一种基于周期性屏蔽与周期性吸波的高透光金属网格电磁防护装置及其参数优化方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于周期性屏蔽与周期性吸波的高透光金属网格电磁防护装置及其参数优化方法，其中透明介质层设置在顶层金属网格层和底层金属网格层之间，顶层金属网格层用于减少电磁波的反射，底层金属网格层用于屏蔽电磁波，透明介质层对电磁波进行多次反射从而使电磁波产生损耗。设计时根据需求设置金属网格电磁防护装置参数，并利用仿真软件进行建模仿真；基于仿真结果进行装置结构的参数优化，直至满足设计的电磁防护与透光效果。本发明专利技术使得在尽可能减小透过的同时，增加结构吸波性能，同时顶层金属网格层的周期性吸波效能曲线与底层金属网格层的周期性屏蔽效能曲线波峰

【技术实现步骤摘要】
一种基于周期性屏蔽与周期性吸波的高透光金属网格电磁防护装置及其参数优化方法


[0001]本专利技术属于电磁防护领域，具体涉及一种基于周期性屏蔽与周期性吸波的高透光金属网格电磁防护装置及其参数优化方法。

技术介绍

[0002]电磁防护是防止电子设备产生的电磁干扰，通过隔绝外界电磁波来保护内部。电磁防护通常是采用电磁防护材料来实现的，电磁辐射防护材料可分为屏蔽材料与吸收材料两大类，电磁波屏蔽材料是指对入射电磁波有强反射的材料。电磁波吸收材料指能吸收、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。对于透明光窗来说，不仅要求电磁防护材料的性能达到要求，还需要满足透明度与透光率的额外条件。
[0003]一般采用电磁超材料来设计电磁防护结构，电磁超材料能够对电磁波的传播模式、极化和波前等进行有效的调控，目前已经广泛应用于吸波器、电磁屏蔽、极化转换器等设计应用。对于电磁防护的实际需求，在实际设计是有以下几个需要解决的难题：1)由于厚介质存在的影响，导致其透反射谱存在周期性的震荡，影响了材料的宽带屏蔽性能。2)对于在透明光窗上的应用，尤其是当需要放置在光窗内部，不仅要求其尽可能降低透射，而且要求电磁防护材料的高透光率。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于周期性屏蔽与周期性吸波的高透光金属网格电磁防护装置及其参数优化方法，利用双层金属网格结构，同时具备周期性吸波与周期性屏蔽的电磁性能，实现了在(1～18)GHz范围内屏蔽效能大于10dB，吸收率达到0.9，同时透光率达到98％的双金属网格电磁防护。
[0005]实现本专利技术目的的具体技术方案为：
[0006]一种基于周期性屏蔽与周期性吸波的高透光金属网格电磁防护装置，包括顶层金属网格层、透明介质层和底层金属网格层；
[0007]所述透明介质层设置在顶层金属网格层和底层金属网格层之间；
[0008]所述顶层金属网格层用于吸收电磁波，减少电磁波的反射，底层金属网格层用于屏蔽电磁波，透明介质层对电磁波进行多次反射从而使电磁波产生损耗。
[0009]进一步的，所述顶层金属网格层和底层金属网格层的网格结构包括但不限于十字网格结构、六边形网格结构、直角三角形网格结构或等边三角形网格结构。
[0010]进一步的，所述透明介质层为高透明度材料，包括但不限于玻璃、聚对苯二甲酸乙二酯、硫化锌。
[0011]进一步的，所述透明介质层的透反射系数随目标电磁波频率呈周期性震荡。
[0012]进一步的，所述顶层金属网格层的吸波效能曲线和底层金属网格层的屏蔽效能曲
线均呈现周期震荡；
[0013]且该周期性吸波效能曲线和周期性屏蔽效能曲线的波峰错峰互补。
[0014]进一步的，所述顶层金属网格层和底层金属网格层的结构一致，为十字形网格结构；
[0015]所述透明介质层采用有机玻璃，透明介质层厚度为15mm。
[0016]进一步的，所述十字形网格结构的线宽为5μm，周期为200μm，顶层金属网格层的线面电阻为20Ω，顶层金属网格层的线面电阻为0.2Ω。
[0017]进一步的，基于以上任意一项装置的参数优化方法，包括以下步骤：
[0018]步骤1、根据需求设置顶层金属网格层和底层金属网格层的结构、线宽、周期和线面电阻；
[0019]步骤2、根据需求设置透明介质层的介质材料与厚度；
[0020]步骤3、根据步骤1和步骤2设置的装置结构参数，利用CST全波仿真软件进行建模仿真；
[0021]步骤4、基于仿真结果进行装置结构的参数优化，直至满足设计的电磁防护与透光效果。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0023](1)本专利技术的技术方案提出一种基于周期性屏蔽与周期性吸波的高透光金属网格电磁防护结构装置，同时具备周期性吸波与周期性屏蔽的电磁性能，使得在实现透射尽可能小的同时，增加吸波性能；
[0024](2)本专利技术通过双层金属网格结构设计，使得在尽可能减小透过的同时，增加结构吸波性能，同时顶层金属网格层的周期性吸波效能曲线与底层金属网格层的周期性屏蔽效能曲线波峰
‑
波谷匹配，两者相互补充实现电磁吸波和屏蔽的周期性互补。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的高透光金属网格电磁防护装置结构示意图。
[0026]图2为本专利技术的实施例中的高透光金属网格电磁防护装置中的不同金属网格结构示意图。
[0027]图3为十字金属网格与单层十字金属网格加透明介质层示意图。
[0028]图4为本专利技术的实施例中的高透光金属网格电磁防护装置中的透明介质层示意图。
[0029]图5
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图8为本专利技术的实施例中的不同条件下的透反射谱震荡仿真示意图。
[0030]图9为本专利技术的实施例中的高透光金属网格电磁防护装置的周期性屏蔽与周期性吸波的透反射系数曲线示意图。
具体实施方式
[0031]一种基于周期性屏蔽与周期性吸波的高透光金属网格电磁防护装置，包括顶层金属网格层、透明介质层和底层金属网格层；
[0032]所述透明介质层设置在顶层金属网格层和底层金属网格层之间；
[0033]所述顶层金属网格层用于吸收电磁波，减少电磁波的反射，底层金属网格层用于
对屏蔽电磁波，透明介质层对电磁波进行多次反射从而使电磁波产生损耗。由此实现同时具备周期性屏蔽和周期性吸波特性的超表面结构的技术方案，使得在实现高透过率的同时对入射电磁波进行吸收，增加吸波性能，来达到电磁防护效果。
[0034]进一步的，所述顶层金属网格层和底层金属网格层的网格结构可以相同，也可以不同，包括但不限于十字网格结构、六边形网格结构、直角三角形网格结构或等边三角形网格结构。
[0035]进一步的，所述透明介质层的材料为有机玻璃，氧化铟锡(ITO)或掺氟氧化锡(FTO)、聚对苯二甲酸乙二酯、硫化锌等等。
[0036]所述透明介质层的透反射系数随目标电磁波频率呈周期性震荡，顶层金属网格层的吸波效能曲线和底层金属网格层的屏蔽效能曲线均呈现周期震荡；
[0037]且该周期性吸波效能曲线和周期性屏蔽效能曲线的波峰错峰互补。
[0038]进一步的，由于所述电磁防护结构置于光窗夹层，因此需要一定的介质厚度与较高的透光比，然而介质厚度的增大会引起频段内屏蔽效能曲线与吸波效能曲线的周期性震荡，因此，在本方案中所述顶层金属网格层的周期性吸波效能曲线与底层金属网格层的周期性屏蔽效能曲线波峰
‑
波谷匹配，屏蔽性能与吸波性能交替作用实现全频段电磁防护功能。
[0039]进一步的，所述顶层金属网格层和底层金属网格层的结构一致，为十字形网格结构；
[0040]所述透明介质层采用有机玻璃，透明介质层厚度为15mm。
[0041]进一步的，所述十字形网格结构的线宽为5μm，周期为200μm，顶层金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于周期性屏蔽与周期性吸波的高透光金属网格电磁防护装置，其特征在于，包括顶层金属网格层、透明介质层和底层金属网格层；所述透明介质层设置在顶层金属网格层和底层金属网格层之间；所述顶层金属网格层用于吸收电磁波，减少电磁波的反射，底层金属网格层用于屏蔽电磁波，透明介质层对电磁波进行多次反射从而使电磁波产生损耗。2.根据权利要求1所述的基于周期性屏蔽与周期性吸波的高透光金属网格电磁防护装置，其特征在于，所述顶层金属网格层和底层金属网格层的网格结构包括但不限于十字网格结构、六边形网格结构、直角三角形网格结构或等边三角形网格结构。3.根据权利要求1所述的基于周期性屏蔽与周期性吸波的高透光金属网格电磁防护装置，其特征在于，所述透明介质层为高透明度材料，包括但不限于玻璃、聚对苯二甲酸乙二酯、硫化锌。4.根据权利要求1所述的基于周期性屏蔽与周期性吸波的高透光金属网格电磁防护装置，其特征在于，所述透明介质层的透反射系数随目标电磁波频率呈周期性震荡。5.根据权利要求1所述的基于周期性屏蔽与周期性吸波的高透光金属网格电磁防护装置，其特征在于，所述顶层金属网...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾文华，高家乐，朱晓波，桑芳荟，赵玉燕，黄丽燕，戴恩灵，孙来喜，王方，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：