[發(fā)明專利]極化不敏感亞波長(zhǎng)三維吸波結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410777458.8
• 申請(qǐng)日: 2014-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN104411153A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李浩;伍瑞新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): H05K9/00
• 分類號(hào): H05K9/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電磁波吸波結(jié)構(gòu)，具體是一種亞波長(zhǎng)電磁波吸波結(jié)構(gòu)，更具體是一種極化不敏感三維電路模擬亞波長(zhǎng)電磁波吸波結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

電磁波吸波結(jié)構(gòu)在商業(yè)、國(guó)防和國(guó)家安全等方面均有廣泛的用途。為了減少電磁輻射，實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽和電磁隱身，寬帶、高吸收率的吸波結(jié)構(gòu)是必不可少的器件之一。近年來，隨著電磁隱身和電磁屏蔽受到了越來越多的重視，對(duì)寬帶、高吸收率的吸波結(jié)構(gòu)的需求變得越來越迫切。

微波段的吸波結(jié)構(gòu)可以由多種結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，如介質(zhì)型和磁性吸波結(jié)構(gòu)等。但這些結(jié)構(gòu)的吸波頻帶往往位于微波頻率高端，相對(duì)帶寬不大，且常常和電磁波的極化相關(guān)，受電磁波入射角度的影響大，不能滿足對(duì)微波頻段，特別是對(duì)微波頻率低端電磁波的吸波性能要求。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便的高性能亞波長(zhǎng)雙極化吸波結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)大入射角條件下對(duì)微波頻率低端電磁波的高效吸收。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：???????????

一種極化不敏感亞波長(zhǎng)三維吸波結(jié)構(gòu)，包括由多個(gè)結(jié)構(gòu)單元組成的周期性陣列結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)構(gòu)單元包括吸波體和阻抗匹配層。吸波體包括四片單面附銅介質(zhì)板，長(zhǎng)方體狀的鋁柱，以及金屬接地板。金屬接地板位于結(jié)構(gòu)單元底部，鋁柱位于結(jié)構(gòu)單元中心且垂直設(shè)于金屬接地板上，鋁柱底部與金屬接地板之間電連接。四片單面附銅介質(zhì)板位于結(jié)構(gòu)單元四周且垂直設(shè)于金屬接地板上，單面附銅介質(zhì)板與金屬接地板之間電連接，四片單面附銅介質(zhì)板分別與鋁柱的四個(gè)側(cè)面構(gòu)成平行板波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；阻抗匹配層包括介質(zhì)頂板及其上面的電路，位于吸波體上方緊貼吸波體，電路由集總電阻電容元件構(gòu)成，并與吸波體有良好的電接觸。

進(jìn)一步的，所述集總電阻電容元件為貼片型電阻電容，組成電路為串聯(lián)電路。

進(jìn)一步的，所述單面附銅介質(zhì)板、金屬接地板、介質(zhì)頂板的介質(zhì)板材料為

Rogers板材。

進(jìn)一步的，所述單面附銅介質(zhì)板、金屬接地板、介質(zhì)頂板的介質(zhì)板相對(duì)介電常數(shù)為4.0-4.4之間。

進(jìn)一步的，所述單面附銅介質(zhì)板、金屬接地板、介質(zhì)頂板的形狀為矩形，單面附銅介質(zhì)板、金屬接地板上銅質(zhì)貼片為矩形。

進(jìn)一步的，所述單面附銅介質(zhì)板的介質(zhì)板厚度為0.5mm-0.8mm，金屬接地板、介質(zhì)頂板的厚度為1mm。

亞波長(zhǎng)三維吸波結(jié)構(gòu)適用于微波，毫米波及THz波段。根據(jù)吸波結(jié)構(gòu)的工作頻率須對(duì)各部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)和所用材料進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。

工作原理：?jiǎn)蚊娓姐~介質(zhì)板、鋁柱和金屬接地板組成終端短路傳輸線。由傳輸線理論可知，當(dāng)電磁波由吸波結(jié)構(gòu)上方入射時(shí)，該終端短路傳輸線可等效為一個(gè)阻抗，該阻抗與介質(zhì)頂板上的集總電阻電容元件構(gòu)成匹配層一起形成一個(gè)等效的RLC并聯(lián)電路。通過匹配層實(shí)現(xiàn)了吸波結(jié)構(gòu)和空氣在較寬頻率范圍內(nèi)的阻抗匹配，讓入射電磁波進(jìn)入到吸波結(jié)構(gòu)中。進(jìn)入到吸波結(jié)構(gòu)的電磁能被等效的RLC并聯(lián)電路中的電阻耗散掉，轉(zhuǎn)化為在集總元件上的焦耳熱能，從而實(shí)現(xiàn)了寬頻帶高吸收率的吸波效果。

有益效果：本發(fā)明提出一種由集總元件匹配的電路模擬亞波長(zhǎng)電磁波吸波結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱“吸波結(jié)構(gòu)”）。這種吸波結(jié)構(gòu)不但具有吸收效率高、相對(duì)帶寬大、可在大入射角低頻率下工作以及亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，而且還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、成本低廉、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)勢(shì)。該結(jié)構(gòu)克服了一般吸波結(jié)構(gòu)吸波頻率較高以及單極化的問題，實(shí)現(xiàn)了微波頻率低端（1.2-5GHz）的優(yōu)異雙極化吸波效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的周期結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)示意圖（俯視圖），圖中的外框是單面附銅介質(zhì)板。

圖2為本發(fā)明的周期結(jié)構(gòu)單元的三維結(jié)構(gòu)視圖。

圖3為本發(fā)明的樣品圖。

圖4為本發(fā)明的S11參數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果圖。

圖5為本發(fā)明的S11參數(shù)在不同電磁波入射角度下的測(cè)量結(jié)果圖。

圖1、圖2中，1：鋁柱，2：銅質(zhì)貼片，3：集總電阻電容元件，4：介質(zhì)板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。