[發明專利]基于寬邊折疊偶極子陣列的寬帶微波吸收體

在審

• 申請號: 201410306746.5
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN105305094A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 車文荃;常玉梅;周雍;熊瑛;韓葉
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00;H05K9/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

技術領域

本發明屬于微波電路領域，特別是一種基于寬邊折疊偶極子陣列的寬帶微波吸收體。

背景技術

武器裝備對雷達隱身與反隱身方面的應用一直都是國防科研中的重要課題。譬如將微波吸收材料應用在雷達隱身方面，用于降低目標的雷達散射截面，已經逐漸成為提升現代武器裝備及指揮系統作戰能力的重要參考指標；此外，電子設備中信息通過傳導和輻射的形式向外部泄露，對于信息安全來說電磁輻射比傳導更容易被偵獲，因此使用微波吸收材料/屏蔽材料用于提高電子設備的電磁環境安全性方面的研究，對于軍用設備或民用電子信息產品來說都有重大的研究意義和廣泛的應用前景。

電磁波吸收體的使用是實現屏蔽電磁波不干擾其它設備以及不被其它設備干擾的一種有效手段。根據其作用機理不同，吸收體的研究主要分為兩大類：一種是對新型材料的研究，例如吸收劑，吸波材料等復合材料的設計以及超材料的運用；另外一種就是基于電路理論的設計，例如金屬網，Salisbury屏，Jaumann吸收體以及不僅包含電阻成分還包含電抗成分的電路模擬吸收體。目前，對電路模擬吸收體的研究著重于對電阻性材料的研究，通過設計不同形狀和不同阻抗值的電阻膜，來實現對入射電磁波的吸收。對于此類吸收體來說，若想在更寬的帶寬內獲得比較理想的吸收性能，則采取的主要手段是增加吸收層的層數，這不僅會增加制作的成本，還會使得吸收體的體積和重量增加。

由上可知，現有技術的實現方法比較復雜，且很難實現既具有工作帶寬寬的特性又具有低剖面特性的微波吸收體。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種基于寬邊折疊偶極子陣列的寬帶微波吸收體，它能在寬頻段內吸收入射電磁波。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于寬邊折疊偶極子陣列的寬帶微波吸收體，包括若干個呈周期性排列的雙極化寬邊折疊偶極子方型單元，每個雙極化寬邊折疊偶極子方型單元均包括兩個相同的寬邊折疊偶極子、介質基板、聚苯乙烯泡沫板和金屬板，上述兩個寬邊折疊偶極子相互垂直相交，其交點位于寬邊折疊偶極子的中心，所述寬邊折疊偶極子印制在介質基板上，介質基板下方設置金屬板，介質基板和金屬板之間填充聚苯乙烯泡沫板，上述兩個寬邊折疊偶極子分別位于雙極化寬邊折疊偶極子方型單元的兩條對角線上；每個寬邊折疊偶極子均包括第一金屬貼片、第二金屬貼片、金屬帶、第一金屬柱、第二金屬柱、第一電阻、第二電阻和金屬連接帶，第一金屬貼片和第二金屬貼片的結構相同，均為帶兩個切角的矩形，所述兩個切角位于矩形的同一個窄邊，第一金屬貼片的切角端連接第一電阻，第一金屬貼片的另一端設置第一金屬柱，第一電阻的另一端通過金屬連接帶與第二電阻相連，第二電阻的另一端與第二金屬貼片的切角端相連，第二金屬貼片的另一端設置第二金屬柱，金屬帶位于介質基板的底層且位于金屬連接帶正下方，金屬帶的兩端分別與第一金屬柱和第二金屬柱相連，所述第一電阻和第二電阻的結構相同。

介質基板的介電常數ε_r為2.2～10.2，厚度d為1.5mm。

聚苯乙烯泡沫板的等效介電常數為1.03～1.07，厚度為其中λ0為自由空間的波長。

第一金屬貼片的最大寬度為金屬帶寬度的十倍，金屬帶的長度等于第一金屬貼片、第二金屬貼片、第一電阻、第二電阻和金屬連接帶的長度總和，第一金屬貼片切角端的寬度與第一電阻及金屬連接帶的寬度相同；第一金屬柱和第二金屬柱之間的距離為金屬帶長度的0.9倍，第一金屬柱和第二金屬柱的高度相同，均等于介質基板的厚度。

第一電阻和第二電阻的阻值相同，均為110歐姆～130歐姆。

雙極化寬邊折疊偶極子方型單元以方型晶格的形式進行周期排列。

雙極化寬邊折疊偶極子方型單元以三角形晶格的形式進行周期排列。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：1)本發明提出的基于寬邊折疊偶極子陣列的微波吸收體，可實現對雙極化入射電磁波的吸收；其相對工作帶寬超過110％，并且當入射波的角度為45°時，吸收帶寬仍然保持在90％以上；2)本發明提出的基于折疊偶極子結構的微波吸收體，雖然采用了雙層的介質材料，卻只采用了單層的金屬貼片電路，配合薄膜貼片電阻的使用，結構更加簡單，加工更容易，并且成本和重量都相對較小，因而可以大規模生產；此外，還可與其他技術，譬如MEMS開關技術相結合設計出具有接收、發射及吸收等功能的雷達系統部件。

下面結合附圖對本發明作進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明的寬邊折疊偶極子的頂層結構示意圖。