Chương 4: TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG VÀ CHẾ THỬ TẤM PHỦ ĐA LỚP HẤP THỤ SÓNG RADAR BĂNG X
4.6. Thử nghiệm chế tạo tấm phủ đa lớp
Do đặc điểm của các bài toán thực tế về ngụy trang đối với dải sóng radar băng X là đối tượng tác chiến thường ở khoảng cách rất xa, có thể coi góc tới của sóng điện từ tới các mục tiêu được ngụy trang là góc 0 độ.
Luận án lựa chọn năm cấu hình tấm phủ đa lớp với các thông số về loại vật liệu từ tính toán mô phỏng để tiến hành chế thử theo các bước sau:
- Pha trộn hỗn hợp parafin hoặc keo với vật liệu nano chế tạo được theo tỷ lệ các mẫu vật liệu được lựa chọn trong quá trình mô phỏng. Khối lượng bột nano và parafin được tính theo công thức
vl vl
m s d (1 )
p p
m s d Trong đó:
+ s là diện tích lớp phủ
+ mvl và mp là khối lượng vật liệu nano và parafin tương ứng + d là độ dày lớp phủ
+ vl
vl p
V V V
là tỷ lệ thể tích vật liệu nano trên tổng thể tích hỗn hợp - Tráng hỗn hợp lên nền vải sợi tổng hợp đặt trong khuôn đã thiết kế sẵn với các độ dày xác định, thu được các lớp vật liệu hấp thụ.
- Ghép các lớp thành tấm đa lớp theo trật tự cấu hình của các mẫu lấy từ chương trình mô phỏng.
- Đo, đánh giá hệ số phản xạ bằng phương pháp đường truyền.
Trên Hình 4.11(a) mô tả cấu trúc tấm phủ và Hình 4.11(b) là mẫu các tấm phủ chế tạo thực nghiệm.
(a) (b)
Hình 4.11: Hình ảnh của các mẫu tấm phủ đa lớp thực nghiệm 4.6.2. Kết quả đo hệ số phản xạ
Trên Bảng 4.2 và Hình 4.12 trình bày thông số cấu trúc của tấm phủ và kết quả so sánh hệ số phản xạ thực nghiệm với kết quả tính toán mô phỏng của mẫu tấm phủ M1. Kết quả cho thấy hệ số phản xạ thực nghiệm có giá trị tương đối bám sát các giá trị tính toán mô phỏng. Tổn hao phản xạ sóng radar của mẫu M1 đạt dưới -20dB trên toàn bộ dải tần 8 – 12GHz, đặc biệt băng thông hệ số phản xạ dưới -30dB đạt 3 GHz, trong đó tổn hao phản xạ tối thiểu đạt -50 dB tại lần cận tần số 9,6 GHz.
Bảng 4.2: Các thông số tối ưu hóa của mẫu tấm phủ M1
Số lớp Cấu hình thông số
Lớp 1 (Vật liệu/độ dày) Composite Mn0.5Zn0.5Fe2O4 – 40% / 1.15 mm Lớp 2 (Vật liệu/độ dày) Composite Multiferroic – 45% / 1.09 mm
Lớp 3 (Vật liệu/độ dày) Composite 3BaO.2CoO.Fe2O4 – 30% / 0.43 mm Lớp 4 (Vật liệu/độ dày) Composite nano cácbon 20% / 1.05mm
Lớp 5 (Vật liệu/độ dày) Composite nano cácbon 50% / 1.4 mm
8 9 10 11 12 -60
-55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10
R (dB)
f (GHz)
Mo phong Thuc nghiem
Hình 4.12: Kết quả đánh giá hệ số phản xạ mẫu tấm phủ đa lớp M1
8 9 10 11 12
-55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5
R (dB)
f (GHz)
Mo phong Thuc nghiem
Hình 4.13: Kết quả đánh giá hệ số phản xạ mẫu tấm phủ đa lớp M2
Trên Bảng 4.3 và hình 4.13 trình bày thông số cấu trúc của tấm phủ và kết quả so sánh hệ số phản xạ thực nghiệm với kết quả tính toán mô phỏng của mẫu mẫu tấm phủ M2. Tương tự như mẫu M1, hệ số phản xạ thực nghiệm có giá trị tương đối bám sát các giá trị tính toán mô phỏng.
Tấm phủ M2 có tổn hao phản xạ đạt dưới -15 dB trên toàn bộ dải tần 8 – 12GHz, đặc biệt băng thông hệ số phản xạ dưới -20dB đạt 3 GHz, trong đó tổn hao phản xạ tối thiểu đạt -35 dB tại lần cận tần số 9,7 GHz.
Bảng 4.3: Các thông số tối ưu hóa của mẫu tấm phủ M2
Số lớp Cấu hình thông số
Lớp 1 (Vật liệu/độ dày) Composite Ni0.5Zn0.5Fe2O4 – 20% / 0.42 mm Lớp 2 (Vật liệu/độ dày) Composite Mn0.5Zn0.5Fe2O4 – 60%/ 0.21 mm Lớp 3 (Vật liệu/độ dày) Composite Ni0.5Zn0.5Fe2O4 – 65% / 1.05 mm Lớp 4 (Vật liệu/độ dày) Composite 3BaO.2CoO.Fe2O4 – 30%/ 0.49 mm Lớp 5 (Vật liệu/độ dày) Composite nano cácbon 65% / 1.2 mm
Trên Bảng 4.4 và Hình 4.14 trình bày thông số cấu trúc của tấm phủ và kết quả so sánh hệ số phản xạ thực nghiệm với kết quả tính toán mô phỏng của mẫu mẫu tấm phủ M3. Từ kết quả thấy rằng hệ số phản xạ thực nghiệm không bám sát giá trị tính toán mô phỏng cả về tần số và độ lớn;
có thể giải thích rằng, trong quá trình chế tạo thực nghiệm lớp thứ 2 khá dày, trong khi vật liệu Multiferroic có khối lượng riêng cao khi tạo lớp với paraphin vật liệu lắng nhanh nên phân bố không đều. Tổn hao phản xạ sóng radar băng X của mẫu tấm phủ M3 đạt -20 dB trên toàn bộ dải tần.
Bảng 4.4. Các thông số tối ưu hóa của mẫu tấm phủ M3
Số lớp Cấu hình thông số
Lớp 1 (Vật liệu/độ dày) Composite Ni0.5Zn0.5Fe2O4 – 35% / 0.98 mm Lớp 2 (Vật liệu/độ dày) Composite Multiferroic – 20% / 1.9 mm Lớp 3 (Vật liệu/độ dày) Composite Mn0.5Zn0.5Fe2O4 – 60% / 0.7 mm Lớp 4 (Vật liệu/độ dày) Composite Multiferroic – 45% / 1.0 mm Lớp 5 (Vật liệu/độ dày) Composite nano cácbon 35% / 0.74 mm
8 9 10 11 12
-65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10
R (dB)
f (GHz)
Mo phong Thuc nghiem
Hình 4.14: Kết quả đánh giá hệ số phản xạ mẫu tấm phủ đa lớp M3
Trên Bảng 4.5 và Hình 4.15 trình bày thông số cấu trúc của tấm phủ và kết quả so sánh hệ số phản xạ thực nghiệm với kết quả tính toán mô phỏng của mẫu mẫu tấm phủ M4. Cấu mẫu được lựa chọn có độ dày các lớp tương đối nhỏ, quá trình chế tạo thuận lợi hơn đối với các mẫu có các
lớp dày hơn. Hệ số phản xạ thực nghiệm có giá trị khá sát các giá trị tính toán mô phỏng. Tấm phủ M4 có tổn hao phản xạ đạt dưới -15 dB trong dải tần số 8 – 10GHz.
Bảng 4.5: Các thông số tối ưu hóa của mẫu tấm phủ M4
Số lớp Cấu hình thông số
Lớp 1 (Vật liệu/độ dày) Composite Multiferroic – 20% / 0.98 mm Lớp 2 (Vật liệu/độ dày) Composite Multiferroic – 45% / 0.49 mm Lớp 3 (Vật liệu/độ dày) Composite Mn0.5Zn0.5Fe2O4 – 65% / 0.37 mm Lớp 4 (Vật liệu/độ dày) Composite Ni0.5Zn0.5Fe2O4 – 45% / 0.5 mm Lớp 5 (Vật liệu/độ dày) Composite nano cácbon 20% / 0.4 mm
8 9 10 11 12
-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0
R (dB)
f (GHz)
Mo phong Thuc nghiem
Hình 4.15: Kết quả đánh giá hệ số phản xạ mẫu tấm phủ đa lớp M4
Trên Bảng 4.6 và Hình 4.16 trình bày thông số cấu trúc của tấm phủ và kết quả so sánh hệ số phản xạ thực nghiệm với kết quả tính toán mô
phỏng của mẫu mẫu tấm phủ M5. Tương tự mẫu M4, độ dày các lớp tương đối nhỏ, tuy nhiên các mẫu có nồng độ vật liệu tương đối cao nên quá trình chế tạo gặp khó khăn hơn mẫu M4. Hệ số phản xạ thực nghiệm có giá trị tương đối bám sát các giá trị tính toán mô phỏng. Hầu như trên toàn bộ dải tần 8 – 12 GHz tổn hao phản xạ đạt -10 dB.
Bảng 4.6: Các thông số tối ưu hóa của mẫu tấm phủ M5
Số lớp Cấu hình thông số
Lớp 1 (Vật liệu/độ dày) Composite Ni0.5Zn0.5Fe2O4 – 50% / 0.46 mm Lớp 2 (Vật liệu/độ dày) Composite Multiferroic – 65% / 0.28 mm Lớp 3 (Vật liệu/độ dày) Composite Mn0.5Zn0.5Fe2O4 –75% / 0.84 mm Lớp 4 (Vật liệu/độ dày) Composite 3BaO.2CoO.Fe2O4 – 65% / 0.7 mm Lớp 5 (Vật liệu/độ dày) Composite nano cácbon 65% / 0.65 mm
8 9 10 11 12
-55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0
R (dB)
f (GHz) Mo phong
Thuc nghiem
Hình 4.16: Kết quả đánh giá hệ số phản xạ mẫu tấm phủ đa lớp M5