一种超宽带双极化的吸收型能量选择表面制造技术

本发明专利技术公开了一种超宽带双极化的吸收型能量选择表面，包括M×N个电磁超单元，M×N个电磁超单元按照M行N列无间隔分布形成阵列，每个电磁超单元均包括第一介质基板、第二介质基板、第一金属结构和第二金属结构，第一金属结构设置在第一介质基板上，第一金属结构通过两个添加有二极管和并联谐振环结构的类工字形结构实现，两个类工字形结构在空间上相互垂直，第二金属结构设置在第二介质基板上，第二金属结构采用由多个网格结构呈阵列分布形成的双极化结构实现，每个网格结构均通过在网格中添加具有二极管的类十字形结构实现；优点是在具有高传输效率、高屏蔽效率和低后向反射的同时，结构简单，且工作带宽较宽。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及吸收型能量选择表面，尤其是涉及一种超宽带双极化的吸收型能量选择表面。

技术介绍

1、在复杂的电磁环境中，高功率微波的存在可能会对通信和雷达系统造成干扰，甚至可能导致通信和雷达系统的损坏。为了给通信和雷达系统提供有效保护，有研究人员提出了频率选择表面(fss)。fss能够屏蔽特定频段内的微波，同时允许通带内频率的信号传输而保障通信。但是，传统的fss不具备屏蔽带内高功率微波的能力，无法对通信和雷达系统提供有效保护。

2、近年来，能量选择表面(ess)的概念作为一种自驱动的保护机制逐渐浮现。通过引入非线性器件，ess能够针对同一频带内的入射电磁波，依据入射能量大小动态自适应地从传输状态切换到屏蔽状态。这一概念的出现引起了学术界的广泛关注。

3、在低功率电磁波入射时，ess的非线性器件保持在“断开”状态，以确保低功率电磁波具有较高的透过率，从而保障通信的进行；在高功率电磁波入射时，产生的强电场会触发非线性器件，使其切换至“导通”状态，从而有效屏蔽高功率电磁波并提供自适应保护。为进一步提升其带外双站隐身性能，人们还在此基础上叠本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种超宽带双极化的吸收型能量选择表面，其特征在于包括M×N个电磁超单元，其中，M和N均为正整数，且M×N≥2，M×N个电磁超单元按照M行N列无间隔分布形成阵列；每个所述的电磁超单元均包括第一介质基板、第二介质基板、第一金属结构和第二金属结构；所述的第一介质基板设置在所述的第二介质基板上方，所述的第一金属结构设置在所述的第一介质基板上，所述的第一金属结构通过两个添加有二极管和并联谐振环结构的类工字形结构实现，每个类工字形结构分别等效为一个串联谐振结构，其中第一个类工字形结构分布在所述的介质基板的上表面，另一个类工字形结构的一部分作为其上部分结构分布在所述的第一介质基板的上表面，另一部分...

【技术特征摘要】

1.一种超宽带双极化的吸收型能量选择表面，其特征在于包括m×n个电磁超单元，其中，m和n均为正整数，且m×n≥2，m×n个电磁超单元按照m行n列无间隔分布形成阵列；每个所述的电磁超单元均包括第一介质基板、第二介质基板、第一金属结构和第二金属结构；所述的第一介质基板设置在所述的第二介质基板上方，所述的第一金属结构设置在所述的第一介质基板上，所述的第一金属结构通过两个添加有二极管和并联谐振环结构的类工字形结构实现，每个类工字形结构分别等效为一个串联谐振结构，其中第一个类工字形结构分布在所述的介质基板的上表面，另一个类工字形结构的一部分作为其上部分结构分布在所述的第一介质基板的上表面，另一部分作为其下部分结构迁移至分布所述的第一介质基板的下表面，以降低所述的第一金属结构内部的耦合效应，另一个类工字形结构的上部分结构和其下部分结构连接，每个类工字形结构用于与空气进行阻抗匹配来到达超宽带吸收的效果，且其内添加的二极管用于引入非线性来实现低功率透射和高功率屏蔽的切换，实现能量选择，并联谐振环结构用于提供通带来实现高性能透射；两个类工字形结构在空间上相互垂直，共同构成双极化结构，以分别接收两个极化的电磁波；所述的第二金属结构设置在所述的第二介质基板上，所述的第二金属结构采用由多个网格结构呈阵列分布形成的双极化结构实现，每个网格结构均通过在网格中添加具有二极管的类十字形结构实现，所述的类十字形结构为中心对称结构；在低功率电磁波入射时，所述的超宽带双极化的吸收型能量选择表面的工作频段分为吸收带和透射带，在高功率电磁波入射时，所述的超宽带双极化的吸收型能量选择表面的工作频段全为吸收带；在吸收带下入射到所述的超宽带双极化的吸收型能量选择表面处的绝大部分高功率电磁波会被所述的超宽带双极化的吸收型能量选择表面吸收掉，无法有效透过所述的超宽带双极化的吸收型能量选择表面；在透射带下入射到所述的超宽带双极化的吸收型能量选择表面处的绝大部分电磁波会以较小的插入损耗透过所述的超宽带双极化的吸收型能量选择表面，只有很小一部分被所述的超宽带双极化的吸收型能量选择表面吸收掉。

2.根据权利要求1所述的一种超宽带双极化的吸收型能量选择表面，其特征在于所述的第一介质基板为长方体结构，其长度与宽度相等，将所述的第一介质基板的长度方向作为左右方向，宽度方向作为前后方向，厚度方向作为上下方向；所述的第一金属结构包括第一矩形金属块、第二矩形金属块、第三矩形金属块、第四矩形金属块、第五矩形金属块、第六矩形金属块、第七矩形金属块、第八矩形金属块、第九矩形金属块、第十矩形金属块、第十一矩形金属块、第十二矩形金属块、第十三矩形金属块、第十四矩形金属块、第十五矩形金属块、第十六矩形金属块、第十七矩形金属块、第十八矩形金属块、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第二二极管、第一等腰梯形金属块、第二等腰梯形金属块、第三等腰梯形金属块和第四等腰梯形金属块；所述的第一矩形金属块、所述的第二矩形金属块、所述的第三矩形金属块、所述的第四矩形金属块、所述的第五矩形金属块、所述的第六矩形金属块、所述的第七矩形金属块、所述的第八矩形金属块、所述的第九矩形金属块、所述的第十矩形金属块、所述的第十一矩形金属块、所述的第十二矩形金属块、所述的第十三矩形金属块、所述的第一等腰梯形金属块、所述的第二等腰梯形金属块、所述的第三等腰梯形金属块和所述的第四等腰梯形金属块分别附着在所述的第一介质基板的上侧面上，所述的第一矩形金属块的左侧面位于所述的第一介质基板的左侧面所在平面的右侧且两者之间具有一段距离，所述的第一矩形金属块的左侧面与所述的第一介质基板的左侧面所在平面平行，所述的第一矩形金属块沿左右方向的长度小于其沿前后方向的长度；所述的第一等腰梯形金属块位于所述的第一矩形金属块的右侧，所述的第一等腰梯形金属块的下底面位于其上底面的左侧，且分别平行于所述的第一介质基板的左侧面所在平面，所述的第一等腰梯形金属块的下底面与所述的第一矩形金属块的右侧面连接且呈贴合状态，所述的第一等腰梯形金属块的下底面沿前后方向的长度等于所述的第一矩形金属块沿前后方向的长度，所述的第二矩形金属块位于所述的第一等腰梯形金属块的右侧，且两者之间具有一段距离，所述的第二矩形金属块的左侧面平行于所述的第一等腰梯形金属块的上底面，所述的第二矩形金属块沿左右方向的长度大于其沿前后方向的长度，所述的第二矩形金属块沿前后方向的长度小于所述的第一等腰梯形金属块的上底面沿前后方向的长度；所述的第一电阻设置在所述的第二矩形金属块和所述的第一等腰梯形金属块之间，并将所述的第一等腰梯形金属块的上底面与所述的第二矩形金属块的左侧面连接，所述的第三矩形金属块位于所述的第二矩形金属块的右侧，所述的第三矩形金属块的左侧面平行于所述的第一介质基板的左侧面所在平面，所述的第三矩形金属块的左侧面与所述的第二矩形金属块的右侧面连接且两者呈贴合状态，所述的第三矩形金属块沿前后方向的长度等于所述的第二矩形金属块沿前后方向的长度，所述的第三矩形金属块的右侧面位于所述的第一介质基板沿前后方向的对称面所在平面的左侧，且两者之间具有一段距离，所述的第一矩形金属块、所述的第一等腰梯形金属块、所述的第二矩形金属块和所述的第三矩形金属块沿左右方向的对称线所在平面均与所述的第一介质基板沿左右方向的对称面所在平面重合，所述的第三矩形金属块与所述的第四矩形金属块相对于所述的第一介质基板沿前后方向的对称面所在平面呈左右对称，所述的第二矩形金属块与所述的第五矩形金属块相对于所述的第一介质基板沿前后方向的对称面所在平面呈左右对称，所述的第一矩形金属块与所述的第六矩形金属块相对于所述的第一介质基板沿前后方向的对称面所在平面呈左右对称，所述的第一等腰梯形金属块与所述的第二等腰梯形金属块相对于所述的第一介质基板沿前后方向的对称面所在平面呈左右对称；所述的第二电阻设置在所述的第五矩形金属块和所述的第二等腰梯形金属块之间，并将所述的第五矩形金属块的右侧面和所述的第二等腰梯形金属块的上底面连接，所述的第一二极管设置在所述的第三矩形金属块和所述的第四矩形金属块之间，所述的第一二极管的阳极和所述的第三矩形金属块的右侧面连接，所述的第一二极管的阴极和所述的第四矩形金属块的左侧面连接，所述的第七矩形金属块的前侧面平行于所述的第一介质基板的前侧面所在平面，所述的第七矩形金属块位于所述的第三矩形金属块的后侧，所述的第七矩形金属块的前侧面与所述的第三矩形金属块的后侧面连接，且两者呈贴合状态，所述的第七矩形金属块沿前后方向的长度大于其沿左右方向的长度，所述的第七矩形金属块的右侧面位于所述的第三矩形金属块的右侧面所在平面的左侧，且两者之间具有一段距离，所述的第七矩形金属块的左侧面位于所述的第三矩形金属块沿前后方向对称面所在平面的右侧，且两者之间具有一段距离；所述的第七矩形金属块的的后端面位于所述的第一等腰梯形金属块的上底面的后侧面所在平面和所述的第一矩形金属块的后侧面所在平面之间，所述的第七矩形金属块与所述的第九矩形金属块相对于所述的第一介质基板沿前后方向的对称面所在平面呈左右对称；所述的第八矩形金属块位于所述的第七矩形金属块和所述的第九矩形金属块之间，所述的第八矩形金属块的前侧面平行于所述的第一介质基板的前侧面所在平面，所述的第八矩形金属块的左侧面与所述的第七矩形金属块的右侧面连接，且两者呈贴合状态，所述的第八矩形金属块的右侧面与所述的第九矩形金属块的左侧面连接，且两者呈贴合状态，所述的第八矩形金属块的后侧面与所述的第七矩形金属块的后侧面位于同一平面，所述的第八矩形金属块沿前后方向的长度小于所述的第七矩形金属块沿前后方向的长度的一半，所述的第八矩形金属沿前后方向的长度小于其沿左右方向的长度，所述的第八矩形金属块的前端面位于所述的第一等腰梯形金属块的上底面的后侧面所在平面的后侧，所述的第十矩形金属块的前侧面平行于所述的第一介质基板的前侧面所在平面，所述的第十矩形金属块的前侧面位于所述的第一介质基板的前侧面所在平面后侧，且两者之间具有一段距离，所述的第十矩形金属块的前侧面与所述的第一介质基板的前侧面所在平面之间的距离等于所述的第一矩形金属块的左侧面与所述的第一介质基板的左侧面所在平面之间的距离，所述的第十矩形金属块沿左右方向的长度等于所述的第一矩形金属块沿前后方向的长度，所述的第十矩形金属块沿前后方向的长度等于所述的第一矩形金属块沿左右方向的长度，所述的第十矩形金属块的左侧面所在平面与所述的第一介质基板沿前后方向的对称面所在平面重合，所述的第十矩形金属块的右侧面所在平面位于所述的第二等腰梯形金属块的上底面和下底面之间；所述的第三等腰梯形金属块的上底面位于其下底面的后侧，所述的第三等腰梯形金属块的上底面和下底面均与所述的第一介质基板的前侧面所在平面平行，所述的第三等腰梯形金属块位于所述的第十矩形金属块的后侧，所述的第三等腰梯形金属块的下底面与所述的第十矩形金属块的后侧面连接，且两者呈贴合状态，所述的第三等腰梯形金属块的下底面沿左右方向的长度与所述的第十矩形金属块沿左右方向的长度相等，所述的第三等腰梯形金属块的上底面沿左右方向的长度等于所述的第一等腰梯形金属块的上底面沿前后方向的长度，所述的第十一矩形金属块位于所述的第三等腰梯形金属块的后侧，所述的第十一矩形金属块的前侧面平行于所述的第三等腰梯形金属块的上底面，所述的第十一矩形金属块的前侧面与所述的第三等腰梯形金属块的上底面之间的距离等于所述的第二矩形金属块的左侧面与所述的第一等腰梯形金属块的上底面之间的距离，所述的第十一矩形金属块沿左右方向的长度等于所述的第二矩形金属块沿前后方向的长度，所述的第十一矩形金属块沿前后方向的长度等于所述的第二矩形金属块沿左右方向的长度，所述的第三电阻设置在所述的第十一矩形金属块与所述的第三等腰梯形金属块之间，并将所述的第十一矩形金属块的前侧面与所述的第三等腰梯形金属块的上底面连接，所述的第十矩形金属块沿前后方向的对称面所在平面、所述的第十一矩形金属块沿前后方向的对称面所在平面与所述的第三等腰梯形金属块沿前后方向的对称面所在平面三者重合；所述的第十矩形金属块与所述的第十二矩形金属块相对于所述的第一介质基板沿左右方向的对称面所在平面呈前后对称；所述的第三等腰梯形金属块与所述的第四等腰梯形金属块相对于所述的第一介质基板沿左右方向的对称面所在平面呈前后对称；所述的第十一矩形金属块与所述的第十三矩形金属块相对于所述的第一介质基板沿左右方向的对称面所在平面呈前后对称；所述的第四电阻设置在所述的第十三矩形金属块和所述的第四等腰梯形金属块之间，并将所述的第十三矩形金属块的后侧面和所述的第四等腰梯形金属块的上底面连接；所述的第十三矩形金属块的前侧面位于所述的第八矩形金属块的后侧面所在平面和所述的第一矩形金属块的后侧面所在平面之间，且分别具有一段距离，所述的第十三矩形金属块的后侧面位于所述的第一矩形金属块的后侧面所在平面的后侧；所述的第十四矩形金属块、所述的第十五矩形金属块、所述的第十六矩形金属块、所述的第十七矩形金属块和所述的第十八矩形金属块均附着在所述的第一介质基板的下表面，所述的第十四矩形金属块的后侧面所在平面平行于所述的第一介质基板的后侧面所在平面，所述的第十四矩形金属块的左侧面与所述的第十一矩形金属块的左侧面位于同一平面，所述的第十四矩形金属块的右侧面与所述的第十一矩形金属块的右侧面位于同一平面，所述的第十四矩形金属块沿前后方向的长度等于所述的第三矩形金属块沿左右方向的长度，所述的第十四矩形金属块沿左右方向的长度等于所述的第三矩形金属块沿前后方向的长度，如果所述的第十四矩形金属块映射到所述的第一介质基板的上侧面，此时所述的第十四矩形金属块的前侧面会与所述的第十一矩形金属块的后侧面连接，且呈贴合状态，所述的第十四矩形金属块与所述的第十八矩形金属块相对于所述的第一介质基板沿左右方向的对称面所在平面呈前后对称，所述的第十四矩形金属块与所述的第十一矩形金属块通过贯穿所述的第一介质基板的第一金属化通孔连接，所述的第十一矩形金属块的后端面所在平面将所述的第一金属化通孔等分为前后两半，所述的第十一矩形金属块的后端面沿左右方向的长度大于所述的第一金属化通孔的直径，所述的第一金属化通孔的中心轴线到所述的第十一矩形金属块的左端面的距离等于其到所述的第十一矩形金属块的右端面的距离；所述的第十三矩形金属块与所述的第十八矩形金属块通过贯穿所述的第一介质基板的第二金属化通孔连接，所述的第一金属化通孔和所述的第二金属化通孔相对于所述的第一介质基板沿左右方向的对称面所在平面呈前后对称；所述的第二二极管设置在所述的第十四矩形金属块与所述的第十八矩形金属块之间，所述的第二二极管的阳极和所述的第十四矩形金属块的后侧面连接，所述的第二二极管的阴极和所述的第十八矩形金属块的前侧面连接，所述的第十五矩形金属块的前侧面平行于所述的第一介质基板的前侧面所在平面，所述的第十五矩形金属块位于所述的第十四矩形金属块的左侧，所述的第十五矩形金属块的右侧面与所述的第十四矩形金属块的左侧面连接，且两者呈贴合状态，所述的第十五矩形金属块沿前后方向的长度等于所述的第七矩形金属块沿左右方向的长度，所述的第十五矩形金属块沿左右方向的长度等于所述的第七矩形金属块沿前后方向的长度，所述的第十五矩形金属块的前侧面与所述的第十四矩形金属块的前侧面所在平面的距离等于所述的第七矩形金属块的左侧面与所述的第三矩形金属块的左侧面所在平面之间的距离，所述的第十五矩形金属块与所述的第十七矩形金属块相对于所述的第一介质基板沿左右方向的对称面呈前后对称；所述的第十六矩形金属块位于所述的第十五矩形金属块和所述的第十七矩形金属块之间，所述的第十六矩形金属块的前侧面平行于所述的第一介质基板的前侧面所在平面，所述的第十六矩形金属块的前侧面与所述的第十五矩形金属块的后侧面连接，且两者呈贴合状态，所述的第十六矩形金属块的后侧面与所述的第十七矩形金属块的前侧面连接，且两者呈贴合状态，所述的第十六矩形金属块的左侧面与所述的第十五矩形金属块的左侧面位于同一平面，所述的第十六矩形金属块沿左右方向的长度等于所述的第八矩形金属块沿前后方...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴举阳，钟硕敏，陈名刻，陈宏宇，余恩邦，陈显佳，徐元浩，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：