基于双层导电薄膜的透明宽带电磁吸波器制造技术

本发明专利技术提出了一种基于双层导电薄膜的透明宽带电磁吸波器，用于解决现有吸波器应用范围窄的技术问题，包括导电薄膜，第一介质层、第二介质层、第三介质层和底板，第一介质层和第三介质层采用透明介质板，第二介质层采用透明介质板或空气介质，该三个介质层自上而下排列，形成层叠结构的介质层，底板采用透明导电薄膜，印制在第三介质层的下表面，导电薄膜由m×n个正方形透明导电薄膜组成的阵列和(m+1)×(n+1)个十字形透明导电薄膜组成的阵列复合而成，印制在第一介质层的上表面。本发明专利技术在保证吸波带宽和吸波率的同时，实现了高透光性，可用于飞机机舱玻璃、基于PCB新型芯片间无线互联系统等要求高透光性的微波系统的电磁抗干扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波电磁隐身
，涉及一种透明宽带电磁吸波器，具体涉及一种基于双层导电薄膜的透明宽带电磁吸波器，可用于透光性要求较高的领域的电磁抗干扰及电磁兼容。
技术介绍
随着电子信息技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大，在机场，飞机航班有时因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院，移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的吸波器件，已成为电磁学的一大课题。另一方面，研究证明，微波电磁辐射可引起生物机体、中枢神经、心血管系统、眼晶状体、血液等方面的疾患，世界各国都意识到了这个问题的严重性，相继开展对电磁辐射危害及防护的研究，并制定出电磁辐射卫生标准。电磁吸波器或称吸波器，特指能够将入射的电磁波吸收并把其中的电磁能量转化为热能或者其它形式的能量的电磁器件，在很多领域的应用非常广泛。传统的吸波器结构是Salisbury屏吸波器，它由表面电阻层、四分之一波长的介质层与金属背板组成，表面电阻层的阻抗与自由空间相匹配，使入射的电磁波完全进入介质层，并利用干涉相消原理，达到吸收特定波长电磁波的目的。但是，由于结构本身的特性，Salisbury屏吸波器的吸波带宽有限。E.F.Knott等人基于Salisbury屏吸波器的原理设计出Jaumann吸波器，该吸波器利用多层电阻片与介质基板相互交替排列构成，产生多个相互耦合的吸收峰值，相比于Salisbury屏吸波器具有更宽的吸波带宽，显而易见，这种结构最大的问题是大大增加了吸波器的厚度和质量。随后，为了降低吸波器的厚度，出现了超材料吸波器，这种吸波器普遍采用三层结构：其顶层为周期性金属图案构成的频率选择表面(FSS)，第二层是介质层，第三层是金属底板。通过调整结构的形状、尺寸、厚度、金属材料和中间介质层材料，可以改变吸波带宽及吸波率，但是，这类吸波器吸波带宽相对较窄， 为了拓展吸波带宽，研究人员对其结构进行改进，顶部的周期性图案采用导电薄膜，中间为介质层，底板采用金属材料，可以实现宽带吸波的效果。但是，上述种种结构大都采用非透光材料，在一些对透光性有要求的场合不能适用，例如飞机机舱玻璃、基于PCB新型芯片间无线互联系统等需要观测内部结构和防止电磁辐射的微波系统。2016年姜彦南等在物理学报(Vol.65,No.5(2016)054101)上发表了“一种基于石墨烯的超宽带吸波器”，为了拓展吸波器吸波带宽，基于石墨烯材料提出了一种工作于S/C波段的超宽带吸波器模型单元,它主要由三层组成：上层为方圆形混合环结构的石墨烯频率选择表面(FSS)层；中间层为相对介电常数为εr＝1.05、厚度为13mm的介质板；底层为金属铜底板，其电导率σ＝5.8×107s/m，厚度为0.1mm，表面方圆形混合环石墨烯的正下方有相同尺寸的方圆形混合环形状的双层衬底，第一层是厚度为0.5μm的二氧化硅，第二层是厚度为9.5μm的晶体硅。调节石墨烯的表面阻抗，使得吸波带宽为2.1—9.5GHz，鉴于模型的高度对称性，提出的吸波器模型表现出对入射波极化不敏感的吸波特性。该吸波器的设计目标是实现任意角度入射波的宽带吸波效果，但是，由于采用二氧化硅和多晶硅衬底及金属底板，还存在着非透光和质量大的缺陷，不适合透光场合应用，也不便于与微波系统集成。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出一种基于双层导电薄膜的透明宽带电磁吸波器，通过使用透明材料，实现了高透光性，用于解决现有吸波器应用范围窄的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于双层导电薄膜的透明宽带电磁吸波器，包括第一介质层2、第二介质层3、第三介质层4和底板5，该三个介质层2、3和4自上而下排列，形成层叠结构的介质层，底板5印制在第三介质层4的下表面；所述第一介质层2和第三介质层4采用透明介质板，其中，第一介质层2的上表面印制有导电薄膜1，该导电薄膜1由m×n个正方形透明导电薄膜11组成的阵列和(m+1)×(n+1)个十字形透明导电薄膜12组成的阵列复合而成，其中m≥2,n≥2,所述底板5采用透明导电薄膜，印制在第三介质层4的下表面；所述第二介质层3采用透明介质板或 空气介质。上述的基于双层导电薄膜的透明宽带电磁吸波器，所述正方形导电薄膜11、十字形导电薄膜12和底板5均采用氧化铟锡或石墨烯材料，其中正方形导电薄膜11和十字形导电薄膜12的方阻为RS1，且60Ω/sq≤RS1≤100Ω/sq；底板(5)的方阻为RS，且5Ω/sq≤RS≤10Ω/sq。上述的基于双层导电薄膜的透明宽带电磁吸波器，所述m×n个正方形透明导电薄膜11组成的阵列和(m+1)×(n+1)个十字形透明导电薄膜(12)组成的阵列，其周期均为a，正方形导电薄膜(11)和十字形导电薄膜(12)之间的距离为b，且b＝a/2。上述的基于双层导电薄膜的透明宽带电磁吸波器，所述第一介质层2和第三介质层4的相对介电常数均为εr1，且2≤εr1≤4。上述的基于双层导电薄膜的透明宽带电磁吸波器，所述第二介质层3的相对介电常数为εr2，且1≤εr2≤3.9。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：1.本专利技术由于第一介质层、第二介质层和第三介质层自上而下排列，形成叠层结构，第一介质层和第三介质层均采用透明介质板，第二介质层采用透明介质板或空气介质，导电薄膜和底板采用透光良好的石墨烯或氧化铟锡材料；与现有技术相比，在保证吸波带宽和吸波率的同时，实现了电磁吸波器的良好透光性能，扩大了应用范围。2.本专利技术由于采用的导电薄膜是由m×n个正方形透明导电薄膜组成的阵列和(m+1)×(n+1)个十字形透明导电薄膜组成的阵列复合而成，该导电薄膜方阻为RS1，且60Ω/sq≤RS1≤100Ω/sq，具有较高的电阻率，底板采用方阻为RS，且5Ω/sq≤RS≤10Ω/sq的导电薄膜，具有较低的电阻率。双层不同方阻的导电薄膜实现多次电磁波反射和与自由空间阻抗的匹配，产生了宽带吸波的效果，工作带宽内实现了高吸波率，又由于采用的导电薄膜具有质量轻和厚度薄的特点，在保证宽带吸波效果和高吸波率的同时，减小了吸波器的厚度和重量，更具有实用性，便于与微波系统集成。3.本专利技术由于导电薄膜和底板采用石墨烯或氧化铟锡材料，与现有技术相比，具有机械硬度高，化学稳定性好，柔韧性好等特点，能够在长时间内保证性能的稳定，使用寿命更长。附图说明图1为本专利技术实施例1的整体结构示意图；图2为本专利技术实施例1的俯视图；图3为本专利技术实施例1的吸波率仿真曲线；图4为本专利技术实施例1的反射系数仿真曲线；图5为本专利技术实施例4的吸波率仿真曲线；图6为本专利技术实施例4的反射系数仿真曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步描述：实施例1：参照图1，包括导电薄膜1、第一介质层2、第二介质层3、第三介质层4和底板5，其中，三个介质层2、3和4自上而下排列，形成层叠结构的介质层；底板5印制在第三介质层4的下表面，导电薄膜1印制在第一介质层2的上表面，该导电薄膜1由m×n个正方形透明导电薄膜11组成的阵列和(m+1)×(n+1)个十字形透明导电薄膜12组成的阵列复合而成，本实施例中采用2×2个正方形透明导电薄膜11组成的阵列和3×3个十字形透明导电薄膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双层导电薄膜的透明宽带电磁吸波器，包括第一介质层(2)、第二介质层(3)、第三介质层(4)和底板(5)，该三个介质层(2,3,4)自上而下排列，形成层叠结构的介质层，底板(5)印制在第三介质层(4)的下表面；其特征在于，所述第一介质层(2)和第三介质层(4)采用透明介质板，其中，第一介质层(2)的上表面印制有导电薄膜(1)，该导电薄膜(1)由m×n个正方形透明导电薄膜(11)组成的阵列和(m+1)×(n+1)个十字形透明导电薄膜(12)组成的阵列复合而成，其中m≥2,n≥2,所述底板(5)采用透明导电薄膜，印制在第三介质层(4)的下表面；所述第二介质层(3)采用透明介质板或空气介质。

【技术特征摘要】
1.一种基于双层导电薄膜的透明宽带电磁吸波器，包括第一介质层(2)、第二介质层(3)、第三介质层(4)和底板(5)，该三个介质层(2,3,4)自上而下排列，形成层叠结构的介质层，底板(5)印制在第三介质层(4)的下表面；其特征在于，所述第一介质层(2)和第三介质层(4)采用透明介质板，其中，第一介质层(2)的上表面印制有导电薄膜(1)，该导电薄膜(1)由m×n个正方形透明导电薄膜(11)组成的阵列和(m+1)×(n+1)个十字形透明导电薄膜(12)组成的阵列复合而成，其中m≥2,n≥2,所述底板(5)采用透明导电薄膜，印制在第三介质层(4)的下表面；所述第二介质层(3)采用透明介质板或空气介质。2.根据权利要求1所述的基于双层导电薄膜的透明宽带电磁吸波器，其特征在于，所述正方形导电薄膜(11)、十字形导电薄膜(12)和底板(5)均采用氧化铟锡或石...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴边，薛宝玥，赵雨桐，张兴飞，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61