[發明專利]一種大角度不敏感的等離子體超材料寬帶吸波器

有效

• 申請號: 201810017477.9
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108183337B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 章海鋒;楊靖;張浩;劉佳軒
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學;南京郵電大學南通研究院有限公司
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00;G02B5/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

本發明公開了一種大角度不敏感的等離子體超材料寬帶吸波器，其結構包括底層金屬反射板以及金屬板上方的介質基板和固態等離子體諧振單元。經過特殊的設計形成一種等離子體超材料，固態等離子體由PIN單元組成的陣列實現，PIN單元之間有隔離層進行隔離，通過其兩端加載的可編程邏輯陣列來控制激勵PIN單元陣列，以便得到固態等離子體。固態等離子體諧振單元有兩種工作狀態，激勵狀態和未激勵狀態。該等離子體超材料吸波器對TE和TM極化波都有很好的吸收效果，而且對于電磁波大角度入射有著良好的吸收效果，并通過編程方式控制固態等離子體構成的諧振單元的激勵區域實現對不同諧振單元的激勵，從而達到對吸波器不同頻率動態調控的目的。

技術領域

本發明涉及一種大角度不敏感的等離子體超材料寬帶吸波器，屬于無線電通信、微波器件領域。

背景技術

近年來，隨著電子科學與技術的發展與進步，電磁超材料在物理學、電磁學、光學、材料學等領域都有廣泛的應用前景，電磁超材料在電磁學方面一個重要的應用就是產生了電磁超材料吸波器。

隨著軍事科技的發展，使得雷達具備全天候、抗干擾、和遠程探測等能力，電磁超材料吸波器就成為了雷達的組成部分，但是現有的電磁超材料吸波器只是對特定頻率的電磁波具有有效吸收，且吸收的帶寬較窄，不能在整個光譜范圍內達到較好吸收，當電磁波大角度入射時，吸波器的吸收性能較差。而且，傳統意義上的超材料吸波器很難得到可調諧的吸收頻譜，獲得可調諧的吸收頻譜不得不引入大量的集總元件，控制電路復雜而且不利于集成和芯片化一體制造。

固態等離子體能夠很好地解決這一問題，它是采用利用電或光激勵的形式在半導體本征層形成的，當形成的固態等離子體內載流子濃度達到一定值時，其電導性可與金屬相比擬。當未激發成固態等離子體時，其就是半導體材料表現出介質的特性，對電磁波沒有響應具有低RCS的特性可實現其電磁隱身性能，因此可以用來制成可調諧/可重構的微波器件。

發明內容

針對電磁超材料吸波器的應用及超材料吸波器的諸多不足，本發明提供一種大角度不敏感的等離子體超材料寬帶吸波器，通過可編程的邏輯陣列來控制固態等離子體的激勵區域的激勵狀態，以此來實現對不同頻率的動態調控，另外可以通過動態的改變激勵區域來實現吸收頻率跨越X波段和Ku波段。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

本發明提供一種大角度不敏感的等離子體超材料寬帶吸波器，包括底層反射板，所述底層反射板上設置有介質基板，所述介質基板上設有呈對角線對稱的周期排布的若干固態等離子體諧振單元；

所述固態等離子體單元通過連接等離子體激勵源進行激勵，每個等離子體激勵源的通斷通過編程控制邏輯陣列進行控制；

每個所述固態等離子體諧振單元包括N個三角環形固態等離子體單元構成的嵌套結構及其內部設置的三角形固態等離子體單元，其中，每個三角環形固態等離子體諧振單元分別由一個等邊三角形的環形固態等離子體諧振單元截成的兩個部分構成，且兩個部分之間存在間隙。

作為本發明的進一步技術方案，所述介質基板是具有損耗角正切的FR-4。

作為本發明的進一步技術方案，所述固態等離子體由PIN單元組成的陣列實現，且PIN單元之間設有隔離層進行隔離。

作為本發明的進一步技術方案，所述介質基板上設置的固態等離子體諧振單元通過等離子體柱與底層反射板連接。

作為本發明的進一步技術方案，每個所述固態等離子體諧振單元包括3個三角環形固態等離子體單元構成的嵌套結構及其內部設置的三角形固態等離子體單元，三角形固態等離子體單元通過等離子體柱與底層反射板連接。

作為本發明的進一步技術方案，所述介質基板上設有呈對角線對稱的周期排布的四個固態等離子體諧振單元，處于對角線上的兩個固態等離子體諧振單元呈中心對稱且尺寸完全相同；