CN102724857B - 电磁波吸波结构 - Google Patents

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Abstract

电磁波吸波结构，属于电子材料技术领域，本发明在金属平板上覆盖有轻质泡沫材料层，泡沫材料层的表面周期性的设置有铜线段阵列，所述铜线表面包覆有铁基磁性吸波材料。本发明的有益效果是：结构简单，制备工艺简单，可操作性强，成本较低；整个结构主要由轻质泡沫构成，密度较低；具有窄频带吸波的特点；通过合理调整结构的尺寸参数，可以调节吸收峰的位置、频带及幅值大小。

Description

电磁波吸波结构
技术领域
本发明属于电子材料技术领域，特别涉及电磁吸波结构及其设计方法。
背景技术
自二战以来，雷达吸波材料已经成为各个国家的研究重点。特别是由于隐身技术的发展，雷达吸波材料作为提高武器系统生存能力和突防能力的有效手段，首先在军事方面得到重视。目前，已有很多电子设备渗透到现实生活中的各个领域。这些电子设备辐射电磁波到环境中，造成严重的污染，例如，电磁干涉电磁兼容以及一系列危害生物的电磁波污染。因此雷达吸波材料也在信息传播、电子器件、微波辐射防护等民用方面得到广泛的运用。随着各种电子设备的应用，满足各种特殊需求的吸波也随之出现。例如，为了不影响其它设备工作频段而只针对某一频段进行吸收提出的窄带吸波吸波体。
超材料吸波体在某一特定窄带内吸波表现出优异的性能。因为，超材料吸波体可以通过控制其结构类型及其参数调节吸收峰的位置、吸收频带及峰值大小。通常，超材料吸波体的能量吸收来源于欧姆损耗及电介质损耗。一般情况下，为了达到吸波要求，仅依靠电介质损耗是不够的，特别是当构成超材料的电介质材料介电常数虚部比较小的时候。而欧姆损耗取决于构成超材料的金属的电导率大小。在很多情况下，为了达到良好的吸波性能，金属的电导率不能太大也不能太小。因此，必须通过镀膜的方式来得到满足要求的金属电导率。这样，制造超材料的成本显然会大大增加。为了降低超材料吸波体的制作成本，我们在超材料吸波结构中引入了磁损耗。通过在超材料结构中合理加入磁性材料，达到特定窄带内的优异吸波性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电磁吸波结构，将磁性材料引入到超材料吸波结构中，从而构成针对特定频段吸波的窄带吸波体。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，一种电磁吸波结构，其特征在于，在金属平板上覆盖有轻质泡沫材料层，泡沫材料层的表面周期性的设置有铜线段阵列，所述铜线表面包覆有铁基磁性吸波材料。
所述泡沫材料为轻质聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。铁基磁性吸波材料可采用微米级羰基铁球形颗粒-环氧树脂磁性复合吸波材料。
本发明的有益效果是：结构简单，制备工艺简单，可操作性强，成本较低；整个结构主要由轻质泡沫构成，密度较低；具有窄频带吸波的特点；通过合理调整结构的尺寸参数，可以调节吸收峰的位置、频带及幅值大小。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。图中，1-磁性材料包覆的铜线，2—轻质泡沫，3—金属平板。
图2是铁基磁性吸波材料包覆铜线的截面图。
图3是铁基磁性吸波材料包覆铜线吸波结构的吸波单元示意图。
图4是铁基磁性吸波材料电磁参数曲线图。
图5是本发明的反射系数测试曲线图。
具体实施方式
一种电磁吸波结构，在金属平板上覆盖有轻质聚甲基丙烯酰亚胺泡沫层，轻质泡沫层的表面周期性的设置有铜线段阵列，所述铜线包覆有微米级羰基铁球形颗粒-环氧树脂磁性复合吸波材料等铁基磁性吸波材料。
前述“周期性”是指每一行中任意相邻两段铜线端的间距相同，每一列中任意相邻两段铜线端的间距亦相同。
下述各实施例中，铜线半径为r，磁性材料层厚度为t，吸波单元边长为a，铜线长度为l，泡沫厚度为d。
实施例1：
本实施例所用磁性吸波材料电磁参数如图4所示。具体尺寸参数为（单位mm）：r=0.22，t=0.05，a=25，l=21，d＝5。
本实施例在垂直入射TE或TM波情况下，在5GHz附近有较强的吸波性能，如图5所示。该结构在5GHz达到最强吸波效果，反射系数为-14dB。其反射率小于-10dB的频段为4.85-5.3GHz。而在小于4.5GHz的频段，有-2dB的反射系数，大于5.6GHz的频带有-5dB的反射系数。
实施例2：
本实施例所用磁性吸收材料磁导率实部和虚部在6-8GHz之间均为1左右，。具体尺寸参数为（单位mm）：r=0.22，t=0.5，a=20，l＝15，d＝5。
本实施例在垂直入射TE或TM波情况下，在7GHz附近有较强的吸波性能。该结构在7GHz达到最强吸波效果，反射系数为-15dB。其反射率小于-10dB的频段为6.7-7.3GHz。而在小于5GHz和大于9GHz的频段，仅有-2dB的吸波性能。
实施例3：
本实施例所用磁性吸收材料磁导率实部和虚部在6-8GHz之间均为1左右，。具体尺寸参数为（单位mm）：r=0.22，t=1，a=20，l=16，d＝5。
本实施例垂直入射TE或TM波情况下，在5.5GHz附近有较强的吸波性能。该结构在5.5GHz达到最强吸波效果，反射系数为-8dB。而在小于4.3GHz的频段，仅有-2dB的吸波性能。

Claims (1)

1.电磁吸波结构，其特征在于，在金属平板上覆盖有轻质泡沫材料层，泡沫材料层的表面周期性的设置有铜线段阵列，所述铜线表面包覆有铁基磁性吸波材料，所述泡沫材料为轻质聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，电磁吸波结构由多个尺寸相同的正方形吸波单元构成，每一吸波单元设置有一段铜线，铜线的半径r＝0.22mm，磁性材料厚度t＝0.05mm；与铜线平行的吸波单元的边的长度a＝25mm，铜线长度l＝21mm；轻质泡沫层厚度d＝5mm。
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