[發明專利]利用片狀十字形金屬單元結構構成的超匹配吸波材料

無效

• 申請號: 201010599688.1
• 申請日: 2010-12-22
• 公開（公告）號: CN102026531A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 葉德信;皇甫江濤;冉立新
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

????本發明涉及電磁波吸波材料，特別是涉及一種利用片狀十字形金屬單元結構構成的超匹配吸波材料。

背景技術

微波吸收材料，簡稱吸波材料，是一種能有效吸收入射雷達波，并使其散射大幅度衰減的功能符合材料。新一代吸波材料要求衰減能力強、吸收頻帶寬、質輕、紅外和微波吸收兼容以及綜合力學性能優良，其中吸波材料的主用應用領域為軍事和民用領域。

軍事隱身領域是吸波材料最重要的應用領域。隨著軍事高新技術的飛速發展，世界各國的防御體系的探測跟蹤、攻擊能力越來越強。陸、海、空各兵種地面軍事目標的生存能力以及武器系統的突防能力日益受到嚴重威脅，為此，必將大力發展隱身技術。隱身技術分為外隱形和材料隱身兩個方面，其中材料隱形就是指在軍事目標上大量使用吸波材料來衰減入射雷達波，減小雷達散射截面，也就是雷達隱身技術。雷達隱身技術是現代電子戰的一項重要內容，其中雷達隱身材料是應用最廣泛的一種方法。雷達吸波材料(Radar?Absorbing?Material)能有效吸收入射電磁波，并將其能量轉化成熱量而損耗掉，可以減小電磁波反射能量，已經廣泛應用于飛行器隱身及電子設備抗干擾。這必將促進吸波材料的應用和發展。目前，吸波材料已廣泛應用在飛機隱身艦船隱身、飛行導彈隱身以及坦克隱身等領域。

民用領域也逐步成為吸波材料新的應用領域，主要包絡微波暗室材料的應用，電磁防護材料、建筑吸波材料。

從工程應用角度來看，吸波材料應具有厚度薄、重量輕、吸收頻帶寬、易于施工和價格便宜等特點，所以實現超薄吸波材料一直是國內外學者的研究目標。為了獲得性能優異的吸波材料，世界各國都在致力于開發新型吸波機制的吸波材料。國外學者提出采用光子晶體實現超薄吸波結構，N．Engheta首次提出用metamaterial來獲得超薄吸收材料的思想.?J，D．J．Kern等人用含損耗的頻率選擇表面(HZFSS)實現了超薄寬帶吸收材料，但設計方法較為復雜，很難在實際中得到應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用片狀十字形金屬單元結構構成的超匹配吸波材料，利用電磁波在片狀十字形金屬單元結構的諧振效應，通過焊接電阻的方式引入損耗，同時適當調整片狀十字形金屬單元結構的尺寸，使得諧振時里面的電磁能量被電阻消耗同時保證片狀十字形金屬單元結構的等效相對介電常數和相對磁導率保持相等，這樣就實現了超高吸波性能得同時保持與空氣的超匹配。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

片狀十字形金屬單元結構由三層材料組成，底層為金屬銅片，中間層為FR4印刷電路板，頂層為多個開槽片狀十字形金屬銅片等間隔排列在中間層為FR4印刷電路板上，每個十字形金屬銅片的四個開口端分別用電阻連接開槽縫隙。

所述的FR4印刷電路板的厚度為3mm。

所述的多個開槽片狀十字形金屬銅片等間隔排列在中間層為FR4印刷電路板上，其橫向與縱向周期均為30mm，每個開槽片狀十字形金屬銅片的厚度為0.035mm，長度為29mm，寬度為2mm，開槽片狀十字形金屬銅片中間垂直開兩條縫隙槽，縫隙寬度均為1mm。

本發明與背景技術相比具有的有益效果是：

1）本發明結構簡單，厚度薄，質量輕：只加一層簡單的開槽片狀十字形金屬銅片，其余均為常見材料。

2）本發明吸波能量強，匹配性能好：經過實驗驗證，該吸波材料在工作頻帶內最高的吸收率為36dB，而且與空氣完全匹配。

3）本發明結構多變，針對不同的隱身對象設計不同的形狀和大小以完全覆蓋隱身物體。

本發明可廣泛用于飛機隱身、艦艇隱身、雷達隱身以及坦克隱身等各種軍事領域以及電磁屏蔽，電磁防護等民用領域。

附圖說明

圖1是片狀十字形金屬單元結構示意圖。

圖2是整體吸波材料示意圖。

圖中：1.金屬銅片，2.FR4印刷電路板，3.?開槽片狀十字形金屬銅片，4.電阻。

具體實施方式

下面將結合附圖和實例施對本發明作進一步的說明。