一种基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器，由若干吸波单元以阵列排布连接构成，相邻吸波单元连接后形成六角蜂窝结构。每个吸波单元包括四个三维的半蜂窝结构，以及胶接在半蜂窝结构背面的二维的贴片超表面结构，四个半蜂窝结构顶角相接，半蜂窝结构的正面为开放面。两个相邻吸波单元上的半蜂窝结构拼接后形成一个六角蜂窝结构。本发明专利技术利用超表面结构使吸波器的阻抗特性在跨频段宽带范围内实现了与自由空间波阻抗的良好匹配，赋予吸波器更优良的高频电磁吸收特性，能够使吸波器在更低的厚度下实现跨频段宽带吸波效果，有利于吸波器的轻薄化应用。有利于吸波器的轻薄化应用。有利于吸波器的轻薄化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器


[0001]本专利技术属于电磁吸波
，具体涉及一种基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器。

技术介绍

[0002]结构型吸波材料既能承载又能吸波，是当代隐身技术发展的重要方向。其中，蜂窝吸波材料因其电可设计性强，吸收频带宽，是当前航空隐身装备领域实际应用的主要结构吸波材料。不论是传统三维蜂窝材料吸波器（CN 114591645 A）还是二维蜂窝型表面吸波器（CN 110190407 A），虽能实现连续宽波段有效电磁吸收，但却因吸波器阻抗特性的频段局域性，无法实现跨频段的宽带吸波。同时，考虑到实际工程应用，吸波材料应该在较小的厚度下对电磁波做出有效的频带响应。然而，蜂窝吸波材料因其本身的三维设计特性，以及多重反射衰减的吸波机制，为了实现跨频段宽带吸波，需要增大其厚度，这使其在吸波材料的轻薄化应用中受到一定限制。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出了一种基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器，利用超表面结构使吸波器的阻抗特性在跨频段宽带范围内实现了与自由空间波阻抗的良好匹配，赋予吸波器更优良的高频电磁吸收特性，能够使吸波器在更低的厚度下实现跨频段宽带吸波效果，有利于吸波器的轻薄化应用。
[0004]实现本专利技术的技术解决方案为：一种基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器，由若干吸波单元以阵列排布连接构成，相邻吸波单元连接后形成六角蜂窝结构。每个吸波单元包括四个三维的半蜂窝结构，以及胶接在半蜂窝结构背面的二维的贴片超表面结构，四个半蜂窝结构顶角相接，半蜂窝结构的正面为开放面。两个相邻吸波单元上的半蜂窝结构拼接后形成一个六角蜂窝结构。
[0005]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0006]（1）本专利技术在传统蜂窝结构基础上引入超表面结构，在保证传统蜂窝结构吸波性能的同时，优化高频阻抗特性，进而提升高频段宽带吸波性能，实现同时覆盖Ku、K、Ka和W波段的跨频段宽带吸波。
[0007]（2）与实现同样性能的传统蜂窝材料吸波器相比，克服了传统吸波蜂窝材料需要增大材料厚度实现跨频段吸波的缺陷，本专利技术提出的基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器可以有效降低宽带蜂窝吸波材料的厚度。
附图说明
[0008]图1是本专利技术基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器的吸波单元结构示意图，其中（a）图为吸波单元的整体示意图，（b）图为吸波单元的贴片超表面结构示意图。
[0009]图2是本专利技术基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器的3
×
3阵列示意图。
[0010]图3是本专利技术基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器与传统蜂窝材料吸波器的等效阻抗，其中（a）图为10~50 GHz，（b）图为90~100 GHz。
[0011]图4是本专利技术基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器当蜂窝高度为15 mm时与高度为20 mm的传统蜂窝材料吸波器的等效阻抗。
[0012]图5是本专利技术基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器与传统蜂窝材料吸波器的S11曲线图（蜂窝高度为15 mm），其中（a）图为10~50 GHz，（b）图为90~100 GHz。
[0013]图6是本专利技术基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器当蜂窝高度为15 mm时与高度为20 mm的基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器的高频段S11曲线图。
具体实施方式
[0014]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的一部分实施例，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创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0016]在本专利技术地描述中，“多个”地含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体地限定，“中间函数”和“中间变量”仅为了简化公式。
[0017]另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围指内。
[0018]下面将结合本设计实例对具体实施方式、以及本次专利技术的技术难点、专利技术点进行进一步介绍。
[0019]结合图1~图6，本专利技术所述的基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器，由若干吸波单元以阵列排布连接构成，相邻吸波单元连接后形成六角蜂窝结构。
[0020]每个吸波单元包括四个三维的半蜂窝结构，以及胶接（可选用胶膜或发泡胶）在半蜂窝结构背面的二维的贴片超表面结构构成，四个半蜂窝结构顶角相接，半蜂窝结构的正面为开放面。
[0021]两个相邻吸波单元上的半蜂窝结构拼接后形成一个六角蜂窝结构。
[0022]六角蜂窝结构由蜂窝芯基材以及浸渍在蜂窝内壁上的吸波涂层构成。
[0023]所述蜂窝芯基材为Nomex蜂窝，其介电常数为1.1。
[0024]所述吸波涂层介电常数实部为22.68，损耗正切为0.29。
[0025]所述贴片超表面结构由聚酰亚胺介质板、蒸镀在聚酰亚胺介质板正面的3
×
3个矩形铝贴片，蒸镀在聚酰亚胺介质板背面的铝板构成。
[0026]所述基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器的等效阻抗Z
in
可通过公式(1)~公式(21)得到。
[0027]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)，
[0028]其中，Z1为蜂窝结构的等效阻抗，k0为自由空间的电磁波数，ε
eff
为蜂窝结构的等效介电常数，h为蜂窝高度。
[0029]当电磁波垂直入射吸波器时，蜂窝结构的反射损耗只与垂直方向的电磁参数和高度有关，蜂窝结构垂直方向的等效介电常数ε
e
为：
[0030]ꢀꢀ
(2)，
[0031]其中，ε
d
表示空气和吸波材料的等效介电常数，ε
b
表示蜂窝芯基材的等效介电常数，v
a
表示空气和吸波材料整体的体积比，v
b
表示蜂窝芯基材的体积比。
[0032]所述ε
d
为：
[0033]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)，
[0034]其中，ε
a
表示空气的介电常数，ε
c
表示吸波材料的介电常数，v
a1
表示空气的体积比，v
c
表示吸波材料的体积比。
[0035]所述v
a
为：
[0036]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)，
[0037]其中，w本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器，其特征在于：由若干吸波单元以阵列排布连接构成，相邻吸波单元连接后形成六角蜂窝结构；每个吸波单元包括四个三维的半蜂窝结构，以及胶接在半蜂窝结构背面的二维的贴片超表面结构；四个半蜂窝结构顶角相接，半蜂窝结构的正面为开放面。2.根据权利要求1所述的基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器，其特征在于：两个相邻吸波单元上的半蜂窝结构拼接后形成一个六角蜂窝结构。3.根据权利要求1或2所述的基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器，其特征在于：六角蜂窝结构由蜂窝芯基材以及浸渍在蜂窝内壁上的吸波涂层构成。4.根据权利要求3所述的基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器，其特征在于：蜂窝芯基材为Nomex蜂窝，其介电常数为1.1。5.根据权利要求3所述的基于超表面的蜂窝状跨频段宽带吸波器，其特征在于：吸波涂层介电常数实部为22.68，损耗正切为...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛新杰，王炜，葛亚东，李柯，
申请(专利权)人：南京振微新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：