一种极宽频三维周期台阶吸波结构制造技术

本发明专利技术涉及一种三维周期台阶吸波结构，包括金属底板，和设置于金属底板上的吸波材料层，其特征在于所述吸波材料层由周期性排布的台阶结构单元构成，台阶结构单元包括位于下层的正方体平板和位于上层的凸台柱体，凸台柱体的平面形状可为正方形、五边形、六边形和圆等。本发明专利技术吸波结构制备工艺相对简单，在不改变吸波材料厚度的条件下，实现了吸波材料的宽频强吸收，此外改善了电磁波斜入射条件下对吸波效率的不利影响。

Ultra wide band three-dimensional periodic step wave absorbing structure

The invention relates to a three-dimensional periodic step absorbing structure, including the metal plate, and is arranged on the metal plate on the absorbing material layer, characterized in that the absorbing material layer is composed of step structure unit periodic arrangement, the step structure unit comprises a cube plate located on the lower and upper convex cylindrical body. The plane shape of the convex cylindrical body can be square, pentagonal, hexagonal and round. The present invention absorbing structure relatively simple preparation process without changing the thickness of absorbing wave material conditions, realizes the absorbing material of broadband strong absorption, in addition to improve the adverse impact on the absorption efficiency of the electromagnetic wave oblique incidence condition.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电磁吸波结构
，涉及一种极宽频三维周期台阶吸波结构，具体涉及一种具有三维周期台阶结构的极宽频电磁吸波结构。
技术介绍
吸波材料指能吸收、衰减入射的电磁波，并将其电磁能转换成热能耗散掉或使电磁波因干涉而消失的一类材料。吸波材料作为武器装备隐身技术和电磁波干扰防护技术的重要支撑材料，在军事和民用领域均有广泛的应用，受到世界各个国家的高度重视，已成为国内外研究的热点。结构型吸波材料是在结构材料中加入吸波剂而制成复合材料，该复合材料通常为树脂基复合材料和陶瓷基复合材料。因此，结构型吸波材料不仅具有承载和吸波的双重功能，而且具备复合材料质轻高强的优点，是隐身材料的重要发展方向。随着探测系统性能的提高和各类电磁设备工作频带的拓宽使得对宽频吸波材料的需求越来越迫切。目前，常见的宽频吸波结构有：Salisbury屏、Jaumann吸波结构、几何渐变吸波结构、蜂窝吸波结构、波纹结构等，然而这类吸波结构在实现宽频的同时带来了结构总厚度的急剧增加。因此在不改变吸波材料厚度的前提下，实现吸波材料的宽频强吸收成为当前电磁波吸波
的一个亟待解决的技术问题。例如文献“WeiLi,TianlongWu,WeiWang,PengchengZhai,JianguoGuan.Broadbandpatternedmagneticmicrowaveabsorber.JournalofAppliedPhysics,2014,116:044110”公布了一种三层周期台阶型吸波结构，极大地拓宽了吸波材料的吸收频带，增强吸波性能，这为提高材料的吸波性能、设计吸波结构提供了新的思路。然而这种吸波结构对于实际应用还存在一定问题，如层数较多，所以制备工艺相对复杂。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种极宽频三维周期台阶吸波结构，提供了一种电磁吸波结构，该吸波结构制备工艺相对简单，不仅可以实现电磁波的宽频强吸收，而且能够有效减小电磁波斜入射时对吸波性能的不利影响。技术方案一种极宽频三维周期台阶吸波结构，其特征在于包括金属底板4和结构单元；结构单元均匀周期性排布在金属底板4上；所述结构单元采用吸波材料材料，结构为正方体平板3和位于正方体平板3之上的凸台棱柱；所述凸台棱柱结构的平面形状为任意形状。所述凸台棱柱结构的平面形状为正方形、五边形、六边形或圆形。所述结构单元均匀排列成矩阵形式。所述正方体平板3的边长a1＝5.0-25mm，厚度h1＝1.0-5.5mm。当凸台棱柱结构的平面形状为正方形时，凸台棱柱结构的正方形边长a2＝2.0-25mm，且a1>a2。当凸台棱柱结构的平面形状为圆形时直径d＝4.0-8.0mm，且a1>d。所述凸台棱柱结构的凸台柱体的厚度为h2＝1.0-5.5mm，且h2>h1。所述吸波材料采用吸波型的树脂基复合材料或陶瓷基复合材料。有益效果本专利技术提出的一种极宽频三维周期台阶吸波结构，包括金属底板，和设置于金属底板上的吸波材料层，其特征在于，所述吸波材料层由周期性排布的结构单元构成，结构单元由具有台阶结构的吸波材料构成。台阶结构包括位于下层的正方体平板和位于上层的凸台柱体，凸台柱体的平面形状可为正方形、五边形、六边形和圆等。结构单元的周期为p，结构单元中下层正方体的边长为a1，厚度为h1；上层凸台柱体的平面为正方形时边长为a2，凸台柱体的平面为圆形时直径为d，上层凸台柱体厚度为h2。本专利技术具有如下突出优点：1、所设计的三维周期台阶吸波结构具有结构简单，制备工艺相对简单以及成本低的优点；2、该吸波结构适用于吸波型树脂基复合材料及陶瓷基复合材料；3、在不改变吸波材料厚度的情况下，实现了吸波材料对电磁波的宽频强吸收，并且改善了电磁波斜入射条件下对吸波效率的不利影响；4、通过合理调整三维周期台阶结构的几何尺寸参数，可以调整吸波结构的吸波强度和吸波频段。附图说明图1为本专利技术的凸台柱体的平面形状为正方形时三维周期台阶吸波结构单元示意图；图中：1-正方形台阶结构单元，2-正方形凸台棱柱，3-正方形平板，4-金属底板图2为本专利技术的凸台柱体的平面形状为圆形时三维周期台阶吸波结构单元示意图；图中：5-圆形台阶结构单元，6-圆形凸台棱柱，3-正方形平板，4-金属底板图3为本专利技术的的凸台柱体的平面形状分别为正方形和圆形时整体吸波结构示意图(俯视图)；图4为磁损耗型平板吸波结构和凸台柱体平面为正方形时三维周期台阶吸波结构的反射损耗曲线图；图5为磁损耗型平板吸波结构和凸台柱体平面为正方形时三维周期台阶吸波结构的实物图；图6为磁损耗型凸台柱体平面为正方形时不同a2三维周期台阶吸波结构的反射损耗曲线图；图7为磁损耗型凸台柱体平面为正方形时不同h1和h2三维周期台阶吸波结构的反射损耗曲线图；图8为磁损耗型45°斜入射条件下平板吸波结构和凸台柱体平面为正方形时三维周期台阶吸波结构的反射损耗曲线图；图9为介电损耗型平板吸波结构及凸台柱体平面为正方形时三维周期台阶吸波结构的反射损耗曲线图；图10为磁损耗型凸台柱体平面为圆形时三维周期台阶吸波结构的模拟反射损耗曲线图。具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：本专利技术的极宽频三维周期台阶吸波结构，包括金属底板1和设置于金属底板上的吸波材料层2。其中采用的磁损耗型树脂基复合复合材料的电磁参数为：相对介电常数实部范围12.8～13.4，虚部范围0.57～1.78；相对磁导率实部范围1.02～1.90，虚部范围0.52～0.70。所采用的介电损耗型陶瓷基复合材料的电磁参数为：相对介电常数实部为6.65～8.23，虚部为3.38～6.95。以下实施例中，三维周期台阶吸波结构单元周期为p，台阶结构单元中下层正方体边长a1＝p，厚度为h1；上层凸台柱体的平面为正方形时边长为a2，上层凸台柱体的平面为圆形时直径为d，凸台柱体的厚度为h2。实施例1：本实施例中的吸波材料为磁损耗型树脂基复合材料，三维周期台阶吸波结构中上层凸台柱体的平面采用正方形，如图1所示，p＝10mm，a1＝p＝10mm，h1＝2mm；a2＝6.5mm，h2＝3.5mm。本实施例平板吸波结构和三维周期台阶吸波结构的反射损耗曲线如图3所示，实物图如图4所示。平板吸波结构最小反射损耗为-9.50dB，而三维周期台阶吸波结构最小反射损耗为-19.64dB最强吸波效能提高了106.7％。2～40GHz范围内，平板吸波结构平均反射损耗为-4.66dB，而三维周期台阶吸波结构平均反射损耗为-11.32dB，平均吸波效能提高了142.9％。因此，这种三维周期台阶吸波结构可以极大的增强吸波材料的吸波性能。实施例2：本实施例中的吸波材料为磁损耗型树脂基复合材料，三维周期台阶吸波结构中上层凸台柱体的平面采用正方形，如图1所示，即h1＝1.7mm，h2＝3.8mm，p＝10mm，a1＝p＝10mm，改变a2＝6.0～6.5mm。本实施例磁损耗型三维周期台阶吸波结构不同a2下的反射损耗曲线如图5所示。在a1、h1和h2不变的情况下，当a2分别为6.0mm、6.3mm和6.5mm时，最小反射损耗分别为-54.38dB、-38.96dB和-39.70dB。因此，通过对三维周期台阶结构上层凸台棱柱正方体边长a2的调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种极宽频三维周期台阶吸波结构，其特征在于包括金属底板(4)和结构单元；结构单元均匀周期性排布在金属底板(4)上；所述结构单元采用吸波材料材料，结构为正方体平板(3)和位于正方体平板(3)之上的凸台棱柱；所述凸台棱柱结构的平面形状为任意形状。

【技术特征摘要】
1.一种极宽频三维周期台阶吸波结构，其特征在于包括金属底板(4)和结构单元；结构单元均匀周期性排布在金属底板(4)上；所述结构单元采用吸波材料材料，结构为正方体平板(3)和位于正方体平板(3)之上的凸台棱柱；所述凸台棱柱结构的平面形状为任意形状。2.根据权利要求1所述极宽频三维周期台阶吸波结构，其特征在于：所述凸台棱柱结构的平面形状为正方形、五边形、六边形或圆形。3.根据权利要求1所述极宽频三维周期台阶吸波结构，其特征在于：所述结构单元均匀排列成矩阵形式。4.根据权利要求1所述极宽频三维周期台阶吸波结构，其特征在于：所述正方体平板3的边长a1＝5.0-25mm，厚度h1＝1.0-...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷小玮，周倩，叶昉，刘晓菲，成来飞，张立同，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61