CN102290637B - 基于异向介质理论的双频吸收器 - Google Patents
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Abstract
基于异向介质理论的双频吸收器，属于微波射频领域。本发明由多个SRR单元组成，每个SRR单元由4个矩阵分布的矩形Single-SRR组成，每个Single-SRR的开口都设置于矩阵的中心位置，开口处于矩形Single-SRR的角。本发明的有益效果是，集中电磁能，增强谐振功能。可以通过调节其参数大小，在平面波照射下，产生双频点谐振，从而实现双频吸收器的功能。
Description
技术领域
本发明属于微波射频领域。
背景技术
21世纪以来，人工复合材料在固体物理、材料科学、光学和应用电磁学领域内获得了愈来愈广泛的应用，而自从smith等利用SRR结构第一次在实验室制造出自然界并不存在的异向介质后，SRR结构便在电磁学领域得到了广泛的关注与应用。各种周期性排的SRR结构不仅能够有效模拟实现异向介质的特性，而且因其自身的谐振性能，此结构也被用来设计制作小型慢波传输线，相位传感器，滤波器等器件。而关于异向介质作为吸收器中的研究与应用，也有很多文献提及，利用SRR结构设计制作完美吸收器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于异向介质理论的双频吸收器，能够集中电磁能，增强谐振功能。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，基于异向介质理论的双频吸收器，其特征在于，由多个SRR单元组成，每个SRR单元由4个矩阵分布的矩形Single-SRR组成，每个Single-SRR的开口都设置于矩阵的中心位置，开口处于矩形Single-SRR的角。
双频吸收器的SRR单元边长a1＝6mm，内边宽d＝0.3mm，相对的两个内边在矩阵中心间隔距离g＝1mm。相邻SRR单元之间的间隔为1mm。SRR单元为刻蚀于覆铜基板上，基板介电常数ε＝2.2，基板厚度D＝0.508mm，覆铜厚度d＝0.07mm。
进一步的说，所述SRR单元为正方形，在正方形的4条边的垂直平分线上相对设置有4条矩形内边。矩形内边的轴线与对应边的垂直平分线重合。
本发明的有益效果是，集中电磁能，增强谐振功能。可以通过调节其参数大小，在平面波照射下，产生双频点谐振，从而实现双频吸收器的功能。
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是新型SRR单元结构图。
图2是CST仿真环境示意图(照片)。
图3是实物局部与整体示意图(照片)。
图4是弓形反射测试环境图(照片)。
图5是90度照射反射率曲线图。
图6是90度毫米波波段反射率曲线图。
图7是60度照射反射率曲线图。
图8是45度照射反射率曲线图。
具体实施方式
参见图1～8。
本发明的基于异向介质理论的双频吸收器由多个SRR单元组成，每个SRR单元由4个矩阵分布的矩形Single-SRR组成，每个Single-SRR的开口都设置于矩阵的中心位置，开口处于矩形Single-SRR的角。即，所述SRR单元为正方形，在正方形的4条边的垂直平分线上相对设置有4条矩形内边。SRR单元边长a1＝6mm，内边宽d＝0.3mm，相对的两个内边在矩阵中心间隔距离g＝1mm。相邻SRR单元之间的间隔为1mm。SRR单元为刻蚀于覆铜基板上，基板介电常数ε＝2.2，基板厚度D＝0.508mm，覆铜厚度d＝0.07mm。
本发明利用商业仿真软件CST建立仿真模型(图2)。结合图(1)SRR结构单元参数调节如下(单位mm)：a1＝6，d＝0.3，g＝1，单元间距D＝1。根据仿真设计参数制作SRR吸收器实物，采用高频覆铜基板Rogers RT/duroid 5880，具体参数如下，介电常数ε＝2.2，基板厚度D＝0.508mm，覆铜厚度d＝0.07mm。工艺采用湿法刻蚀，实物单元大小96mm*96mm，单元数为14*14(图3)。
采用18-40GHz弓形反射率测试系统进行测试(图4)，图5～8即为吸收器样品分别在平面波90度、60度、45度照射下的反射率曲线。对于90度照射吸收情况，在21.3GHz时S11＝-21.8dB，折合lineS11＝0.08，得其吸收率为1-0.082＝99.36％，吸收状况优异。在仿真结果中在其高频处亦存在一个吸收峰，而在90度平面波照射测试时，出现一个不明显峰值，且在高频毫米波波段，其曲线的波动程度较大。原因其分析，认为主要是由于在此高频段，电磁波波长已降至毫米级，加之在90度照射测试时，两只喇叭天线距离最近，使得两天线间杂散耦合加剧，从而使电磁波产生较大波动，误差增大(对比60度与45度照射，其在高频波段处波动性较之不强)。为得到其更加准确数据，将其置于吸波材料国家重点实验室的专门毫米波波段测试平台进行测试分析，其结果即为图6。从图中可看出，其波动现象消失，误差消除，在34.8GHz时S11＝-9.03dB，即line S11＝0.35，其吸收率换算即为88％。同样分析其在60度照射情况，在22.5GHz，35GHz时，产生两个吸收率在96％以上的吸收峰，在45度照射时，在同样的频率处，亦产生两个吸收率在96％的吸收峰值。且在图组对比来看，其吸收情况受照射角度影响较小，说明此吸收器同时可以实现多角度吸收电磁波的功能。
Claims (4)
1.基于异向介质理论的双频吸收器，其特征在于，由多个SRR单元组成，每个SRR单元由4个矩阵分布的矩形Single-SRR组成，每个Single-SRR的开口都设置于矩阵的中心位置，开口处于矩形Single-SRR的角；所述SRR单元为正方形，在正方形的4条边的垂直平分线上相对设置有4条矩形内边。
2.如权利要求1所述的基于异向介质理论的双频吸收器，其特征在于，双频吸收器的SRR单元边长a1=6mm，内边宽d=0.3mm，相对的两个内边在矩阵中心间隔距离g=1mm。
3.如权利要求1所述的基于异向介质理论的双频吸收器，其特征在于，相邻SRR单元之间的间隔为1mm。
4.如权利要求1所述的基于异向介质理论的双频吸收器，其特征在于，SRR单元为刻蚀于覆铜基板上，基板介电常数ε=2.2，基板厚度D=0.508mm，覆铜厚度d=0.07mm。
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