CN111180898B - 多值电阻集成的超构宽带光学透明微波吸波器件 - Google Patents
多值电阻集成的超构宽带光学透明微波吸波器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111180898B CN111180898B CN202010045589.2A CN202010045589A CN111180898B CN 111180898 B CN111180898 B CN 111180898B CN 202010045589 A CN202010045589 A CN 202010045589A CN 111180898 B CN111180898 B CN 111180898B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- resistance
- absorbing device
- outer ring
- optical transparent
- inner ring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
本发明公开了多值电阻集成的超构宽带光学透明微波吸波器件，属于电磁隐身技术领域，由下到上依次包括导电面、基板及上层面，所述上层面为由内环电阻和外环电阻组成的回字形薄层，外环电阻位于内环电阻的外圈，所述内环电阻、外环电阻及下层面的导电面均为导电金属网格回路。本发明利用混合式电路印刷技术在基板的同一平面上做不同阻值的回路，增加了平面内的结构自由度，从而相当于增加了等效电路的复杂性，实现了在保持吸波带宽满足需求的情况下使整个器件的厚度大大降低的目的。本发明提出的光学透明的宽带超构材料微波吸波器，通过使用混合式电路印刷技术，在实验中实现了89％的透光率和0.07波长的厚度。
Description
技术领域
本发明属于电磁隐身技术领域，具体涉及利用透明金属导电网格和透明基板构成微波吸波器件，并通过混合式电路印刷技术在同一基板平面上做不同阻值的电阻条带，从而实现光学透明宽带微波吸波的吸波器件。
技术背景
光学透明的超构材料吸波器件由于其能够进行电磁波吸波的同时还能透过可见光，因此已经被应用在很多领域，如电磁屏蔽，电磁干扰保护。均匀的透明导电材料，如氧化铟锡(ITO)和石墨烯，因为其能同时具有高透光率和微波导电能力，故促进了透明吸波器件的实现。
在需要光学透明吸波器件的应用场合，所要求的器件性能为高透光率和宽带吸波。目前，由于用于实现光学透明微波吸波器件的导电材料，比如氧化铟锡(ITO)和石墨烯等均匀的透明导电材料，只要沉积在基板上，则在一个平面内的材料的方块电阻阻值就只能为单一的阻值，所以研究人员就通过增加器件的纵深方向的结构自由度从而增加器件的吸波带宽，比如有的堆叠多层薄层电阻，有的加入多层电介质间隔物/空腔。吸波器件本身可等效成具有多个电容、电感和电阻的等效电路，不论怎么做，都是为了增加结构自由度，相当于增加等效电路的结构复杂性，达到宽带吸波的目的。然而，通过增加器件的纵深方向结构的自由度虽然达到了宽带吸波的目的，但同时也影响了器件的透光率，并使整体结构不紧凑。
发明内容
针对现有透明微波吸波器件设计的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种以单层石英玻璃为基板，在基板的同一平面内集成多值薄层电阻的光学透明微波吸波器件，从而在不增加器件纵深方向结构自由度的情况下，增加平面内的结构自由度，使得同样增加器件等效电路的结构复杂性，实现宽带吸波的性能。本发明以线宽为1-10um的金属网格作为光学透明导电材料，金属线本身具有体电阻，做成平面网格结构后，可等效成面电阻。本发明利用混合式电路印刷技术在基板的同一平面上做不同阻值的回路，增加了平面内的结构自由度，从而相当于增加了等效电路的复杂性，实现了在保持吸波带宽满足需求的情况下使整个器件的厚度大大降低的目的。本发明提出的光学透明的宽带超构材料微波吸波器，通过使用混合式电路印刷技术，在实验中实现了89％的透光率和0.07波长的厚度。
本发明通过如下技术方案实现：
一种多值电阻集成的超构宽带光学透明微波吸波器件，由下到上依次包括导电面3、基板4及上层面，所述上层面为由内环电阻1和外环电阻2组成的回字形薄层，外环电阻2位于内环电阻1的外圈，所述内环电阻1、外环电阻2及下层面的导电面3均为导电金属网格回路。
进一步地，所述内环电阻1、外环电阻2及导电面3的金属网格均由纳米银颗粒经烧结后的金属线组成，所述金属线的线宽为1-10um。
进一步地，所述内环电阻1的方块电阻为20-30Ω/口，外环电阻2的方块电阻为5-15Ω/口，导电面3的方块电阻为1-10Ω/口。
进一步地，所述基板4为光学透明石英玻璃，透光率93％，厚度为1-5mm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)、利用金属网格构成电阻回路，大大增加了器件的透光率。
(2)、在同一基板的同一平面上集成多阻值薄层电阻，增加了吸波器件等效电路的灵活性，使得在保证吸波带宽的情况下大大减少了器件的厚度。
(3)、在单块石英玻璃的上下两面直接做薄层电阻，使得整个结构更加紧凑，从而大大减少实际使用的性能误差。
附图说明
图1为本发明的具有多值电阻集成的光学透明微波吸波器件的单元结构示意图；
图2为本发明的具有多值电阻集成的光学透明微波吸波器件的实物图；
图3为本发明的实物图的单元结构的CCD照片；
图4为本发明吸波器件在TM极化下，电磁波入射角为5°时吸波性能测试结果图；
图5为本发明吸波器件在TE极化下，电磁波入射角为5°时吸波性能测试结果图；
图6为本发明吸波器件在TM极化下，电磁波入射角分别为为5°、15°、30°、45°、60°时吸波性能测试结果图；
图7为本发明吸波器件在TE极化下，电磁波入射角分别为为5°、15°、30°、45°、60°时吸波性能测试结果图；
图8为本发明的具有多值电阻集成的光学透明微波吸波器件的实物图的可见光透光率。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种多值电阻集成的超构宽带光学透明微波吸波器件，所述吸波器件包括基板4和由金属网格构成的介质基板上层面的内环电阻1和外环电阻2,以及下层面的导电面3。其中由金属网格构成的内环电阻1和外环电阻2和导电面3利用混合式电路印刷技术分别做在介质基板4的上下两面。当电磁波入射到该吸波器件上时，各个电阻条带上会产生感应电流，最终将电磁能转化成热能散失掉。
所述基板4为单块光学透明石英玻璃，其透光率能达到93％，起到光学透明，支撑各个电阻回路的作用。
所述介质基板上层面内环电阻1和外环电阻2以及下层面的导电面3，皆为纳米银颗粒经烧结后构成的导电金属网格回路。其中，内环电阻1的方块电阻为20-30Ω/口，外环电阻2的方块电阻为5-15Ω/口，导电面3的方块电阻为1-10Ω/口。它们所用金属银的线宽为1-10um。图1中，介质基板石英玻璃的长宽都是8-15mm，厚为1-5mm。回字形薄层电阻外方框边长为5-8mm，宽为0.2-1mm。回字形薄层电阻内方框边长为3-5mm，宽为1-2mm。两个方框的间距为0.5-1mm。
实施例2
使用天线对多值电阻集成的光学透明微波吸波器件进行照射。
本发明提出的多值电阻集成的光学透明微波吸波器件，利用混合式电路印刷技术，将由金属网格构成的不同阻值的薄层电阻做在同一基板的同一表面上，只使用单层的石英基板，在保证宽吸波带宽的情况下，使器件厚度只有1-5mm，且透光率能达到89％。
使用天线对多值电阻集成的光学透明微波吸波器件进行照射，具体步骤如下：
(1)、TM极化方式下，电磁波以5°入射吸波器件；
具体步骤为：将吸波器件垂直地面摆正，天线距离吸波器件2米，以TM极化的方式照射，即完成TM极化下，电磁波垂直入射吸波器件的过程。此时电磁波的吸波性能如图4所示，即在频率范围为7.2-18.8GHz时吸收率为90％以上，反射率为10％以下。透射率在5-19GHz区间都约等于0。
(2)、TE极化方式下，电磁波以5°入射吸波器件；
具体步骤为：将吸波器件垂直地面摆正，天线距离吸波器件2米，以TM极化的方式照射，即完成TM极化下，电磁波垂直入射吸波器件的过程。此时电磁波的吸波性能如图5所示，即在频率范围为7-18.8GHz时吸收率为90％以上，反射率为10％以下。透射率在5-19GHz区间都约等于0。
(3)、TM极化方式下，电磁波斜入射吸波器件：
具体步骤为：将吸波器件垂直地面摆正，天线距离吸波器件2米，天线与吸波器件法线夹角分别为15°，30°，45°，60°，以TM极化的方式照射，即完成电磁波斜入射吸波器件的过程。电磁波在斜入射情况下的吸波性能如图6所示，即在电磁波入射角为15°时，在频率范围为7-19GHz时吸收率为90％以上。在电磁波入射角为30°时，在频率范围为7-15GHz时吸收率为90％以上。在电磁波入射角为45°时，在频率范围为7-10GHz时吸收率为90％以上，在10-19GHz时吸收率小于90％，但大于80％。在电磁波入射角为60°时，在频率范围为5-19GHz时吸收率都为90％以下。可见，在TM极化方式下，随着入射角的增大，整体吸收率下降。
(4)、TE极化方式下，电磁波斜入射吸波器件：
具体步骤为：将吸波器件垂直地面摆正，天线距离吸波器件2米，天线与吸波器件法线夹角分别为15°，30°，45°，60°，以TE极化的方式照射，即完成电磁波斜入射吸波器件的过程。电磁波在斜入射情况下的吸波性能如图7所示，即在电磁波入射角为15°时，在频率范围为6-19GHz时吸收率为90％以上。在电磁波入射角为30°时，在频率范围为10-19GHz时吸收率为90％以上。在电磁波入射角为45°时，在频率范围为11-14GHz时吸收率为90％以上，在5-11GHz，14-19GHz时吸收率小于90％，但大于80％。在电磁波入射角为60°时，在频率范围为12-14GHz时吸收率小于90％但大于89％，在其他频率范围，吸收率皆小于80％。可见，在TE极化方式下，随着入射角的增大，整体吸收率下降。
可见，本发明的多值电阻集成的超构宽带光学透明微波吸波器件在不增加器件纵深方向结构自由度的前提下，通过增加平面内的电阻结构自由度，也能实现宽带宽吸波，且透光率89％。
Claims (3)
1.一种多值电阻集成的超构宽带光学透明微波吸波器件，其特征在于，由下到上依次包括导电面（3）、基板（4）及上层面，所述上层面为由内环电阻（1）和外环电阻（2）组成的回字形薄层，外环电阻（2）位于内环电阻（1）的外圈，所述内环电阻（1）、外环电阻（2）及下层面的导电面（3）均为导电金属网格回路；其中，所述内环电阻（1）及外环电阻（2）的阻值不同，所述内环电阻（1）、外环电阻（2）及导电面（3）的金属网格均由纳米银颗粒经烧结后的金属线组成，所述金属线的线宽为1-10um。
2.如权利要求1所述的一种多值电阻集成的超构宽带光学透明微波吸波器件，其特征在于，所述内环电阻（1）的方块电阻为20-30Ω/口，外环电阻（2）的方块电阻为5-15Ω/口，导电面（3）的方块电阻为1-10Ω/口。
3.如权利要求1所述的一种多值电阻集成的超构宽带光学透明微波吸波器件，其特征在于，所述基板（4）为光学透明石英玻璃，透光率93%，厚度为1-5mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010045589.2A CN111180898B (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 多值电阻集成的超构宽带光学透明微波吸波器件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010045589.2A CN111180898B (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 多值电阻集成的超构宽带光学透明微波吸波器件 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111180898A CN111180898A (zh) | 2020-05-19 |
| CN111180898B true CN111180898B (zh) | 2021-05-07 |
Family
ID=70652820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010045589.2A Active CN111180898B (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 多值电阻集成的超构宽带光学透明微波吸波器件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111180898B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1013083A (ja) * | 1996-06-27 | 1998-01-16 | Tosoh Corp | 電磁波吸収体 |
| JP2009302331A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Asahi Glass Co Ltd | 電磁波吸収体 |
| CN102291970A (zh) * | 2011-05-06 | 2011-12-21 | 东南大学 | 单、多频段微波吸收器 |
| EP2955789A1 (en) * | 2014-06-12 | 2015-12-16 | BAE Systems PLC | Electro-optic windows |
| CN108336504A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-07-27 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 一种红外透过的微波宽带超材料吸波器 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305905B6 (cs) * | 2014-10-01 | 2016-04-27 | Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně | Tenký širokopásmový radioabsorbér |
| CN205406735U (zh) * | 2015-12-31 | 2016-07-27 | 深圳光启高等理工研究院 | 吸波结构 |
| CN107809006A (zh) * | 2017-10-22 | 2018-03-16 | 南京理工大学 | 基于透明导电薄膜的透明超宽带微波吸波器 |
| RU2678937C1 (ru) * | 2018-04-18 | 2019-02-04 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Сверхширокополосное поглощающее покрытие |
| CN110389398A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-10-29 | 江西师范大学 | 一种超宽带完美吸收器及其制备方法 |
-
2020
- 2020-01-16 CN CN202010045589.2A patent/CN111180898B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1013083A (ja) * | 1996-06-27 | 1998-01-16 | Tosoh Corp | 電磁波吸収体 |
| JP2009302331A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Asahi Glass Co Ltd | 電磁波吸収体 |
| CN102291970A (zh) * | 2011-05-06 | 2011-12-21 | 东南大学 | 单、多频段微波吸收器 |
| EP2955789A1 (en) * | 2014-06-12 | 2015-12-16 | BAE Systems PLC | Electro-optic windows |
| CN108336504A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-07-27 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 一种红外透过的微波宽带超材料吸波器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111180898A (zh) | 2020-05-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112622391B (zh) | 一种光学透明超宽带雷达与红外双隐身结构 | |
| CN106058482A (zh) | 基于双层导电薄膜的透明宽带电磁吸波器 | |
| CN111430926B (zh) | 一种可见光透过的极化不敏感的低rcs超宽带超材料吸波体 | |
| CN104360424A (zh) | 一种基于l型结构的宽带太赫兹超材料吸收器 | |
| CN111883936B (zh) | 基于超构材料的太赫兹电磁吸收器 | |
| CN103647152B (zh) | 一种宽带极化不敏感的超材料吸波体 | |
| Ma et al. | Optically transparent broadband microwave absorber by graphene and metallic rings | |
| CN113328261A (zh) | 基于齿状弯折环和方形环的双谐振宽带透明超材料吸波器 | |
| CN114243310A (zh) | 一种光学透明宽带高吸波率吸波体 | |
| CN107069235A (zh) | 一种双层结构的宽带透明吸波材料 | |
| CN111180898B (zh) | 多值电阻集成的超构宽带光学透明微波吸波器件 | |
| CN111600134B (zh) | 一种用于加密电脑显示器的吸波超材料 | |
| CN106714533B (zh) | 具有石墨烯与双层金属网栅的透明双向吸波电磁屏蔽器件 | |
| CN114122738B (zh) | 一种基于ito电阻膜的透明宽带电磁吸波器 | |
| CN104733056A (zh) | 一种基于级联结构超材料的超宽带吸收器 | |
| CN114447622A (zh) | 一种宽带超薄透明吸波体设计 | |
| Tang et al. | A Transparent Ultra-Wide Stopband Frequency Selective Surface for Millimeter Wave Electromagnetic Shielding | |
| CN106659099B (zh) | 石墨烯网栅与双层金属网栅透明电磁屏蔽器件 | |
| CN113871895B (zh) | 一种凹槽型谐振层和网状地板的透明吸波器 | |
| CN106385791B (zh) | 石墨烯网栅和双层金属网栅复合层叠结构的强电磁屏蔽光窗 | |
| CN208690498U (zh) | 一种基于炫轮结构的超材料吸波器 | |
| Zhou et al. | Improving broadband absorption and transparent properties for microwave metamaterial via stimulating bimodal effect with induced water substrate | |
| Gao et al. | Design of Broadband and Large Incident Angle Transparent Absorber | |
| CN117855862A (zh) | 兼具极化稳定性和宽入射角稳定性的吸-透电磁波一体轻质超材料及其精简制备工艺 | |
| CN114784520A (zh) | 一种简单双层结构的超宽带透明吸波器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |