一种电磁隔离器以及组合振子天线阵列单元制造技术

本发明专利技术公开了一种电磁隔离器以及组合振子天线阵列单元，包括介质层、支撑层和金属背板，介质层上表面敷设有损耗层，支撑层夹设于介质层和金属背板之间，采用多损耗谐振结构串联的方式设计损耗层，对电磁波实现低频宽带吸收特性，本发明专利技术在大入射角度下仍能够实现低频宽带吸收，当TM波的入射角度为60

【技术实现步骤摘要】
一种电磁隔离器以及组合振子天线阵列单元


[0001]本专利技术属于吸波材料
，具体涉及一种电磁隔离器以及组合振子天线阵列单元。

技术介绍

[0002]吸波材料因其对空间电磁波具有良好的衰减作用而易实现电磁波低反射的吸收效果，被广泛应用于无线通信、电磁屏蔽、微波暗室、电磁兼容和隐身技术等。传统的吸波材料利用材料本身高介电常数和磁导率虚部的物理特性实现对电磁波的损耗特性，从而实现高效的电磁吸波效果。然而，由于材料本身特性的限制，使用劈尖型吸收体和铁氧体或碳粉等天然的传统吸收材料存在三维结构复杂、体积重量大等问题。而电磁超材料可以实现自然材料中不存在的特殊电磁特性，如完美吸收体等，为吸波材料的设计应用带来了新的变革。
[0003]电磁超材料是一种人工复合结构或复合材料,其由周期排列的单元结构组成。单元的尺寸通常远小于所设计的工作波长，这样可以将该单元类比为构成自然界材料的晶胞，并利用等效介质理论来等效分析其材料特性。因此，通过对单元的结构进行合理设计，可以使得超材料呈现出超常的电磁特性。与传统吸波材料相比，电磁超材料吸波材料的吸波性能不再仅由材料本身的电磁损耗特性决定，其周期单元结构以及排布方式也会影响到材料的吸波性能。
[0004]在现有的高功率超宽带辐射系统中，通常使用组合振子天线阵列作为辐射天线，工作带宽在0.3
‑
3GHz。然而紧凑的天线间距易导致相邻天线单元间的互耦干扰问题。当阵列天线划分为多模块分立工作时，正在工作的组合振子天线模块辐射出的电磁波信号会在相邻模块的天线上耦合产生回波，从而对辐射系统前级的电子器件造成不利影响，组合振子天线阵列单元间隔离度差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种电磁隔离器以及组合振子天线阵列单元，以克服现有技术的不足。
[0006]一种电磁隔离器，包括介质层、支撑层和金属背板，介质层上表面敷设有损耗层，支撑层夹设于介质层和金属背板之间。
[0007]优选的，介质层采用FR4玻璃纤维环氧树脂基板，厚度为1mm。
[0008]优选的，介质层相对介电常数ε
r
为4.3，介质损耗角正切为0.025。
[0009]优选的，支撑层采用PMI泡沫基板，厚度为28mm。
[0010]优选的，支撑层的相对介电常数ε
r
为1.03～1.13，介质损耗角正切为0.018。
[0011]优选的，损耗层包括金属薄膜和贴片电阻，金属薄膜包括外环枝节、内环枝节和金属方环，金属方环为矩形结构，外环枝节阵列于金属方环外圈，外环枝节与金属方环矩形边框平行，外环枝节与金属方环通过贴片电阻连接；内环枝节阵列于金属方环内圈。
[0012]优选的，内环枝节包括内环长条边和十字结构枝节，内环长条边一侧和十字结构一端连接，内环长条边的长大大于十字结构枝节的十字长度，内环长条边靠近金属方环的内边并与其靠近的金属方环的内边平行。
[0013]优选的，贴片电阻采用阻值为120Ω的贴片电阻。
[0014]一种基于电磁隔离器的组合振子天线阵列单元，包括两组金属背板靠近设置的电磁隔离器，两组电磁隔离器的两端分别设置一组振子天线。
[0015]优选的，两组电磁隔离器间隔设置，间距为70mm。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0017]本专利技术一种电磁隔离器，包括介质层、支撑层和金属背板，介质层上表面敷设有损耗层，支撑层夹设于介质层和金属背板之间，采用多损耗谐振结构串联的方式设计损耗层，对电磁波实现低频宽带吸收特性，本专利技术在大入射角度下仍能够实现低频宽带吸收，当TM波的入射角度为60
°
时，该电磁吸波隔离器仍能在0.85
‑
3.03GHz频段范围内保持90％以上的吸收率；当TE波的入射角度为60
°
时，该电磁吸波隔离器仍能在0.96
‑
3.13GHz频段范围内保持90％以上的吸收率，有效解决的现有技术中组合振子天线阵列单元间隔离度差的问题。
[0018]本专利技术在1.0
‑
3.0GHz频段范围内能稳定实现90％以上的吸收率，包含了组合振子天线的大部分辐射频段，能有效减小阵列天线单元间的耦合作用，有利于辐射系统的稳定运行。
[0019]优选的，本专利技术采用金属薄膜和贴片电阻作为损耗层结构，增加了内部结构间的等效电容，降低谐振Q值，实现了提高低频段吸波特性的目的。
[0020]本专利技术一种基于电磁隔离器的组合振子天线阵列单元，包括两组金属背板靠近设置的电磁隔离器，两组电磁隔离器的两端分别设置一组振子天线，结构简单，组合振子天线模块辐射出的电磁波信号会在电磁隔离器的作用小实现有效隔离，从而降低了辐射对系统前级的电子器件造成的不利影响。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例中电磁隔离器结构示意图；
[0022]图2为本专利技术实施例中损耗层的平面示意图；
[0023]图3为本专利技术实施例中损耗层等效电路图；其中3(a)为外环枝节和金属方环连接示意图，3(b)为外环枝节和金属方环连接等效电路图，3(c)为损耗层、介质层和支撑层连接等效电路图，3(d)为电磁隔离器等效电路图；
[0024]图4为本专利技术实施例中损耗层设计流程图；
[0025]图5为本专利技术实施例中对两个损耗谐振结构分别进行仿真参数曲线；
[0026]图6为本专利技术实施例中在TM波入射下，随着入射角度变化，对电磁波的吸收率仿曲线；
[0027]图7为本专利技术实施例中在TE波入射下，随着入射角度变化，对电磁波的吸收率仿曲线；
[0028]图8为本专利技术实施例中含有电磁隔离器的组合振子阵列天线结构示意图。
具体实施方式
[0029]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0030]参见图1，一种电磁隔离器，包括依次堆叠设置的介质层100、支撑层200和金属背板300，介质层100上表面敷设有损耗层400。
[0031]本实施例中，介质层100采用FR4玻璃纤维环氧树脂基板，厚度为1mm，相对介电常数ε
r
为4.3，介质损耗角正切为0.025；
[0032]支撑层200采用PMI泡沫基板，厚度为28mm，相对介电常数ε
r
为1.03～1.13，介质损耗角正切为0.018；
[0033]金属背板300的厚度为1mm；一个单元的面积为50mm
×
50mm。
[0034]参见图2，本专利技术的损耗层400包括金属薄膜和贴片电阻404，金属薄膜包括外环枝节401、金属方环40本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁隔离器，其特征在于，包括介质层(100)、支撑层(200)和金属背板(300)，介质层(100)上表面敷设有损耗层(400)，支撑层(200)夹设于介质层(100)和金属背板(300)之间。2.根据权利要求1所述的一种电磁隔离器，其特征在于，介质层(100)采用FR4玻璃纤维环氧树脂基板，厚度为1mm。3.根据权利要求1或2所述的一种电磁隔离器，其特征在于，介质层(100)相对介电常数ε
r
为4.3，介质损耗角正切为0.025。4.根据权利要求1所述的一种电磁隔离器，其特征在于，支撑层(200)采用PMI泡沫基板，厚度为28mm。5.根据权利要求1或4所述的一种电磁隔离器，其特征在于，支撑层(200)的相对介电常数ε
r
为1.03～1.13，介质损耗角正切为0.018。6.根据权利要求1所述的一种电磁隔离器，其特征在于，损耗层(400)包括金属薄膜和贴片电阻(404)，金属薄膜包括外环枝节(401)、内环枝节(403)和金属方环(402)，金属方环(402)为矩形结构，外环枝节(401)阵列于金属方环(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢彦召，周彤，仇杨鑫，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：