尘埃等离子体微波衰减测量中应注意的问题

尘埃等离子体参数是影响尘埃等离子体电磁特性的重要因素,而尘埃等离子体中微波衰减系数的测量是尘埃等离子体参数反演的关键环节。该文介绍了微波衰减测量原理,陈述了由尘埃等离子体产生装置、矢量网络分析仪、宽带喇叭天线等构成的测量系统对微波衰减测量的过程和必要设置。针对环境基底的影响、反射信号的干扰、设备参数设置以及实验数据处理等影响测量结果方面的问题给出说明和初步解决方法,并对仍可能存在的误差进行了讨论,为完善尘埃等离子体微波衰减测量方法提供参考。

AlN-C(石墨)复相材料微波衰减性能的研究

采用热压烧结工艺,通过合理的烧结温度及保温时间的控制,制备了性能优异的AlN-C复相微波衰减材料。通过网络分析仪、SEM等测试手段,研究了衰减剂C含量对AlN-C复相材料微波衰减性能的影响,结果表明,当衰减剂C含量极小时(w≤1.0 %),AlN-C复相材料不具备衰减电磁波的特性;当衰减剂C含量为3.0 %～5.0 %时,AlN-C复相材料呈现良好的宽频衰减特性;当衰减剂C含量大于7.0 %时,AlN-C复相材料呈现明显的选频衰减特性,且随着C含量的增加,材料的衰减量增大,有效衰减带宽减小,中心谐振频率f0有向高频漂移的趋势。对AlN-C复相材料的频谱特性进行了初步的分析。探讨了AlN-C复相材料的微波衰减机理,电导损耗、界面极化损耗是其主要的微波衰减机理。

AIN-SiC复相材料的制备及其微波衰减性能

以氮化铝、碳化硅为原料,采用热压烧结工艺,1900～2000℃、氮气氛下,制备了AlN-SiC复相材料。运用XRD,高分辨率透射电子显微镜、网络分析仪等测试手段,研究了微波衰减剂碳化硅含量及AlN-SiC部分固溶体的形成对材料微波衰减性能的影响,结果表明:AlN-SiC复相材料的频谱特性随衰减剂碳化硅含量的变化而呈现出选频衰减、宽频衰减等特性。当衰减剂SiC质量分数少于40％时,AlN-SiC复合材料具有选频衰减特性,SiC含量为40％～60％时,复合材料具有宽频衰减特性。AlN-SiC部分固溶体的形成有助于改善材料的宽频衰减特性。

钨对AlN基复相材料微波衰减性能影响的研究

以AlN和W为原料,Y2O3为烧结助剂,在1850℃的N2气氛下热压烧结制备AlN-W复相衰减材料。运用XRD,SEM,网络分析仪等测试手段,研究了W含量、制备工艺对材料的显微结构、相组成、烧结性能及微波衰减性能的影响。结果表明,AlN-W复相衰减材料的衰减量随W含量的增加而增加,当W含量低于40%时呈现选频衰减特性,而当W含量继续增加到50%时呈现良好的宽频衰减,且衰减量最高达到-1.9 dB。探讨了AlN-W复相衰减材料的主要衰减机制。

37GHz和94GHz的大气微波衰减比较分析

毫米波更接近云粒子的尺度,因此毫米波及短厘米波段雷达已被应用于云层的探测,美国与加拿大的云卫星计划(CloudSat)将要上3mm云雷达(CPR),如何与已在天上的TRMM/PR结合,获得从薄云到浓厚云的垂直结构信息,是一个值得关注的课题。但是,毫米波云雷达探测,必须考虑的问题之一是大气衰减订正。主要比较分析了在37GHz和94GHz大气的衰减特性,目的是对星载94GHz云雷达进行大气的衰减订正。计算分析了在不同云、大气条件下37GHz和94GHz的大气衰减,得出如下结论:1大气气体的微波吸收在测云波段产生明显的衰减,其中水汽衰减效应变化很大;即将上天的空间94GHz测云雷达必须有水汽衰减订正方案。237GHz和94GHz雷达测云,由于大气和云衰减不同和雷达反射率的很大差异,导致雷达回波信号强弱不同。3对云层较薄、含水量较少的云,在不计雷达参数的情况下,37GHz雷达回波信号不如94GHz测云雷达,也就是说94GHz对薄云有更强的探测能力;对云层较厚、含水量大的云,由于强衰减的作用,94GHz雷达回波信号小于37GHz雷达。4从大气衰减的不利因素方面考虑,空间94GHz雷达测高层薄云的效果最好;测低层薄云时需要考虑气体衰减订正;因浓厚云的强衰减作用,探测其中下部的能力大大减弱,不仅要进行衰减订正。

TiO_2添加剂对AlN-SiC材料微波衰减性能的影响

在AlN-SiC复相材料中加入TiO2,采用热压工艺,制备了性能优异的AlN-SiC-TiO2复相微波衰减材料。通过矢量网络分析仪、SEM等测试手段,研究了AlN-SiC复相材料微波衰减性能与SiC含量的之间的关系,以及添加剂TiO2对AlN-SiC复相材料微波衰减特性和显微结构的影响。结果表明,SiC是良好的宽频微波衰减剂,对衰减频谱曲线特征起决定作用;TiO2的添加大大促进了AlN-SiC复相材料的烧结性能和微波衰减性能,添加了TiO2后6 GHz下衰减量由0.6 dB增加到0.85 dB。初步探讨了AlN-SiC-TiO2复相材料的微波衰减机理,电导损耗、介质损耗是其主要的微波衰减机理。

高导热AlN基复相微波衰减陶瓷的研究进展

本文主要综述国内外高导热AlN基复相微波衰减陶瓷的研究进展。具有优良微波衰减性能的材料体系有两种:氮化铝-导体复相微波衰减陶瓷和氮化铝-半导体复相微波衰减陶瓷。氮化铝-导体复相衰减陶瓷包括AlN-金属复相陶瓷、AlN-石墨复相陶瓷、AlN-金属氮化物复相陶瓷。其中AlN-金属复相陶瓷因具有优良的高导热性能及微波衰减调节性能,成为今后微波衰减材料的主要研究方向。

AlN-TiC复相微波衰减材料性能的研究

采用热压烧结工艺制备了AlN-TiC复相微波衰减材料。通过XRD、SEM和网络分析仪，研究了TiC含量对材料的微波衰减性能的影响。结果表明，当w（YiC）低于10％时，材料呈选频衰减且衰减非常小；当w（TiC）为25％-50％时，材料呈现良好的多点选频衰减，且其衰减量随w（TiC）的增加而增加，最大达-18dB。中心谐振频率有向高频漂移的趋势。初步探讨了AlN-TiC复相材料微波衰减曲线的频谱特性与衰减机理。

固溶体技术用于AlN-SiC微波衰减材料改性

结合AlN SiC二元系相图的理论分析 ,提出了利用固溶体技术实现AlN SiC微波衰减材料性能优化的研究思路 ;采用热压烧结工艺 ,通过合理的烧结温度及保温时间的控制 ,制备了性能优异的AlN SiC微波衰减材料。通过XRD、SEM、网络分析仪等测试手段 ,研究了材料的显微结构 (晶粒尺寸和晶粒形状等 )对材料微波衰减性能的影响 ,结果表明 ,AlN SiC局部固溶体具有广频衰减特性 ,而AlN SiC均质固溶体具有选频衰减特性 ;并初步探讨了AlN

调整复合推进剂配方改善喷焰微波衰减特性

对复合固体推进剂喷焰的微波衰减特性与其主要组分，即铝粉、黑索金（RDX）和过氯酸铵（AP）影响的关系进行了分析，得出了一些基本规律。通过调整RDX、AP和铝粉含量的比例．可以在不显著降低推进剂能量特性的基础上．在一定程度上改善复合固体推进剂喷焰的微波衰减特性。对复合固体推进刑的配方优化设计和研究具有参考意义。

层状碳纳米管/石英复合材料的制备及其微波衰减性能

采用溶胶-凝胶法合成了3种不同体积分数的碳纳米管/石英复合粉体,将其中的2种复合粉体先后装入同一石墨模腔中,经热压烧结获得致密的层状碳纳米管/石英复合材料。测试了层状复合材料在8.2～12.4GHz波段的微波衰减性能,研究发现,层状碳纳米管/石英复合材料具有优良的微波衰减性能,并且微波从不同的材料面入射对微波产生的反射差别很大。对于10%(体积分数)碳纳米管/石英-纯石英层状复合材料,微波从10%(体积分数)碳纳米管/石英面入射造成的微波反射量是从纯石英面入射造成的微波反射量的5倍以上。采用层状设计制备了一种对微波反射少、吸收量大的碳纳米管/石英复合材料。

AlN-SiC复相微波衰减材料性能的研究

采用热压烧结工艺制备了AlN-SiC复相微波衰减材料。通过XRD、SEM和网络分析仪,研究了SiC含量对材料的微波衰减性能的影响。结果表明,当SiC含量小于40%时,复相材料的频谱特性表现为选频衰减且衰减量比较小;当SiC含量在40%-70%时,复相材料的频谱特性表现为宽频衰减,且随着SiC含量的增加衰减量也逐渐增加,最大衰减量达到了-2.3 dB左右;当SiC含量大于70%时,复相材料的频谱特性表现仍为宽频衰减,但随着SiC含量的增加衰减量没有明显的变化。初步探讨了AlN-SiC复相材料微波衰减曲线的频谱特性与衰减机理。

氮化铝基微波衰减材料的研究进展

论述了氮化铝基微波衰减材料在微波电真空器件中的应用和发展趋势,介绍了国内外关于氮化铝基高损耗材料尤其是氮化铝-碳化硅复合材料的研究进展,结合笔者的研究和认识,指出了存在的问题和研究方向。

复合固体推进剂喷气羽烟对微波衰减的实验研究

本文根据推进剂喷气持续时间短这一特性,选择功率比法作为测量微波衰减的方法.结果表明:推进剂的喷气羽烟对微波的衰减与配方有关;在固体含量不变的情况下,适当地降低Al粉含量或用硝胺(HR)部分替代高氯酸铵(AP)都能降低羽烟对微波的衰减,但HR/AP的比值不宜过大;在推进剂中添加少量的电子捕获剂和二次燃烧抑制剂,不仅能有效地改善喷气羽烟的电磁特性而且对推进剂的其它性能影响不大,因此是制备微波衰减小的推进剂的有效方法.

飞行环境对火箭喷焰微波衰减特性的影响

本文采用一种近场和远场分区耦合、时间相关法和空间推进法相结合的方法计算分析了飞行环境对火箭喷焰微波衰减特性的影响。计算结果表明高空飞行时的喷焰温度低于地面环境下的喷焰温度。但是 ,由于高空环境压力的降低使得喷焰的复合效应减弱导致自由电子数密度沿喷焰轴向衰减减慢 ,使得高空飞行时喷焰对微波的有效作用范围增大。由此可以推断实际飞行时喷焰的微波衰减比在地面环境时更为严重。

固体推进剂喷气羽烟对微波衰减的理论模拟

本文根据流体力学理论和等离子体知识,建立了推进剂喷气羽烟电磁特性的理论模型,并利用非平衡化学反应模拟了二次燃烧和电子捕获剂对喷气羽烟电磁特性的影响.计算值与实验结果的一致性较好,误差的最大值约为10%.模拟计算表明:添加少量电子捕获剂和降低铝粉含量,能有效地改善喷气羽烟的微波透射性.

MgO-Mg_2SiO_4-SiC复相损耗钮扣的微波衰减性能

采用热压工艺在1 500℃下保温1 h制备了MgO-Mg2SiO4-SiC复相微波衰减损耗钮扣材料,通过矢量网络分析仪测试了不同MgO、Mg2SiO4配比的复相材料在X波段（8~12 GHz）的微波衰减性能,并研究了SiC添加量对复相材料微波衰减性能的影响。结果表明,热压烧结MgO和Mg2SiO4的衰减频率分别为10.68 GHz和11.80 GHz,MgO-Mg2SiO4复相材料的衰减频率介于两者之间,随着复相材料中Mg2SiO4相的增加,衰减频率向高频方向移动;SiC的加入使复相材料的致密度下降,衰减频率向低频方向移动。从测试原理和波导性质方面分析了直径6.1 mm、高度4.2 mm的损耗钮扣材料需满足9.9〈rε〈18.66,可抑制行波管的边带震荡,此时衰减频率f0为37.7×rε-0.5（GHz）。

AlN-TiB_2复相微波衰减材料的性能

采用热压烧结工艺制备了AIN—TiB2复相微波衰减材料。通过网络分析仪，研究了TiB2含量对材料微波衰减性能的影响。结果表明，当不加衰减剂TiB2时，材料几乎没有衰减性能；当TiB2含量低于10wt％时，材料呈现选频衰减且衰减量非常的小；当TiB2含量在25wt％～50wt％时，材料呈现良好的多点选频衰减，且随着TiB2含量的增加，材料的衰减量增加。初步探讨了AIN—TiB2复相材料微波衰减机理。

AlN-SiC微波衰减材料的高频介电性能研究

分别采用SPS和无压烧结工艺制备了AlN-SiC微波衰减材料。采用网络分析仪及扫描电镜检测仪,研究了衰减材料在X波段和Ku波段的介电性能及微观结构。研究结果表明:SPS制备的样品相对密度达到98%,介电性能在X波段ε'为14.01～13.98,tgδ为0.158～0.163,在Ku波段ε'为11.48～10.96,tgδ为0.18～0.17;采用无压烧结制备的样品密度仅为理论密度的95%,在X波段的ε'为26.97～24.26,tgδ为0.326～0.327。探讨了两种烧结方式制备样品的损耗机理。

小旋转椭球粒子群的微波衰减系数与雷达反射率因子之间的关系

通过模拟及取样导出了小旋转椭球粒子群旋转轴呈 3种不同取向 ,而入射电磁波分别为水平发射水平偏振波及水平发射垂直偏振波时的衰减系数与雷达反射率因子之间的关系 ,获得 3种波长的具体表达式 ,并对结果作了物理分析。所得结果可直接用于雷达定量测量降水时的衰减订正。