CN112054309B - 一种多频段电磁波吸收结构及吸收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电磁吸收超材料领域，具体涉及一种多频段电磁吸收结构。本发明的多频段电磁波吸收结构包括从上至下依次设置的金属谐振单元阵列、介质层和金属层(12)；每个金属谐振单元包括嵌套在一起的第一缺陷环谐振器(10)和第二缺陷环谐振器(11)；第一缺陷环谐振器(10)和第二缺陷环谐振器(11)均为矩形框架结构，且第一缺陷环谐振器(10)和第二缺陷环谐振器(11)的四边均设置有T型槽孔；介质层，用于对金属谐振单元阵列进行支撑。

Description

一种多频段电磁波吸收结构及吸收方法
技术领域
本发明属于电磁吸收超材料领域，具体涉及一种多频段电磁吸收结构。
背景技术
电磁吸收超材料，是人工构造的材料，一般由阵列排布的谐振单元构成，响应于射频微波频率、可见光、中红外频段以及更高的频率，是一种电磁波的吸收结构。
超材料能够扩展常规材料的电磁特性，并且能够提供在常规材料中很难实现的新颖电磁响应。超材料能够实现符合的各项异性、负介电常数、负磁导率以及吸波特性等的电磁参数，以实现提供负折射率的介质、各向异性的介质以及吸波特性的介质等电磁设备。
F.Falcone等人在“Babinet principle applied to the design ofmetasurfaces and metamatrials”，Phys.Rev.Lett.V93.Issue 19,197401中提出了使用互补的开口谐振环(CSSR)作为微带电路的元件，用以产生洛伦兹线型谐振的电磁响应。
开口谐振环(SSR)响应平面外的磁场。而电LC(ELC)谐振器利用了耦合到平面内的电场。Schurig,D.等人在“Electric-field-coupled resonators for negativepermittivity metamaterials”，Applied Physics Letters,2006中提出了电LC(ELC)谐振器用以产生吸波特性。
发明内容
本发明的目的：提供一种多频段电磁吸收超材料，以实现对多个频段多角度入射的电磁信号进行吸收，并简化其制造方法。
本发明的技术方案：一方面，提供一种多频段电磁波吸收结构，所述多频段电磁波吸收结构包括从上至下依次设置的金属谐振单元阵列、介质层和金属层；
每个金属谐振单元包括嵌套在一起的第一缺陷环谐振器10和第二缺陷环谐振器11；第一缺陷环谐振器10和第二缺陷环谐振器11均为矩形框架结构，且第一缺陷环谐振器10和第二缺陷环谐振器11的四边均设置有T型槽孔；
介质层，用于对金属谐振单元阵列进行支撑。
进一步地，所述第一缺陷环谐振器10和第二缺陷环谐振器11的材质选用铜、银或金。
进一步地，所述介质层选用聚四氟乙烯。
进一步地，所述金属层的材质选用铜、银或金。
进一步地，所述多频段电磁吸收结构将金属谐振单元阵列、介质层和金属层采用PCB制作工艺成型。
进一步地，第一缺陷环谐振器10和第二缺陷环谐振器11四边上的T型槽孔中心对称。
另一方面，提供一种多频段电磁波吸收方法，利用如上所述的多频段电磁波吸收结构，所述多频段电磁波吸收方法包括：
根据待吸收的多频段电磁波的频点调节第一缺陷环谐振器10和第二缺陷环谐振器11的T型槽孔的尺寸；
将多频段电磁波照射于所述多频段电磁波吸收结构，多频段电磁波吸收结构用于吸收多频段电磁波。
进一步地，调节第一缺陷环谐振器10和第二缺陷环谐振器11的T型槽孔的尺寸包括：调节T型槽孔的长度、宽度，以及中部开口的宽度。
本发明的技术效果：
本发明提供的一种多频段电磁吸收超材料通过选取两个不同大小嵌套在一起的缺陷环谐振器，可以提高对不同角度不同频段电磁波的吸收能力，通过改变缺陷环谐振器尺寸大小实现吸收频率的可调。同时可以工作在任意工作环境下，甚至是液态或者运动的环境中。此外，多频段电磁吸收超材料可以很容易通过PCB印制板工艺制作，制作简便。
电磁吸收超材料中的谐振单元可以由金属材料构成，这种谐振单元主要利用了金属的局域表面等离子体共振，该谐振单元的谐振频率可以方便的由金属尺寸控制。
附图说明
图1是金属谐振单元的结构示意图；
图2是本发明的多频段电磁波吸收结构的电磁波吸收率的仿真与实测结果。
具体实施方式
图1是金属谐振单元的结构示意图，结合图1所示，本实施例提供的多频段电磁波吸收结构，所述多频段电磁波吸收结构包括从上至下依次设置的金属谐振单元阵列、介质层和金属层。
每个金属谐振单元包括嵌套在一起的第一缺陷环谐振器10和第二缺陷环谐振器11；第一缺陷环谐振器10和第二缺陷环谐振器11均为矩形框架结构，且第一缺陷环谐振器10和第二缺陷环谐振器11的四边均设置有T型槽孔。所述第一缺陷环谐振器10和第二缺陷环谐振器11的材质选用铜、银或金。介质层，用于对金属谐振单元阵列进行支撑，所述介质层选用聚四氟乙烯。
本实施例的周期性的金属谐振单元对输入不同角度输入的电磁波产生谐振，以减少电磁波的反射能量。且周期性的金属谐振单元利用两个不同大小的缺陷环谐振器可以产生4个不同的吸收频点。周期性的金属谐振单元的谐振频点与缺陷环谐振器的尺寸以及缺陷尺成反比。所述金属层的材质选用铜、银或金。具体地，本实施例的金属层为材质为铜的金属覆盖层。
本实施例，所述多频段电磁吸收结构将金属谐振单元阵列、介质层和金属层采用PCB制作工艺成型。
进一步地，第一缺陷环谐振器10和第二缺陷环谐振器11四边上的T型槽孔中心对称。
实施例2
根据待吸收的多频段电磁波的频点调节第一缺陷环谐振器10和第二缺陷环谐振器11的T型槽孔的尺寸；将多频段电磁波照射于所述多频段电磁波吸收结构，多频段电磁波吸收结构用于吸收多频段电磁波。
进一步地，调节第一缺陷环谐振器10和第二缺陷环谐振器11的T型槽孔的尺寸包括：调节T型槽孔的长度、宽度，以及中部开口的宽度。本实施例，具体为调节第一缺陷环谐振器10的T型槽孔的长度W1、宽度S1，以及中部开口的宽度g；调节第二缺陷环谐振器11的T型槽孔的长度W2、宽度S2，以及中部开口的宽度。
图2是本发明的多频段电磁波吸收结构的电磁波吸收率的仿真与实测结果，结合图2所示实测结果与仿真结果吻合度较高，该多频段电磁吸收结构可以实现四个频点的电磁波吸收功能。

Claims (7)

1.一种多频段电磁波吸收结构，其特征在于，所述多频段电磁波吸收结构包括从上至下依次设置的金属谐振单元阵列、介质层和金属层(12)；
每个金属谐振单元包括嵌套在一起的第一缺陷环谐振器(10)和第二缺陷环谐振器(11)；第一缺陷环谐振器(10)和第二缺陷环谐振器(11)均为矩形框架结构，且第一缺陷环谐振器(10)和第二缺陷环谐振器(11)的四边均设置有T型槽孔；其中，第一缺陷环谐振器(10)和第二缺陷环谐振器(11)四边上的T型槽孔中心对称；
介质层，用于对金属谐振单元阵列进行支撑。
2.根据权利要求1所述的多频段电磁波吸收结构，其特征在于，所述第一缺陷环谐振器(10)和第二缺陷环谐振器(11)的材质选用铜、银或金。
3.根据权利要求1所述的多频段电磁波吸收结构，其特征在于，所述介质层选用聚四氟乙烯。
4.根据权利要求1所述的多频段电磁波吸收结构，其特征在于，所述金属层的材质选用铜、银或金。
5.根据权利要求1所述的多频段电磁波吸收结构，其特征在于，所述多频段电磁波吸收结构将金属谐振单元阵列、介质层和金属层采用PCB制作工艺成型。
6.一种多频段电磁波吸收方法，利用权利要求1至5任一项所述的多频段电磁波吸收结构，其特征在于，所述多频段电磁波吸收方法包括：
根据待吸收的多频段电磁波的频点调节第一缺陷环谐振器(10)和第二缺陷环谐振器(11)的T型槽孔的尺寸；
将多频段电磁波照射于所述多频段电磁波吸收结构，多频段电磁波吸收结构用于吸收多频段电磁波。
7.根据权利要求6所述的多频段电磁波吸收方法，其特征在于，调节第一缺陷环谐振器(10)和第二缺陷环谐振器(11)的T型槽孔的尺寸包括：调节T型槽孔的长度、宽度，以及中部开口的宽度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113314837B (zh) * 2021-05-31 2024-02-23 湖南汽车工程职业学院 一种极化不敏感的wifi频段电磁能量收集表面

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005244043A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 電波吸収体
CN105720378A (zh) * 2016-01-13 2016-06-29 武汉科技大学 一种偏振不敏感光驱动可调谐太赫兹波超材料吸收器
CN107257035A (zh) * 2017-07-26 2017-10-17 西南大学 一种微波波段极化不敏感的六频带超材料吸波体
CN107809007A (zh) * 2017-11-02 2018-03-16 安阳师范学院 一种多频带太赫兹超材料吸波器
CN107919534A (zh) * 2017-12-10 2018-04-17 安阳师范学院 一种太赫兹波段极化不敏感的五频带超材料吸波器
CN109524773A (zh) * 2018-09-17 2019-03-26 宁波大学 一种同时具备隐身与通信功能的电磁结构
CN111403917A (zh) * 2020-05-01 2020-07-10 杭州灵芯微电子有限公司 一种超薄的宽带超材料吸波器单元

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005244043A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 電波吸収体
CN105720378A (zh) * 2016-01-13 2016-06-29 武汉科技大学 一种偏振不敏感光驱动可调谐太赫兹波超材料吸收器
CN107257035A (zh) * 2017-07-26 2017-10-17 西南大学 一种微波波段极化不敏感的六频带超材料吸波体
CN107809007A (zh) * 2017-11-02 2018-03-16 安阳师范学院 一种多频带太赫兹超材料吸波器
CN107919534A (zh) * 2017-12-10 2018-04-17 安阳师范学院 一种太赫兹波段极化不敏感的五频带超材料吸波器
CN109524773A (zh) * 2018-09-17 2019-03-26 宁波大学 一种同时具备隐身与通信功能的电磁结构
CN111403917A (zh) * 2020-05-01 2020-07-10 杭州灵芯微电子有限公司 一种超薄的宽带超材料吸波器单元

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Design of double bowtie ring shaped slot nano-antenna and their absorption properties;Yuanyuan Liu 等;《2017 Progress in Electromagnetics Research Symposium - Fall (PIERS - FALL)》;20180219;全文 *
电磁超材料的设计及其吸波性能的研究;王国栋;《中国博士学位论文全文数据库(工程科技Ⅱ辑)》;20150715;全文 *

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