CN110418563A - 应用于电磁屏蔽的几何拓扑结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于电磁屏蔽的几何拓扑结构，为了解决现有红外透过率一定时，屏蔽效能低的问题。提出了该结构的红外透过率模型，推导出了理论公式。该结构是十字形结构和圆环形结构相结合，主要由多个相同拓扑单元结构阵列组成的频率选择表面，可提高传统十字形结构屏蔽效能。当电磁波垂直入射于本发明所提出的拓扑结构时，对于1GHz到18GHz频段的电磁波会有较高的屏蔽特性，同时红外透过率高于90％。
Description
技术领域
本发明涉及电磁场领域和周期结构中频率选择表面设计领域，特别是涉及应用于电磁屏蔽的几何拓扑结构。
背景技术
电磁辐射被认为是第四大公害。电磁辐射扰乱身体内环境的平衡，对人的身体健康有巨大的危害。环境中的电磁波，会干扰人体免疫系统并导致组织修复减少，可能诱发各种疾病。
电磁辐射造成的电磁干扰，不仅影响人们的正常生活，而且可能威胁国家的军事机密。电磁波能够穿透军事设备的敏感器件，使对方雷达迷茫、无线电通讯指挥系统失效、导弹火炮等武器失控。因此，寻找提出高效的电磁屏蔽方法，来提高各种武器平台的防护能力是各国军事领域的一项重大课题。特别在光学窗口，为了可以观察外部环境而不至于外部电磁波影响内部电磁器件，这就要求有高的红外透过率的同时，对于某波段的电磁波能够有效屏蔽。
发明内容
本发明提出一种应用于电磁屏蔽的几何拓扑结构，为了解决现有几何拓扑结构在红外透过率一定时，屏蔽效能低的问题。
为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：
应用于电磁屏蔽的几何拓扑结构，包括上层、中间层和下层；所述上层和下层均为空气层，中间层为导电介质层；所述导电介质层由多组基本周期单元依次连接组成拓扑结构；每个所述基本周期单元均通过线宽相同的十字形和圆环复合构成，圆环的圆心与十字形的中心同心；由基本周期单元构成的拓扑结构的最小正周期为线宽的22.2277倍，圆环的外圆半径为拓扑结构最小正周期的3/32。
进一步的，所述由基本周期单元构成的拓扑结构的周期为2222.77um，基本周期单元的线宽为100um、厚度为20um，圆环的外圆环半径为208.38um、内圆环半径为108.38um。
进一步的，所述导电介质层所选材料的相对介电常数为1。
进一步的，所述导电介质层所选材料为铜。
进一步的，所述拓扑结构的电磁波屏蔽频段工作范围为：1GHz到18GHz。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的频率选择表面结构，在保证红外透过率为90％，线宽相同时，在 1GHz到18GHz频段内，屏蔽效能至少为38dB，综合屏蔽效能比传统十字形结构高至少2dB。
附图说明
图1为最小周期结构示意图；
图2为宏观结构示意图；
图3为在1GHz到18GHz的S21曲线图；
图4为在1GHz到18GHz时，十字形和新结构屏蔽效能绝对值曲线图；
图5为红外透过率测量曲线。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。
下面结合附图和实施例，对本发明做详细说明。
参见图2所示应用于电磁屏蔽的几何拓扑结构的宏观结构示意图，该结构包括上层、中间层和下层；上层和下层均为空气层，中间层为导电介质层；导电介质层由多组基本周期单元依次连接组成拓扑结构。参见图1和图2，每个所基本周期单元均通过线宽相同的十字形和圆环复合构成，圆环的圆心与十字形的中心同心；由基本周期单元构成的拓扑结构的最小正周期为线宽的22.2277 倍，圆环的外圆半径为拓扑结构最小正周期的3/32。
对于上述设计出的结构，根据结构参数之间的关系，确定红外透过率公式。
其透过率公式τ为：
确定红外透过率为90％和线宽，进一步确定几何拓扑结构的所有参数。
根据所获得的几何结构参数，用HFSS进行仿真，最终得到在1GHz到18GHz 波段内的屏蔽效能。
下面给出一个具体的实施例，其最终参数如下表1所示：
表1：
上表只是本发明的一个实施方式，本发明的几何拓扑结构材料不局限于铜，厚度t不仅限于20um，线宽α不仅限于100um。
参见图3和图4，本发明结构是十字形结构和圆环形结构相结合，主要由多个相同拓扑单元结构阵列组成的频率选择表面，可提高传统十字形结构屏蔽效能。当电磁波垂直入射于本发明所提出的拓扑结构时，对于1GHz到18GHz频段的电磁波会有较高的屏蔽特性，同时红外透过率高于90％，参见图5。
对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所属原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.应用于电磁屏蔽的几何拓扑结构，其特征在于，包括上层、中间层和下层；所述上层和下层均为空气层，中间层为导电介质层；所述导电介质层由多组基本周期单元依次连接组成拓扑结构；每个所述基本周期单元均通过线宽相同的十字形和圆环复合构成，圆环的圆心与十字形的中心同心；由基本周期单元构成的拓扑结构的最小正周期为线宽的22.2277倍，圆环的外圆半径为拓扑结构最小正周期的3/32。
2.根据权利要求1所述应用于电磁屏蔽的几何拓扑结构，其特征在于，所述由基本周期单元构成的拓扑结构的周期为2222.77um，基本周期单元的线宽为100um、厚度为20um，圆环的外圆环半径为208.38um、内圆环半径为108.38um。
3.根据权利要求1所述应用于电磁屏蔽的几何拓扑结构，其特征在于，所述导电介质层所选材料的相对介电常数为1。
4.根据权利要求3所述应用于电磁屏蔽的几何拓扑结构，其特征在于，所述导电介质层所选材料为铜。
5.根据权利要求1-4所述应用于电磁屏蔽的几何拓扑结构，其特征在于，所述拓扑结构的电磁波屏蔽频段工作范围为：1GHz到18GHz。
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| CN201910665103.2A CN110418563B (zh) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | 应用于电磁屏蔽的具有几何拓扑的频率选择表面结构 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201910665103.2A CN110418563B (zh) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | 应用于电磁屏蔽的具有几何拓扑的频率选择表面结构 |
Publications (2)
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| CN110418563B CN110418563B (zh) | 2023-06-16 |
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Country Status (1)
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| JP2003015533A (ja) * | 2002-05-13 | 2003-01-17 | Hitachi Chem Co Ltd | 電磁波シールド性接着フィルム及び該フィルムを用いた電磁波遮蔽構成体、ディスプレイ |
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2019
- 2019-07-23 CN CN201910665103.2A patent/CN110418563B/zh active Active
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