一種雙頻超材料吸波體的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種超材料吸波體，尤其涉及一種雙頻超材料吸波體。
【背景技術】
[0002]雷達吸波材料是一類能有效吸收入射電磁波，顯著降低目標回波強度的功能材料，可以大幅降低目標的雷達散射截面，從而提高其隱身性能。傳統的雷達吸波材料存在著厚、重、穩定性差等缺點，在應用上受到了很大的限制。
[0003]超材料是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構或復合材料。超材料吸波體，又稱超材料吸波結構，作為一種新的人工電磁材料，因具有結構簡單、超薄、體積小和吸波率高等優點，近年來受到了科研人員的廣泛關注，并對其展開了相關研究。自2008年Landy基于超材料的電磁I禹合諧振特性,首次提出由電諧振器、損耗介質和金屬微帶線構成的具有完美吸波特性的超材料吸波結構以來，超材料吸波結構的研究取得了快速的發展。
[0004]目前，研究人員已經提出了很多種超材料吸波結構，例如各種極化不敏感吸波結構和寬入射角的超材料吸波結構，但是這些吸波結構的工作頻段限制在單頻段，然而當今微波器件正朝著多頻段的方向發展。因此，有必要設計一種雙頻超材料吸波結構。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了提供了一種工作于雙頻段的具有極化不敏感和寬入射角特性的雙頻超材料吸波體。
[0006]本發明的目的是這樣實現的:由自下而上依次設置的底層金屬薄膜、中間損耗介質層和頂層金屬薄膜組成，底層金屬薄膜、中間損耗介質層和頂層金屬薄膜之間相互貼合，所述底層金屬薄膜是全金屬薄膜，頂層金屬薄膜包括金屬圓環和位于金屬圓環內的金屬方環組成，金屬圓環的中心和金屬方環的中心與中間損耗介質層的中心以及底層金屬薄膜的中心在一條直線上，且金屬方環的四個角分別正對于中間損耗介質層的四個邊的中點。
[0007]本發明還包括這樣一些結構特征:
[0008]1.底層金屬薄膜、金屬圓環和金屬方環的材料是金屬銅，中間損耗介質層是FR4介質，介電常數為4.4，損耗角正切值為0.02。
[0009]2.底層金屬薄膜的長度和寬度分別與中間損耗介質層的長度和寬度相等。
[0010]與現有技術相比，本發明的有益效果是:(I)本發明提出的雙頻超材料吸波體結構的頂層金屬薄膜由兩種結構組成，分別是金屬方環和金屬圓環，這兩種結構可以產生兩個不同的電磁諧振點，從而可以實現雙頻的吸波效果。(2)本發明提出的雙頻超材料吸波體結構的底層金屬薄膜為全金屬結構，采用這種結構可以保證無電磁波透射，進入到吸波體內部的電磁波在介質損耗和歐姆損耗的作用下被全部損耗掉。(3)本發明提出的雙頻超材料吸波體結構為對稱結構，可以吸收任意極化角度的電磁波，同時也可以吸收不同極化類型的電磁波。(4)本發明提出的雙頻超材料吸波體結構具有高吸波率的特點，對于垂直入射的電磁波，本發明在兩工作頻點的吸波率均可達到99%以上。(5)本發明提出的雙頻超材料吸波體結構具有寬入射角的特性，當電磁波的入射角度增加到50度時，本發明在兩工作頻點的吸波率仍能保持在74%以上。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的結構示意圖；
[0012]圖2(A)是本發明的正視圖，圖2(B)是本發明的側視圖；
[0013]圖3是本發明對垂直入射的TE、TM極化電磁波的吸波率示意圖；
[0014]圖4為本發明對斜入射角為20°的TE、TM極化電磁波的吸波率示意圖；
[0015]圖5為本發明對斜入射角為40°的TE、TM極化電磁波的吸波率示意圖；
[0016]圖6為本發明對斜入射角為50°的TE、TM極化電磁波的吸波率示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步詳細描述。
[0018]結合圖1、圖2㈧和圖2(B)，本發明是由自下而上依次設置的底層金屬薄膜1、中間損耗介質層2和頂層金屬薄膜組成，底層金屬薄膜1、中間損耗介質層2和頂層金屬薄膜之間相互貼合，也即本發明的底層金屬薄膜I和頂層金屬薄膜分別貼附于中間損耗介質層2的兩側，所述底層金屬薄膜I是全金屬薄膜，無鏤空結構，頂層金屬薄膜包括金屬圓環3和位于金屬圓環3內的金屬方環4組成,金屬圓環3的中心和金屬方環4的中心與中間損耗介質層2的中心以及底層金屬薄膜I的中心在一條直線上，且金屬方環4的四個角分別正對于中間損耗介質層3的四個邊的中點。也即本發明的頂層金屬薄膜包括金屬圓環3和金屬方環4兩種結構，金屬方環4位于金屬圓環3的內部,兩者的中心點在同一位置,并且中心點正好處于單元結構的中心，金屬方環4較中間損耗介質層2和底層金屬薄膜1，旋轉了 45度，金屬方環4的四角分別處在水平線和豎直線上，也可以說金屬方環4的四個角分別正對于中間損耗介質層2的四個邊的中點。這兩種不同的結構(金屬圓環3和金屬方環4)可以產生兩個電磁諧振點，從而獲得雙頻帶吸波的效果。同時，本發明為對稱結構，可以吸收任意極化角度的電磁波。
[0019]底層金屬薄膜1、金屬圓環3和金屬方環4的材料是金屬銅，中間損耗介質層2是FR4介質，介電常數為4.4，損耗角正切值為0.02，尺寸為10.25mm*10.25mm*0.61mm。底層金屬薄膜I的長度和寬度分別與中間損耗介質層2的長度和寬度相等。具體的說，本發明的底層金屬薄膜1、金屬圓環3和金屬方環采用刻蝕技術刻蝕在中間損耗介質層2的上下兩側，也即在底層金屬薄膜I上附有中間損耗介質層2，在中間損耗介質層上貼附有金屬圓環3和金屬方環4,金屬圓環3的內徑為4.05mm,外徑為4.5mm,金屬方環4的邊長為4mm,寬度為1.05_。并且本發明所述的雙頻超材料吸波體的結構只是一個吸波體單元結構，可以按照要求進行排列組合后再使用。
[0020]圖3至圖6為本發明所提供的雙頻超材料吸波體的吸波率曲線圖，從三個圖中可以看出本發明提供的雙頻超材料吸波體在6.3GHz和13.0lGHz兩頻點處對TE、TM極化波的吸波率均達到99%以上，同時當入射角度增加到50度時，吸波率仍保持在74%以上。
【主權項】
1.一種雙頻超材料吸波體，由自下而上依次設置的底層金屬薄膜、中間損耗介質層和頂層金屬薄膜組成，底層金屬薄膜、中間損耗介質層和頂層金屬薄膜之間相互貼合，其特征在于:所述底層金屬薄膜是全金屬薄膜，頂層金屬薄膜包括金屬圓環和位于金屬圓環內的金屬方環組成，金屬圓環的中心和金屬方環的中心與中間損耗介質層的中心以及底層金屬薄膜的中心在一條直線上，且金屬方環的四個角分別正對于中間損耗介質層的四個邊的中點。
2.根據權利要求1所述的一種雙頻超材料吸波體，其特征在于:底層金屬薄膜、金屬圓環和金屬方環的材料是金屬銅，中間損耗介質層是FR4介質，介電常數為4.4，損耗角正切值為0.02。
3.根據權利要求1或2所述的一種雙頻超材料吸波體，其特征在于:底層金屬薄膜的長度和寬度分別與中間損耗介質層的長度和寬度相等。
【專利摘要】本發明提供的是一種雙頻超材料吸波體，由自下而上依次設置的底層金屬薄膜、中間損耗介質層和頂層金屬薄膜組成，底層金屬薄膜、中間損耗介質層和頂層金屬薄膜之間相互貼合，所述底層金屬薄膜是全金屬薄膜，頂層金屬薄膜包括金屬圓環和位于金屬圓環內的金屬方環組成，金屬圓環的中心和金屬方環的中心與中間損耗介質層的中心以及底層金屬薄膜的中心在一條直線上，且金屬方環的四個角分別正對于中間損耗介質層的四個邊的中點。本發明提供的超材料吸波體具有高吸波率，極化不敏感和寬入射角特性，并且有兩個吸波峰值點。
【IPC分類】H01Q17-00
【公開號】CN104638382
【申請號】CN201510054449
【發明人】周凱, 田春勝, 由麗, 管有林
【申請人】哈爾濱工程大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月2日