CN108321549A - 微波吸收结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波吸收结构，包括自下而上依次设置的金属背板层、隔离层及金属图案层，所述金属图案层包括呈周期排布的若干谐振单元，所述每一谐振单元包括方环结构及设于所述方环结构内的内部谐振结构，相邻的所述谐振单元之间形成电容耦合，所述方环结构与所述内部谐振结构呈间隔设置并在周向上与所述内部谐振结构之间形成电容耦合，所述方环结构上形成有至少一开口，每一所述开口将所述方环结构分隔开，每一所述开口处设有串联在分隔开的所述方环结构之间的电阻。藉由上述设计，本发明能够实现至少两个频段电磁波的强吸收，而且还具备轻薄的特点。
Description
技术领域
本发明涉及微波吸收技术领域，尤其涉及一种微波吸收结构。
背景技术
目前的移动通讯终端通常都具有WIFI2.4G和5.8G两个频段的信号，而CPU、DDR等模块在这两个频段上对天线辐射接收信号的干扰较为强烈，进而对移动终端的通信功能造成严重影响，因此，需要对2.4G和5.8G两个频段的噪声进行吸收。
现有的磁性材料吸波技术很难在2.4G和5.8G两个频段同时实现强吸收。超材料吸波技术是新发展的一个热门方向，但大多数的超材料吸波技术均采用厚度较厚、重量较重的介质材料作为基板，有悖于移动通讯终端越来越趋于小型化和轻薄化的发展需求。基于Salisbury屏发展而来的电路模拟吸收体厚度一般在1/4波长附近，如MKartal等人设计的2.4GHz频段的吸波结构的厚度为17mm，难以应用在轻薄的移动通讯终端中。
因此，亟需一种结构轻薄且能够实现双频段吸波功能的微波吸收结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构轻薄且能够实现双频段吸波功能的微波吸收结构。
为了实现上述目的，本发明的微波吸收结构包括自下而上依次设置的金属背板层、隔离层及金属图案层，所述金属图案层包括呈周期排布的若干谐振单元，所述每一谐振单元包括方环结构及设于所述方环结构内的内部谐振结构，相邻的所述谐振单元之间形成电容耦合，所述方环结构与所述内部谐振结构呈间隔设置并在周向上与所述内部谐振结构之间形成电容耦合，所述方环结构上形成有至少一开口，每一所述开口将所述方环结构分隔开，每一所述开口处设有串联在分隔开的所述方环结构之间的电阻。
较佳地，所述方环结构的内边沿与所述内部谐振结构的外边沿具有基本相同的形状且相互之间沿周向上大致呈等间距设置。
较佳地，所述方环结构的内边沿和所述内部谐振结构的外边沿呈方形，所述内部谐振结构呈方片状。
较佳地，所述方环结构的每一边分别形成有所述开口，所述方环结构的每一边形成的所述开口的数量为一个以将所述方环结构分割为四个L形分支，所述L形分支呈90度旋转对称；藉此设计，可以解决极化模式敏感的问题，对于TE波和TM波均能够起到良好的吸收效果。
较佳地，所述开口形成在所述方环结构的每一边的中线处。
较佳地，每一所述L形分支的两条边的长度均为14.7mm，宽度均为8mm，每一所述开口的宽度为1mm，所述内部谐振结构的每条边的长度均为14mm，所述内部谐振结构的四条边线分别与所述方环结构的四个内边线间隔0.2mm，每一所述电阻的阻值为200Ω，每一所述开口处还设有与所述电阻串联的电容，所述电容的容值为0.6pf。
较佳地，所述金属图案层的材质为金属铜。
较佳地，所述隔离层为空气层，所述空气层是材料为聚苯乙烯的蜂窝材料层，所述蜂窝材料层的厚度为2.85mm；通过采用蜂窝材料层作为隔离层，在实现较佳的能量损耗效果之外，还能够减轻微波吸收结构的重量，同时具有成本较低的优点，而且其柔性的特点，也便于微波吸收结构的弯曲。
较佳地，所述微波吸收结构还包括形成在所述隔离层之上的介质层，所述金属图案层附着在所述介质层的下表面，所述介质层是FR4介质层，所述介质层的厚度为0.15mm；介质层在附着金属图案层同时，还能够起到保护金属图案层的作用，且其柔性的特性便于微波吸收结构弯曲。
较佳地，所述金属图案层通过溅镀的方式附着在所述介质层的下表面。
与现有技术相比，本发明的呈周期排布的若干谐振单元的相邻谐振单元之间可形成电容耦合，进而能够形成在相对低频段的谐振；方环结构与内部谐振结构呈间隔设置并在周向上与内部谐振结构之间形成电容耦合，进而能够形成在相对高频段的谐振；电磁波在若干谐振单元上产生的感应电流能够通过设于开口处的电阻损耗；而且进入隔离层的电磁波经过多次反射、折射及散射后得到损耗，从而使得所述微波吸收结构能够在至少两个频段上形成强吸收。同时，通过金属背板层、隔离层及金属图案层形成的微波吸收结构还具有轻薄的特点。
附图说明
图1是本发明实施例的微波吸收结构的横截面的结构示意图。
图2是本发明实施例的谐振单元的结构示意图。
图3显示了本发明实施例的微波吸收结构的HFSS仿真结果。
具体实施方式
为详细说明本发明的内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
请参考图1及图2，本发明实施例公开了一种微波吸收结构100，包括自下而上依次设置的金属背板层1、隔离层2及金属图案层3，金属图案层3包括呈周期排布的若干谐振单元30，每一谐振单元30包括方环结构31及设于方环结构31内的内部谐振结构32，相邻的谐振单元30之间形成电容耦合，方环结构31与内部谐振结构32呈间隔设置并在周向上与内部谐振结构32之间形成电容耦合，方环结构31上形成有至少一开口310，每一开口310将方环结构31分隔开，每一开口310处设有串联在分隔开的方环结构31之间的电阻。
应该注意的是，此处的方环结构31指的是外边沿呈方形，内部形成开槽的结构，内部的开槽优先为方形，但并不以此限制，也可以采用其他形状；相应地，内部谐振结构32优先为方片状，但也不以此为限，同样可以采用其他形状的结构，原则上能够满足方环结构31与内部谐振结构32能够在周向上形成电容耦合即可。
而且，周期排布的若干谐振单元30优选为完全相同，但不此为限，若干谐振单元30的形状或者大小均可存在不同。
另外，需要注意的是，本发明并不局限于特定双频段电磁波的吸收，例如，通过适当调整金属图案层3的结构，本发明能够实现两个以上频段电磁波的吸收或者吸收频段移动又或者是实现不同吸收强度的功能。
与现有技术相比，相邻谐振单元30之间可形成电容耦合，进而能够形成在相对低频段的谐振；方环结构31与内部谐振结构32呈间隔设置并在周向上与内部谐振结构32之间形成电容耦合，进而能够形成在相对高频段的谐振；电磁波在若干谐振单元30上产生的感应电流能够通过设于开口310处的电阻损耗；而且进入隔离层2的电磁波经过多次反射、折射及散射后得以损耗，从而使得微波吸收结构100能够在至少两个频段上形成强吸收。同时，由金属背板层1、隔离层2及金属图案层3形成的微波吸收结构100还具有轻薄的特点。
较佳者，方环结构31的内边沿与内部谐振结构32的外边沿具有基本相同的形状且相互之间沿周向上大致呈等间距设置。
更佳者，方环结构31的内边沿和内部谐振结构32的外边沿呈方形；优先地，内部谐振结构32为方片结构。
较佳者，方环结构31的每一边分别形成有开口310，方环结构31呈90度旋转对称，藉此设计，可以解决极化模式敏感的问题，对于TE波和TM波均能够起到良好的吸收效果。
较佳者，方环结构31的每一边形成的开口310的数量为一个以将方环结构31分割为四个L形分支311；优先地，开口310形成在方环结构31的每一边的中线处；具体地，每一L形分支311的两条边的长度均为14.7mm，宽度均为8mm，每一开口310的宽度为1mm，方片结构32的每条边的长度均为14mm，方片结构32的四条边线分别与方环结构31的四个内边线间隔0.2mm；进一步地，每一电阻的阻值为200Ω；此外，每一开口310处还设有与电阻串联的电容，电容的容值为0.6pf，请参阅图2，在具体实施时，电阻和电容为一体的阻容串联器件33。
可选地，金属图案层3的材质为金属铜，但不以此为限，亦可选择其他金属材质。
较佳者，隔离层2为空气层，空气层优先为材料为聚苯乙烯的蜂窝材料层；蜂窝材料层的厚度优先为2.85mm。通过采用蜂窝材料层作为隔离层2，在实现较佳的能量损耗效果之外，还能够减轻微波吸收结构100的重量，同时具有成本较低的优点。
具体地，微波吸收结构100还包括形成在隔离层2之上的介质层4，金属图案层3附着在介质层4的下表面，介质层4在附着金属图案层3同时，还能够起到保护金属图案层3的作用。优先地，介质层4是FR4介质层，材料是玻璃纤维环氧树脂，介质层4的厚度优先为0.15mm，其柔性的特性便于微波吸收结构弯曲；更佳者，金属图案层3通过溅镀的方式附着在介质层4的下表面，金属图案层3的厚度优先为18μm.
请参阅图3，实验表明，采用上述优先实施例的微波吸收结构100，在2.4GHz频段和5.5-5.8GHz频段内满足反射率低于-10dB，由此可以说明在上述两个频段上的90％以上的电磁波能量被吸收。此外，在实现良好吸收效果的同时，微波吸收结构100的整体厚度只有大致3mm，突破了Salisbury屏1/4波长的限制，达到2.4GHz频段的1/40波长，而且通过上述各层结构的材料选择，微波吸收结构100整体较轻，从而完美满足了当前移动通讯终端对轻薄的要求；值得注意的是，并不局限于使用在移动通讯终端的屏蔽电磁辐射、噪声辐射等场合。另外，由于微波吸收结构100介质层4、隔离层2及金属背板层1均是采用的柔性材料，能够实现一定程度的弯曲。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种微波吸收结构，其特征在于，包括自下而上依次设置的金属背板层、隔离层及金属图案层，所述金属图案层包括呈周期排布的若干谐振单元，所述每一谐振单元包括方环结构及设于所述方环结构内的内部谐振结构，相邻的所述谐振单元之间形成电容耦合，所述方环结构与所述内部谐振结构呈间隔设置并在周向上与所述内部谐振结构之间形成电容耦合，所述方环结构上形成有至少一开口，每一所述开口将所述方环结构分隔开，每一所述开口处设有串联在分隔开的所述方环结构之间的电阻。
2.根据权利要求1所述的微波吸收结构，其特征在于，所述方环结构的内边沿与所述内部谐振结构的外边沿具有基本相同的形状且相互之间沿周向上呈等间距设置。
3.根据权利要求2所述的微波吸收结构，其特征在于，所述方环结构的内边沿和所述内部谐振结构的外边沿呈方形，所述内部谐振结构呈方片状。
4.根据权利要求3所述的微波吸收结构，其特征在于，所述方环结构的每一边分别形成有所述开口，所述方环结构的每一边形成的所述开口的数量为一个以将所述方环结构分割为四个L形分支，所述L形分支呈90度旋转对称。
5.根据权利要求4所述的微波吸收结构，其特征在于，所述开口形成在所述方环结构的每一边的中线处。
6.根据权利要求5所述的微波吸收结构，其特征在于，每一所述L形分支的两条边的长度均为14.7mm，宽度均为8mm，每一所述开口的宽度为1mm，所述内部谐振结构的每条边的长度均为14mm，所述内部谐振结构的四条边线分别与所述方环结构的四个内边线间隔0.2mm，每一所述电阻的阻值为200Ω，每一所述开口处还设有与所述电阻串联的电容，所述电容的容值为0.6pf。
7.根据权利要求6所述的微波吸收结构，其特征在于，所述金属图案层的材质为金属铜。
8.根据权利要求1所述的微波吸收结构，其特征在于，所述隔离层为空气层，所述空气层是材料为聚苯乙烯的蜂窝材料层，所述蜂窝材料层的厚度为2.85mm。
9.根据权利要求1至8任一项所述的微波吸收结构，其特征在于，还包括形成在所述隔离层之上的介质层，所述金属图案层附着在所述介质层的下表面，所述介质层是FR4介质层，所述介质层的厚度为0.15mm。
10.根据权利要求9所述的微波吸收结构，其特征在于，所述金属图案层通过溅镀的方式附着在所述介质层的下表面。
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