TWI332289B - - Google Patents

Description

1332289 . 1 , 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 雷達(RAdio Detection And Ranging，簡稱RADAR)意為無 線電探測與測距’·自從1940年代發明雷達迄今，雷達已廣汎應用 作為替代目視的工具；其優點乃雷達波在大氣傳輸過程中被大氣 衰減程度較可見光、近紅外光及紅外光為低，可偵測距離較遠； 且近代科學技術已可將雷達發射功率及偵測靈敏度有效提高，直 # 接提昇雷達可倾距離，故在軍事上雷達已廣泛被應用作為该、 搜、制導工具，為目前軍事武器上最重要的裝備之一。 武器載具之雷賴面積(Radar Cross Section,簡寫為RCS)是 表示武器載具被雷達照射後散射之回波強度大小，載具之雷達截 面積愈小其餘對雷達狀反射回波喊紐姆較弱，因其回 波訊號弱，載具須較靠近雷達方可被偵知，容易接近敵方而不被 發現，因此低雷達截面積載具，當可充分發揮隱密及奇襲之功效。 籲現今世界各武器先進國家對新型武器之研發無不要求降低其雷達 截面積以提昇武H之作離能’傭^將魏今及未來武器設計之 重要指標。降低武器載具雷達截面積的方法除以造型方式將射抵 載具的雷達波散射至異於入射的方向，使雷達無法接收到武器载 具之雷達回波訊號’崎低魅之RGS外，在健雷達波反射亮點 部位施以雷達波吸波材，魏騎雷達波能量，減降回波訊號強 度，以降低載具RCS值為另一可行之方法。 雷達依其功能可大略區分為⑴搜索雷達⑵跟縱雷達⑶ 5 1332289 1 i , · 射控雷達(4)氣象雷達⑸測高雷達等。一般針對海上船般目標， 搜索與跟縱雷達其頻率通常設定在C頻域(4〜8GHz)，微波吸波材 作為船艇之匿縱應用；以涵蓋此頻域為基本之功能要求。 微波吸收材其功能除可吸收射抵之微波，以降低其回波訊號 強度作為武H載具之匿蹤顧外，並已落實翻在間之電磁 干擾防制、人員電磁輕射防制及雷達旁瓣消除等領域上。 【先前技術】 _ 美國專利#5179381，Hatakeyama等發明人，利用一層介電材 料層（稱第-層）、磁性材料層（稱帛二層）與金屬層（稱第三層）組 成之吸波材其應用於VHF至UHF頻域（約1〇〇-i〇〇〇mhz範圍），其厚度 與重量均無法達到輕、薄、寬等應用目的。 美國專利#5296859，Naito等發明人利用胞如、NiZn等鐵氧體 (ferrite)製作微波頻域吸波材，終因重量重及吸收頻域窄，亦難 達輕、薄、寬等之應用目的。 鲁美國專利#5323160，Kim等發明人亦利用MnZn、NiZn等鐵氧體 (ferrite)製作微波頻域吸波材，其吸波效果亦無法達到輕、薄、 寬等之應用目的。 中華民國專利#421988號’高尾敏智等發明人利用，角錐發泡 材浸泡導電性材料，以形成角錐型電磁波吸收材，其吸收頻寬可 以涵蓋VHF、UHF、Microwave及Millmeter骷呢等，但缺點是厚度 太厚且屬材料會吸水減低吸波效果。 本發明案係針對中華民國發明專利第丨255585號「輕質特寬頻 6 1332289 ' » · 微波吸收材」改良精進喊成。中觀國翻專利第卿卿虎所 揭示技術係以兩層具特定導鲜之钟介電材料所職，其對垂 直入射電磁波麵以上魏率之敢為5 2〜刪z，在實際應用 需求上；如大哥大站台之輕射;咸降或對付中長程搜索雷達所需之 匿縱電磁波吸雜’倾將咖魏率續雜較麵率擴延， 以完全涵蓋C頻域(4〜8GHz)甚或S頻（2〜4GHz>、L頻（1〜2GHz) 等，本發明係針對此項實際需求以研改完成。 • 【發明内容】 本改良型輕質特寬頻微波吸波材係透過理論模擬，依特定 • 厚度與導電率及適宜之阻抗匹配所完成設計，並實際製作樣品完 成功能性量測驗證。 本發明之吸波材，其受電磁(微）波首先射抵之該層稱為第 一入射層，電磁波穿透第一入射層所射抵之該層稱為第二層，電 磁波穿透第二入射層所射抵之該層稱為第三層，第三層為反射 • 層’係以高導電率之金屬等為材料。 吸波材料首先接觸入射波之面稱為入射面，入射面對電磁波 傳輸會產生一阻抗，稱為輸入阻抗(η)，對一般均質材料而言，輸 入阻抗可定義為： Π=/~ (Mr/£r)tanh(-jk〇d/'Mr/£r)……（1) 式（1)中，£r為均質材料之相對介電常數，為均質材料之相對導 磁係數(本吸波材純屬介電材，μ<·= 1)，k〇為電磁波波向量， 7 289 k〇 =2π/λ。，λ〇為電磁波在自由空間之波長 ’ d為均質吸收材料厚度。電磁波在自由空晰沈s卿)之阻抗 大小躲’ ^謂/□。為方便處理將自由空間之阻抗大小歸一化 (Z〇=l)，材料對入射波之反射大小示如下式. Γ=(1~η)/(1+η).............................. 反射率R定義如下： R=r.r*=【（1—η)/(1+η)】2 ......... (3) 以分貝值dB為單位之反射率為 R(dB)=20. log(|r|).............⑷ 式(4)中log是以ι〇為底之對數運算。 由以上理論分析得知，吸·料之吸收效率直接受材料之輸入阻 抗所影響’介電吸波材之輸入阻抗與材料之材質匕關係可由式（D 中得出，介電吸波材之材質與材料之電阻率（p)具有一定之關係， 材料之面電阻值(RO，Ω/HI)與電阻率間關係如下： RD=pL/A ...............(5) 式（5)中（L)為介電吸波材之長度’（a)為其截面積。 電磁波在材料兩界面間（波進、出之兩介質）輸入阻抗若匹配 (matching)良好，反射率較小，入射波才有可能進入材料内層被 吸波材料所吸收’否則不論内層的吸波材料吸收特性多好，將因 兩界面間輸入阻抗不匹配，以致電磁波剛剛射抵材料界面處即被 反射回去’無法進入材料内層被材料吸收’故高效率之吸波材料 1332289 首應重視輸入阻抗之良好匹配。 本發明係利用均質特性之兩種不同介電材料，依適當之厚度 (d ’ t)及均質材質特徵(ει ’ _設計製作完成，吸波材結構示如 第1圖本改良型輕貝特寬頻微波吸收材其吸收率大於1隨之頻率 範圍從3. 6GHz至18GHz以上之吸波率頻寬大於丨碰以上， 吸收率大於5dB之頻寬涵蓋2-_ζ，吸收率與頻率關係示如第2 圖；10dB吸收率之頻寬遠大於中華民國發明專利第挪娜號「輕 •質特寬頻微波吸收材」之頻寬，麵吸收率之頻域已涵蓋全c頻域 及部份S頻域。 -般磁性吸波材因所添加材料為鐵、録、錄等原料或其氧化 物，其缺點-者為重量重，再者部份添加料易因氧化喊低吸波 效果。本吸波材料因添加物與基材均為耐候性材料適合戶内、外 長期使用’对候性驗’充分達到輕（重量）、薄(厚度）、寬(吸波 頻寬）、大（吸收率）之特性。 【實施方式】

兩種不同均質電阻率之材料其製作方法，可 ί膠等基材以均勻混練或均勻浸泡形成均質導電片 響。各層材料間可以膠、熱融等方式貼覆接著。 里所〜 【圖式簡單說明】 第1圖：本改良型輕質特寬頻微波吸收材構造示意圖。 第2圖.本改良型輕質特寬頻微波吸收材吸收率與頻率關係圖(橫 9 1332289 ^ ' 9 軸為頻率（GHz)，縱軸為吸收率（dB))。 【主要元件符號說明】 1 :本改良型輕質特寬頻微波吸收材構造示意圖 2:入射電磁波 3:第一層電性均質耗損材 4:第二層電性均質耗損材 5 :金屬（或電磁波高反射)材

Claims (1)

1. ^32289 十、申請專利範圍： 1.種改良型輕質特寬頻微波吸收材，係以兩層不同電阻 率之電性均質耗損材及金屬導電材或電磁波強反射材所組 成，其第一層電性均質耗損材之電阻率為丨2〇〇〜25〇〇Ω/ 口 ’厚度為7〜9mm ’第二層電性均質耗損材之電阻率 為120〜4〇〇Ω/|□，厚度為4〜6ram，第三層為金屬材 _ 或電磁波高反射材’此三種材料依次相互緊密接合所 組成。 • 2·如申請專利範圍第1項所述之微波吸收材，其中第— ， 層係為入射電磁波最先射抵之該層，第二層為入射電磁 波穿透第一層後所射抵之該層，第三層為入射電磁波穿 透第二層後所射抵之該層。