一种微型宽带超材料吸波体制造技术

本发明专利技术公开的是一种微型宽带超材料吸波体，属于电磁超材料领域。微型宽带超材料吸波体为周期性结构，每个周期单元结构包括第一层的金属结构层、第二层的介质层、第三层的接地层。金属结构层由2个“山”字形贴片、2个梯形贴片和1个矩形连接贴片组成。两个“山”字形贴片的底部分别连接梯形贴片的下底，再通过矩形连接贴片将两个“山”字形贴片连接，矩形连接贴片位于“山”字形贴片的顶部中间位置；金属结构层位于介质层的中间，与介质层的水平方向呈45

【技术实现步骤摘要】
一种微型宽带超材料吸波体


[0001]本专利技术属于电磁超材料领域，具体涉及一种微型宽带超材料吸波体。

技术介绍

[0002]超材料指的是一些具有人工设计的结构并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料。“超材料”是21世纪以来出现的一类新材料，这些材料在自然界中不存在或难以实现，其具备的特殊性质也是天然材料所不具备的。电磁超材料由于其独特的电磁特性，一直是物理学和材料学等领域的研究热点。近年来，随着电磁超材料的不断发展，超材料理论研究日趋成熟，应用越来越广，覆盖了军事、工业和生活等各个领域，其中超材料吸波体作为超材料在吸波领域的一个重要应用得到了广泛的关注。
[0003]超材料吸波体有着很大的应用价值，传统超材料吸波体可以分为谐振型吸波体和宽带吸波体，谐振型吸波体的吸波机制主要是通过电磁谐振来实现对电磁波的吸收，因此其吸收频带通常较窄，尽管通过谐振原理也可以实现双频和多频的超材料吸波体，但要实现宽带吸波体还是有一定的难度。
[0004]目前已经研究出一些方法来实现宽带吸波体，常用的方法有：单元组合法，实现了单层宽带吸波体；基于多层介质的相干相消法，实现了多层吸波体；通过加载集中元件增强损耗实现宽带吸波；通过这些方法实现的宽带吸波体，存在结构复杂、体积大、设计精细、高设计成本等问题。
[0005]综上所述，为了解决上述问题，因此迫切需要对微型宽带超材料吸波体进行进一步深入研究。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种微型宽带超材料吸波体。
>[0007]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]1、一种微型宽带超材料吸波体，所述微型宽带超材料吸波体为周期性结构，由M
×
N个周期单元结构组成；
[0009]所述周期单元结构包括第一层的金属结构层、第二层的介质层、第三层的接地层；
[0010]所述金属结构层由2个“山”字形贴片、2个梯形贴片和1个矩形连接贴片组成；
[0011]所述矩形连接贴片通过2个“山”字形贴片的中间部分将2个“山”字形贴片进行连接，所述“山”字形贴片的底部与梯形贴片的下底相连；
[0012]所述金属结构层位于介质层的中间，与介质层的水平方向呈45
°
。
[0013]优选的，所述微型宽频超材料吸波体在工作频段为28GHz～54GHz下的吸波率达到90
‑
99％。
[0014]优选的，所述梯形贴片的上底、下底和高分别为W1＝0.2mm，W2＝0.8mm，L1＝0.2mm。
[0015]优选的，所述“山”字形贴片的中峰宽为W3＝0.2mm；所述“山”字形贴片的峰峰之间
宽为W4＝0.15mm；所述“山”字形贴片的峰底到峰顶高为L2＝0.3mm；所述“山”字形贴片的高为L3＝0.4mm。
[0016]优选的，所述矩形连接贴片的长和宽分别为L4＝0.4mm、W3＝0.2mm。
[0017]优选的，所述金属结构层的厚度为0.035mm，所述接地层的厚度为0.035mm。
[0018]优选的，所述介质层为FR
‑
4介质，介电常数为ε＝4.3，损耗角正切为0.025。
[0019]优选的，所述介质层的厚度和边长分别为h＝0.8mm、p＝2mm。
[0020]优选的，所述金属结构层和接地层的材料为铜。
[0021]优选的，所述接地层的长度和宽度分别与介质层的长度和宽度相等。
[0022]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种微型宽带超材料吸波体，该微型宽带超材料吸波体由第一层的金属结构层、第二层的介质层、第三层的接地层组成，该金属结构层由两个“山”字形贴片的底部分别连接梯形贴片的下底，再通过矩形连接贴片将两个“山”字形贴片连接，矩形连接贴片位于“山”字形贴片的顶部中间位置；金属结构层位于介质层的中间，与介质层的水平方向呈45
°
，从而可以实现吸波效果。微型宽带超材料吸波体可以在28Ghz～54Ghz频率范围内对垂直入射波实现完美吸收，吸收率最高可以达到99.9％；超材料吸波体可以在28Ghz～54Ghz频率范围内实现宽入射角吸波，最大入射角可以达到35
°
，入射角在0
°
～35
°
范围内，吸波率达到90％以上。
[0023]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0025]图1为实施例1中微型宽频超材料吸波体吸波体周期单元结构的三维结构示意图；
[0026]图2为实施例1中微型宽频超材料吸波体吸波体周期单元结构的主视图；
[0027]图3为实施例1中微型宽频超材料吸波体吸波体周期单元结构的左视图；
[0028]图4为实施例1中微型宽频超材料吸波体通过CST进行仿真得到的S
11
参数图；
[0029]图5为实施例1中微型宽频超材料吸波体吸收率曲线图；
[0030]图6为实施例2中4x4个周期单元结构的微型宽带超材料吸波体的结构图；
[0031]图7为实施例2中4x4个周期单元结构的微型宽带超材料吸波体通过CST进行仿真得到的S
11
参数图；
[0032]图8为实施例2中4x4个周期单元结构的微型宽带超材料吸波体吸收率曲线图；
[0033]图9为实施例2中4x4个周期单元结构的微型宽带超材料吸波体在不同入射角情况下的吸波率仿真结果图；
[0034]附图标记：1为金属结构层，2为介质层，3为接地层，4为“山”字形贴片，5为梯形贴片，6为矩形连接贴片。
字形贴片的底部分别连接梯形贴片的下底，再通过矩形连接贴片将两个“山”字形贴片连接，矩形连接贴片位于“山”字形贴片的顶部中间位置；金属结构层位于介质层的中间，与介质层的水平方向呈45
°
，从而可以实现吸波效果。微型宽带超材料吸波体可以在28Ghz～54Ghz频率范围内对垂直入射波实现完美吸收，吸收率最高可以达到99.9％；超材料吸波体可以在28Ghz～54Ghz频率范围内实现宽入射角吸波，最大入射角可以达到35
°
，入射角在0
°
～35
°
范围内，吸波率达到90％以上。
[0052]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微型宽带超材料吸波体，其特征在于：所述微型宽带超材料吸波体为周期性结构，由M
×
N个周期单元结构组成；所述周期单元结构包括第一层的金属结构层、第二层的介质层、第三层的接地层；所述金属结构层由2个“山”字形贴片、2个梯形贴片和1个矩形连接贴片组成；所述矩形连接贴片通过2个“山”字形贴片的中间部分将2个“山”字形贴片进行连接，所述“山”字形贴片的底部与梯形贴片的下底相连；所述金属结构层位于介质层的中间，与介质层的水平方向呈45
°
。2.根据权利要求1所述微型宽频超材料吸波体，其特征在于：所述微型宽频超材料吸波体在工作频段为28GHz～54GHz下的吸波率达到90
‑
99％。3.根据权利要求1所述微型宽频超材料吸波体，其特征在于：所述梯形贴片的上底、下底和高分别为W1＝0.2mm，W2＝0.8mm，L1＝0.2mm。4.根据权利要求1所述微型宽频超材料吸波体，其特征在于：所述“山”字形贴片的中峰宽为W...

【专利技术属性】
技术研发人员：林峰，周星宇，王洋，蒋建春，张伟男，谭沐莹，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：