一种三带宽微波减反超材料结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种三带宽微波减反超材料结构，涉及人工电磁材料技术领域，本实用新型专利技术包括依次粘接的顶层夹层结构、中层贴片结构和底层夹层结构；顶层夹层结构包括沿宽度方向粘接的第一介质基板层和第一介质覆盖层，第一介质基板层和第一介质覆盖层之间设有“U”型结构的、沿长度方向的第一金属结构层；中层贴片结构包括第二介质基板层、第二金属结构层和第三金属结构层，第二金属结构层和第三金属结构层均包括金属长线和位于其几何中心的圆形贴片；底层夹层结构包括沿宽度方向粘接的第三介质基板层和第二介质覆盖层，第三介质基板层和第二介质覆盖层之间设有倒“U”型结构的、沿长度方向的第四金属结构层。长度方向的第四金属结构层。长度方向的第四金属结构层。

【技术实现步骤摘要】
一种三带宽微波减反超材料结构


[0001]本技术涉及人工电磁材料
，具体为一种三带宽微波减反超材料结构。

技术介绍

[0002]电磁增透，亦称电磁减反，是指减少或者消除电磁波穿过不同介质分界面时的反射波，提高透过率，因其具有高效的传输效率，被用作降低能量传输损耗的解决方案。电磁增透插损较小且工作角域宽的特性使其在卫星通讯，雷达探测以及SAR成像等领域展现广阔的应用前景，同时也极大促成电磁增透器件的发展。单层以及多层增透膜和频率选择表面是目前电磁增透的主要实现途径。然而，无论是单层增透膜还是多层增透膜都受到自然界有限的材料体系的限制，尤其是多层膜的复合无疑增加电磁器件的重量和占用体积，且不利于实际生产和应用。尽管频率选择表面具有紧凑的外形结构和良好的滤波特性，但是宽带的透波效果和平坦的幅值曲线仍然很难实现，是当前值得深入探讨的问题。
[0003]超材料(Metamaterial)是由亚波长或深亚波长基本结构单元构成的具有自然界材料不具备的超常电磁、声学、光学或力学等物理特性的人工复合结构或材料。超材料不仅是一种结构或材料形态，更为重要的是其充分体现了复合结合或材料的人工定制化设计思想；在广泛研究并深刻理解包括弛豫极化、谐振响应在内的自然材料电磁响应的微观机理基础之上，类比自然材料中原子、分子所依赖的电偶极子/磁偶极子等极化机理，采用基本结构单元进行(准)周期性排布实现的人工复合结构或材料，具备自然材料无法实现或很难实现的奇异功能。目前，超材料在天线、隐身技术、以及光学器件等诸多领域都有着重要的应用。/>[0004]迄今为止，基于超材料的实现宽带电磁减反的方法主要是通过设计各种减反超单元，消除电磁波在不同介质界面传输时的阻抗不匹配，并且基于减反超材料结构来提升介质透波率在学术界和工程界均已引起广泛关注。由此，而引发出的一些鼓舞人心的理论和设计，包括等效电路，各向异性，以及人工布儒斯特效应等，但是大多数都是集中在窄带范围内工作，具有多带宽甚至是宽带的减反结构仍然需要进一步的研究和探索。

技术实现思路

[0005]本技术针对现有方案存在的问题，提供了一种三带宽微波减反超材料结构，旨在针对横电波和横磁波入射条件，通过调节不同金属结构层的结构参数，在相同频段内实现三带宽的电磁减反，且透射效果提升明显，具有结构简单的特点，便于加工和批量化处理.
[0006]本技术提供的一种三带宽微波减反超材料结构,具体包括：
[0007]超结构，包括沿高度方向依次粘接的顶层夹层结构、中层贴片结构和底层夹层结构；
[0008]所述顶层夹层结构包括沿宽度方向粘接的第一介质基板层和第一介质覆盖层，所
述第一介质基板层和所述第一介质覆盖层之间设有“U”型结构的、沿长度方向的第一金属结构层；
[0009]所述中层贴片结构包括第二介质基板层、第二金属结构层和第三金属结构层，所述第二金属结构层和第三金属结构层分别沿宽度方向设于所述第二介质基板层的顶部和底部，且均包括金属长线和位于其几何中心的圆形贴片；
[0010]所述底层夹层结构包括沿宽度方向粘接的第三介质基板层和第二介质覆盖层，所述第三介质基板层和所述第二介质覆盖层之间设有倒“U”型结构的、沿长度方向的第四金属结构层；
[0011]其中，三带宽微波入射到超结构，微波中的横电波与所述第二金属结构和所述第三金属结构产生谐振效应，微波中的横磁波与所述第一金属结构和所述第四金属结构产生谐振效应，超结构和空气阻抗相匹配，实现微波通过超结构的高透光率。
[0012]进一步的，所述顶层夹层结构的长度为3mm，宽度为4mm，高度为2.4mm；
[0013]所述中层贴片结构的长度为3mm，宽度为4mm，高度为4.2mm；
[0014]所述底层夹层结构的长度为3mm，宽度为4mm，高度为2.4mm。
[0015]进一步的，所述第一介质基板层和所述第一介质覆盖层的长度均为3mm，宽度均为2mm，高度均为2.4mm；
[0016]所述第一金属结构层的水平金属臂长度为2.6mm，左右两侧竖直金属臂长度为0.6mm，宽度均为0.6mm，水平金属臂到所述顶层夹层结构底侧距离为1.2mm。
[0017]进一步的，所述第二金属结构层和所述第三金属结构层的圆形贴片半径均为0.3mm，金属长线宽度均为0.3mm。
[0018]进一步的，所述第三介质基板层和所述第二介质覆盖层的长度均为3mm，宽度均为2mm，高度均为2.4mm；
[0019]所述第四金属结构层的水平金属臂长度为2.6mm，左右两侧竖直金属臂长度为0.6mm，宽度均为0.6mm，水平金属臂到所述底层夹层结构顶侧距离为1.2mm。
[0020]进一步的，所述第一介质基板层、所述第一介质覆盖层、所述第二介质基板层、所述第三介质基板层和所述第二介质覆盖层的材料为陶瓷基复合材料，具体型号为FSD338N，相对介电常数为3.2，损耗为0.002。
[0021]进一步的，所述第一金属结构层、所述第二金属结构层、所述第三金属结构层和所述第四金属结构层的材料为铜材，电导率为5.8
×
107S/m。
[0022]进一步的，在三带宽微波80
°
入射超结构时，横电波具有三个传输峰值，分别为f1＝13.7GHz，f2＝15.9GHz和f3＝21.3GHz；横磁波具有三个透射峰值，分别为f1＝10.7GHz，f2＝16.7GHz和f3＝20.1GHz。
[0023]与现有技术相比，本技术提供了一种三带宽微波减反超材料结构，其有益效果是：
[0024](一)本技术提供的三带宽微波减反超材料结构，具有极化不敏感特性，针对横电波和横磁波均能产生相应，并进行调控，且相互之间并不干扰；
[0025](二)本技术提供的三带宽微波减反超材料结构，采用上下对称式分布设计，同时金属结构覆盖在介质内部，便于调节两侧空气
‑
介质交界面处的入射电磁波的阻抗匹配情况，实现最大化电磁透波。
[0026](三)本技术提供的三带宽微波减反超材料结构，框架简单，便于集成化设计和批量化生产，在微波通讯，探测和成像领域具有广阔的应用前景。
附图说明
[0027]图1为三带宽微波减反超材料结构的整体示意图；
[0028]图2为本技术图1中顶层夹层结构101的结构示意图；
[0029]图3为本技术图1中第一金属结构层1011和第一介质覆盖层1012的结构示意图；
[0030]图4为本技术图1中中层贴片结构102的结构示意图；
[0031]图5为本技术图1中第二金属结构层1020和第二介质基板层1021的结构示意图；
[0032]图6为本技术图1中底层夹层结构103的结构示意图；
[0033]图7为本技术图1中第四金属结构层1031和第二介质覆盖层1032的结构示意图；
[0034]图8为本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三带宽微波减反超材料结构，其特征在于，包括：多个超结构(10)，周期性分布，每个超结构(10)包括沿高度方向依次粘接的顶层夹层结构(101)、中层贴片结构(102)和底层夹层结构(103)；所述顶层夹层结构(101)包括沿宽度方向粘接的第一介质基板层(1010)和第一介质覆盖层(1012)，所述第一介质基板层(1010)和所述第一介质覆盖层(1012)之间设有“U”型结构的、沿长度方向的第一金属结构层(1011)；所述中层贴片结构(102)包括第二介质基板层(1021)、第二金属结构层(1020)和第三金属结构层(1022)，所述第二金属结构层(1020)和第三金属结构层(1022)分别沿宽度方向设于所述第二介质基板层(1021)的顶部和底部，且均包括金属长线和位于其几何中心的圆形贴片；所述底层夹层结构(103)包括沿宽度方向粘接的第三介质基板层(1030)和第二介质覆盖层(1032)，所述第三介质基板层(1030)和所述第二介质覆盖层(1032)之间设有倒“U”型结构的、沿长度方向的第四金属结构层(1031)；其中，三带宽微波入射到超结构(10)，微波中的横电波与所述第二金属结构层(1020)和所述第三金属结构层(1022)产生谐振效应，微波中的横磁波与所述第一金属结构层(1011)和所述第四金属结构层(1031)产生谐振效应，超结构(10)和空气阻抗相匹配，实现微波通过超结构(10)的高透光率。2.如权利要求1所述的一种三带宽微波减反超材料结构，其特征在于：所述顶层夹层结构(101)的长度为3mm，宽度为4mm，高度为2.4mm；所述中层贴片结构(102)的长度为3mm，宽度为4mm，高度为4.2mm；所述底层夹层结构(103)的长度为3mm，宽度为4mm，高度为2.4mm。3.如权利要求1所述的一种三带宽微波减反超材料结构，其特征在于：所述第一介质基板层(1010)和所述第一介质覆盖层(1012)的长度均为3mm，宽度均为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王甲富，楚遵天，朱瑞超，李铁夫，随赛，屈绍波，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：新型
国别省市：