【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电磁防护和隐身，涉及一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面，可应用于隐身技术和防护技术等电磁兼容与防护领域。
技术介绍
1、能量选择表面（energy selective surface，ess）由频率选择表面和二极管组成，其通常作为一种新型的电磁防护技术。在电磁环境中，若有低功率电磁波入射在周期结构的电磁表面上，会选择性地通过所需要的电磁波段；若是处于高功率电磁波打击的环境中，电磁表面上的二极管会被激发导通形成一个防护屏蔽的特性，从而降低减少电磁脉冲对于电子设备的干扰与损害，即获得了电磁防护的效果。
2、在工作频带内通过电磁波段、在工作频带外吸收电磁波段的频率选择表面在电磁防护、电磁隐身等领域具有重要的应用需求。目前带外吸收所采用的方式主要是吸波材料，其结构大多基于金属背板来设计吸波特性，相对用结构和电阻来吸波的方式，吸波材料易于设计加工，能够获得更好的吸波效果。
3、目前，常见的能量选择表面大部分是采用带通型的结构设计，而带吸型通常仅在频率选择表面中常见，带吸型能量选择表面尚未有报道；带通型能量选择表面在低功率电磁波入射情况下能够获得一个通带，带外是反射的频带，在高功率电磁波入射情况下则是一个反射带，这些带通型能量选择表面缺少了对于工作频带外的隐身防护特性的研究；并且工作频带的设计大部分是注重在中高频，忽视了低频通带（vhf）的重要性，无法满足实际应用中低频段透射而高频段吸波的需要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术的不足
2、本专利技术的一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面为垂直排布结构，结构为周期性分布（在x、y两个周期方向无缝排布）的单元，每个单元从上到下一共两层，依次为磁性材料层、能选层。
3、所述的磁性材料层包括一块磁性材料，其尺寸与单元大小相同，所述磁性材料层位于能选层上方，两层无缝贴合，厚度tm满足0.03λa ~ 0.05λa, λa为本专利技术基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面结构的吸波起始频率所对应的波长；
4、所述能选层包括介质基板以及位于介质基板上表面的第一金属结构、第二金属结构、第三金属结构、第四金属结构、第五金属结构、第六金属结构、第七金属结构、第一二极管、第二二极管，第三二极管、第四二极管，第五二极管、第六二极管，第七二极管、第八二极管。其中：所述第一金属结构的一端分别与第一二极管的一端和第二二极管的一端连接，所述第一二极管的另一端与所述第二金属结构的一端连接，所述第二二极管的另一端与所述第三金属结构的一端连接，所述第二金属结构的另一端与所述第三二极管的一端连接，所述第三金属结构的另一端与所述第四二极管的一端连接，所述第三二极管的另一端、所述第四二极管的另一端分别与第七金属结构的一端连接；
5、所述第四金属结构的一端分别与第五二极管的一端和第六二极管的一端连接，所述第五二极管的另一端与所述第五金属结构的一端连接，所述第六二极管的另一端与所述第六金属结构的一端连接，所述第五金属结构的另一端与所述第七二极管的一端连接，所述第六金属结构的另一端与所述第八二极管的一端连接，所述第七二极管的另一端、所述第八二极管的另一端分别与第七金属结构的另一端连接；所述第七金属结构的左上一角设有一个矩形缺口以增大电感；所述介质基板大小与单元大小相同，厚度td满足0.003λa ~0.009λa, λa为本专利技术基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面结构的吸波起始频率所对应的波长。
6、作为优选，磁性材料层采用方形结构，下方无缝紧贴能选层。
7、作为优选，所述第一二极管、第五二极管关于能选层的对角线对称设置，所述第二二极管、第六二极管关于能选层的对角线对称设置，第三二极管、第七二极管关于能选层的对角线对称设置，第四二极管、第八二极管关于能选层的对角线对称设置。
8、作为优选，所述第一金属结构、第四金属结构关于能选层的对角线对称设置，所述第二金属结构、第五金属结构关于能选层的对角线对称设置，所述第三金属结构、第六金属结构关于能选层的对角线对称设置，所述第七金属结构关于能选层的对角线对称。
9、作为优选，所述介质基板采用的介质是介电常数为2.2的rogers rt5008。
10、作为优选，所述第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管均采用的是skyworks的smp1330。
11、作为优选，所述磁性材料层与能选层的厚度比为32：5。
12、作为优选，所述磁性材料层与能选层进行阻抗匹配，实现了在低功率的情况下一个低插入损耗的低通带和较宽的高频吸收带，以及在高功率的情况下工作频段较高的屏蔽效能以及较宽的高频吸收带。
13、具体工作原理：
14、当低功率的电磁波入射时，能选层中的八个二极管呈现关断状态，此时的二极管可以等效为一个截止电容。接着能选层就可以等效为一个lc串联的结构，呈现出一个低频透射高频反射的滤波特性，然后通过磁性材料层的阻抗匹配，最终在低频仍可以得到低频的透射带，高频则是呈现一个吸波体的效果，能够进行宽带吸波。
15、当高功率的电磁波入射时，能选层中的八个二极管呈现导通状态，此时的二极管可以等效为一个导通电阻。接着能选层就可以等效为一个感性的结构（导通电阻极小可忽略不计），整体表现为一个全频段反射的滤波特性，然后通过磁性材料层的阻抗匹配，最终在低频可以获得较高的屏蔽效能的反射带，高频则是和低功率一样呈现一个吸波体的效果，能够进行宽带吸波。其中能选层设置了八个二极管，避免了引入吸波结构导致的无法正常导通完整回路，不会使得电磁响应不理想。
16、与现有技术相比，本专利技术一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面具有以下优点：
17、（1）本专利技术基于两层结构设计了在低功率情况具有低频的透射带和高频的吸收带以及在高功率情况具有低频的反射屏蔽带以及高频的吸收带。通过对能选层和磁性材料层之间的阻抗匹配，提高了工作的隐身和防护性能。
18、（2）本专利技术提供的低通高吸型的能量选择表面采用简单的单元结构，高效利用了二极管在不同功率下电磁波的状态，实现了良好的阻抗匹配效果，设计原理十分清晰，对此类型工作具有很好地指导意义，填补了此类工作在能量选择表面的空白，设计结构非常简单，成本低廉。
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1.一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面，包括多个周期性分布的单元，其特征在于，每个单元从上到下依次包括贴合的磁性材料层和能选层；
2.根据权利要求1所述的一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面，其特征在于，所述第七金属结构的一角设有一个矩形缺口。
3.根据权利要求2所述的一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面，其特征在于，所述第七金属结构的边长除去矩形缺口后与所述第一金属结构、所述第四金属结构等长。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面，其特征在于，所述第一二极管、第五二极管关于介质基板的对角线对称设置，所述第二二极管、第六二极管关于介质基板的对角线对称设置，第三二极管、第七二极管关于介质基板的对角线对称设置，第四二极管、第八二极管关于介质基板的对角线对称设置。
5.根据权利要求1所述的一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面，其特征在于，所述第一金属结构、第四金属结构关于介质基板的对角线对称设置，所述第二金属结构、第五金属结构关于介质基板的对角线对称设置，所述第三金属结构、第六金属结构关于介质
6.根据权利要求1所述的一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面，其特征在于，所述介质基板采用的介质为Rogers RT5008。
7.根据权利要求1所述的一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面，其特征在于，所述第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管均采用SKYWORKS的SMP1330。
8.根据权利要求1所述的一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面，其特征在于，磁性材料层和能选层的厚度比满足tm：td=32：5。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面，其特征在于，所述磁性材料层与能选层进行阻抗匹配，实现了在低功率情况具有低插入损耗的低通带和宽高频吸收带，在高功率情况具有低频的反射屏蔽带和宽高频吸收带。
...【技术特征摘要】
1.一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面，包括多个周期性分布的单元，其特征在于，每个单元从上到下依次包括贴合的磁性材料层和能选层；
2.根据权利要求1所述的一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面，其特征在于，所述第七金属结构的一角设有一个矩形缺口。
3.根据权利要求2所述的一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面，其特征在于，所述第七金属结构的边长除去矩形缺口后与所述第一金属结构、所述第四金属结构等长。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面，其特征在于，所述第一二极管、第五二极管关于介质基板的对角线对称设置，所述第二二极管、第六二极管关于介质基板的对角线对称设置，第三二极管、第七二极管关于介质基板的对角线对称设置，第四二极管、第八二极管关于介质基板的对角线对称设置。
5.根据权利要求1所述的一种基于磁性材料的低通高吸型能量选择表面，其特征在于，所述第一金属结构、第四金属结构关于介质基板的对角线对称设置，所述第二金属结...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗国清，杜熠，俞伟良，陈宇昌，张晓红，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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