[发明专利]一种电磁波多入射角度下的复合材料电磁参数计算方法

权利要求书

1.一种电磁波多入射角度下的复合材料电磁参数计算方法，其特征在于，包含以下步骤：

修正掺杂浓度并在均匀化模型中引入有待定系数的等效复介电常数，建立修正的电磁波多入射角度下的复合材料均匀化模型，由最小二乘法拟合随机掺杂复合材料的屏蔽效能得到引入的待定系数，将拟合得到的待定系数代入修正的电磁波多入射角度下的复合材料均匀化模型，计算得到复合材料的介电常数与电导率；

所述的建立修正的电磁波多入射角度下的复合材料均匀化模型的方法包含：将复合材料等效为一均匀材料，等效的相对介电常数设定为ε_er，等效电导率为σ_e，则复合材料的复介电常数ε_e表示为式(1)；

其中，ε₀为真空中的复介电常数，ω为电磁波角频率；

假设混合材料中的每一组分在宏观上是均匀的且置于无限大的介质中，无限大均匀介质的介电常数为ε_∞，对于纤维增强两相复合材料而言，纤维径向和轴向的等效介电常数ε_⊥和ε_//分别为：

ε_//＝f₁ε₁+f₂ε₂ (3)

其中，f₁和f₂分别为基体和纤维材料的体积分数；

引入描述纤维的特征长度；

其中，γ取纤维直径，λ是电磁波在等效介质中的波长；

将式(4)代入式(2)后，得到动态均匀化等效模型中的纤维径向等效介电常数ε_⊥(5)；

假设碳纤维在z方向无限延伸，复合材料为在x方向和z方向的无限平板，当入射电磁波与y轴正方向夹角为θ，相比于垂直正入射时，修正纤维材料的体积分数f₂'＝A×f₂×cos²θ，复合材料均匀化模型中的无限大均匀介质的介电常数ε_∞修正为式(6)，其中特征长度修正为d'＝(1-f₂/2)d；

ε_∞＝ε₁+f'(B,C)ε₂(d'λ)²  (6)

f'(B,C)＝(1+Blog(cosθ))^C (7)

联合公式(2)得到有待定系数A，B，C的等效复介电常数，修正的电磁波多入射角度下的复合材料均匀化模型中纤维径向等效介电常数ε_⊥为：

所述的最小二乘法的拟合条件为：

其中，复合材料屏蔽效能SE_Cal(A,B,C)由特征矩阵法计算得到；

根据特征矩阵法计算复合材料屏蔽效能SE_Cal(A,B,C)的方法包含以下步骤：当入射电磁波为TE波，且与y轴正方向夹角为θ₁时，电磁波在空气中的传播常数在复合材料内部的传播常数由Snell's折射定律求解θ₂；

γ₀sinθ₁＝γ_esinθ₂      (10)

复合材料均匀化的波阻抗η_e为：

其中ε_e是均匀化材料的复介电常数；

记一中间量为δ＝jγ_elcosθ₂，矩阵M如下所示：

反射系数R_l和传输系数T_l如下所示：

其中，是空气的波阻抗，ε₀是真空中的复介电常数；

均匀化的复合材料介质板的屏蔽效能如下式所示：

SE_Cal(A,B,C)＝-20lg(|T_l|)   (15)。