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暗室吸波材料反射率与设计考虑因素反射率性能是评价吸波材料性能的主要参数计算如下：r ri iER=20lg10lgEPP（dB）（2-1）式中iE和iP分别为入射平面波的场强和功率；rE和rP吸波材料平板反射波的场强和功率。
因此。
rE/iE和rP/iP分别表示电压反射系数和功率反射系数。
同时，频带宽度的定义指的是在某一频率下发射率低于某一给定最小值的频率范围。
吸波材料性能与三种因素有关：（1）物理参数介电常数ε=ε′+jε″和磁导率μ=μ′+jμ″；（2）角锥的高度与夹角大小（锥的数量）；（3）内插芯结构。
（难燃型高功率及大型空心角锥）一般讲ε′小（≈1）ε″大和μ′小（≈1）μ″大为好，因为所有的介质ε′和μ′都大于1，而空气介电常数ε=ε′+jε″=1，磁导率μ=μ′+jμ″=1。
实际中ε″和μ″大或ε″/ε′或μ″/μ′大的介电材料，它们的ε′和μ′都较大，碳黑是一种较好也是使用最多的材料，它的介电常数8~9左右。
ε′和μ′大有什么不好呢？因为材料是放在空气中，ε′和μ′大的材料阻抗与空气阻抗不相匹配，产生反射，反射大，电磁波进不到材料内或进入很少，那么材料吸收性能再好也无法吸收。
为解决这个问题，把材料做成锥形以减少反射，像岸边的波浪冲击过来的时候若用一块平板挡住，就很快把波全部反射回去，若用一斜坡，波浪则慢慢向坡上爬，反射很小。
角锥体夹角越小表明角锥的坡度平坦，反射小，同时可增加电磁波在两角锥间反射次数，增加吸收率，有利于性能的改善。
内插芯的作用从宏观来讲主要有二方面的作用，一是展宽工作频段，特别是高频段，二是对不同极化波改进，使它们在不同极化电磁波照射下性能接近或一致，改善吸波材料性能。
不同吸波材料其性能与上述因素的关系不同。
聚氨酯泡沫吸波材料为固体实心结构，设计时只需考虑（1）和（2）两项因素，高功率难燃型吸波材料及大型空心角锥吸波材料三项因素都均需考虑。
微波暗室锥形吸波材料-概述说明以及解释1.引言1.1 概述微波暗室是一种用于进行微波辐射实验和测试的设备，其内部使用吸波材料来消除或减小反射和漏射的影响。
在微波暗室中，锥形吸波材料作为一种常见的吸波材料，具有良好的吸波性能和结构设计灵活性。
本文将重点探讨锥形吸波材料在微波暗室中的应用，通过分析其特点和性能，探讨其在微波暗室中的作用和优势。
同时，我们也将探讨未来锥形吸波材料在微波暗室领域的发展趋势和应用前景。
1.2 文章结构文章结构部分将主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分中，将介绍文章的概要，对微波暗室锥形吸波材料进行简要介绍，并说明文章的结构和目的。
在正文部分中，将分别探讨微波暗室的背景、锥形吸波材料的特点以及在微波暗室中的应用。
在结论部分，将对文章进行总结，展望未来的研究方向，并进行一些结语。
整篇文章将围绕微波暗室和锥形吸波材料展开讨论，深入探讨它们的特点、应用和未来发展趋势。
1.3 目的本文旨在探讨微波暗室中常用的一种吸波材料——锥形吸波材料。
通过对锥形吸波材料的特点和在微波暗室中的应用进行详细介绍和分析，旨在帮助读者更加深入地了解微波暗室的工作原理和吸波材料的作用机制。
同时，本文也旨在为相关研究和应用提供一定的参考和指导，促进微波暗室领域的进一步发展和应用。
通过本文的阐述，希望读者能够对微波暗室和吸波材料有更清晰的认识，为相关研究和实践工作提供帮助和借鉴。
2.正文2.1 微波暗室的背景微波暗室是一种用于测试微波器件性能的设备，它通过消去外部干扰和反射，使得测试环境更加稳定和准确。
在微波频段，电磁波的传播受到很多因素的影响，比如反射、衍射、透射等，这些因素会干扰测试结果的准确性，甚至影响微波设备的正常工作。
为了解决这些问题，人们设计了微波暗室，它通常由金属壁壳构成，内部涂覆着吸波材料，以吸收从各个方向入射的电磁波，并降低反射率，从而提高环境的准确性和稳定性。
微波暗室广泛应用于射频、通信、雷达等领域的性能测试和研究中。
2011年全国研究生数学建模竞赛B 题吸波材料与微波暗室问题的数学建模新型隐身歼击机歼-20最近试飞成功，标志着我国在隐身技术领域取得了重大进展。
所谓飞机隐身，是指在飞机有关部位涂覆或粘贴吸波材料，合理设计飞机外形与布局等使敌方探测系统（如无线电雷达，红外雷达，激光雷达等）只接收到大大减弱后的飞机反射信号，从而降低被发现或跟踪的可能。
隐身技术的基础研究包括探索不同频段上吸波的机理，研制高效吸波的特殊材料，将吸波材料设计成合理的形状使之发挥最大效能等，其成果不仅可以应用到飞机舰船坦克等军用装备，也可以应用到其他科技领域。
例如，许多以电磁波，光波或声波的传播为信息载体的仪器设备，都需要功能与性能的测试，甚至还要对其工作过程进行尽可能真实的仿真。
早期这类测试常选择在无电磁干扰的偏僻空旷山区进行。
在近代各种干扰已无法全部避免，所以近三十多年来这样的测试与仿真（例如本题将要研究的导弹制导系统的仿真），放置在被称为“无回波暗室”的实验室中进行。
无回波暗室能够屏蔽外界干扰信号，通过内墙（包括地面与天顶面）敷设的吸波体，吸收各类反射信号，使室内反射大为减弱，被测设备接收到的“似乎”只有测试信号源发出的实验所需信号。
这样，它为测试设备提供了一个几乎没有反射信号的“自由空间”。
图1给出了二维示意。
由物理学知道，除了真空，没有一种介质对于各频段的电磁辐射波（甚至包括声波）的传播是绝对透明的，波从一种介质辐射到另一种介质时，都将发生不同程度的反射、折射乃至散射，一部分波的能量被 图1 无回波暗室工作示意图 吸收转化为介质的内能。
定义反射率为反射波功率r P 与入射波功率i P 之比：/r i P P ρ=，显然1ρ<。
吸波材料一般制成平板形状和特殊形状两大类基本形状。
平板形状吸波体的主要性能指标是电磁波从空间向材料表面垂直入射（入射角0i θ=）时的反射率ρ，其值越小，吸波性能越高。
当入射角0i θ≠时称为斜入射，斜入射时将出现反射、折射情况，此时反射率的理论计算较复杂，与入射角、两种介质的电参数和波的极化方向等多种因素有关，本题将反射率简化为满足余弦法则，即()cos ραρα=，其中α为入射角大小，其中ρ为垂直入射反射率。
微波暗室的原理应用微波暗室是一种特殊的封闭空间，用于测试和研究微波的传输和辐射特性。
它可以有效地遮蔽外部电磁波干扰，并允许在受控的环境中进行实验。
在本文中，我将介绍微波暗室的原理和应用，并探讨其在通信、雷达和无线电波研究中的重要性。
微波暗室的原理基于波动理论和电磁波的传输特性。
其设计主要包括两个关键部分：金属外壳和吸波材料。
金属外壳由电导性较好的金属构成，如铜或铁。
这种金属外壳能够有效地反射微波辐射，并将其保留在暗室内部。
吸波材料则被放置在金属外壳内部，用于吸收和消耗传入的微波能量，防止其反射回暗室内部。
常用的吸波材料有碳纤维、水平面吸波材料和石墨。
使用微波暗室的最常见应用之一是通信系统和设备的测试和校准。
在通信领域，微波暗室可用于评估天线的性能、测量无线电频率的频率稳定性，以及评估微波组件的工作效率。
通过提供一个受控的、无干扰的环境，暗室可以确保精确的测试结果，并提高通信系统的可靠性和性能。
另一个常见的应用是雷达系统和无线电波研究。
雷达系统使用微波暗室来进行回波测量和射频功率测量。
通过去除外部干扰，暗室可以提供高精度的测量结果，并为雷达系统的研究和开发提供支持。
在无线电波研究中，暗室可以用于测量和评估无线电设备的性能，并研究无线电波的传输特性和传输路径。
此外，微波暗室还可以用于电磁兼容性（EMC）测试。
EMC测试是评估电子设备对电磁波辐射的抵抗能力的一种方法。
微波暗室提供了一个受控的环境，可以模拟真实世界中的电磁干扰情况，通过对电子设备进行测试和测量，评估其在兼容性方面的性能。
另外，微波暗室还可以用于天线设计和调试。
天线是无线通信系统的关键组件，其性能直接影响通信质量和传输速度。
微波暗室提供了一个受控的环境，可以通过测试和调试天线，提高其收发性能和指向性。
总之，微波暗室是一种重要的实验室工具，用于测试和研究微波的传输和辐射特性。
它在通信、雷达和无线电波研究等领域具有广泛的应用。
通过提供受控的环境，微波暗室可以确保精确的测试结果，并为相应设备和系统的设计、校准和开发提供支持。
微波暗室吸波工程是为了减少或消除微波辐射对周围环境的干扰，以及提高电磁兼容性而设计的。
下面是一个一般的微波暗室吸波工程方案设计：
1. 选择合适的材料：微波暗室通常采用吸波材料来减少微波的反射和散射。
常见的吸波材料包括吸波涂料、金属网格、波纹铁板等。
根据需求和预算选择合适的吸波材料。
2. 设计暗室结构：根据所需的尺寸和功能要求，设计微波暗室的结构。
通常暗室采用金属外壳，内部覆盖吸波材料，以确保微波不会外泄。
3. 布局吸波材料：在暗室内部墙壁、天花板和地板上布置吸波材料，以最大程度地吸收微波能量。
考虑吸波材料的厚度、密度和覆盖范围，确保吸波效果良好。
4. 减少漏洞：确保暗室结构密封，减少漏洞和缝隙，以防止微波的泄露和外部干扰。
5. 安装衰减器：在微波暗室的进出口处安装衰减器，以减少微波信号的传播和外部干扰。
6. 测试和调整：在设计和建造完成后，进行微波暗室的测试和调整，确保其吸波效果符合设计要求。
7. 规范运行：在使用过程中，遵循操作规程，定期检查和维护微波暗室，以确保其长期稳定的吸波效果。
以上是一个一般的微波暗室吸波工程方案设计的步骤。
具体设计方案需要根据实际需求和情况进行调整和优化。
如果有特定的需求或更详细的设计要求，建议咨询专业的电磁兼容性工程师或设计机构。
微波暗室技术配置一、基本要求通过采取屏蔽措施,有效衰减周围环境中的电磁干扰，也避免室内测试电磁场对周围环境的辐射。
同时吸波材料用于微波暗室的顶面、地面及墙面部位的安装和铺放，以获得合格的电磁测试环境。
总体性能满足天线近场测试的技术要求。
二、暗室尺寸与布局暗室布局如图1所示：暗室屏蔽净空尺寸：41.3m(L)×38.0m(W)×22.8m(H)（其中0.5m在零标高以下）。
类似结构示意图如下暗室配置1扇电动屏蔽大门用于大型设备的进出，2扇屏蔽小门用于人员和小型设备的进出,2扇屏蔽小门用于消防逃生。
暗室的指定区域内可安装两套近场扫描系统，其中第一套扫描架系统安装位置（扫描架基础1）见图1，第二套扫描架系统需预留扫描架基础。
屏蔽体可采取必要的吊挂及支撑措施与周围建筑体连接，需向建筑设计单位提供相关需求。
与本次建设的平面测量系统的配套为：1间非屏蔽控制室尺寸为：20m(L)×5.7m(W)×3.5m (H)（暂定），1间会议室，1间休息室，1间扫描架备件储藏室及1间待测天线（AUT）储藏室。
具体建筑位置见图1，具体建筑尺寸可参照原预留房间尺寸。
扫描架基础1（实施）测控室1（实施）会议室1（实施）休息室1（实施）扫描架备件储藏（实施）AUT 储藏（实施）扫描架基础2（预留）图1 暗室布局示意图三、 主要性能指标暗室功能：利用平面近场方法实现各类天线的测量。
工作频率范围：0.3～40GHz 暗室屏蔽效能（不包括吸波材料）： 0.3～1GHz ：≥95dB （平面波） 1～10GHz ：≥95dB （微波） 10～18GHz ：≥90dB （微波） 18～40GHz ：≥80dB （微波） 静区尺寸：33m(L)×16m(H)×5m(W)（注：待测天线距离测试探头的距离：按低频段0.3GHz 对应的5个波长计算为5米，可覆盖最低可测频段到0.2GHz ）平面近场测试工作区域反射电平： 0.3～1GHz ：≤-35dB1～2GHz：≤-40dB2～12GHz：≤-50dB12～40GHz：≤-55dB四、主要配置如表表1 屏蔽工程主要设备清单五、屏蔽部分介绍屏蔽效能，除符合暗室总体屏蔽效能指标要求外，还应满足GB12190、EN50147-1和MIL-STD285要求，所有设施和配套部件不应影响其屏蔽效能。
吸波材料与微波暗室问题的数学模型
作者：赵雁楠赵存秀
来源：《东方教育》2016年第09期
摘要：微波暗室能够屏蔽外界干扰信号，它通过内墙（包括地面与天顶面）铺设的吸波体，吸收各类反射信号，使室内反射大为减弱，被测设备接收到的“似乎”只有测试信号源发出的实验所需信号。
因此，研究微波暗室的性能是十分必要。
本文主要解决一个问题：即我们运用简单直观的几何光学模型对尖劈形吸波体材料性能进行了较为深入的研究，建立了入射波线在一个尖劈几何空缺间反射过程的数学模型，得出了反射次数与入射角θi和尖劈顶角的关系：（原路返回），（非原路返回）。
关键词：尖劈形吸波体；几何光学模型；微波暗室
1 问题简述
近年来，随着新型隐身歼击机歼-20试飞成功，我们对隐身技术的关注越来越多。
飞机隐身是指在飞机有关部位涂覆或粘贴吸波材料，合理设计飞机外形与布局等使敌方探测系统（如无线电雷达，红外雷达，激光雷达等）只接收到大大减弱后的飞机反射信号，从而降低被发现或跟踪的可能，这些测试和研究都离不开微波暗室的使用。
在暗室内做无线电测试可以免受杂波干扰，提高无线电测试精度和效率。
微波暗室一旦建成，可以节约人力、物力、缩短产品试验时间，具有明显的经济效益和社会效益。
微波暗室性能好坏的关键取决于吸波材料的性能的好坏，因此，吸波材料性能的提高，为微波暗室的设计和建造创造了极为有力的条件。
由于尖劈形吸波体表面积小，吸波材料用量少，本文主要讨论尖劈形状的吸波体的性能，吸波体的性能计算需要考虑多次反射，降低反射出去的能量，实现高效率吸波。
所以，我们需要建立入射波线在一个尖劈几何空间反射过程的数学模型，分析反射波线的方向与反射次数之间的定量关系。
2 问题分析
本文先从二维问题入手。
运用光的反射原理，得出反射次数与入射角和尖劈顶角的定量关系。
对于三维问题，我们将入射线分解为与yoz平面平行和垂直的两个分量，由于垂直于平面yoz的入射波不会发生反射，也就是说这部分光波吸波体并不会吸收。
所以我们只考虑平行于yoz平面的那部分光波。
从而将其转化为如上的二维问题。
通过对几何光学模型求解，我们可以得到反射波的辐射强度与反射率和入射角及尖劈顶角的定量关系式，从而问题得到了解决。
3 模型假设和符号说明
第一：墙壁及铺设吸波体材料的墙壁性能良好，分布均匀、连续；
第二：只考虑空间的一次反射，两次反射及两次以上均不考虑；
第三：忽略墙面吸波体材料外形对反射极化方向的影响；
第四：反射率满足余弦法则，α为入射角的大小，ρ为垂直反射率；
第五：不考虑多次透射后进入相邻空间的反射，也不考虑边缘处的绕射；
4 模型建立与求解
要分析和计算尖劈形吸波体的性能，我们需要考虑吸波体内多次反射。
下面对多次反射这样的过程建立几何光学模型：设尖劈形状吸波体及其坐标系如图1所示，尖劈的长度沿x轴方向无限长。
由于多次透射后进入相邻空间的反射能量已极少，我们可以将它分解为垂直平面yoz的入射波和平行于yoz的入射波这两部分。
但是垂直于平面yoz的入射波不会发生反射，也就是说这部分光波吸波体并不会吸收。
所以我们只考虑平行于yoz平面的那部分光波。
考虑平行于yoz平面下的反射如图2所示。
其中为尖劈角，h为尖劈的高，d为尖劈的底部宽度。
θi为入射波与z轴的夹角。
理论上还应有多次透射后进入相邻空间的反射，但能量已极小，工程上可以不计。
4.1 反射波线方向与反射次数的确定
如图3所示，我们作第一次反射示意图。
由图我可以可得到：
则第一次反射角。
4.2反射波线方向与反射次数的确定
a.当即时，此时的反射线和入射线重合且反射线沿最初的入射路径返回。
这种情况下，反射次数，其中。
则有反射次数。
最终反射线的方向与最初入射波方向相反。
b.当时，此时最终反射线不沿原来路径返回。
如图5所示，我们作第k次反射示意图。
由图我可以可得到：
这种情况下的反射次数，最终的反射方向与z轴的夹角为。
4.2 问题结论
经过上述分析与计算，我们得到了反射次数与反射角θi和尖劈角2α的函数关系，显然它们成一个反比关系，也就是说，在θi一定的条件下，尖劈角2α越小反射次数越多，反射系数
就会越小，故要求高性能时，2α就要小；反之，则可大一些。
而实际情况，为了使波在尖劈之间充分地来回反射，并要求所有反射波矢量由于相位相反或差别而抵消，以减少反射波分量，我们需要尖劈吸波体有一定的高；除了考虑尖劈本身的高度外，底座高度对吸波体性能也有一定的影响。
如果底座高度太小，则一部分波得不到充分地衰减，会影响吸波体性能，但也不宜过高，否则会增加变量，也会失去角锥的意义，一般取总高度的1/3-1/4为宜。
5 模型评价与改进
对于模型，我们在一定的假设下得到了反射次数与入射角和尖劈夹角的定量关系式，事实上，我们的模型也有需要改进的地方，主要体现在以下几点：
（1）我们的模型是在不考虑二次反射，折射和透射的情况下建立的，但现实中这几点对结果的影响也是相当大的。
（2）我们的推导过程稍显繁琐，可能存在简化的地方。
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