一种光学透明宽带高吸波率吸波体制造技术

本发明专利技术公开了一种光学透明宽带高吸波率吸波体，由阵列排布的N

【技术实现步骤摘要】
一种光学透明宽带高吸波率吸波体


[0001]本专利技术属于电磁场与微波
，具体是一种光学透明宽带高吸波率吸波体。本专利技术具有光学透明特性，实现了对电磁波的宽频带高效率的吸收，可用于具有低散射需求的载体平台和天线系统。

技术介绍

[0002]随着雷达探测技术的不断发展，隐身目标的战场生存能力受到了严重的威胁。为提升目标的隐身性能，就需要对目标散射特性进行研究，而衡量目标散射特性的关键指标就是雷达截面(RCS)，越低的RCS意味着更好的隐身性能。近年来电磁超表面因其具有灵活控制电磁波的能力而受到科研工作者的关注，利用电磁超表面实现RCS减缩的研究也取得了长足发展。
[0003]超表面吸波体将入射电磁波的能量转化其它形式的能量，从而对处于吸波体工作频段的电磁波实现吸收。与传统材料型吸波体相比，超表面吸波体拥有结构轻薄、成本低和吸收率高等特点。为扩大超表面吸波体的工作频带并提升其吸波性能，研究学者主要采用的手段有使用多层或三维结构设计、添加匹配层和添加集总元件等。
[0004]武汉理工大学在专利“一种立式透明超材料吸波体”(申请号：CN201610079121.9，申请公开号：CN105552566A)中公开了一种将透明超材料单元置于透明反射背板上，并周期阵列嵌入透明平板基体构成的透明超材料吸波体，但是该吸波体的优良吸波特性只限于特定极化的电磁波入射的条件下。哈尔滨工业大学在专利“一种可见光透过的极化不敏感的低RCS超宽带超材料吸波体”(申请号：202010358422.1，申请公布号：CN111430926A)中公开了一种超宽带超材料吸波体，该吸波体它自上而下依次由图案化阻抗膜层、第一透明基体、中间透明介质层、第二透明基体及透明导电薄膜组成，该吸波体在可见光透明度不低于75％的同时，可在125％的相对带宽内实现吸收率大于90％，此外还具有极化不敏感的特性。该吸波体仅采用单层的图案化阻抗膜层，仍可使用多层阻抗膜结构进一步提高吸波体的吸收带宽和吸收率。
[0005]Chen Jianlin等人于2018年在IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters期刊第17卷第4期的591
‑
595页公开的论文“Double
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Layer Circuit Analog Absorbers Based on Resistor
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Loaded Square
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Loop Arrays”中提出了一种超表面吸波体，作者通过采用三层结构叠加，加入集总电阻并增大介质匹配层的手段设计的吸波体实现了在1.64～17.6GHz超宽频带内实现对电磁波的有效吸收，不过该多层结构的吸波体不具有光学透明的特性。
[0006]目前利用超表面吸波体减缩RCS的工作中还存在窄带、低效率和功能单一等亟待解决的问题。设计兼顾高透光率、宽吸收频带、高吸收率、低剖面和低雷达截面积等优异性能的吸波体具有很高的研究和应用价值。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于针对常规吸波体难以兼顾宽带且高效率吸波与高透光率，提出了一种光学透明宽带高吸波率吸波体。
[0008]本专利技术是通过下述技术方案来实现的。
[0009]本专利技术提出了一种光学透明宽带高吸波率吸波体，由阵列排布的N
×
M个吸波体单元组成，N≥10列，M≥10行；
[0010]吸波体单元包括自上而下分布的顶层PET介质层、中间层PET介质层和底层PET介质层，三个介质层之间为空气层；
[0011]每层介质层包括介质板和印刷于介质板上的图案化ITO电阻膜层，底层PET介质层上还包括未经蚀刻的ITO电阻膜层；
[0012]顶层PET介质层的ITO电阻膜层图案为正方形弯折环结构；中间层PET介质层ITO电阻膜层的图案为正八边形环与内部叉指结构；底层PET介质层ITO电阻膜层的图案为正方形环结构；
[0013]吸波体单元通过不同尺寸的结构多频点叠加，实现在宽频带内的高吸波率。
[0014]结合以上提供的技术方案，所述顶层PET介质层的正方形弯折环结构为在正方形的各条边上对称等间距弯折三个周期，且内弯折边的宽度小于侧弯折边的宽度。
[0015]结合以上提供的技术方案，所述中间层PET介质层的正八边形环与内部叉指结构包括外部正八边形结构，在正八边形的外边长内侧对称分布呈十字分布的叉指结构，叉指结构中部为实心体，实心体四个方向分别延伸若干个梳齿，在正八边形结构的四条边上向内延伸若干个梳齿，并相互插入呈叉指状。
[0016]结合以上提供的技术方案，各梳齿的宽度和延伸长度相同。
[0017]结合以上提供的技术方案，底层PET介质层的厚度＞中间层PET介质层的厚度＞顶层PET介质层的厚度。
[0018]结合以上提供的技术方案，顶层PET介质层与中间层PET介质层间的空气层厚度大于中间层PET介质层与底层PET介质层的空气层厚度。
[0019]结合以上提供的技术方案，所述空气层以透明复合材料在层间四周制备支撑架，内部填充空气。
[0020]结合以上提供的技术方案，所述图案化的ITO电阻膜和未经蚀刻的ITO电阻膜为在透明有机基板材料上通过溅射工艺，涂覆一层氧化铟锡ITO镀层，然后再经高温退火处理得到。
[0021]结合以上提供的技术方案，ITO电阻膜层为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。
[0022]本专利技术吸波体的结构使用透明的聚酯塑料和氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)膜替换传统的介质基板和周期性金属图案，以实现光学透明特性。通过加入空气腔的多层设计，引入多层不同电尺寸的透明阻抗膜结构进行多频点叠加等方法，以提高吸波体的吸收频带与吸收率。
[0023]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
[0024]第一，本专利技术具有光学透明的特性。通过使用透明的聚酯塑料和ITO膜代替传统超材料吸波体中的介质基板和图案化金属贴片，其中所使用的ITO膜在整个可见光波段其透光率均大于65％，实现了吸波体的光学透明特性。超表面吸波体的光学透明特性进一步扩
展了该结构的应用前景。
[0025]第二，本专利技术设计的吸波体通过使用具有损耗特性的ITO膜材料，加入空气腔的多层设计，引入不同电尺寸的结构进行多频点叠加，引入叉指结构灵活调节结构层的表面电容，使超表面吸波体具有宽频带高吸收率的工作性能(吸收率大于90％的相对带宽为133％，吸收率大于95％的相对带宽为115％)。还具有较好的极化不敏感性和入射角稳定性，当入射角增大至50
°
时，该吸波体单元仍能在5～25GHz频带内保持大于80％的吸波率。
[0026]第三，本专利技术拥有良好的RCS减缩性能。当TE和TM两种模式的电磁波入射角范围在0
°
～30
°
时，该超表面吸波体的平均RCS值相比于等大金属板在5～25GHz宽频带内均实现了不小于10dB的减本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学透明宽带高吸波率吸波体，其特征在于，由阵列排布的N
×
M个吸波体单元组成，N≥10列，M≥10行；吸波体单元包括自上而下分布的顶层PET介质层、中间层PET介质层和底层PET介质层，三个介质层之间为空气层；每层介质层包括介质板和印刷于介质板上的图案化ITO电阻膜层，底层PET介质层上还包括未经蚀刻的ITO电阻膜层；顶层PET介质层的ITO电阻膜层图案为正方形弯折环结构；中间层PET介质层ITO电阻膜层的图案为正八边形环与内部叉指结构；底层PET介质层ITO电阻膜层的图案为正方形环结构；吸波体单元通过不同尺寸的结构多频点叠加，实现在宽频带内的高吸波率。2.根据权利要求1所述的光学透明宽带高吸波率吸波体，其特征在于，所述顶层PET介质层的正方形弯折环结构为在正方形的各条边上对称等间距弯折三个周期，且内弯折边的宽度小于侧弯折边的宽度。3.根据权利要求1所述的光学透明宽带高吸波率吸波体，其特征在于，所述中间层PET介质层的正八边形环与内部叉指结构包括外部正八边形结构，在正八边形的外边长内侧对称分布呈十字分布的叉指结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲彦，姜文，张浩宇，黄善智，高雨辰，洪涛，
申请(专利权)人：杭州湃腾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：