【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电磁波吸收材料领域，具体提供一种基于nizn铁氧体的p波段双层井字形金属超材料吸波器。
技术介绍
1、р波段电磁波的频率介于230～1000mhz之间，波长横跨米及分米尺度，是目前远程预警雷达探测的主要工作频段，其长波长特性对吸波材料的电磁参数及厚度的控制都带来了严峻挑战。传统的电磁波吸收材料在p波段的吸收性能一直不理想，因此，研究能在p波段内工作的高效宽带电磁波吸收材料迫在眉睫。
2、在各种电磁波吸收材料中，nizn铁氧体具有成本低、稳定性高的特性，并且是一种能在p波段工作的吸波材料；然而，nizn铁氧体通常受到吸收带宽较窄及物理尺寸较厚的限制。基于此，金属超材料吸波器成为解决这一问题的新思路，金属超材料吸波器是由周期性图案的亚波长单元人工制造的，能够利用自身结构组成谐振单元以吸收电磁波，具有结构简单、可控可调、吸收效率高的特点；同时，金属超材料吸波器也是许多实际应用的重要组成部分之一，包括光电检测及电磁隐身等领域。
3、更为准确的讲，作为吸波材料需要满足两个主要条件：1)进入材料内部的电磁波能量占主要部分，电磁波能量在材料表面的反射率较低；2)电磁波在材料内部进行传输时，材料应该对电磁波能量起到衰减吸收的作用，使得进入材料内部的能量可以得到充分吸收。传统吸波材料依靠材料内部的“电损耗”与“磁损耗”将入射电磁能量转化为热能从而衰减吸收，而产生这种衰减吸收能力的关键取决于材料的电磁参数，但传统吸波材料往往需要厚度足够大才能实现对p波段的完美吸收，并且吸收效率较低、吸收带宽较窄，大大限制了其应
4、目前，针对р波段的复合结构超材料相对匮乏，但是在一些关于低频宽频化的研究中，超材料吸波器展现出良好的р波段吸波潜力，能够发挥各部分材料/结构的优势，有望实现对р波段电磁波的有效吸收。例如：公开号为cn107645064a、专利技术名称为基于磁性材料内部加载周期金属层的低频超宽带吸波器的专利文献中，叶璐等采用在磁性材料内部加载周期金属超材料的方法实现了在1.13～4.8ghz频段内0.9以上的吸波效果；公开号为cn112164896b、专利技术名称为基于磁性材料与集总器件的低频超宽带吸波体的专利文献中，李桐等设计了一种低频超宽带吸波体，通过磁性材料和集总电阻结合的方法实现了0.23～1.0ghz频段内85％以上的吸波效果。
5、综上所述，传统p波段的吸波材料存在合成工艺日趋复杂以及制备条件控制严格、可重复性差等问题，距离实际应用仍有较大距离；而超材料吸波器结构简单，但普遍只能在谐振点达到完美吸收，完美吸收频带较窄，如何增加吸收带宽是基于金属线图案的超材料吸波器亟需解决的问题。因此，在本专利技术提出一种基于nizn铁氧体的p波段双层井字形金属超材料吸波器，具有超宽频完美吸收能力。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于nizn铁氧体的p波段双层井字形金属超材料吸波器，用以解决现有吸波材料在p波段吸收带宽窄、吸收效率低及厚度大等问题。本专利技术基于nizn铁氧体的电磁参数对p波段产生损耗吸收，在此基础上设计了双层井字形金属超材料结构，形成了由从下往上依次设置的底层金属板1、下层nizn铁氧体2、中层井字形金属超材料3、上层nizn铁氧体4与顶层井字形金属超材料5构成的金属超材料吸波器，其反射损耗低于-10db的吸波带宽能够完全覆盖p波段，且最小反射损耗达到了-62.2db，即有效提升了吸波器的吸收带宽与吸收效率；并且，该金属超材料吸波器的总厚度仅为6.03～8.3mm，即解决了现有吸波材料在p波段厚度大的问题；另外，该金属超材料吸波器在不同的电磁波极化角和大入射角下，能确保吸波带宽覆p波段，以满足实际应用。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种基于nizn铁氧体的p波段双层井字形金属超材料吸波器，由若干个呈阵列排布的吸波单元拼接构成，其特征在于，吸波单元包括：从下往上依次设置的底层金属板1、下层nizn铁氧体2、中层井字形金属超材料3、上层nizn铁氧体4与顶层井字形金属超材料5，相邻层相互贴合且结构几何中心重合。
4、进一步的，中层井字形金属超材料与顶层井字形金属超材料均沿中心呈90°旋转对称结构、分别由四条相同金属线组成，尺寸参数的取值范围分别为l1＝36～40mm、w1＝0.5～1.5mm、l2＝24～28mm、w2＝2～6mm，l1与l2分别为中层井字形金属超材料与顶层井字形金属超材料的金属线的长度，w1与w2分别为中层井字形金属超材料与顶层井字形金属超材料的金属线的宽度；并且，中层井字形金属超材料的同一方向上相互平行的两条金属线的间距均为4w1，顶层井字形金属超材料的同一方向上相互平行的两条金属线的间距均为w2。
5、更进一步的，中层井字形金属超材料与顶层井字形金属超材料的尺寸参数为：l1＝38mm、w1＝1mm、l2＝26mm、w2＝4mm。
6、进一步的，底层金属板、中层井字形金属超材料与顶层井字形金属超材料的厚度均为h，且h的取值范围为0.01～0.1mm。
7、进一步的，下层nizn铁氧体的厚度d1的取值范围为2.5～3.5mm，上层nizn铁氧体的厚度d2的取值范围为3.5～4.5mm。
8、进一步的，吸波单元的结构周期p的取值范围为40～50mm，
9、进一步的，中层井字形金属超材料与顶层井字形金属超材料采用银或铜。
10、进一步的，底层金属板采用金、银、铜或铝。
11、基于上述技术方案，本专利技术的有益效果在于：
12、1、本专利技术提供一种基于nizn铁氧体的p波段双层井字形金属超材料吸波器，基于nizn铁氧体作为磁性介质层，在此基础上设计了双层井字形金属超材料结构以产生谐振，形成了由从下往上依次设置的底层金属板1、下层nizn铁氧体2、中层井字形金属超材料3、上层nizn铁氧体4与顶层井字形金属超材料5构成的吸波单元，其反射损耗低于-10db的吸波带宽能够完全覆盖p波段，且最小反射损耗达到了-62.2db，显著提升了吸波器的吸收带宽与吸收效率；并且，该金属超材料吸波器具有优异的频率可调节性和可塑性，通过尺寸参数能够实现共振频率和吸波带宽的可控调节。
13、2、本专利技术提供一种基于nizn铁氧体的p波段双层井字形金属超材料吸波器，具有厚度薄、角度不敏感等特性，其总厚度仅为6.03～8.3mm，有效解决了现有吸波材料在p波段厚度大的问题；并且，在不同的电磁波极化角及大入射角下，该金属超材料吸波器能确保吸波带宽覆盖p波段，进而满足实际应用中的需要。
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1.一种基于NiZn铁氧体的P波段双层井字形金属超材料吸波器，由若干个呈阵列排布的吸波单元拼接构成，其特征在于，吸波单元包括：从下往上依次设置的底层金属板(1)、下层NiZn铁氧体(2)、中层井字形金属超材料(3)、上层NiZn铁氧体(4)与顶层井字形金属超材料(5)，相邻层相互贴合且几何中心重合。
2.按权利要求1所述基于NiZn铁氧体的P波段双层井字形金属超材料吸波器，其特征在于，中层井字形金属超材料与顶层井字形金属超材料均沿中心呈90°旋转对称结构、分别由四条相同金属线组成，尺寸参数的取值范围分别为l1＝36～40mm、w1＝0.5～1.5mm、l2＝24～28mm、w2＝2～6mm，l1与l2分别为中层井字形金属超材料与顶层井字形金属超材料的金属线的长度，w1与w2分别为中层井字形金属超材料与顶层井字形金属超材料的金属线的宽度；并且，中层井字形金属超材料的同一方向上相互平行的两条金属线的间距均为4w1，顶层井字形金属超材料的同一方向上相互平行的两条金属线的间距均为w2。
3.按权利要求2所述基于NiZn铁氧体的P波段双层井字形金属超材料吸波器，其特
4.按权利要求1所述基于NiZn铁氧体的P波段双层井字形金属超材料吸波器，其特征在于，底层金属板、中层井字形金属超材料与顶层井字形金属超材料的厚度均为h，且h的取值范围为0.01～0.1mm。
5.按权利要求1所述基于NiZn铁氧体的P波段双层井字形金属超材料吸波器，其特征在于，下层NiZn铁氧体的厚度d1的取值范围为2.5～3.5mm，上层NiZn铁氧体的厚度d2的取值范围为3.5～4.5mm。
6.按权利要求1所述基于NiZn铁氧体的P波段双层井字形金属超材料吸波器，其特征在于，吸波单元的结构周期P的取值范围为40～50mm。
7.按权利要求1所述基于NiZn铁氧体的P波段双层井字形金属超材料吸波器，其特征在于，中层井字形金属超材料与顶层井字形金属超材料采用银或铜。
8.按权利要求1所述基于NiZn铁氧体的P波段双层井字形金属超材料吸波器，其特征在于，底层金属板采用金、银、铜或铝。
...【技术特征摘要】
1.一种基于nizn铁氧体的p波段双层井字形金属超材料吸波器，由若干个呈阵列排布的吸波单元拼接构成，其特征在于，吸波单元包括：从下往上依次设置的底层金属板(1)、下层nizn铁氧体(2)、中层井字形金属超材料(3)、上层nizn铁氧体(4)与顶层井字形金属超材料(5)，相邻层相互贴合且几何中心重合。
2.按权利要求1所述基于nizn铁氧体的p波段双层井字形金属超材料吸波器，其特征在于，中层井字形金属超材料与顶层井字形金属超材料均沿中心呈90°旋转对称结构、分别由四条相同金属线组成，尺寸参数的取值范围分别为l1＝36～40mm、w1＝0.5～1.5mm、l2＝24～28mm、w2＝2～6mm，l1与l2分别为中层井字形金属超材料与顶层井字形金属超材料的金属线的长度，w1与w2分别为中层井字形金属超材料与顶层井字形金属超材料的金属线的宽度；并且，中层井字形金属超材料的同一方向上相互平行的两条金属线的间距均为4w1，顶层井字形金属超材料的同一方向上相互平行的两条金属线的间距均为w2。
3.按权利要求2所述基于nizn铁氧体的p波段双层井字形金属超材料吸波器...
【专利技术属性】
技术研发人员：文岐业，陈子昊，罗敏，张怀武，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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