[發明專利]一種柔性電磁散射調控結構及其制作方法

有效

• 申請號: 202010299929.4
• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN111478050B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 黃賢俊;田濤;林銘團;徐延林;劉繼斌;劉培國
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 張勇;周曉艷

本發明提供了一種柔性電磁散射調控結構，包括柔性介質層和設置在柔性介質層上的導電圖案，所述導電圖案包括陣列排布的導電單元，縱向相鄰的兩個導電單元間通過變容二極管相連，橫向相鄰的兩個導電單元間通過橫向直流偏置線相連，并在每一橫列的兩側設置正負電壓供電總線形成供電網絡；同一橫列設置的變容二極管極性相同，縱向相鄰設置的變容二極管極性相反，所有變容二極管并聯設置。本發明還提供了該電磁散射調控結構的制作方法。利用該柔性電磁散射調控結構可以實現柔性共形覆蓋，在電子對抗中發揮更大的作用，大大降低武器裝備被偵測到的概率，提高其生存能力。

技術領域

本發明涉及電磁屏蔽技術領域，特別地，涉及一種柔性電磁散射調控結構及其制作方法。

背景技術

電磁散射特征控制材料具有控制入射電磁波反射特性的能力，通常用頻率選擇表面來實現。可調的頻率選擇表面(Frequency Selective Surface,FSS)是具有控制入射波透射、反射特性并且能夠調節該特性的一種結構，其功能相當于傳輸特性可調的空間濾波器。在調頻通信抗干擾、智能雷達罩、電子對抗等領域得到了應用。

但是，傳統電磁散射調控結構主要采用印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB)工藝來加工制作，存在尺寸受限、成本較高、難以共形等缺陷，限制了其實際應用性，無法滿足裝備電磁兼容與防護中對大面積、輕質、低成本、柔性共形FSS的迫切需求。而現有基于增材工藝的FSS都集中在傳統無源FSS的設計，如在柔性織布或PET基材上加工無源FSS結構，其頻率特性是固定的，難以應用于電磁散射調控。

SyedAbdullah Nauroze等人在纖維素紙上加工了全噴墨打印的柔性可調頻率選擇表面，使用Miura折紙結構得到FSS結構的工作頻率可調性，但該結構需通過折疊實現頻率調諧，無法做到共形，且實際操作困難。

國內的崔鐵軍團隊研發了一種電磁編碼超材料，每個編碼單元可通過二極管的開和關來獲得不同的相位響應，結合FPGA可以實現電磁波的散射控制。但是，這種超材料需要采用PCB工藝加工到基材之上，并且需要設計通孔供電網絡，結構復雜，成本較高，無法大面積生產應用。另外，該結構需要對FPGA和二極管進行正向電壓供電，功耗高。

本發明利用新型的加工工藝--增材工藝設計諧振頻率可調的柔性電磁散射調控結構，來實現電磁散射調控特性。這種新型的增材工藝，例如絲網印刷(Screen Printing)和電流體打印技術，具有非接觸、大面積、復雜曲面打印、高分辨率的特點，不但可以在平面上印刷，也可以在曲面、球面及凹凸面的承印物上進行打印，突破了傳統PCB工藝尺寸受限、基材單一、成本高的局限。

發明內容

本發明目的在于提供一種柔性電磁散射調控結構，采用增材工藝技術直接將金屬材料加工到基材之上，不需要刻蝕等處理，其不但可以在平面上印刷，也可以在曲面、球面及凹凸面的承印物上進行打印，而且具有非接觸、大面積、復雜曲面打印、高分辨率的特點，突破了傳統PCB工藝尺寸受限、基材單一、成本高的局限。

為實現上述目的，本發明提供了一種柔性電磁散射調控結構，包括柔性介質層和設置在柔性介質層上的導電圖案，所述導電圖案包括陣列排布的導電單元，縱向相鄰的兩個導電單元間通過變容二極管相連，橫向相鄰的兩個導電單元間通過橫向直流偏置線相連，并在每一橫列的兩側設置正負電壓供電總線形成供電網絡；同一橫列設置的變容二極管極性相同，縱向相鄰設置的變容二極管極性相反，所有變容二極管并聯設置。

進一步的，所述導電圖案通過絲網印刷工藝印刷在柔性介質層上。

進一步的，所述柔性介質層的材質為PET、PI膜或者織布。

進一步的，所述柔性電磁散射調控結構具有兩個諧振頻率，一個是由導電單元結構產生的固定諧振頻率，另一個是由變容二極管控制的可調諧振頻率，所述由導電單元結構產生的固定諧振頻率大于由變容二極管控制的可調諧振頻率的最大值。

進一步的，所述導電單元為中心對稱結構。