一種雙極化同步可調的吸波器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙極化同步可調的吸波器，包括周期吸波表面結構、第一層介質基板、屏蔽金屬地板、第二層介質基板以及直流饋電網絡。周期吸波表面結構由兩個呈中心對稱的等腰直角三角形金屬表面以及焊接在兩個等腰三角形斜邊中央的變容二極管構成。金屬化接地孔將直流饋電網絡與呈中心對稱的等腰直角三角形金屬表面連接起來，通過改變加在直流偏置線上電壓來改變二極管的電容值來實現吸波器諧振頻率的變化從而達到電可調吸波，通過調節第一層介質基板的厚度可以改變吸波率。本發明可以應用于微波毫米波抗干擾系統中，其優點結構簡單、輕量化、低成本化、單元小型化，而且其加工周期短，可以實現雙極化下的同步電可調吸波，其電可調范圍較大。
【專利說明】
一種雙極化同步可調的吸波器
技術領域
[0001]本發明屬于微波吸波材料技術領域，涉及的一種低剖面可調吸波器。
【背景技術】
[0002]隨著無線系統的快速發展，電磁環境愈來愈復雜，對系統的抗干擾性能要求愈來愈高。并且隨著跳頻技術的發展，可以隨時改變不同頻率的電磁波對目標進行探測，因此，單一窄帶頻率的吸波器將不再適用，電調吸波就在這樣的需求下應運而生。由于電磁波存在極化，不同極化方向上的電調吸波也就成為了工業界以及學術界的研究熱點。
[0003]為了實現電可調吸波器，YijunFeng等人實現了X波段頻率可調的吸波結構(H.Yuan,B.0.Zhu,and Y.Feng,uA frequency and bandwidth tunable metamaterialabsorber in x-band,” J.Appl.Phys，117，173103(2015))，在金屬貼片上加載變容二極管，通過改變直流偏置電壓來改變變容二極管的電容值從而實現吸波頻率的改變，只是在這個設計中，頻率可調節范圍相對較小，并且僅僅實現了一個極化方向上的電可調吸波。在本發明中，所實現的是兩個正交極化方向上的電可調吸波，并且兩個方向上的電可調吸波頻點是完全一致的，可調范圍也比較大。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服上述技術的不足，提供了一種實現雙極化寬帶電可調吸波方法，在兩個極化方向上的吸波頻點與效果是完全一致的，具有很大的適用性和創新性。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為:一種雙極化同步可調的吸波器，包括周期性吸波表面結構、第一層介質基板、屏蔽金屬地板、第二層介質基板以及直流饋電網絡。所述的周期性吸波表面結構是由多個吸波表面沿橫向及縱向呈二維周期排列而成的；所述的吸波結構單元是由兩個呈中心對稱的等腰直角三角形以及變容二極管構成的;所述的屏蔽金屬地板印刷在第二層介質基板的背面，在每個吸波結構單元垂直投影區域對角位置腐蝕出一對對呈中心點對稱的圓環，進而形成一對對呈中心點對稱的孤立圓形焊盤;所述直流饋電網絡由印刷在第二層介質基板背面的多組兩條平行直微帶線構成，并通過一對對成中心點對稱的金屬化通孔將屏蔽金屬地板上的一對對孤立圓形焊盤以及每個吸波結構單元連接在一起，所述的第一介質基板與第二介質基板的平面尺寸相同但是厚度可以不等，彼此通過層壓的方式結合在一起。
[0006]進一步的，所述的兩個呈中心點對稱的等腰三角形金屬表面其外輪廓成正方形，兩等腰三角形的斜邊間隔一條斜縫隙，其縫隙寬度以方便焊接上變容二極管為準；調節等腰三角形金屬表面的邊長或者改變加載在兩條平行直微帶線的電壓差均可以改變吸波器的吸波頻段，調節第一層介質基板的厚度可以改變吸波器的吸波率;所述的第二層介質基板厚度可以任意選擇。
[0007]進一步的，所述的金屬化通孔穿過第一層介質基板和第二層介質基板，其直徑可以任意選擇;所述的孤立圓形焊盤直徑比金屬化通孔直徑至少大0.2mm，以確保孤立圓形焊盤與金屬化通孔之間的良好接觸;所述的圓環的直徑要大于孤立圓形焊盤的直徑，以確保直流偏置電路不會被短路;所述的平行直微帶線寬度比金屬化通孔直徑至少大0.2mm，以確保平行直微帶線與金屬化通孔之間的良好連接;所述的平行直微帶線寬度與圓環直徑可以不相同。
[0008]本發明的技術原理為:作為電可調吸波器來講，實現電可調的核心器件是變容二極管，實現雙極化電可調的核心是兩個極化方向在金屬貼片上的感應電流必須要流過變容二極管，這樣才能保證變容二極管能夠起到可調的效果，實現雙極化同步可調的核心是兩個極化方向在金屬貼片上的感應電流要完全一樣，本發明就是基于這樣的原理，設計了高度對稱的周期吸波表面結構來實現兩個極化方向上的電可調吸波。
[0009]本發明與現有技術相比，具有以下優點和有益效果:
[0010](I)本發明所采用的周期排列吸波表面是高度對稱的，在兩個極化方向上，正方形金屬貼片上的感應電流均能夠流過變容二極管，并且吸波表面的高度對稱性保證了兩個極化方向上在正方形金屬貼片上的感應電流分布是完全一樣的，從而實現雙極化同步可調吸波器。
[0011](2)本發明的高度僅僅只有2.8mm，是完全適應現代無線通信系統中低剖面的要求。
[0012](3)本發明能夠實現的電可調吸波范圍比較大。
[0013]本發明的目的、特征及優點將結合實施例，參照附圖作如下進一步的說明。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的總體展開示意圖。
[0015]圖2是本發明在兩個極化方向上的電可調范圍。
[0016]圖3是本發明在兩個極化方向上的電可調吸波效果。
【具體實施方式】
[0017]為了使本發明的目的、解決的技術問題以及技術方案更加清晰，下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的描述。
[0018]如圖1是本發明的總體展開示意圖。包括周期吸波表面結構1、第一層介質基板2、屏蔽金屬地板3、第二層介質基板4以及直流饋電網絡，所述的周期吸波表面結構I是印制在厚度為2mm的F4B (相對介電常數為2.65，損耗角正切為0.001)第一層介質基板2上多個吸波單元結構11沿橫向與縱向周期排列而成的;所述的吸波單元結構11是由兩個呈中心點對稱的等腰三角形金屬表面12以及焊接在兩個等腰三角形斜邊中央的變容二極管13構成;所述的等腰三角形金屬表面12其外輪廓為正方形，兩等腰三角形的斜邊間隔一條斜縫隙，其縫隙寬度以方便焊接上變容二極管為準，調節等腰三角形金屬表面12的邊長或者改變加載在兩條平行直微帶線51的電壓差均可以改變吸波器的吸波頻段，調節第一層介質基板2的厚度可以改變吸波器的吸波率;所述的第二層介質基板4仍是F4B(相對介電常數為2.65，損耗角正切為0.001)，厚度可以任意選擇;所述的屏蔽金屬地板3印刷在第二層介質基板2的背面，在每個吸波結構單元11垂直投影區域對角位置腐蝕出一對對呈中心點對稱的圓環32，進而形成一對對呈中心點對稱的孤立圓形焊盤31;所述直流饋電網絡5由印刷在第二層介質基板4背面的多組兩條平行直微帶線51構成，具體的條數可以根據周期性吸波表面的大小確定，并通過一對對成中心點對稱的金屬化通孔52將屏蔽金屬地板3上的一對對孤立圓形焊盤31以及每個吸波結構單元11連接在一起;所述的第一介質基板2與第二介質基板4的平面尺寸相同但是厚度可以不等，彼此通過層壓的方式結合在一起;所述的金屬化通孔52穿過第一層介質基板2和第二層介質基板4，其直徑可以任意選擇;所述的孤立圓形焊盤31直徑比金屬化通孔52直徑至少大0.2mm，以確保孤立圓形焊盤31與金屬化通孔52之間的良好接觸;所述的圓環32的直徑要大于孤立圓形焊盤31的直徑，以確保直流偏置電路不會被短路;所述的平行直微帶線51寬度比金屬化通孔52直徑至少大0.2mm，以確保平行直微帶線51與金屬化通孔52之間的良好連接;所述的平行直微帶線51寬度與圓環32直徑可以不相同。
[0019]圖2給出了具體實施中，在兩個極化方向上，本發明的吸收頻率隨著變容二極管的電容值變化而變化的曲線圖。變容二極管的電容值是與直流偏置電壓密切相關的，當調節直流偏置電壓使變容二極管的電容值取不同的值，當直流偏置電壓為9伏特時，，其吸波頻率為3.55GHz;在直流偏置電壓為I伏特時，其吸波頻率為2.29GHz，所得到的相對帶寬為43.15%。
[0020]圖3給出了具體實施中，在兩個極化方向上，本發明的吸收效果隨著直流偏置電壓變化而變化的曲線圖。無論是在哪個頻率上的吸波，其吸波率均能達到95%以上。
[0021]本領域的普通技術人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發明的原理，應被理解為本發明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術人員可以根據本發明公開的這些技術啟示做出各種不脫離本發明的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種雙極化同步可調的吸波器，包括周期性吸波表面結構(I)、第一層介質基板(2)、屏蔽金屬地板(3)、第二層介質基板(4)以及直流饋電網絡(5)，其特征在于:所述的周期性吸波表面結構(I)由印刷在第一層介質基板(2)正面的多個吸波結構單元(11)沿橫向以及縱向二維周期排列而成，每個吸波結構單元(11)包括兩個呈中心點對稱的等腰三角形金屬表面(12)以及焊接在兩個等腰三角形斜邊中央的變容二極管(13);所述的屏蔽金屬地板(3)印刷在第二層介質基板(2)的背面，在每個吸波結構單元(11)垂直投影區域對角位置腐蝕出一對對呈中心點對稱的圓環(32)，進而形成一對對呈中心點對稱的孤立圓形焊盤(31);所述直流饋電網絡(5)由印刷在第二層介質基板(4)背面的多組兩條平行直微帶線(51)構成，具體的條數可以根據周期性吸波表面的大小確定，并通過一對對成中心點對稱的金屬化通孔(52)將屏蔽金屬地板(3)上的一對對孤立圓形焊盤(31)以及每個吸波結構單元(11)連接在一起;所述的第一層介質基板(2)與第二層介質基板(4)的平面尺寸相同但是厚度可以不等，彼此通過層壓的方式結合在一起。2.根據權利要求1所述的一種雙極化同步可調的吸波器，其特征在于:所述的兩個呈中心點對稱的等腰三角形金屬表面(12)其外輪廓成正方形，兩等腰三角形的斜邊間隔一條斜縫隙，其縫隙寬度以方便焊接上變容二極管為準；調節等腰三角形金屬表面(12)的邊長或者改變加載在兩條平行直微帶線(51)的電壓差均可以改變吸波器的吸波頻段，調節第一層介質基板(2)的厚度可以改變吸波器的吸波率;所述的第二層介質基板(4)厚度可以任意選擇。3.根據權利要求1所述的一種雙極化同步可調的吸波器，其特征在于:所述的金屬化通孔(52)穿過第一層介質基板(2)和第二層介質基板(4)，其直徑可以任意選擇;所述的孤立圓形焊盤(31)直徑比金屬化通孔(52)直徑至少大0.2mm，以確保孤立圓形焊盤(31)與金屬化通孔(52)之間的良好接觸;所述的圓環(32)的直徑要大于孤立圓形焊盤(31)的直徑，以確保直流偏置電路不會被短路;所述的平行直微帶線(51)寬度比金屬化通孔(52)直徑至少大0.2_，以確保平行直微帶線(51)與金屬化通孔(52)之間的良好連接;所述的平行直微帶線(51)寬度與圓形(32)直徑可以不相同。
【文檔編號】H01Q17/00GK105846110SQ201610220782
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】林先其, 梅鵬, 張鵬程, 劉王毛, 袁野, 聶麗瑛, 陳哲, 樊勇
【申請人】電子科技大學