[发明专利]一种多铺层碳纤维复合材料的宽频段电磁参数获取方法

说明书

本发明公开了一种多铺层碳纤维复合材料的宽频段电磁参数获取方法，包括：步骤1：构建多铺层碳纤维复合材料的电磁仿真模型，并计算窄频段的传输系数；步骤2：根据窄频段的传输系数，进行逐点优化计算，获得窄频段电磁特性；步骤3：根据窄频段电磁特性，对多铺层碳纤维复合材料的宽频段进行均匀化拟合计算，获得宽频段电磁参数，实现了多铺层碳纤维复合材料的宽频段电磁参数的获取。此发明解决了传统复合材料电磁防护试验强度大、耗费物力财力的问题，采用窄频段的传输系数反演获取复合材料宽频段的电磁特性，为电磁防护设计的电基础特性输入提供了新的思路，有效减少了试验数量，降低了试验成本，加快了产品研制的进度。

技术领域

本发明涉及电磁防护技术领域，具体涉及一种多铺层碳纤维复合材料的宽频段电磁参数获取方法。

背景技术

先进复合材料以高强度、耐腐蚀、轻体重等诸多独特的优点逐渐替代金属材料，广泛应用于航空航天等工业领域。复合材料与金属材料相比，具有复杂的微观几何构型，在介电常数、电导率上具有较大差异，表现出非均匀各向异性的特点，会与电磁波发生复杂的相互作用。

复合材料结构的电磁防护设计一般设计频率高达18GHz，需要利用自由空间法、传输反射法等试验方法进行大量的试验测试获取，耗费大量物力财力。对于复合材料电磁参数计算方法的研究，有以下计算模型、仿真与试验方法。获取复合材料的电磁特性有很多传统测试方法，如谐振腔法和网络参数法。

中国发明专利1：专利号为：CN106093810A，公开了一种基于自由空间法进行材料电磁参数测试的方法和一种用于材料电磁参数测试的多值性问题解决办法。该发明对材料电磁参数测试中多值性问题的解决方法对待测样品的厚度没有特殊要求；对测试的起始频率无特殊要求；避免了群时延法对所有频点进行的繁琐的迭代求解；可适用于微波毫米波尤其适用于太赫兹波段自由空间法材料电磁参数测试。

中国发明专利2：专利号为：CN101655525A，提供了一种基于支持向量机的人工电磁材料电磁参数提取方法，该方法能够测试左手材料及具有周期性结构的人工电磁材料,且测试结果精度高、测试样品制作简单。此发明是利用计算电磁学的数值计算方法FEM和FDTD计算被测材料的传输与反射系数,将相应计算结果作为训练序列对支持向量机进行训练。当支持向量机经过充分训练以后,可以通过输入传输与反射系数的测量值,计算得到被测材料的等效介电常数和等效磁导率。

中国发明专利3：专利号为：CN104931818A，提出一种非对称人工电磁材料电磁参数的提取方法，用以解决由于结构的不对称性导致无法提取材料电磁参数的问题，首先单独仿真第一层材料的散射参数S′；利用S′与对称结构算法计算第一层材料的电磁参数；仿真非对称人工电磁材料的外部散射参数S；基于S与第一层的电磁参数获得第二层的电磁参数；利用S与第二层电磁参数重新修正第一层的电磁参数；循环上述步骤,直至修正后的两层中的电磁参数在整个频段内不再明显变化,将此作为最终电磁参数。

文献1：2013年第55期第1178-1186页《IEEE Transactions on EMC》期刊中公开文献“Effective Permittivity of Shielding Effectiveness Materials for MicrowaveFrequencies”Preault等提出了基于掺杂物问题的等效电磁参数均匀化方法(DynamicHomogenization Method，DHM)研究，引入描述纤维结构的特征长度，计算了纤维在截面上呈正方形排列时复合材料等效电磁参数。

发明内容

本发明的目的是提供一种多铺层碳纤维复合材料的宽频段电磁参数获取方法。此方法旨在解决传统复合材料电磁防护试验强度大、耗费物力财力的问题，采用窄频段的传输系数反演获取复合材料宽频段的电磁特性，为电磁防护设计的电基础特性输入提供新的思路，有效减少试验数量，降低试验成本，加快产品研制进度。

为达到上述目的，本发明提供了一种多铺层碳纤维复合材料的宽频段电磁参数获取方法，包括以下步骤：