JultikaUniversity of Oulu repository

Abstract

In this work, the task was to characterize the electromagnetic absorbers, made of multi layered composite materials, and then to compare the measurement results of two different methods.

In total, seven different composites were made by using polyurethane as a matrix, hollow glass and fly ash microspheres, combination of blast furnace and steel smelter dusts, and carbon nanotubes as fillers. The purpose was to prepare multi-layered absorbers with resistive and magnetic gradient to achieve a good attenuation characteristic at microwave frequencies.

The work was split into two parts. In first part, a MATLAB code was written for the measurements. On the second part, the prepared anisotropic and multi-layered absorbers were characterized by two different measurements setups. The characterization was done with a two-port waveguide measurement and a one-port measurement with dielectric assessment kit (DAK-TL) at 18–26.5 GHz and 4–20 GHz frequency ranges, respectively.

In this work, microwave attenuation characteristics, such as shielding effectiveness values and reflection loss were measured. The comparison was done to determinate the reliability of the methods to characterize the absorbers.

Sähkömagneettisten absorptiomateriaalien karakterisointia kahdella erillisellä menetelmällä

Tiivistelmä

Tässä työssä tehtävänä oli karakterisoida sähkömagneettisia vaimennusmateriaaleja, jotka valmistettiin monikerroksisista komposiittimateriaaleista, jonka jälkeen vertailtiin kahden eri menetelmän mittaustuloksia.

Yhteensä tehtiin seitsemän erilaista komposiittia käyttämällä polyure taania matriisina, onttoja lasi- ja lentotuhkamikropalloja, masuunin ja terässulaton pölyjä sekä hiilinanoputkia täyteaineena. Tarkoituksena oli valmistaa monikerrosrakenteita, joissa on resistiivinen ja magneettinen gradientti, jotta saataisiin hyvät vaimennusominaisuudet mikroaaltotaajuuksilla.

Työ jaettiin kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa kehitettiin MATLAB-koodi mittauksia varten. Toisessa osassa valmistettuja anisotrooppisia ja monikerroks ellisia vaimennusmateriaaleja karakterisoitiin kahdella eri mittausmenetelmällä. Karakterisointi tehtiin kaksiporttisella aaltoputkimittauksella ja yksiporttisella mittapäällä (DAK-TL) taajuusalueilla 18–26.5 GHz ja 4–20 GHz.

Työssä mitattiin mikroaaltovaimennusominaisuuksia, kuten suojauksen tehokkuusarvoja ja heijastushäviöitä. Vertailu tehtiin vaimennusmateriaalien karakterisointimenetelmien luotettavuuden määrittämiseksi.