一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构制造技术

本发明专利技术属于溅射法的一般镀覆技术领域，涉及一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构，解决了现阶段电磁超材料结构的功能集成性差、吸波带宽窄及尺寸结构大、所用元器件过多的技术缺陷，其包括多个单元结构，每个单元结构包括第一、二、三FR

【技术实现步骤摘要】
一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构


[0001]本专利技术涉及溅射法的一般镀覆
，尤其涉及一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构。

技术介绍

[0002]不同于传统电磁吸波材料或电磁反射材料，吸反一体材料可同时具备带内吸波和带外反射的特性，在保护己方雷达系统免受电磁攻击方面具有重要的意义。传统纳米材料或陶瓷材料很难同时实现这两个复合功能，且缺乏谐振频率的调控方法。随着超材料的飞速发展，基于人工电磁微结构实现吸反一体的新型复合材料，近些年成为了新的研究热点。
[0003]电磁吸波技术目前得到了广泛应用, 但传统吸波技术不能满足现代吸波材料新的需求, 基于超材料的吸波体具有结构简单、轻薄、吸收率高等优点, 并可以实现对电磁波的灵活调控, 使得电磁吸波领域获得了飞速发展。
[0004]当面对外来电磁攻击时，如何能既保护雷达系统不受电磁攻击的影响，又在电磁攻击结束后能快速恢复雷达的正常工作状态是目前迫切需要解决的一项难题。在对雷达进行保护时，还需要大于1.6Ghz的较宽吸收带宽及较小的结构尺寸、尽可能少的集总元器件，所设计的方案必须在结构和功能上同时满足上述条件。

技术实现思路

[0005]为克服现阶段电磁超材料结构的功能集成性差、吸波带宽窄及尺寸结构大、所用元器件过多的技术缺陷，本专利技术提供了一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构。
[0006]本专利技术公开了一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构，包括多个按阵列平行分布的单元结构，每个单元结构均包括自上而下平行分布第一FR
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4介质层、第二FR
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4介质层和第三FR
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4介质层，第一FR
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4介质层的顶部溅射有圆形金属铜层，圆形金属铜层上设置有四个呈矩形阵列分布的矩形窗口，每个矩形窗口靠近圆形金属铜层边缘的角将边缘截断，且四个截断位置两侧的铜分别通过电阻相连，四个电阻的阻值相等；第二FR
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4介质层上溅射有十字形金属铜层，相邻单元结构的第二FR
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4介质层上的十字形金属铜层位置相对的端部之间通过二极管相连，十字形金属铜层四端上的二极管型号相同，每个二极管的正极、负极均连接有馈线，第二FR
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4介质层和第三FR
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4介质层中设置有布线通道，所有二极管的正极馈线穿过布线通道相连接并引出至外部，所有二极管的负极馈线穿过布线通道相连接并引出至外部；第三FR
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4介质层的顶部溅射有圆环形金属铜层；相邻单元结构的第一FR
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4介质层、第二FR
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4介质层和第三FR
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4介质层分别一体成型，第三FR
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4介质层的底部均匀溅射有全反射金属铜层。
[0007]第一FR
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4介质层上的金属铜结构与四个电阻相连，当该结构受到电磁波照射时，金属铜内部产生感应电流，电流流过电阻后产生焦耳热将电磁波能量以热能的形式转化。第二FR
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4介质层上的十字形铜金属结构的四端分别通过二极管与相邻单元结构的十字形
铜金属结构相连，所有二极管的正极通过馈线连接后通过介质层的布线通道引出至一体化超材料结构的外部，同理所有二极管的负极通过馈线连接后通过介质层的布线通道引出至一体化超材料结构的外部，正、负馈线连接外加电源，通过外加电源的正负电压控制二极管的通断实现吸收/反射功能的切换；当二极管处于断开状态时，一体化超材料结构工作在吸波状态；当二极管处于导通状态时，一体化超材料结构工作至反射状态。第三FR
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4介质层上的圆环形金属铜层的主要作用为优化效果与阻抗匹配。第三FR
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4介质层底部的金属铜层能够防止电磁波透射超材料结构，保障吸波效果。
[0008]本专利技术提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：第一FR
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4介质层、第二FR
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4介质层和第三FR
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4介质层的顶层上分别溅射有金属铜谐振结构，在增益差大于15db范围内实现了大于2Ghz的宽带吸波，性能优异；而且整体一体化超材料结构的设计简单，成本较低，结构尺寸较小，功能集成化程度高，操作简单方便，所用元器件较少，便于在应用领域大规模集成和使用。
附图说明
[0009]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0010]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1为本专利技术所述一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构中单元结构（去除电阻和二极管）相对展开后的四层结构图；图2为本专利技术所述一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构中第一FR
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4介质层的结构示意图；图3为本专利技术所述一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构中第二FR
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4介质层的结构示意图；图4为本专利技术所述一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构中第三FR
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4介质层的结构示意图；图5为本专利技术所述一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构的侧视图；图6为本专利技术所述一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构的反射S参数曲线图；图7为本专利技术所述一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构的TE模式下反射S参数曲线图；图8为本专利技术所述一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构的TM模式下反射S参数曲线图；图9为本专利技术所述一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构的偏振角为10
°
时反射S参数曲线图；图10为本专利技术所述一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构的偏振角为20
°
时反射S参数曲线图；
图11为本专利技术所述一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构的偏振角为30
°
时反射S参数曲线图；图12为本专利技术所述一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构的偏振角为40
°
时反射S参数曲线图；图13为本专利技术所述一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构的偏振角为50
°
时反射S参数曲线图；图中，1、第一FR
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4介质层；2、第二FR
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4介质层；3、第三FR
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4介质层；4、圆形金属铜层；5、矩形窗口；6、电阻；7、十字形金属铜层；8、二极管；9、圆环形金属铜层；10、全反射金属铜层；11、直角形金属铜层。
具体实施方式
[0012]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面将对本专利技术的方案进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构，其特征在于，包括多个按阵列平行分布的单元结构，每个单元结构均包括自上而下平行分布第一FR
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4介质层（1）、第二FR
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4介质层（2）和第三FR
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4介质层（3），第一FR
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4介质层（1）的顶部溅射有圆形金属铜层（4），圆形金属铜层（4）上设置有四个呈矩形阵列分布的矩形窗口（5），每个矩形窗口（5）靠近圆形金属铜层（4）边缘的角将边缘截断，且四个截断位置两侧的铜分别通过电阻（6）相连，四个电阻（6）的阻值相等；第二FR
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4介质层（2）上溅射有十字形金属铜层（7），相邻单元结构的第二FR
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4介质层（2）上的十字形金属铜层（7）位置相对的端部之间通过二极管（8）相连，十字形金属铜层（7）四端上的二极管（8）型号相同，每个二极管（8）的正极、负极均连接有馈线，第二FR
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4介质层（2）和第三FR
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4介质层（3）中设置有布线通道，所有二极管（8）的正极馈线穿过布线通道相连接并引出至外部，所有二极管（8）的负极馈线穿过布线通道相连接并引出至外部；第三FR
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4介质层（3）的顶部溅射有圆环形金属铜层（9）；相邻单元结构的第一FR
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4介质层（1）、第二FR
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4介质层（2）和第三FR
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4介质层（3）分别一体成型，第三FR
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4介质层（3）的底部均匀溅射有全反射金属铜层（10）。2.根据权利要求1所述的一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构，其特征在于，圆形金属铜层（4）、十字形金属铜层（7）、圆环形金属铜层（9）和全反射金属铜层（10）均由电导率为5.8e+007S/m、磁导率为1的金属铜溅射而成。3.根据权利要求2所述的一种宽带电磁波吸收\反射可切换的一体化超材料结构，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：段俊萍，陈林悦，屈增，张斌珍，高祥，王浩鉴，曲宁钰，苏博雯，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：