吸波仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：一勺 創(chuàng)建時間：2023-05-15
吸波仿真的實例教程
本文設(shè)計了一型吸波劑和基體配比固定、具有三層方陣結(jié)構(gòu)的吸波超材料，通過反演各層方陣單元的等效電磁參數(shù)，提出了其多層等效模型；進一步分析了該吸波超材料對目標RCS 的衰減作用。結(jié)果表明：逐層增加 MZ 材料的體積占比可使等效重量僅與單層 2.4mm 厚 MZ 材料相當?shù)娜龑臃疥嚱Y(jié)構(gòu)呈現(xiàn)良好的阻抗?jié)u變特性，對 4.43～18.00GHz 頻段電磁波的反射率低于-10dB；提出的多層等效模型忽略了邊緣效應(yīng)及層間耦合作用，具有一定局限性；通過前置設(shè)計的三層方陣結(jié)構(gòu)可明顯縮減金屬平板的回波散射強度、呈現(xiàn)良好雷達隱身性能。 本文涉及的知識點包括吸波材料的吸波性能優(yōu)化設(shè)計，等效電磁參數(shù)提取，基于傳輸線理論的多層吸波材料反射率計算，RCS仿真分析等內(nèi)容。
展開 <p>本案例采用有限元分析軟件COMSOL Multiphysic創(chuàng)建了一種用于電波暗室中電磁波測量的錐形吸波體結(jié)構(gòu)，并對吸波體結(jié)構(gòu)的材料種類和性能進行了分析，重點分析了不同錐體入射角、不同頻率以及不同材質(zhì)對吸波性能的影響。幾何模型如圖1所示。仿真結(jié)果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/297d1485d161434988c2f00b13ae5d54.png" alt="m1.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型</strong></p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/12ca9b9bb46444108b09ac5573ab7f7c.png" title="m2.png" alt="m2.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/12ca9b9bb46444108b09ac5573ab7f7c.png?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/12ca9b9bb46444108b09ac5573ab7f7c.png?
展開 4.選擇更為簡單的饋電方式
陣列天線的仿真一直是feko仿真中一個難點，主要問題計算迭代步數(shù)會隨著陣元數(shù)目的增加而逐步增大，甚至不收斂。選擇wireport代替waveguide port（wire的線寬需要等于同軸線寬，這樣可以增加S參數(shù)的仿真精度），可以簡化饋電模型，優(yōu)化計算收斂性。
5.選擇替代形式的天線
波導(dǎo)縫隙天線再FEKO中進行計算的時候，經(jīng)常會出現(xiàn)計算不收斂的情況，然而同等規(guī)模的未帶貼片的計算收斂性則要明顯優(yōu)異，如果只是考察艙體/天線罩等一些結(jié)構(gòu)體對天線方向的影響時，可以考慮使用微帶貼片天線（或者偶極子陣列天線）代替波導(dǎo)縫隙天線進行仿真計算。
6.調(diào)整剖分精度
對于MOM，一般意義上，通常要求剖分尺寸介于1/8~1/10波長能獲得較好的計算精度，過于細（≤）或過粗（）的剖分都會導(dǎo)致收斂性變差。
1）實際使用過程，對于一些電大尺寸，且無輻射結(jié)構(gòu)以及精細結(jié)構(gòu)的目標，往往采取1/4波長即可獲得較好的計算精度和收斂性，而對于饋電結(jié)構(gòu)，往往需要精細剖分（），才能獲得較好的計算精度。
2）對于一些介電常數(shù)或損耗較大的的材料或者含有磁性的材料（比如吸波材料）的仿真計算時，需要相應(yīng)的提高剖分精度（選擇自動剖分），才能獲得較好的收斂性，否則會出現(xiàn)計算不收斂甚至發(fā)散的情況。
7.相鄰介質(zhì)電參數(shù)相差越大，收斂性越差
單元的剖分尺寸不僅介電常數(shù)有關(guān)，與介質(zhì)的損耗大小也相關(guān)，損耗越大，剖分尺寸相應(yīng)越小。
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吸波仿真的最新內(nèi)容
<p>本案例采用有限元分析軟件COMSOL Multiphysic創(chuàng)建了一種用于電波暗室中電磁波測量的錐形吸波體結(jié)構(gòu)，并對吸波體結(jié)構(gòu)的材料種類和性能進行了分析，重點分析了不同錐體入射角、不同頻率以及不同材質(zhì)對吸波性能的影響。幾何模型如圖1所示。仿真結(jié)果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/297d1485d161434988c2f00b13ae5d54
2）對于一些介電常數(shù)或損耗較大的的材料或者含有磁性的材料（比如吸波材料）的仿真計算時，需要相應(yīng)的提高剖分精度（選擇自動剖分），才能獲得較好的收斂性，否則會出現(xiàn)計算不收斂甚至發(fā)散的情況。
7.相鄰介質(zhì)電參數(shù)相差越大，收斂性越差
單元的剖分尺寸不僅介電常數(shù)有關(guān)，與介質(zhì)的損耗大小也相關(guān)，損耗越大，剖分尺寸相應(yīng)越小。
本文設(shè)計了一型吸波劑和基體配比固定、具有三層方陣結(jié)構(gòu)的吸波超材料，通過反演各層方陣單元的等效電磁參數(shù)，提出了其多層等效模型；進一步分析了該吸波超材料對目標RCS 的衰減作用。結(jié)果表明：逐層增加 MZ 材料的體積占比可使等效重量僅與單層 2.4mm 厚 MZ 材料相當?shù)娜龑臃疥嚱Y(jié)構(gòu)呈現(xiàn)良好的阻抗?jié)u變特性，對 4.43～18.00GHz 頻段電磁波的反射率低于-10dB；提出的多層等效模型忽略了邊緣效應(yīng)及層間耦合作用
