[發明專利]基于磁性材料與集總器件的低頻超寬帶吸波體

有效

• 申請號: 202011012055.6
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112164896B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 李桐;曹祥玉;楊歡歡;李思佳;吉地遼日;田江浩
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

提供一種結構單元，該單元為方形結構，自上而下包括十字形金屬貼片(2)、介質基板(1)、金屬地板(3)，還包括與十字形金屬貼片(2)同層的集總電阻(4)。介質基板(1)為正方形薄片；十字形金屬貼片(2)貼合在介質基板(1)的上表面，在水平枝節和垂直枝節上各刻蝕有兩個縫隙；在縫隙上加載集總電阻(4)；金屬地板(3)完全覆蓋介質基板(1)的底面。還提供由上述結構單元構成的基于磁性材料與集總器件的低頻超寬帶吸波體，為線陣或面陣，陣列中的結構單元數量越多，吸波效果越好，面陣吸波效果顯著優于線陣。本發明通過磁性材料和集總電阻結合的方法實現0.23GHz～1.0GHz頻段內85％以上的吸波效果，解決了P波段吸波帶寬窄、吸波效果不理想的問題，且具有結構簡單、超薄、小型化的優點。

技術領域

本發明涉及寬帶吸波體，具體涉及一種基于磁性材料與集總器件的低頻超寬帶吸波體。

背景技術

超材料吸波體是一種結構型人工電磁材料，其利用單元結構的歐姆損耗和介質損耗實現對電磁波的強吸收，能達到近100％吸收率，在隱身領域具有廣闊的應用前景。但是其限制在于吸收帶寬較窄，且很難實現低頻工作。隨著先進的低頻雷達的發展，需要吸波體在P波段具有良好的吸波性能，而現有的吸波體大多工作在L～X波段，針對P波段的吸波體還很少有研究。雖然通過加大單元尺寸和厚度可以適當降低吸波體的工作頻率，但使其工作在P波段仍具有很大難度，并且低頻工作時剖面高、尺寸大、帶寬窄，這些問題都極大限制了吸波體在實際問題中的應用，所以亟待發展P波段寬帶超薄吸波體技術。

發明內容

為解決傳統吸波體在P波段工作時尺寸大、帶寬窄、吸波效果不理想的問題，本發明提出一種結構單元，以下簡稱為“單元”，其特征在于，單元為方形結構，自上而下包括十字形金屬貼片2、介質基板1、金屬地板3，還包括與十字形金屬貼片2同層的集總電阻4；其中

介質基板1為正方形薄片；

十字形金屬貼片2貼合在介質基板1的上表面，其中心與介質基板1的中心重合，由水平枝節和垂直枝節十字交叉組成，水平枝節和豎直枝節分別平行于介質基板1的兩條邊，且兩個枝節的長度與介質基板1的邊長相同；水平枝節和豎直枝節的寬度可以不同；水平枝節和垂直枝節上各刻蝕有兩個縫隙，共形成四個縫隙，這四個縫隙沿水平枝節和垂直枝節長度方向的尺寸完全相同，四個縫隙的寬度與所在水平枝節或垂直枝節的寬度等寬；四個縫隙靠近十字形金屬貼片2中心的前邊緣，與十字形金屬貼片2的中心距離相等；在縫隙上加載集總電阻4，集總電阻4完全覆蓋縫隙；

金屬地板3完全覆蓋介質基板1的底面。

在本發明的一個實施例中，介質基板1和金屬地板3的邊長w在22.0～42.0mm范圍內；水平枝節和豎直枝節的寬度s在0.2～1.5mm范圍內；介質基板1的厚度t在8.0～20.0mm范圍內；十字形金屬貼片2和金屬地板3的金屬厚度范圍為0.01～0.1mm范圍內；集總電阻4的阻值在100～500Ω范圍內。

在本發明的一個具體實施例中，介質基板1和金屬地板3的邊長w為32.0mm；水平枝節和豎直枝節的寬度s為0.6mm；介質基板1的厚度t為12.0mm；十字形金屬貼片2和金屬地板3的金屬厚度為0.035mm。

在本發明的另一個具體實施例中，集總電阻4的阻值為250Ω。

在本發明的又一個具體實施例中，在0.2GHz～1.0GHz的頻段內，介質基板1的磁導率從10.9下降到3.06，介電常數在7.5左右。

還提供一種利用上述結構單元制成的基于磁性材料與集總器件的低頻超寬帶吸波體，該低頻超寬帶吸波體是由多個相同的所述結構單元組成的周期性陣列結構，整體為二維排列的面陣，陣列尺寸為M×N，也就是含有M×N個結構單元，其中M、N均為大于等于2的自然數。