糖果型超材料吸波器制造技术

本发明专利技术公开了一种糖果型超材料吸波器，包括沿平面连续设置的多个吸波单元，每个吸波单元包括从上到下分别由相同尺寸的第一PET层、FR‑4层、PMMA层、第二PET层介质叠加而成的正方形介质基板、附于介质层下侧且与介质层尺寸相同的正方形电阻膜以及附于介质层上侧的糖果型电阻膜。糖果型电阻膜各部分的宽度相同，且位于介质基板的正上方，两者的几何中心位置重合。整个糖果型电阻膜为轴对称结构，是由两段等长的圆弧、四段与圆弧两端相连的等长短臂以及两条连接且垂直于四条短臂的等长长臂组成的。本发明专利技术吸收率高、工作频带宽、对斜入射的电磁波的吸收率稳定。

Candy type metamaterial absorber

The invention discloses a candy-type metamaterial microwave absorber, which comprises a plurality of microwave absorbing units continuously arranged along a plane. Each microwave absorbing unit comprises a square dielectric substrate, which is composed of a first PET layer, a FR_4 layer, a PMMA layer and a second PET layer respectively from top to bottom of the same size, and is attached to the lower side of the dielectric layer and is ruled with the dielectric layer. The same square resistance film and candy type resistive film attached to the upper side of the dielectric layer. The width of each part of the candy resistance film is the same, and it is located directly above the dielectric substrate. The geometric center of the two parts coincides. The candy resistor film is axisymmetrical, consisting of two equal-length arcs, four equal-length short arms connected to both ends of the arc and two equal-length arms connected and perpendicular to four short arms. The invention has high absorption rate, wide working frequency band and stable absorption rate for oblique incidence electromagnetic waves.

【技术实现步骤摘要】
糖果型超材料吸波器
本专利技术属于电磁波和新型人工电磁材料领域，具体涉及一种糖果型超材料吸波器。
技术介绍
吸波技术主要是利用吸波材料有效吸收入射电磁波并使其散射衰减的一类材料，它通过材料的各种不同损耗机制将入射的电磁波转化为热能或者是其他能量从而达到吸收电磁波的目的。超材料吸波器是一种结构型吸波体，由周期性吸波单元形成吸波阵列，每个吸波单元一般为“三明治”结构，由顶层的金属图案、中间层的介质基板以及底层的金属短线或接地板组成。超材料吸波器的性能在很大程度上依赖于几何形状、尺寸、排布等，因而通过对上述参数的设计可以实现对超材料等效电磁参数的灵活调控，进而满足实际需要。但是目前超材料吸波体的吸收带宽与实际应用需求的带宽仍存在相当大的差距，拓宽吸收频带是实际应用中的迫切需求。近些年来,人们在超材料吸波体宽带化方面做了大量的研究。常用的方法有单元组合法、基于多层介质的相干相消法和通过加载集总元件增强损耗三种方法。杨婧娴等人在《基于超材料与磁性材料的P波段吸波体的设计》一文中提出了一种超材料与磁性材料复合的吸波体，通过电磁耦合技术实现了吸波器的低频化，但是存在吸收峰值低、工作带宽较窄的问题。根据有效媒介理论，介质层作为超材料结构的重要组成部分，它的多层结构设计是提高其吸收带宽的有效手段。将吸波材料的多层设计理论应用于宽频超材料设计，按照阻抗匹配的原则在不同层使用不同结构的超材料，通过调节各层超材料结构的等效介电常数和等效磁导率，使不同频段的电磁波与不同层的超材料结构发生谐振，实现电磁波的逐层入射、依次吸收，最终达到宽频吸收的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种糖果型超材料吸波器，解决了现有超材料吸波器吸收率低、工作频带窄、对斜入射的电磁波的吸收率不稳定等问题。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种糖果型超材料吸波器，采用无限周期结构，包括依次连接排列的N*M个吸波单元，其中N表示列数，M表示行数，N≥2，M≥1，所述吸波单元包括自上向下依次设置的糖果型电阻膜、正方形介质基板和正方形电阻膜，所述正方形介质基板包括从上到下依次设置的第一PET层、FR-4层、PMMA层、第二PET层，其中糖果型电阻膜喷涂在第一PET层顶面，正方形电阻膜喷涂在第二PET层底面。所述糖果型电阻膜呈轴对称结构，其几何中心与介质基板的几何中心重合。所述糖果型电阻膜包括两段等长的圆弧、四段等长的短臂和两条等长的长臂，两段圆弧开口相对、间隔对称设置，所述圆弧的两端分别与两段等长的短臂的一端相连，两条等长的长臂分别连接位于同一端且不同圆弧上的两条短臂，上述圆弧、短臂和长臂的宽度均相同。所述长臂的长度大于位于同一端且不同圆弧上的两条短臂的间距。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)吸收率高；(2)工作频带宽；(3)对斜入射的电磁波的吸收率稳定；(4)结构简单，易于制作。附图说明图1是本专利技术糖果型超材料吸波器的吸波单元的结构示意图。图2是本专利技术糖果型超材料吸波器的吸波单元的结构俯视图。图3是本专利技术糖果型超材料吸波器的吸波单元的侧视图。图4是本专利技术糖果型超材料吸波器在电磁波垂直入射时的吸收率仿真结果图。图5是本专利技术糖果型超材料吸波器在不同入射角度情况下对TM波的吸收率仿真结果图。图6是本专利技术糖果型超材料吸波器在不同入射角度情况下对TE波的吸收率仿真结果图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术所述的糖果型超材料吸波器为无限周期结构，包括依次连接排列的N*M个吸波单元，其中N表示列数，M表示行数，N≥2，M≥1。所述每个吸波单元如图1、图2、图3所示，包括自上向下依次设置的糖果型电阻膜1、正方形介质基板2和正方形电阻膜3，所述正方形介质基板2包括从上到下依次设置的第一PET层21、FR-4层22、PMMA层23、第二PET层24，其中糖果型电阻膜1喷涂在第一PET层21顶面，正方形电阻膜3喷涂在第二PET层24底面。所述糖果型电阻膜1呈轴对称结构，其几何中心与介质基板2的几何中心重合。所述糖果型电阻膜1包括两段等长的圆弧1-1、四段等长的短臂1-2和两条等长的长臂1-3，两段圆弧1-1开口相对、间隔对称设置，所述圆弧1-1的两端分别与两段等长的短臂1-2的一端相连，两条等长的长臂1-3分别连接位于同一端且不同圆弧1-1上的两条短臂1-2，上述圆弧1-1、短臂1-2和长臂1-3的宽度均相同。所述长臂1-3的长度大于位于同一端且不同圆弧1-1上的两条短臂1-2的间距。所述介质基板2中的第一PET层21和第二PET层24的介电常数为εr1＝3.0，损耗正切为td1＝0.06。所述介质基板2中的FR-4层22的介电常数为εr2＝4.4，损耗正切为td2＝0.02。所述介质基板2中的PMMA层23的介电常数为εr3＝2.25，损耗正切为td3＝0.001。实施例1一种糖果型超材料吸波器为无限周期结构，包括依次连接排列的N*M个吸波单元，所述的每个吸波单元的各层结构尺寸参数如下：吸波单元的边长p＝13mm，糖果型电阻膜1的厚度h1＝0.175mm，糖果型电阻膜1的方块电阻值R＝100Ω。糖果型电阻膜1的线宽s＝0.5mm，圆弧1-1外径r＝3.9mm，短臂1-2长n＝1.3mm，长臂1-3长m＝5mm。第一PET层21和第二PET层24的厚度相同，厚度h2＝0.175mm，FR-4层22的厚度h3＝0.85mm，PMMA层23的厚度h4＝2.25mm。其仿真结果如图4、图5和图6所示，本专利技术所述的糖果型超材料吸波器的优点如下：1、吸收率高：本专利技术在11.42GHz处吸收率峰值为100.0％，在7.31GHz-15.20GHz频段，该吸波器的吸收率均在90％以上；在10.24GHz-12.57GHz频段内，吸收率均在99％以上。具有“完美吸波”的特性。2、工作频带宽：本专利技术的吸收率超过90％相对吸波带宽能够达到69.1％，工作频带宽。3、对斜入射的电磁波的吸收率稳定：在入射角度逐渐变大的过程中，吸波器的吸收峰对应的频率存在向右的偏移，但是吸收率在99％以上的带宽均能保证超过2GHz，吸收率在90％以上的相对带宽均保证超过60％，具有良好的稳定性。4、结构简单，易于制作。综上所述，本专利技术的糖果型超材料吸波器的工作频段完全覆盖X波段、部分覆盖Ku波段，可以对特定波段的电磁波实现完美吸收，在X波段雷达的探测与隐身等方面有巨大的应用价值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种糖果型超材料吸波器，采用无限周期结构，包括依次连接排列的N*M个吸波单元，其中N表示列数，M表示行数，N≥2，M≥1，其特征在于：所述吸波单元包括自上向下依次设置的糖果型电阻膜（1）、正方形介质基板（2）和正方形电阻膜（3），所述正方形介质基板（2）包括从上到下依次设置的第一PET层（21）、FR‑4层（22）、PMMA层（23）、第二PET层（24），其中糖果型电阻膜（1）喷涂在第一PET层（21）顶面，正方形电阻膜（3）喷涂在第二PET层（24）底面。

【技术特征摘要】
1.一种糖果型超材料吸波器，采用无限周期结构，包括依次连接排列的N*M个吸波单元，其中N表示列数，M表示行数，N≥2，M≥1，其特征在于：所述吸波单元包括自上向下依次设置的糖果型电阻膜（1）、正方形介质基板（2）和正方形电阻膜（3），所述正方形介质基板（2）包括从上到下依次设置的第一PET层（21）、FR-4层（22）、PMMA层（23）、第二PET层（24），其中糖果型电阻膜（1）喷涂在第一PET层（21）顶面，正方形电阻膜（3）喷涂在第二PET层（24）底面。2.根据权利要求1所述的糖果型超材料吸波器，其特征在于：所述糖果型电阻膜（1）呈轴对称结构，其几何中心与介质基板（2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨一，宋耀良，范事成，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32