CN106332534B - 吸波体结构 - Google Patents

Abstract

公开了一种吸波体结构，包括：金属底板；位于所述金属底板上的磁损耗体；以及位于所述磁损耗体上的至少一个电损耗体。该吸波体结构将电损耗体和磁损耗体相结合，可以显著改善吸波效果和拓展带宽。

Description

吸波体结构

技术领域

本发明涉及电磁波吸收材料，更具体地涉及吸波体结构。

背景技术

电磁波吸收材料(即吸波材料)可以吸收入射的电磁波，从而减少电磁波的反射和辐射。吸波材料可以减少电子系统的电磁波泄露，从而可以用于减少电子系统之间的干扰，改善电磁兼容性。

根据不同的用途，吸波材料不仅要求有良好的吸波性能，而且对重量、厚度和带宽等其他性能也有要求。单一的吸波材料难以能够满足带宽和机械强度方面的综合要求。吸波体结构是获得轻质宽频带吸波材料的重要手段。

然而，现有的吸波体结构工作带宽窄，特别是低频段的吸波效果差。在实际应用中仍然期望进一步改善吸波体结构的吸波性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以改善吸波性能的宽频带吸波体结构。

根据本发明，提供一种吸波体结构，所述吸波体结构包括：金属底板；位于所述金属底板上的磁损耗体；以及位于所述磁损耗体上的至少一个电损耗体。

优选地，所述磁损耗体为磁性吸波涂料层，所述磁性吸波涂料层的一表面与所述金属底板的一表面紧密接触。

优选地，所述至少一个电损耗体中的一个与所述磁性吸波涂料层的另一表面紧密接触。

优选地，所述电损耗体包括：蜂窝层；以及电阻片层；其中，所述电阻片层叠加在所述蜂窝层上，且所述蜂窝层与所述磁性吸波涂料层的另一表面紧密接触。

优选地，所述吸波体结构包括多个电损耗体，所述多个电损耗体相互依次紧密叠加而成。

优选地，所述多个电损耗体中的每一个电损耗体均包括蜂窝层、以及叠加在所述蜂窝层上的电阻片层。

优选地，在所述吸波体结构中，多个蜂窝层和多个电阻片层为相互交替堆叠形成。

优选地，电磁波的入射表面为在所述电损耗体上并远离所述金属底板的表面。

优选地，所述磁性吸波涂料层包括高分子树脂和分布于所述高分子树脂内的磁性填料。

优选地，所述磁性吸波涂料层位于所述金属底板的与叠层相邻的表面上。

优选地，所述磁性吸波涂料层的厚度小于15mm。

优选地，所述多个蜂窝层中的每一个蜂窝层均包括高分子树脂片材和分布于所述高分子树脂片材中的蜂窝结构。

优选地，所述每一个蜂窝层中的蜂窝结构均相同。

优选地，所述多个电阻片层中的每一个电阻片层均包括支撑表面以及位于所述支撑表面上的多个电阻块。

优选地，所述支撑表面位于相应的电阻片层下方的蜂窝层的上表面。

优选地，所述多个电阻片层中的每一个电阻片层均还包括位于相应电阻片层下方的介质基板，以提供所述支撑表面。

优选地，所述多个电阻片层中的每一个电阻片层的所有电阻块的电阻值总和均相同。

优选地，所述多个电阻片层中的每一个电阻片层的所有电阻块的电阻值总和均不相同，且从电磁波的入射表面起至靠近所述金属底板的方向上，电阻片层的所有电阻块的电阻值总和逐渐减小。

优选地，在不同的电阻片层中，电阻块的形状、尺寸和分布至少之一不同。

优选地，所述多个电阻块均呈规则多边形或者椭圆形。

优选地，所述每一个电阻片层中的所述多个电阻块呈阵列方式进行周期排布。

优选地，所述多个电损耗体中的各个蜂窝层的厚度相等。

根据本发明的实施例的吸波体结构，采用电损耗体获得电损耗，以及采用磁损耗体获得磁损耗，通过结合电损耗和磁损耗的综合设计，可以显著改善吸波效果。

该吸波体结构为多层结构。在一个实例中，磁损耗体为磁性吸波涂料层，电损耗体包括蜂窝层、以及叠加在所述蜂窝层上的电阻片层。磁性吸波涂料层位于位于金属底板的至少一个表面上，优选地位于金属底板的与叠层相邻的表面上。在该优选的结构设计中，多个电损耗层利用电阻的损耗和多层间的干涉，达到吸波的目的。磁性吸波涂料层位于吸波体结构中磁场最大的位置，可以最大化磁性吸波涂料层的磁损耗效果。进一步地，利用磁性材料和电阻材料吸波性能最强的频点的不同，进行带宽拓展。

在优选的实施例中，磁性吸波涂料层包括高分子树脂和分布于其中的磁性填料，厚度例如小于15mm，使得吸波体结构可以保持较好的重量强度比。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为根据本发明的实施例的吸波体结构的结构示意图。

图2和3分别为本发明实施例的吸波体结构对TE波和TM波的反射率曲线图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。

应当理解，在描述某个结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将该结构翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“A直接在B上面”或“A在B上面并与之邻接”的表述方式。

本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1为根据本发明的实施例的吸波体结构100的结构示意图。该吸波体结构100包括金属底板110、位于金属底板110的至少一个表面上的磁性吸波涂料层120、以及位于金属底板110上方的由多个蜂窝层131至13m和多个电阻片层141至14m交替堆叠形成的叠层。在该实施例中，磁性吸波涂料层作为磁损耗体，每个蜂窝层及位于其表面的电阻片层一起作为电损耗体。

在图1中采用箭头示出了电磁波的入射方向和反射方向。如图1中所示，电磁波的入射表面为吸波体结构100的上表面(即电阻片层14m的上表面)，与金属底板110相对。

蜂窝层131和13m分别由高分子树脂组成。例如，以环氧树脂为原料，采用注塑成型的方法制备出片材，注塑成型温度为150℃，时间为1分钟。将制备出的片材放入滚压机，滚压机的滚压齿为三角形，滚压机转动速度为5转/分钟，滚压机温度为130℃，形成包含V型结构的蜂窝层。在替代的实施例中，可以采用任意形状的滚压齿形成任意形状的蜂窝结构。根据吸波性能的需求，蜂窝层131至13m的厚度可以相同或不同。

电阻片层141至14m分别包括多个电阻块。电阻块由任何合适的金属材料组成，例如：金、银、铜、铝或其合金，或者由任何合适的非金属导电材料组成，例如：掺杂多晶硅、石墨、碳纳米管、氧化铟锡。

在蜂窝层131至13m的表面完整的情形下，可以直接在蜂窝层131和13m的表面上形成电阻片层141至14m。在蜂窝层131至13m的蜂窝结构在表面上暴露从而导致表面不完整的情形下，可以在蜂窝层131至13m上分别形成介质基板，以提供支撑表面，然后在介质基板上形成相应的电阻片层。介质基板可以由任何合适的介质材料组成，例如：玻璃纤维、陶瓷、聚四氟乙烯、铁电材料、铁氧材料。介质基板是市场上购得的介质基板，例如型号为FR4、TP1的介质基板。

可以采用任何合适的工艺在支撑表面上形成电阻片层141至14m，包括但不限于丝网印刷、激光雕刻和蚀刻，优选为蚀刻。该蚀刻可以采用干法蚀刻，如离子铣蚀刻、等离子蚀刻、反应离子蚀刻、激光烧蚀，或者通过使用蚀刻剂溶液的选择性的湿法蚀刻。在蚀刻之前，采用光刻技术，在导电层的表面上形成包含特定图案的光致抗蚀剂掩模。光致抗蚀剂掩模的图案开口中暴露导电层的一部分表面。然后进行蚀刻，经由图案开口去除导电层的暴露部分。在蚀刻之后通过在溶剂中溶解或灰化去除光致抗蚀剂掩模。在替代的实施例中，采用丝网印刷的方式将导电油墨印刷在支撑表面上，从而形成电阻片层141至14m。

根据吸波性能的需求，蜂窝层131至13m的厚度彼此可以相同或不同，电阻片层141至14m的厚度彼此可以相同或不同。在每个电阻片层中，电阻块的形状和/或尺寸可以相同或不同。电阻块可以按照任意的周期形式分布，也可以随机分布。在不同的电阻片层之间，电阻块的方阻值可以相同或不同。电阻块的形状可以是选自多边形、圆形或椭圆形中的一种，该多边形例如是方形、矩形、三角形、四边形等。在图1所示的实例中，电阻块为方形，并且按选行列排列成周期性阵列。在优选的实施例中，在吸波体结构100中，从电磁波的入射表面至金属底板，电阻片层的阻值逐渐减小。通过沿着吸波体的厚度方向改变有效的阻抗以获得最小的反射，使电磁波最大程度地进入吸波体。

与根据现有技术的吸波体结构相比，根据本发明的实施例的吸波体结构100包括金属底板110的至少一个表面上的磁性吸波涂料层120。在图1的实例中，将磁性吸波涂料层120示出为位于金属底板110的上表面。磁性吸波涂料层120的上表面与蜂窝层131的下表面紧密接触，磁性吸波涂料层120的下表面与金属底板110的上表面紧密接触。

在替代的实施例中，磁性吸波涂料层可以位于金属底板110的金属底板110的上表面和下表面的任一个或二者。磁性吸波涂料层120的厚度例如小于15mm，从而未导致吸波体结构100的重量明显增加。因此，吸波体结构100仍然可以保持较好的重量强度比。

磁性吸波涂料层120例如由铁磁性材料组成，例如由铁氧体等磁性填料分散在高分子树脂中形成的涂料。磁性吸波涂料层120可以获得高磁损耗。磁性吸波涂料层120涂覆在磁场最大的位置，即金属接地板110的表面附近。在根据本发明的实施例的吸波体结构100中，电阻片层141至14m和磁性吸波涂料层120的结合提供了既有电损耗又有磁损耗的吸波材料，因此可以显著改善吸收电磁波的效果。

图2和3分别为本发明实施例的吸波体结构对TE波和TM波的反射率曲线图。图2中吸波体结构对TE波的反射率曲线所示，在5-20GHz的频段具有-15dB以下的反射系数，最小反射系数出现在9GHz附近，约为-29dB。图3中吸波体结构对TM波的反射率曲线所示，在2.4-20GHz频段具有-15dB以下的反射系数，最小反射系数出现在9.75GHz附近，约为-38dB，且在低频段，例如在3GHz附近，反射率曲线出现另一个谷值，相应的反射系数约为-24dB。由图2和图3所示的曲线图可知，根据本发明的实施例的吸波体结构100不仅显著改善了吸收电磁波的效果，而且拓展了带宽，改善了低频段的吸波效果。

在以上的描述中，对公知的结构要素和步骤并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来实现相应的结构要素和步骤。另外，为了形成相同的结构要素，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims (15)

1.一种吸波体结构，其特征在于，所述吸波体结构包括：

金属底板；

位于所述金属底板上的磁损耗体；以及

位于所述磁损耗体上的多个电损耗体，所述多个电损耗体相互依次紧密叠加，

其中，所述磁损耗体为磁性吸波涂料层，所述磁性吸波涂料层的一表面与所述金属底板的一表面紧密接触，使所述磁性吸波涂料层位于所述吸波体结构中磁场最大的位置，所述磁性吸波涂料层包括高分子树脂和分布于所述高分子树脂内的磁性填料，

每一个所述电损耗体均包括蜂窝层以及电阻片层，其中，所述电阻片层叠加在所述蜂窝层上，每个所述电阻片层包括多个电阻块，且最底层的所述蜂窝层与所述磁性吸波涂料层的另一表面紧密接触，

所述多个电阻片层中的每一个电阻片层的所有电阻块的电阻值总和均不相同，且从电磁波的入射表面起至靠近所述金属底板的方向上，电阻片层的所有电阻块的电阻值总和逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的吸波体结构，其特征在于，在所述吸波体结构中，多个蜂窝层和多个电阻片层为相互交替堆叠形成。

3.根据权利要求1所述的吸波体结构，其特征在于，电磁波的入射表面为在所述电损耗体上并远离所述金属底板的表面。

4.根据权利要求2所述的吸波体结构，其特征在于，所述磁性吸波涂料层位于所述金属底板的与叠层相邻的表面上。

5.根据权利要求1所述的吸波体结构，其特征在于，所述磁性吸波涂料层的厚度小于15mm。

6.根据权利要求2所述的吸波体结构，其特征在于，所述多个蜂窝层中的每一个蜂窝层均包括高分子树脂片材和分布于所述高分子树脂片材中的蜂窝结构。

7.根据权利要求6所述的吸波体结构，其特征在于，所述每一个蜂窝层中的蜂窝结构均相同。

8.根据权利要求2所述的吸波体结构，其特征在于，所述多个电阻片层中的每一个电阻片层均包括支撑表面以及位于所述支撑表面上的多个电阻块。

9.根据权利要求8所述的吸波体结构，其特征在于，所述支撑表面位于相应的电阻片层下方的蜂窝层的上表面。

10.根据权利要求8所述的吸波体结构，其特征在于，所述多个电阻片层中的每一个电阻片层均还包括位于相应电阻片层下方的介质基板，以提供所述支撑表面。

11.根据权利要求8所述的吸波体结构，其特征在于，所述多个电阻片层中的每一个电阻片层的所有电阻块的电阻值总和均相同。

12.根据权利要求8所述的吸波体结构，其特征在于，在不同的电阻片层中，电阻块的形状、尺寸和分布至少之一不同。

13.根据权利要求8所述的吸波体结构，其特征在于，所述多个电阻块均呈规则多边形或者椭圆形。

14.根据权利要求8所述的吸波体结构，其特征在于，所述每一个电阻片层中的所述多个电阻块呈阵列方式进行周期排布。

15.根据权利要求2所述的吸波体结构，其特征在于，所述多个电损耗体中的各个蜂窝层的厚度相等。

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