[發(fā)明專利]復合介質雙層FSS結構SRR金屬層超輕薄吸波材料

有效

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• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN103700951A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 湯洋;高勁松;王巖松;徐念喜;陳新
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 王丹陽

技術領域

本發(fā)明屬于吸波材料技術領域，具體涉及一種復合介質雙層FSS結構SRR金屬層超輕薄吸波材料。

背景技術

雷達吸波材料是一種多功能復合材料，具有針對性強、吸波性能好、質量輕、力學性能滿足承載要求等優(yōu)點，已成為當代隱身材料重要的發(fā)展方向。其中，電路模擬吸波材料具有耐高溫、質量輕、耐濕熱、抗腐蝕等特點，是一種被廣泛使用的諧振型雷達吸波材料。

電路模擬吸波材料的結構從上至下依次為頻率選擇表面(FSS)、介質層和金屬底板，其中FSS是各種形狀的貼片單元或開孔單元周期排列而成，對入射電磁波感應生成等效電容、電感和電阻。通過調整FSS的幾何形狀、尺寸、方阻等，可以改變結構體的等效電容、電感和電阻，進而調整結構整體的諧振吸收，有效滿足不同應用的吸波性能要求。

現(xiàn)有技術中，基于頻率選擇表面的吸波材料，頻率選擇表面貼片單元有蝶形、方環(huán)形、Y型等，但是這些吸波材料，為實現(xiàn)吸波性能，介質層厚度較厚，吸波材料吸波帶寬窄，一定程度的限制了應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的電路模擬吸波結構存在的吸波帶寬窄、相對厚度厚等問題，提供一種復合介質雙層FSS結構SRR金屬層超輕薄吸波材料。

本發(fā)明的復合介質雙層FSS結構SRR金屬層超輕薄吸波材料，從上至下依次包括第一頻率選擇表面電阻層、第一介質層、第二頻率選擇表面電阻層、第二介質層和金屬反射層；所述第一頻率選擇表面電阻層由周期排列的碳膜貼片單元組成，所述碳膜貼片單元由一個十字形貼片、四個相同的正方形貼片和四個相同的L形貼片組成，四個正方形貼片和四個L形貼片相對于十字形貼片的中心點對稱分布，正方形貼片有兩條相鄰的直角邊與對應的十字形貼片的兩條相鄰的直角邊分別相鄰且等間距，正方形貼片的另外兩條相鄰的直角邊與L形貼片的兩條內直角邊分別相鄰且等間距；所述第一介質層的介電常數為1.05，厚度為2mm；所述第二頻率選擇表面電阻層由碳膜上周期排列的開孔單元組成，所述開孔單元為多個具有相同中心點的正方環(huán)按照邊長從小到大，由內到外依次排列；所述第二介質層的介電常數為4.4，厚度為1mm；所述金屬反射層由金屬覆蓋層上周期排列的開孔單元組成，所述開孔單元為開口諧振環(huán)結構。

進一步的，所述第一頻率選擇表面電阻層的方阻為20Ω。

進一步的，所述第一介質層的材料為泡沫材料。

進一步的，所述第二頻率選擇表面電阻層的方阻為300Ω。

進一步的，所述第二介質層的材料為FR-4。

進一步的，所述金屬反射層的厚度為15μm。

進一步的，所述金屬反射層上的開孔單元由兩組軸對稱的半方環(huán)組成，兩組半方環(huán)的結構由多個具有相同中心點的正方環(huán)按照邊長從小到大，由內到外依次排列后，沿對稱邊的中心線切開后形成。

進一步的，所述L形貼片的L形的兩條邊的邊長相等，且與正方形貼片的邊長相配合。

進一步的，所述相鄰的兩個正方環(huán)之間的間距相等。

進一步的，所述金屬覆蓋層為金屬覆銅層。

本發(fā)明的工作原理：本發(fā)明的吸波材料中SRR金屬層的加入實現(xiàn)了吸波材料對不同頻段電磁波的諧振，使得吸波材料在吸波帶寬內部出現(xiàn)了多個連續(xù)吸波峰值，雙層不同電阻值FSS層的加入首先在吸波復合材料中引起入射電磁波與反射電磁波的干涉，起到反射屏的作用，其次由于電阻層的周期結構特性，無論入射的電磁波呈現(xiàn)什么樣的極化方式，對整個吸波結構的作用都相當于施加電壓激勵，能在雙層FSS電阻層上引起諧振電流，當形成自適應極化條件時，在損耗介質中會產生耗散電流，耗散電流在吸波材料中逐漸衰減而產生電磁能的損耗，因此，F(xiàn)SS結構電阻層能使外場的電磁波能量感應成耗散電流能量，而吸波復合材料中的損耗介質則使電流能量轉化為熱能，增加吸波復合材料的吸波性能；而且雙層不同介電常數介質結構的引入，可以使吸波結構更好地與自由空間波阻抗進行匹配，從而最大程度地減少反射波，提高吸波性能；同時雙層FSS結構電阻層的加入能夠增大吸波復合材料的表面輸入阻抗模，從而提高吸波復合材料的吸波性能。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明的復合介質雙層FSS結構SRR金屬層超輕薄吸波材料采用的雙層匹配FSS電阻層，結構簡單，便于加工制作；

(2)本發(fā)明的復合介質雙層FSS結構SRR金屬層超輕薄吸波材料由于采用雙層低介電常數介質層，在保證高吸波性能的前提下，最大限度的降低了吸波材料的整體重量；