基于PIN二极管有源频率选择表面可调的结构吸波材料制造技术

本发明专利技术公开了一种基于PIN二极管有源频率选择表面可调的结构吸波材料，包括多个阵列排布的吸波结构单元，每两个吸波结构单元之间通过连接线连接；每一个吸波结构单元包括：底层、附着于所述底层上的中间层以及附着于所述中间层上的表面层，所述表面层由贴片型频率选择表面和PIN二极管组成，所述贴片型频率选择表面的形貌为偶极子图案，所述PIN二极管焊接于所述偶极子图案正中间。本发明专利技术采用PIN二极管加载的有源频率选择表面设计来制作吸波性能可调的结构吸波材料，可动态调节工作状态的PIN二极管，可主动调节结构吸波材料的吸波性能；同时该结构吸波材料具有厚度薄、质量轻、吸收频带宽的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于结构吸波材料领域，更具体地，涉及ー种基于PIN(PositiveIntrinsicNegative) ニ极管有源频率选择表面可调的结构吸波材料。
技术介绍
吸波材料已开始应用于飞机、导弹等武器平台的隐身设计。传统铁氧体、金属微粉、多晶铁纤维等吸波涂层，由于密度大、维护成本高及难以实现宽频带吸收等，因而在具体应用中具有一定的限制。结构吸波材料由于可实现吸波承载一体化，因而更适用于飞机、导弹等武器平台的一体化设计。基于超材料的结构吸波材料，由于其只能在对应的一个或多个谐振频率点进行强吸收，因而难以实现宽频带吸收效果。基于碳膜、电阻膜等图形化结构吸波材料虽然能实现宽频带吸收，但是其碳膜和电阻膜对应的电阻值难以精确控制，其制作エ艺复杂，成本高。基于电阻加载的频率选择表面结构吸波材料具有制作方便及成本低的优点，具有较好的应用前景，但无法实现吸波性能的动态调节。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于ー种基于PIN ニ极管有源频率选择表面可调的结构吸波材料，g在解决现有的结构吸波材料不能实现吸波性能的动态调节的问题。 为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于PIN ニ极管有源频率选择表面可调的结构吸波材料，包括多个阵列排布的吸波结构单元，每两个吸波结构单元之间通过连接线连接；每ー个吸波结构单元包括底层、附着于所述底层上的中间层以及附着于所述中间层上的表面层，所述表面层由贴片型频率选择表面和PIN ニ极管组成，所述贴片型频率选择表面的形貌为偶极子图案，所述PIN ニ极管焊接于所述偶极子图案正中间。更进一歩地，所述偶极子图案为蝴蝶结形状。更进一歩地，所述蝴蝶结形状图案以PIN ニ极管为中心分成两部分，一部分为等腰梯形和第一矩形连接组成，另一部分为半圆形和第二矩形连接组成；所述等腰梯形的下底边与所述第一矩形的长边连接，所述半圆形的直径边与所述第二矩形的长边连接，所述PIN ニ极管与所述等腰梯形的上底边中间和所述半圆形的弧中间连接。更进一歩地，连接线用于连接相邻的两个吸波结构单元，连接线位置为从ー个吸波结构单元中第一矩形的中间引出并连接到另ー个吸波结构单元中第二矩形的中间。更进一歩地，所述底层为金属基板，所述中间层为介质隔离板。更进一歩地，贴片型频率选择表面包括衬底和附着于所述衬底上的金属涂覆层，所述衬底采用有机高聚物或无机陶瓷基底。更进ー步地，在衬底上涂覆的金属为铜。更进ー步地，所述PIN ニ极管为贴片型PIN ニ极管。本专利技术采用PIN ニ极管加载的有源频率选择表面设计来制作吸波性能可调的结构吸波材料，可动态调节工作状态的PIN ニ极管，可主动调节结构吸波材料的吸波性能；同时该结构吸波材料具有厚度薄、质量轻、吸收频带宽的特点。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于PIN ニ极管有源频率选择表面可调的结构吸波材料中一个吸波结构单元的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的基于PIN ニ极管有源频率选择表面可调的结构吸波材料中有源频率选择表面的单元排列方式的示意图；图3是是本专利技术实施例提供的基于PIN ニ极管有源频率选择表面可调的结构吸波材料的反射率测试效果曲线图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进ー步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。 本专利技术属于含有源频率选择表面的结构吸波材料，采用PIN ニ极管加载的有源频率选择表面设计来制作吸波性能可调的结构吸波材料，可动态调节工作状态的PIN ニ极管，可主动调节结构吸波材料的吸波性能；同时该结构吸波材料具有厚度薄、质量轻、吸收频带宽的特点。本专利技术实施例提供的基于PIN ニ极管有源频率选择表面可调的结构吸波材料包括多个阵列排布的吸波结构单元，每两个吸波结构单元之间通过连接线连接；如图1所示，每ー个吸波结构单元包括底层3、附着于底层3上的中间层2以及附着于中间层2上的表面层1，表面层I由贴片型频率选择表面和PIN ニ极管5组成，其中贴片型频率选择表面的形貌为偶极子图案4，PIN ニ极管5焊接于偶极子图案4的正中间。其中，PIN ニ极管在交流信号源正向偏置激励下，存在ー线性工作区间，在该区间PINニ极管可以等效为可变电阻。根据这ー特征，将PINニ极管焊接在频率选择表面单元图形中间，将频率选择表面単元用连接线连接成阵列，通过调节PIN ニ极管阵列外加激励信号源直流偏置电压的大小，即可实现PIN ニ极管工作状态的调节，进而实现整个结构吸波材料工作状态的调节。对于厚度薄、吸收频带宽的要求主要是通过设计合理的频率选择表面単元形状来实现。质量轻主要是通过选择密度小质量轻的隔离层材料来实现。在本专利技术实施例中，偶极子图案4可以为蝴蝶结形状；蝴蝶结形状图案以PIN ニ极管为中心分成两部分，一部分为等腰梯形和第一矩形连接组成，另一部分为半圆形和第二矩形连接组成；所述等腰梯形的下底边与所述第一矩形的长边连接，所述半圆形的直径边与所述第二矩形的长边连接，所述PIN ニ极管与所述等腰梯形的上底边中间和所述半圆形的弧中间连接。如图2所示,6为有源频率选择表面单元间的连接线,7为有源频率选择表面单元中间焊接的PIN ニ极管，8为有源频率选择表面PIN ニ极管阵列的偏置线。这些单元图形按矩形阵列排列，单元图形中间留出一定孔隙，用于焊接PIN ニ极管，连接线用于连接相邻的两个单元图形，连接线位置为从ー个单元图形所述第一矩形长边的中间引出连接到另ー个单元图形所述第二矩形长边的中间。选取适当数量的吸波结构单元组合成阵列便构成结构吸波材料，给结构吸波材料中PIN ニ极管阵列引出激励线路，这样就完成了整个有源频率选择表面的制备。将有源频率选择表面放置在选好的一定厚度的介质隔离板上，再在介质隔离板下面放置金属基板。结构吸波材料层间保持平整致密结合，可采用固体胶粘合。在本专利技术实施例中，可调结构吸波材料中的有源频率选择表面为贴片型频率选择表面，PIN ニ极管为贴片型PIN ニ极管。该贴片型频率选择表面包括衬底和附着于衬底上的金属涂覆层，衬底可以采用有机高聚物或无机陶瓷基底；包含传统FR4基底、超薄柔性基底及无机陶瓷基底。在在衬底上涂覆有金属；该涂覆金属通常为铜，也可是铝、银、金、锌等金属或合金。作为本专利技术的一个实施例，贴片型频率选择表面单元图形中间用于焊接PIN ニ极管的空隙间距取决于所用贴片PIN ニ极管的尺寸。在本专利技术实施例中，底层可以为金属基板，中间层可以为介质隔离板；其中介质隔离板为低损耗介质材料，如泡沫塑料、蜂窝芯、FR4等。金属基板为平整金属板，通常采用铝板。本专利技术提供的结构吸波材料中中间层可以为介质隔离板2，底层可以为金属基板3 ;有源频率选择表面是在贴片型频率选择表面4单元图形中间焊接PIN ニ极管5制成的。介质隔离板采用低损耗的 有机材料。金属基板采用平整的金属板。每两个贴片型频率选择表面単元采用连接线串联起来形成PIN ニ极管阵列，对PIN ニ极管阵列施加带直流偏置电压的交流激励信号，通过调节激励信号直流偏置电压的大小，可以动态调节结构吸波材料的吸波性能。这ー结构吸波材料具有可调的宽频吸波性能，可用于电磁隐身设计、电磁兼容、电磁屏蔽、电磁防护等众多领域，尤其在电磁隐身设计与信息安本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PIN二极管有源频率选择表面可调的结构吸波材料，包括多个阵列排布的吸波结构单元，每两个吸波结构单元之间通过连接线连接；其特征在于，每一个吸波结构单元包括：底层、附着于所述底层上的中间层以及附着于所述中间层上的表面层，所述表面层由贴片型频率选择表面和PIN二极管组成，所述贴片型频率选择表面的形貌为偶极子图案，所述PIN二极管焊接于所述偶极子图案正中间。

【技术特征摘要】
1.一种基于PIN 二极管有源频率选择表面可调的结构吸波材料，包括多个阵列排布的吸波结构单元，每两个吸波结构单元之间通过连接线连接；其特征在于，每一个吸波结构单元包括底层、附着于所述底层上的中间层以及附着于所述中间层上的表面层，所述表面层由贴片型频率选择表面和PIN 二极管组成，所述贴片型频率选择表面的形貌为偶极子图案，所述PIN 二极管焊接于所述偶极子图案正中间。2.如权利要求1所述的结构吸波材料，其特征在于，所述偶极子图案为蝴蝶结形状。3.如权利要求2所述的结构吸波材料，其特征在于，所述蝴蝶结形状图案以PIN二极管为中心分成两部分，一部分为等腰梯形和第一矩形连接组成，另一部分为半圆形和第二矩形连接组成；所述等腰梯形的下底边与所述第一矩形的长边连接，所述半圆形的直...

【专利技术属性】
技术研发人员：江建军，陈谦，陈立，成石，缪灵，别少伟，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：