[實(shí)用新型]一種基于3D打印的全介質(zhì)超材料多頻段完美吸波陣列

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202022254123.1
• 申請(qǐng)日: 2020-10-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN213636313U
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉金榮;肖丙剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q17/00
• 分類號(hào): H01Q17/00;H01Q15/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于3D打印的全介質(zhì)超材料段頻段完美吸收陣列，屬于人工電磁超材料吸波領(lǐng)域。一種基于3D打印的全介質(zhì)超材料多頻段完美吸波器，陣列的單元結(jié)構(gòu)由三個(gè)正交并且相差60度的“工”型介質(zhì)結(jié)構(gòu)組成，使用ABS作為該超材料吸波陣列的介電材料，底部使用PEC材料阻擋電磁波，使得電磁波只有反射沒(méi)有透射。該吸波器重量輕、體積小、成本低、易制備。在8GHZ?18GHZ實(shí)現(xiàn)10個(gè)低于?10dB(行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))的吸收峰，最強(qiáng)達(dá)到?25dB。此外，由于該結(jié)構(gòu)具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，吸波陣列對(duì)極化不敏感。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及基于3D打印的超材料多頻帶吸波陣列的設(shè)計(jì)方法，屬于人工電磁超材料吸波領(lǐng)域，涉及一種基于全介質(zhì)材料MIE共振的吸波現(xiàn)象，在實(shí)際應(yīng)用中具有在X波段和Ku波段中(8GHz-18GHz)多個(gè)頻段點(diǎn)吸收電磁波的能力。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展和電磁波的廣泛應(yīng)用，各種電磁設(shè)備的使用會(huì)帶來(lái)許多電磁輻射和干擾的問(wèn)題，因此無(wú)論是武器產(chǎn)品還是民用設(shè)備都對(duì)電磁波吸收材料的需求越來(lái)越大。而傳統(tǒng)完美吸波器通常為金屬表面、介質(zhì)中間層和底部反射底板這種“三明治”結(jié)構(gòu)，這使得吸波器重量大、體積小，人們?yōu)榱双@得更完美的吸波效果和多頻帶的吸波能力，頂層金屬不得不設(shè)計(jì)越來(lái)越精密，越來(lái)越復(fù)雜，這無(wú)疑更加增加了設(shè)計(jì)制備的難度和成本。而且金屬易破碎熱傳導(dǎo)性高歐姆損耗高，在使用過(guò)程中往往伴隨著損耗和升溫，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較差。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上人工電磁超材料吸波領(lǐng)域出現(xiàn)的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種基于3D打印超材料的重量輕、體積小、易制備、吸波能力強(qiáng)的多頻帶吸波陣列來(lái)有效改善這些問(wèn)題。

本發(fā)明的實(shí)施例是這樣實(shí)行的：

一種基于3D打印的全介質(zhì)超材料多頻段完美吸波器，陣列的單元結(jié)構(gòu)由三個(gè)正交并且相差60度的“工”型介質(zhì)結(jié)構(gòu)組成，使用ABS作為該超材料吸波陣列的介電材料，底部使用PEC使得電磁波只有反射沒(méi)有透射。ABS是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三種單體的三元共聚物，具有良好的性能和低廉的價(jià)格，是3D打印常用原材料之一。該材料的介電常數(shù)為2.7，損耗為0.01。圖1(a)(b)為該頻率選擇器單元的設(shè)計(jì)，其中底座的尺寸L＝30mm，高度H＝30mm，壁厚度m＝2.2mm。

通過(guò)超材料單元尺寸結(jié)構(gòu)形狀的改變，不同的結(jié)構(gòu)可以激發(fā)不同的諧振模式，在亞波長(zhǎng)條件下，在某些諧振點(diǎn)，可以發(fā)生介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的雙負(fù)特性，而雙負(fù)材料很難在自由空間阻抗匹配，因此實(shí)現(xiàn)帶阻。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、結(jié)合3D打印技術(shù)，使用最常見(jiàn)的3D打印原材料ABS進(jìn)行設(shè)計(jì)，重量輕、體積小、成本低、易制備。

2、在8GHZ-18GHZ實(shí)現(xiàn)10個(gè)低于-10dB(行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))的吸收峰，最強(qiáng)達(dá)到-25dB。

3、該材料采用中心對(duì)稱設(shè)計(jì)，對(duì)極化不敏感。

附圖說(shuō)明

圖1為超材料單元結(jié)構(gòu)的俯視圖與完整器件的示意圖和該超材料的反射頻譜：

圖2為本發(fā)明中超材料吸波器在頻率f1＝8.732GHz,f2＝11.739GHz,f3＝17.989GHz三個(gè)選定的峰的電磁場(chǎng)分布。

圖3表示本發(fā)明中超材料吸波器在頻率f1＝8.732GHz,f2＝11.739GHz,f3＝17.989GHz三個(gè)選定的峰的功率損耗密度分布。

圖4表示本發(fā)明的實(shí)際產(chǎn)品圖；

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施的方法、目的及技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案，性能指標(biāo)進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。