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以水泥为基材的铁氧体系列电磁波吸收材料

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摘要：本文探讨了以水泥为基材的铁氧体系列电磁波吸收材料的可能性。结果是获得了在5.8GHz频带上园极化波最大吸收量优于20dB的材料。在智能交通系统ITS（Intelligent Transport System）的不停车收费设备ETC（Electronic Toll Collection）上得到广泛应用。

前言

现在智能交通系统ITS（Intelligent Transport System）服务系统，不停车收费设备ETC（Electronic Toll Collection）及专用短距离通信DSRC（ Dedicated Short Range Communication）已经在5.8GHz频带上得到广泛应用。为了使ITS服务系统稳定运行，电波环境的对策就是必然的。目前ETC线栏间的透明板型及收费间天蓬上橡胶板型吸收体在消除有害的散乱波上得到广泛的应用。今后随着ITS服务系统的扩充不仅是室外就是地下停车场通道内也利用了ETC及DSRC，故需要得到一定的电波环境。在此需求的背景下，由于通道绝大部分都是使用水泥混凝土做成的，就有必要对此的电波环境进行探讨，探讨在水泥中掺含电磁损耗体的可能性，而这种材料的性能、使用性、耐候性和寿命都比前述材料要好。本文着眼于在壁面上可直接施工的水泥，探讨在水泥中掺合铁氧体用于ETC的电波吸收体的可实现性。

本文第一作者对此有深刻体会,前几年应北京某智能交通集成有限公司要求在北京三环路雷达测速实验时把隔离护栏全部用吸收材料包上,取得了良好的效果。否则根本无法测速而查处违章者。此应用对吸波材料的电性能持久性、耐候性、物理和化学稳定性----寿命、易安装和易更换性都有很高的要求，国内尚无厂家努力做此工作，在国外如日本近年来已经取了成功。这项工作有很好的市场前景，仅北京三环路48公里、四环路65公里、五环路99公里就需可观的此类材料(每一雷达测速段都需配置吸波材料)。

ETC设施的重要性更是不言而喻的，它可以使过往车辆不减速因而省时、节油、减少污染和减少收费人员，尽管费改税后收费路段减少，但还有相当多的高速和一级公路收费，而且随着经济发展还会又大量贷款修路。

1. 水泥的材料参数

水泥是普通的硅酸盐水泥(密度是3.16g/ )500g水泥加175g的水混拌,干燥过程中克数会减少。并添加极小量的铝纤维（对水泥的重量比为1/1500 %）。

材料的测量是用阻抗表（Aglent 4291B）测量，在频率1GHz处进行。试样是20mm见方，厚度2.2mm,在3个频点进行求平均值。结果如表1所示。
表1.水泥的材料参数：

2. 电波吸收体的设计

2.1 体积比的确定

本设计就是在水泥中掺入铁氧体实现电波吸收体的功能。首先要确定铁氧体混入的体积比，为此用Lichtenecker对数法则混合来设计电波吸收体。（参考文献5）算出铁氧体体积比后，知道铁氧体的材料参数是＝17.50－j0.18 ＝0.49－j1.15
图1是垂直入射时的设计图，由此得知铁氧体的体积比是30±1vol%，厚度是5.4±0.3mm时确认能得到20dB以上的吸收量。因而试制了混合含量30%体积比的TP 测试件和作为比较对象的体积比为20%的TP 测试件，它们的厚度都是5～6mm。

图1.垂直入射时的设计图.