[發(fā)明專利]一種基于電阻膜的寬頻超材料吸波體

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310425953.1
• 申請(qǐng)日: 2023-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN116315731A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張子棟;張璐婕;曾慶熙;蔡汶君;劉子璇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q17/00
• 分類號(hào): H01Q17/00;H01Q15/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

本發(fā)明涉及吸波材料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)涉及一種基于電阻膜的寬頻超材料吸波體。基于電阻膜的寬頻超材料吸波體由正方形結(jié)構(gòu)單元在xy平面內(nèi)周期延拓而成；所述正方形結(jié)構(gòu)單元包括由上到下依次設(shè)置的頂層電阻膜、上層介質(zhì)層、中間層電阻膜、中間層介質(zhì)層和金屬背板；所述頂層電阻膜的圖案為由兩個(gè)十字交叉的全等橢圓形組成的中心對(duì)稱圖形；所述上層介質(zhì)層、中間層電阻膜、中間層介質(zhì)層和金屬背板在xy平面的投影為同一正方形，所述正方形的邊長(zhǎng)與周期相等。本發(fā)明提供的寬頻超材料吸波體具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、厚度薄、極化穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，解決了超材料吸波結(jié)構(gòu)吸波帶寬不足、極化敏感、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，并且可以實(shí)現(xiàn)12.85?43GHz范圍內(nèi)的寬頻吸波效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及吸波材料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)涉及一種基于電阻膜的寬頻超材料吸波體。

背景技術(shù)

公開該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

吸波材料是能吸收投射到它表面的電磁波能量，并通過材料的損耗轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿囊活惒牧稀Ｔ诿裼梅矫妫陙黼S著電子技術(shù)的發(fā)展，GHz頻段的電子設(shè)備和通訊設(shè)備在快速增加，由此引起吸波材料廣泛應(yīng)用，如電磁波選擇頻率吸收、降低電磁干擾，提升設(shè)備的電磁兼容，消除或者減少電磁輻射污染等。而在軍用方面，在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中，如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)打擊已經(jīng)成為戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的關(guān)鍵因素，因此實(shí)現(xiàn)飛機(jī)和潛艇等大型軍事裝備的雷達(dá)隱身性能至關(guān)重要。吸波材料通過將入射電磁波轉(zhuǎn)化為熱能等其他形式能量從而降低雷達(dá)散射面，可以顯著提高武器裝備的隱身性能，減小被敵方雷達(dá)發(fā)現(xiàn)的危險(xiǎn)，提高生存能力和作戰(zhàn)效果。

在吸波材料的設(shè)計(jì)中，一直遵循薄輕寬強(qiáng)的理念，但是傳統(tǒng)的吸波材料比如磁損耗型的鐵氧體，羥基鐵粉等，雖然能實(shí)現(xiàn)在較小厚度下，較寬的吸收帶寬和低頻下較好的吸收效果，但是其本身密度較大，質(zhì)量重，且其磁性受居里溫度影響，當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，磁性消失，導(dǎo)致吸波性能失效；介電損耗型的碳化硅、碳纖維等，通過增加層數(shù)、厚度等也能實(shí)現(xiàn)較好的吸波效果，但是存在厚度較厚，制備工藝復(fù)雜等缺陷。

超材料作為一種通過人工設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)天然材料所不具備的物理性能。不同于傳統(tǒng)吸波材料，超材料是通過調(diào)整結(jié)構(gòu)尺寸實(shí)現(xiàn)電磁參數(shù)可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)有效電磁波吸收。超材料吸波結(jié)構(gòu)具有厚度薄，吸收效果好，質(zhì)量輕等優(yōu)勢(shì)，但仍存在吸波帶寬不足、極化敏感、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于電阻膜的寬頻超材料吸波體。本發(fā)明提供的寬頻超材料吸波體具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、厚度薄、極化穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，解決了超材料吸波結(jié)構(gòu)吸波帶寬不足、極化敏感、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，并且可以實(shí)現(xiàn)12.85-43GHz范圍內(nèi)的寬頻吸波效果。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

第一方面，本發(fā)明提供了一種基于電阻膜的寬頻超材料吸波體，由正方形結(jié)構(gòu)單元在xy平面內(nèi)周期延拓而成；所述正方形結(jié)構(gòu)單元包括由上到下依次設(shè)置的頂層電阻膜、上層介質(zhì)層、中間層電阻膜、中間層介質(zhì)層和金屬背板；所述頂層電阻膜的圖案為由兩個(gè)十字交叉的全等橢圓形組成的中心對(duì)稱圖形；所述上層介質(zhì)層、中間層電阻膜、中間層介質(zhì)層和金屬背板在xy平面的投影為同一正方形，所述正方形的邊長(zhǎng)與周期相等。

上述本發(fā)明的一種或多種技術(shù)方案取得的有益效果如下：

基于電阻膜的寬頻超材料吸波體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，忽略電阻膜層和金屬層的厚度，結(jié)構(gòu)總厚度僅為3mm；采用中心對(duì)稱圖形，具有極化穩(wěn)定性。

仿真結(jié)果表明，寬頻超材料吸波體的吸收頻帶為12.85-43GHz，在此頻帶范圍內(nèi)有兩個(gè)吸收峰20.2GHz和38.7GHz，在20.2GHz實(shí)現(xiàn)吸收率94％，相對(duì)帶寬為107.97％，實(shí)現(xiàn)了很好的寬頻吸波性能。

相比同類型吸波范圍大致相同在12-40GHz區(qū)間的電阻膜吸波體，本發(fā)明設(shè)計(jì)的吸波體結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，且吸收帶寬更寬。

附圖說明