisbury屏的情況● 1500●哈爾濱工業(yè)大學學報第36卷由此可以求得平面電磁波以任意角度人射Z_1.n - Z.到介質(zhì)屏上的后向反射系數(shù).據(jù)文獻[1] ,并加以，R'。=Zn_1.in+Z。簡單的推導給出電磁波以任意入射角度人射到如式中:d,為平板吸波材料各層厚度,__1.mn為第n圖2所示的以金屬為基底的n層Salisbury屏結(jié)構(gòu)-1層的輸人阻抗,Z。為第n層的阻抗上,其中n個隔離層分別由厚度為d,d,ds,3平板吸波材料作為Salisbury 屏的....波矢為hy ,r,,..k.相對導納為Y,Y2,隔離層時的反射系數(shù)Y.,...的吸波材料構(gòu)成.當平面電磁波以任意角度人射0時,對于E平行分界面從而垂直入射根據(jù)以上兩部分的推導及分析,可推導出多面的情況,各層的阻抗可表示為(以下各式中的n層平板吸波材料作為Salisbury屏隔離層時的反射系數(shù)公式,將R'。代替式(4)中的R.,則可得到均為正整數(shù))eitI[an+1 + R'。bnte]2n.e=ZcosONE， 2o.0= cos0R。+ =+ R',gnt+e.(5)按照Salisbury屏的設計機理,要使R.+I在頻H平行分界面從而垂直人射面的情況,各層率fo處有極大值,若將n層平板吸波材料的總厚的阻抗可表示為Zn,o = Zgcos0√Mr.n/Er.n， Z0.o度d等價為真空中的厚度d'o,則d'。應為真空波長= Zgcos0. 式中θ,為各層的人射角,并有的1/4,即cosO。=/1 - sin uner,n.d, +d2 +... +d, = d,(6)式中pu.ne,n分別為n層介質(zhì)的相對磁導率和相dVE.1A,.n +d2Ve,24,2 +..e..f. =d'o，對介電常數(shù),μur.n =μ'rn - ivn.e.nn =e'rn-iern .(7)則可得各層的歸- -化導納為d'o =入o/4 = c/(4f).(8)Y。= Z0/Zm,o， Y。= Zo/Zo,o.所以,fo =4(dJE,1H,2 +d2√E,2Hr,2 +. +dsVE,sM,.)(9)。若給定頻率下的歸-化帶寬F表示為F = 2(。-f)/fo,(10)_則由式(5) ~ (10)可以確定出最大的帶寬.n層Salisbury屏金騰基底4兩層平板吸波材料時的優(yōu)化圖2理想導體 為基底的n層Salisbury屏的情況另外,各個區(qū)域的電磁場可以表示為E。= A.e-y為了說明問題這里僅以單電屏為例,并只考+ B,e"", H。= Y,YoA,e-hu - Y.YB,e'"", r。=慮電磁波垂直入射的情況.由式(5)可以得到隔離層為兩層吸波材料時的Salisbury屏如圖3的反k,cosθ, h。= 2πfJεr.m pu,n/c.射系數(shù)公式為定義R,為各層的反射系數(shù)為R, =(ei[as + R'z b,e])/(c, + R'ge0).R。= B,[/A.，(3)則由式(1) ~(3)可得反射系數(shù)間的遞推關系為R.1 =e[a+ + R.b.tei](4)k。kz |k|Cn+1 + Rngn+1e"?。其中:an+t = Ya+1-Y%-5 +ξY,Yn+t,b。= Yμ+1 +Y。-ζ -ξY.Yw+，Cn+1 = Yn+1 + Y, +5 + ξY_Y+1,中國煤化工金屬基底gn+1 = Y+I - Y。+ζ -ξYY+I, φ, = 2γz.圖波材料對Salisbury屏MHCNMHG2多層平板吸波材料的反射系數(shù)式中參數(shù)由以上推導中的相應公式給出,限于篇眾所周知,根據(jù)等效傳輸線理論及文獻[7],幅的問題,這里不再贅述，圖4是設計的方案及有金屬基底的n層平板吸波材料的反射系數(shù)為所得的結(jié)果.所用材料是實驗室自行研制的材料第11期王東方，等:Salisbury屏的優(yōu)化設計●1501.1和材料2,厚度均為0.5 mm, Salisbury 屏的阻抗2)本設計不僅降低了Salisbury屏的厚度,而取為1000n.且保證了在8~18 GHz內(nèi)有較大的dB值,說明13本文的優(yōu)化設計是合理的.12參考文獻:[1]CHAMBERS B. 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