Materiais absorvedores de radiação eletromagnética na faixa de 8 a 12 GHz

Abstract

Resumo: Os materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE) têm recebido muita atenção nas últimas cinco décadas, devido às suas aplicações nas indústrias de equipamentos eletro-eletrônicos e telecomunicações envolvendo o controle da emissão de radiação eletromagnética espúria, bem como no setor militar, envolvendo a redução da assinatura radar de plataformas terrestres, marítimas e aéreas. O objetivo do presente trabalho é mostrar o estudo da interação onda-matéria de formulações de MARE baseados em dois tipos de ferritas, MnZn e Ba, em matriz do epóxi, na faixa de frequências compreendidas entre 8 e 12 GHz. Os MARE foram preparados variando-se a concentração e o tamanho de partícula das ferritas MnZn e Ba, sendo fixada a espessura em 3,0 mm. A caracterização eletromagnética foi realizada pelo método de guia de onda, onde foram medidos os coeficientes de transmissão (Et) e reflexão (er-livre), utilizados para o cálculo do coeficiente de absorção (Ea). Também foi medido o coeficiente de reflexão do MARE quando posicionado sobre uma placa metálica (Er-placa), para avaliar a capacidade do MARE em reduzir o coeficiente de reflexão metal (100% de reflexão). Os resultados obtidos demonstram que o aumento da concentração de ferrita MnZn ou Ba no MARE provoca um aumento do coeficiente de reflexão (Er), diminuição do coeficiente de transmissão (Et) e o aumento do coeficiente de absorção (Ea) no MARE. Não foram observadas mudanças de comportamento de Er-livre, Et e Ea com a variação do tamanho de partícula, nas faixas de ø estudadas. O posicionamento do MARE sobre uma placa metálica 100% refletiva altera o comportamento do coeficiente de reflexão, que passa a diminuir com o aumento da concentração de ferrita, devido às múltiplas reflexões que acontecem na estrutura interna do MARE e ao efeito de cancelamento da onda pela inversão de fase em 180°, obtido pela espessura elétrica do MARE próxima de 1/4 de comprimento de onda.

Abstract: Radar absorbing materials (RAM) had received much attention in the last five decades, due to tits applications in the electronic equipment and telecommunications industries, involving the spurious electromagnetic radiation emission control, as well as in the military area, involving radar signature reduction of terrestrial, aerial and maritime platforms. The aim of the present work is to show the wave-matter interaction study of RAM formulations based on two types of ferrites, MnZn and Ba, in epoxy resin matrix, over the frequency range of 8 - 12 GHz. RAM was prepared varying the concentration and particle size of MnZn and Ba ferrites, with thickness fixed to 3,0 mm. The electromagnetic characterization was carried out using wave guide method, where transmission (Et) and reflection (Er-livre) coefficients were measured, both used for absorption coefficient (Ea) calculation. Reflection coefficient was measured with the RAM positioned on a metallic plate, to evaluate the RAM capacity to reduce the metal reflection coefficient (100% reflecting structure). The results demonstrate that the increase of MnZn or Ba ferrite concentration in the RAM improves reflection coefficient (Er-livre) increase, transmission coefficient (Et) reduction and absorption coefficient (Ea) increase. Changes of Er-livre, Et and Ea behavior was not observed with the particle size variation in the studied bands. RAM positioned on a 100% reflecting metallic plate modifies the reflection behavior, that reduces with the increase of ferrite concentration, due to the multiple reflections in the RAM internal structures and the wave cancellation effect by 180° phase inversion, obtained by the RAM electrical thickness near ¼ wavelength.