【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及吸透波超材料，具体涉及一种三频段透波、多频段吸波的吸透一体化超材料结构。
技术介绍
1、随着雷达系统在多频段通讯上集成化发展，与之带来的通讯系统在频段内电磁波的高效传输问题以及隐身问题已成为研究热点。若采用多套独立的通讯系统构成多频段通讯设备，吸透一体化超材料单元也可针对各个系统的特点单独设计，这对于传输要求和隐身要求的设计难度会降低，但与之带来的是通讯设备需要更大的空间以及多套隐身覆层，这使得武器平台的设计难度以及成本显著增加。引入多频段透波的吸透一体化单元可以实现集成通讯系统的应用，减小通讯设备的体积及降低成本。
2、常规的吸透波一体化单元，在实现多频段吸波效果时，往往无法兼顾双极化响应以及多频段的透波功能。如果我们能够集成双极化、多频段透波以及多频段吸波的功能，便可以极大的降低通讯系统的设计成本、缩小体积以及降低成本，拓展其使用场景，提升隐身性能。
3、近年来，学术界和业界提出了多种吸透波一体化单元的设计方案，其中代表性的有混合谐振结构及多反射层结构等。大部分工作存在问题在于无法将多频段吸波、多频段透波、双极化以及地剖面等性能同时集成起来。
4、aditi sharma等人于2021年发表的awpl中提出了一种以“电容-电感-电容”三者串联的谐振器结构(文献[1]：a.sharma,s.malik,s.ghosh and k.v.srivastava,"aminiaturized frequency selective rasorber with independently
5、史琰等人针对双极化多频透波以及宽带吸波的问题，该团队于2022年申请了名称为“一种具有双透波频带、三吸波频带的频率选择超表面结构”的专利技术专利(文献[2]：专利申请号cn202211134558)，该结构通过引入双层针对低频与双频不同频段的反射地板在一定程度上弥补了高频吸波性能的不足，且引入第二层吸透波一体化表面进一步增强了整体的吸波效果。虽然该结构优化了吸波性能，但仍未突破三频段通带的限制，整体的吸波深度还需进一步提升。
6、h.ye等人通过“损耗层-无损层-损耗层-无损层”结构，实现了双极化吸波频带的效果(文献[3]：h.ye et al.,"a frequency-selective surface rasorber based onfour functional layers,"in ieee transactions on antennas and propagation,vol.69,no.5,pp.2768-2778,mays.2021,doi:10.1109/tap.2020.3028215.)。位于顶部的损耗层ⅰ和无损层ⅰ组成了第一个完整的吸透波一体化单元，损耗层ⅱ和无损层ⅱ组成了第二个完整的吸透波一体化单元。将两个完整的吸透波一体化单元级联起来最终实现了双频双极化的吸波效果。但该结构剖面较高且吸波频带与透波频带之间的过渡频带反射较大，吸波带宽拓展效果不明显。
7、传统的吸透波一体化单元，在面对多通带、双极化及多频段吸波时往往无法兼得，其面临插损过大的问题，且多天线系统往往需要多套超材料覆层，这会占用较大的空间，同时也会提升成本，因而如何实现多通带、双极化以及多频段吸波的功能成为一个亟需解决的问题。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种三频段透波、多频段吸波的吸透一体化超材料结构，此复合损耗结构将低频与高频吸波频段独立设计，通过级联排布的方式将复合损耗的吸波效果整合在一起，最终实现整体的多频吸波响应；在损耗层与无损层内均引入低插损的三频透波结构且响应的频率相互一致，实现了低插损三频透波带的整体贯通，级联后实现了整体的低插损三频带透波效果；本专利技术所提出的超材料结构具有低剖面、双极化三频透波带以及双极化多频吸波带的特点。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种三频段透波、多频段吸波的吸透一体化超材料结构，吸透波一体化超材料整体结构1，包括自上而下设置的三频段透波、低频段吸波一体化损耗层2，三频段透波、高频段吸波一体化损耗层3，三频段透波无损层fss4；三频段透波、低频段吸波一体化损耗层2和三频段透波、高频段吸波一体化损耗层3由第一空气层5隔开，三频段透波、高频段吸波一体化损耗层3和三频段透波无损层fss4由第二空气层6隔开；三频段透波、低频段吸波一体化损耗层2由印刷在第一介质基板23的上表面结构21和下表面结构22构成，第一介质基板23的上表面结构21与下表面结构22由贯穿第一介质基板23的金属圆柱过孔连接；三频段透波、高频段吸波一体化损耗层3由第二介质基板30和印刷于第二介质基板30上表面的集总电阻t型损耗结构39以及透波谐振结构构成；三频段透波无损层fss 4由第三介质基板40和印刷于第三介质基板40上表面的正方形缝隙以及耶路撒冷缝隙构成。
4、所述第一介质基板23的介电常数为3.5，损耗正切为0.002，厚度h11为0.254mm，边长h11为12mm；所述第二介质基板30的介电常数为3.5，损耗角正切为0.002，厚度h21为0.254mm，边长h21为12mm；所述第三介质基板40的介电常数为3.5，损耗正切为0.002，厚度h31为0.254mm，边长h31为12mm；
5、所述第一空气层5的高度h51为5.3mm，第二空气层6的高度h61为5.2mm；
6、所述三频段透波、低频段吸波一体化损耗层2的上表面结构21正中设置有集总电阻加载的十字形结构214，集总电阻加载的十字形结构214的长度l104为1.7mm,宽度w106为0.5mm；所述集总电阻加载的十字形结构214末端分别由内到外依次设置有，第一交指结构211、第二交指结构212以及第三交指结构213。
7、所述集总电阻加载的十字形结构214的长度l104为1.7mm,宽度w106为0.5mm；所述第一交指结构211由交指电容构成，交指电容长度l103为0.8mm，宽度w103为0.1mm,交指电容之间的间隔w104为0.1mm,距离末端的距离l105为0.1mm；所述第二交指结构212由交指电容构成，交指电容长度l102为0.95mm，宽度w102为0.1mm,交指电容间的间隔w105为0.1mm，距离末端的距离l106为0.1mm；第三交指结构213由交指电容构成本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三频段透波、多频段吸波的吸透一体化超材料结构，其特征在于：包括自上而下设置的三频段透波、低频段吸波一体化损耗层(2)，三频段透波、高频段吸波一体化损耗层(3)和三频段透波无损层FSS(4)；三频段透波、低频段吸波一体化损耗层(2)和三频段透波、高频段吸波一体化损耗层(3)由第一空气层(5)隔开，三频段透波、高频段吸波一体化损耗层(3)和三频段透波无损层FSS(4)由第二空气层(6)隔开；三频段透波、低频段吸波一体化损耗层(2)由印刷在第一介质基板(23)的上表面结构(21)和下表面结构(22)构成，第一介质基板(23)的上表面结构(21)与下表面结构(22)由贯穿第一介质基板(23)的金属圆柱过孔连接；三频段透波、高频段吸波一体化损耗层(3)由第二介质基板(30)和印刷于第二介质基板(30)上表面的集总电阻T型损耗结构(39)以及透波谐振结构构成；三频段透波无损层FSS(4)由第三介质基板(40)和印刷于第三介质基板(40)上表面的正方形缝隙以及耶路撒冷缝隙构成。
2.根据权利要求1所述的一种三频段透波、多频段吸波的吸透一体化超材料结构，其特征在于：所述第一介
3.根据权利要求1所述的一种三频段透波、多频段吸波的吸透一体化超材料结构，其特征在于：所述三频段透波、低频段吸波一体化损耗层(2)的上表面结构(21)正中设置有集总电阻加载的十字形结构(214)，所述集总电阻加载的十字形结构(214)末端分别由内到外依次设置有第一交指结构(211)、第二交指结构(212)以及第三交指结构(213)。
4.根据权利要求3所述的一种三频段透波、多频段吸波的吸透一体化超材料结构，其特征在于：所述集总电阻加载的十字形结构(214)的长度L104为1.7mm,宽度W106为0.5mm；所述第一交指结构(211)由交指电容构成，交指电容长度L103为0.8mm，宽度W103为0.1mm,交指电容之间的间隔W104为0.1mm,距离末端的距离L105为0.1mm；所述第二交指结构(212)由交指电容构成，交指电容长度L102为0.95mm，宽度W102为0.1mm,交指电容间的间隔W105为0.1mm，距离末端的距离L106为0.1mm；第三交指结构(213)由交指电容构成，交指电容长度L101为0.9mm,宽度W101为0.1mm，交指电容之间的间隔W107为0.1mm，距离末端的距离L107为0.1mm。
5.根据权利要求1所述的一种三频段透波、多频段吸波的吸透一体化超材料结构，其特征在于：所述三频段透波、低频段吸波一体化损耗层(2)的下表面结构(22)，由内到外印制有三个尺寸不同的曲折线第一电感(221)、曲折线第二电感(222)及曲折线第三电感(223)。
6.根据权利要求5所述的一种三频段透波、多频段吸波的吸透一体化超材料结构，其特征在于：所述曲折线第一电感(221)的折线短边L110为0.35mm，折线长边L113为0.68mm，线宽W108为0.1mm；所述曲折线第二电感(222)的折线短边L109为0.35mm，折线长边L112为0.8mm，线宽W109为0.1mm；所述曲折线第三电感(223)的折线短边L108为0.35mm，折线长边L111为1.26mm，线宽W110为0.1mm。
7.根据权利要求3或5所述的一种三频段透波、多频段吸波的吸透一体化超材料结构，其特征在于：所述曲折线第一电感(221)的顶部与底部分别设置第一金属圆柱(241)、第二金属圆柱(242)，第一交指结构(211)与曲折线第一电感(221)通过第一金属圆柱(241)、第二金属圆柱(242)按扣式连接形成谐振于12GHz频段范围的高频透波谐振结构(25)；所述曲折线第二电感(222)的顶部与底部分别设置有第三金属圆柱(243)、第四金属圆柱(244)，第二交指结构(212)与曲折线第二电感(222)通过第三金属圆柱(243)、第四金属圆柱(244)按扣式连接形成谐振于10GHz频段范围的中频透波谐振结构(26)；曲折线第三电感(223)的顶部与底部分别设置有第五金属圆柱(245)、第六金属圆柱(246)，第三交指结构(213)...
【技术特征摘要】
1.一种三频段透波、多频段吸波的吸透一体化超材料结构，其特征在于：包括自上而下设置的三频段透波、低频段吸波一体化损耗层(2)，三频段透波、高频段吸波一体化损耗层(3)和三频段透波无损层fss(4)；三频段透波、低频段吸波一体化损耗层(2)和三频段透波、高频段吸波一体化损耗层(3)由第一空气层(5)隔开，三频段透波、高频段吸波一体化损耗层(3)和三频段透波无损层fss(4)由第二空气层(6)隔开；三频段透波、低频段吸波一体化损耗层(2)由印刷在第一介质基板(23)的上表面结构(21)和下表面结构(22)构成，第一介质基板(23)的上表面结构(21)与下表面结构(22)由贯穿第一介质基板(23)的金属圆柱过孔连接；三频段透波、高频段吸波一体化损耗层(3)由第二介质基板(30)和印刷于第二介质基板(30)上表面的集总电阻t型损耗结构(39)以及透波谐振结构构成；三频段透波无损层fss(4)由第三介质基板(40)和印刷于第三介质基板(40)上表面的正方形缝隙以及耶路撒冷缝隙构成。
2.根据权利要求1所述的一种三频段透波、多频段吸波的吸透一体化超材料结构，其特征在于：所述第一介质基板(23)的介电常数为3.5，损耗正切为0.002，厚度(h11)为0.254mm，边长(h11)为12mm；所述第二介质基板(30)介电常数为3.5，损耗角正切为0.002，厚度(h21)为0.254mm，边长(h21)为12mm；所述第三介质基板(40)的介电常数为3.5，损耗正切为0.002，厚度(h31)为0.254mm，边长(h31)为12mm；所述第一空气层(5)的高度(h51)为5.3mm，第二空气层(6)的高度(h61)为5.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种三频段透波、多频段吸波的吸透一体化超材料结构，其特征在于：所述三频段透波、低频段吸波一体化损耗层(2)的上表面结构(21)正中设置有集总电阻加载的十字形结构(214)，所述集总电阻加载的十字形结构(214)末端分别由内到外依次设置有第一交指结构(211)、第二交指结构(212)以及第三交指结构(213)。
4.根据权利要求3所述的一种三频段透波、多频段吸波的吸透一体化超材料结构，其特征在于：所述集总电阻加载的十字形结构(214)的长度l104为1.7mm,宽度w106为0.5mm；所述第一交指结构(211)由交指电容构成，交指电容长度l103为0.8mm，宽度w103为0.1mm,交指电容之间的间隔w104为0.1mm,距离末端的距离l105为0.1mm；所述第二交指结构(212)由交指电容构成，交指电容长度l102为0.95mm，宽度w102为0.1mm,交指电容间的间隔w105为0.1mm，距离末端的距离l106为0.1mm；第三交指结构(213)由交指电容构成，交指电容长度l101为0.9mm,宽度w101为0.1mm，交指电容之间的间隔w107为0.1mm，距离末端的距离l107为0.1mm。
5.根据权利要求1所述的一种三频段透波、多频段吸波的吸透一体化超材料结构，其特征在于：所述三频段透波、低频段吸波一体化损耗层(2)的下表面结构(22)，由内到外印制有三个尺寸不同的曲折线第一电感(221)、曲折线第二电感(222)及曲折线第三电感(223)。
6.根据权利要求5所述的一种三频段透波、多频段吸波的吸透一体化超材料结构，其特征在于：所述曲折线第一电感(221)的折线短边l110为0.35mm，折线长边l11...
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