[發(fā)明專利]一種多頻帶有源超材料吸波器

在審

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• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111755833A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳名松;梁玉林;周奕捷;高喜;彭麟
• 申請（專利權(quán)）人: 陳名松
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q17/00
• 代理公司: 上海首言專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31360
• 代理人: 苗繪

本發(fā)明公開了一種多頻帶有源超材料吸波器，包括介質(zhì)基板、印制在介質(zhì)基板的頂面的超表面金屬諧振陣列層、加載在超表面金屬諧振陣列層上的變?nèi)荻O管及印制在介質(zhì)基板的背面的金屬接地層，其特征在于：所述超表面金屬諧振陣列層由沿介質(zhì)基板的頂面的X軸方向和Y軸方向連續(xù)排列的多個(gè)單元結(jié)構(gòu)組成，每個(gè)所述單元結(jié)構(gòu)均包括一個(gè)金屬圓片及均勻分布于金屬圓片外圓周的外側(cè)的四個(gè)三角形金屬貼片，在每個(gè)所述單元結(jié)構(gòu)中，每個(gè)所述三角形金屬貼片與所述金屬圓片之間均焊接有變?nèi)荻O管。本發(fā)明的吸波器具有多個(gè)吸波頻帶，通過調(diào)節(jié)變?nèi)荻O管的偏置電壓可以進(jìn)行連續(xù)調(diào)諧，調(diào)節(jié)吸波器的吸波性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁波吸波技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多頻帶有源超材料吸波器。

背景技術(shù)

吸波材料是有效吸收投射到它表面的電磁波，顯著降低目標(biāo)回波強(qiáng)度的一類功能材料，傳統(tǒng)吸波材料如鐵氧體、金屬微粉、碳化硅、導(dǎo)電纖維等存在厚、重、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，應(yīng)用范圍受到限制。新型超材料的出現(xiàn)，克服了衍射效應(yīng)給傳統(tǒng)吸波材料帶來的厚度限制，具有厚度薄、質(zhì)量輕、吸收強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。超材料是一種由亞波長微結(jié)構(gòu)單元按照一定規(guī)律排列所構(gòu)成的人工材料。可以通過調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)單元的幾何形狀、尺寸和分布形式來調(diào)控材料的諧振特性。超材料可以呈現(xiàn)天然材料所不具備的超長物理性能，即負(fù)折射率、負(fù)磁導(dǎo)率、負(fù)介電常數(shù)等。因此，超材料吸波材料在雷達(dá)、電磁隱身等軍事領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用價(jià)值。

目前，基于超材料的吸波材料發(fā)展迅速，一些極化不敏感、寬入射角、多頻帶、寬頻帶的吸波結(jié)構(gòu)不斷被提出，但這些超材料吸波器都是無源器件，其吸波功能單一，工作頻率和吸波性能不可調(diào)節(jié)，在實(shí)際應(yīng)用中受到很大的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有的超材料吸波器頻率單一、吸波性能不可調(diào)節(jié)的問題，提供一種多頻帶有源超材料吸波器。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種多頻帶有源超材料吸波器，包括介質(zhì)基板、印制在介質(zhì)基板的頂面的超表面金屬諧振陣列層、加載在超表面金屬諧振陣列層上的變?nèi)荻O管及印制在介質(zhì)基板的背面的金屬接地層，所述超表面金屬諧振陣列層由沿介質(zhì)基板的頂面的X軸方向和Y軸方向連續(xù)排列的多個(gè)單元結(jié)構(gòu)組成，每個(gè)所述單元結(jié)構(gòu)均包括一個(gè)金屬圓片及均勻分布于金屬圓片外圓周的外側(cè)的四個(gè)三角形金屬貼片，在每個(gè)所述單元結(jié)構(gòu)中，每個(gè)所述三角形金屬貼片與所述金屬圓片之間均焊接有變?nèi)荻O管。

在Y軸方向上，相鄰兩單元結(jié)構(gòu)的金屬圓片之間均連接有第一金屬臂。

在每個(gè)所述單元結(jié)構(gòu)中，在Y軸方向上，相鄰兩三角形金屬貼片之間均連接有第二金屬臂。

在每個(gè)所述單元結(jié)構(gòu)中，四個(gè)所述三角形金屬貼片的結(jié)構(gòu)尺寸均相同。

所述介質(zhì)基板為耐燃等級為FR-4的絕緣材料板，該板材的介電常數(shù)為4.3，損耗正切角為0.025。

所述介質(zhì)基板的尺寸為16mm×16mm×1.5mm。

所述變?nèi)荻O管為型號SMV2202-040LF的變?nèi)荻O管。

所述超表面金屬諧振陣列層為銅箔層，該銅箔層的厚度為0.035mm。

所述金屬接地層為銅箔層。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在不改變結(jié)構(gòu)的情況下，通過改變施加在變?nèi)荻O管的偏置電壓V，即可使電磁波的頻率吸波特性連續(xù)可調(diào)，改變其吸波性能；本發(fā)明有多個(gè)吸波頻帶，并且每個(gè)吸波頻帶都是可調(diào)的；本發(fā)明可在較寬的入射角范圍內(nèi)保持吸波性能；本發(fā)明基本結(jié)構(gòu)簡單，易于加工生產(chǎn)；本發(fā)明的超表面金屬諧振陣列層加載了變?nèi)荻O管，通過調(diào)節(jié)施加在變?nèi)荻O管兩端的電壓大小，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)諧，調(diào)節(jié)吸波性能，有效地解決了無源超材料吸波器一旦加工完成，其吸波特性就沒法被改變的缺陷，本發(fā)明可適用于更加復(fù)雜的電磁環(huán)境。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；