● 摘要
吸波贴片结构正在向粒构复杂化、粒布有序化、层构梯度化的多级可设计制造方向发展，迫切需要发展电磁设计理论，以减少试验优化工作量、提高设计科学性。实现多级可设计正面临着复杂微粒级和高浓度粒布级电磁理论计算两大难题。本文围绕这两大设计理论难题展开深入的研究，并通过吸波贴片多级制备与性能测试进行验证。
首先，本文对粒构级的本征电磁参数进行了理论计算研究。理论推导了金属微粒本征介电常数以及椭球微粒本征磁导率的计算公式，分别给出了球形微粒、片形微粒和杆状微粒本征磁导率的计算公式，并对球形微粒和片形微粒的本征磁导率进行了数值计算；同时，理论研究了趋肤效应对椭球微粒本征磁导率的影响；进一步，针对多层复合微粒，本文提出“等效椭球”理论，利用静电场中的边界条件求解电势分布方程，推导出了多层复合微粒本征电磁参数的计算公式。本文研究的粒构级本征电磁参数计算理论为下一步粒布级等效电磁参数计算和吸波贴片理论优化设计奠定了理论基础。
其次，本文研究了高浓度分布体等效电磁参数计算的理论方法，并进行了实验验证。考虑到渗漏现象以及微粒之间的偶极矩作用，利用h和fc因子对等效电磁参数计算公式进行修正，进一步研究了高浓度多次迭代的方法，并给出了h因子和迭代浓度Dp与微粒体积分数间的函数模型，从而得出了高浓度分布体等效电磁参数的计算方法，其理论计算结果与Comsol Multiphysics仿真计算结果非常吻合。进一步利用本文提出的理论方法对球形羰基铁微粒和片形羰基铁微粒分布体的等效电磁参数进行计算，理论计算结果与实验测量结果吻合较好；并且，本文采用化学镀NiFe工艺和羰基铁气相热分解工艺制备出Fe-NiFe包覆硅藻土核壳复合电磁微粒，综合利用多层复合微粒本征电磁参数计算公式和高浓度计算公式对Fe-NiFe包覆硅藻土分布体的等效电磁参数进行理论计算，能够单独实现各个浓度下分布体的等效电磁参数的准确计算。
再次，本文在微粒本征电磁参数和分布体等效电磁参数计算的基础上，进行了吸波贴片理论优化设计研究。提出了单层吸波贴片峰值设计和双层吸波贴片宽频设计的方法，并利用片形羰基铁微粒分布体的等效电磁参数给出了单层吸波贴片和双层吸波贴片的设计实例，结果表明本文提出的设计方法非常有效。进一步，结合现有的遗传算法开发出了多层吸波贴片计算机辅助优化设计系统，该设计系统高效、实用、方便。
本文提出的理论方法弥补了现有的微粒本征电磁参数计算理论和分布体等效电磁参数计算理论的不足，推动了吸波贴片理论优化设计技术的发展。