CN114400456A - 一种基于网格地的透明微波吸收体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于网格地的透明微波吸收体，包括X×Y个周期排列的透明微波吸收体单元，X和Y均为大于1的整数，其中，透明微波吸收体单元包括依次至上而下设置的第一透明电路板、第二透明电路板和透明介质层，第一透明电路板位于透明介质层上方，第二透明电路板位于透明介质层下方；第一透明电路板的上表面或者下表面印制有1个或多个电磁谐振结构，第二透明电路板的上表面或者下表面印制有网格地，网格地是由横向及纵向垂直交错连接的金属细线构成。本发明能实现应用场景所需要的全吸收或者带通的性能。
Description
技术领域
本发明涉及电磁防护雷达隐身技术领域，特别是一种基于网格地的透明微波吸收体。
背景技术
随着时代的发展，终端用户和基础设施之间的互联性越来越强，但是这也非常的容易造成信息的泄露，这个时候需要应用到微波吸收体来吸收信息工作的频段，防止信息的泄露，在一些玻璃及透明的场景在需要嵌入微波吸收体时，要求既能够保持光学透明特性，又可屏蔽无用信号，同时保证在建筑物内部能够进行安全通信。但是，传统的微波吸收体结构采用的印刷电路板（printed circuit board），为了防止电磁波的透射，往往有一层不透明的全金属层，这样的结构使没有办法满足需要透明性良好的要求，在一些建筑物玻璃处无法使用。所以，本结构提出一种基于网格地的透明微波吸收体来实现这样的一个需求。本专利对于不同的需求提出了不同的结构，可以满足在特定频段的全吸收或者吸收-透射-吸收特性。
2019年，期刊ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS，公开了一篇“AnOptically Transparent Broadband Microwave Absorber Using InterdigitalCapacitance”，采用铟锡氧化物（Indium Tin Oxide, ITO）透明薄膜进行加工，但是这个结构的机械性能较差，对于需要满足一定承重的要求的应用场景没有办法满足。
2020年，期刊ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS，公开了一篇“3-DPrinted Swastika-Shaped Ultrabroadband Water-Based Microwave Absorber”，采用3D打印技术构成了万字型的微波吸收体，填充了透明的水基液体结构。但是也采用了全金属板作为接地面，并且结构也不具备透射性。
2019年，期刊ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS，公开了一篇“Design of Dual-Absorptive-Bands Frequency Selective Rasorber With MinkowskiLoop Arrays”，使用了缝隙形的接地层结构，但是采用的是印刷电路板方法，结构虽然具有着吸收-透射-吸收特性，但是接地层的金属面积很大，不具有透明性，并且机械性能也不太理想。
传统的微波吸收体使用印刷电路板方法的不具有透明性的问题；因此，有必要研究基于网格地的透明微波吸收体，为以后需要透明的微波吸收体的领域提供技术支持，具有重大的研究价值和广阔的应用背景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于网格地的透明微波吸收体，本发明能实现应用场景所需要的全吸收或者带通的性能。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
根据本发明提出的一种基于网格地的透明微波吸收体，包括X×Y个周期排列的透明微波吸收体单元，X和Y均为大于1的整数，其中，透明微波吸收体单元包括依次至上而下设置的第一透明电路板、第二透明电路板和透明介质层，第一透明电路板位于透明介质层上方，第二透明电路板位于透明介质层下方；第一透明电路板的上表面或者下表面印制有1个或多个电磁谐振结构，第二透明电路板的上表面或者下表面印制有网格地，网格地是由横向及纵向垂直交错连接的金属细线构成。
作为本发明所述的一种基于网格地的透明微波吸收体进一步优化方案，透明介质层为透明树脂或透明有机玻璃。
作为本发明所述的一种基于网格地的透明微波吸收体进一步优化方案，电磁谐振结构由导电油墨通过丝网印刷技术印制而成。
作为本发明所述的一种基于网格地的透明微波吸收体进一步优化方案，导电油墨是金属材料。
作为本发明所述的一种基于网格地的透明微波吸收体进一步优化方案，金属细线等间距均匀交错连接或不等间距交错连接。
作为本发明所述的一种基于网格地的透明微波吸收体进一步优化方案，金属细线交错构成网格形状，网格形状为正方形、长方形或方框形。
作为本发明所述的一种基于网格地的透明微波吸收体进一步优化方案，电磁谐振结构为正方环形或万字环型。
作为本发明所述的一种基于网格地的透明微波吸收体进一步优化方案，电磁谐振结构上焊接有薄膜贴片电阻，电磁谐振结构为正方环形或万字环型，薄膜贴片电阻焊接的位置为正方环形的四臂，或者万字环型的四臂；薄膜贴片电阻的数量为4M个，M为大于等于1的自然数。
作为本发明所述的一种基于网格地的透明微波吸收体进一步优化方案，金属细线的宽度小于2mm。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）该微波吸收体使用透明介质材料，可以融合3D打印技术，满足对于结构的不同物理属性要求，例如增加稳定性，透明介质层30可以使用蜂窝结构，来满足结构的机械性能良好的需求；
（2）第一透明电路板31中的电磁谐振结构21、22及第二透明电路板32中的网格地结构23都是采用的细金属线构成的，这样也能保证结构的透明性良好；
（3）缝隙形和缝隙线条状的结构都可以根据不同的需求进行改变，可以满足全频段内的吸收或者是吸收-透射-吸收特性。
附图说明
图1是为本发明实施案例提供的基于网格地的透明微波吸收体的3 x3单元三维结构示意图；
图2是为本发明实施案例提供的单元结构示意图；
图3 a是实施案例1的第一透明电路板及其电磁谐振结构，图3b是实施案例1的第二透明电路板及其网格地结构；
图4是本发明实施案例1的散射参数与频率关系的仿真曲线图
图5 a是实施案例2的第一透明电路板及其电磁谐振结构，图5b是实施案例2的第二透明电路板及其网格地结构。
图6是本发明实施案例2的散射参数与频率关系的仿真曲线图。
图中的附图标记解释为：31-第一透明电路板、32-第二透明电路板、30-透明介质层，21、22、24均为电磁谐振结构，23-网格地，11、12、13、14均为电磁谐振结构22中外部方环的电阻,15、16、17、18均为电磁谐振结构21中内部方环的电阻，33-第一透明电路板，34-第二透明电路板，19、110、111、112均为电磁谐振结构24中的电阻，25、26均为网格地。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是为本发明实施案例提供的基于网格地的透明微波吸收体的3 x3单元三维结构示意图；图2是为本发明实施案例提供的单元结构示意图。本发明基于网格状的透明微波吸收体，首先介质层可采用的透明材料有多种选择，透明的树脂材料、透明的有机玻璃都是很好的介质材料，再通过丝网印刷技术印刷上第一透明电路板以及第二透明电路板，从而实现应用场景所需要的全吸收或者带通的性能。在透明材料上印刷上金属线，从而达到对特定频段的吸收或是透射。
一种基于网格地的透明微波吸收体，包括X×Y个周期排列的透明微波吸收体单元，X和Y均为大于1的整数，其中，透明微波吸收体单元包括依次至上而下设置的第一透明电路板31、第二透明电路板32和透明介质层30，第一透明电路板位于透明介质层上方，第二透明电路板位于透明介质层下方；第一透明电路板的上表面或者下表面印制有1个或多个电磁谐振结构，第二透明电路板的上表面或者下表面印制有网格地23，网格地23是由横向及纵向垂直交错连接的金属细线构成。
实施例1
该透明微波吸收体为立体结构，由透明材料为介质基底，本发明结构是透明的树脂材料，其相对介电常数为2.1，损耗正切角为0.001，中间的介质层的厚度为12mm，承载损耗层及接地层的介质厚度为0.5mm。
第一透明电路板31、第二透明电路板32中的金属细线结构均为导电银浆通过丝网印刷技术进行印刷，其中，整体的单元尺寸为24.3mm, 第二透明电路板32中的金属细线结构可以做成图3b来实现在特定频段内等效成全金属层来实现全反射的特性，网格的单元尺寸为4.05mm，金属的宽度为0.5mm,中间的透明介质层30可以采用3D打印技术打印成蜂窝状来保证结构的机械性能良好,介质层高度为15mm，第一透明电路板31中的金属细线结构采用的是双方环结构，内方环单元尺寸大小为10mm，宽度为0.4mm，如图3a，并在内方环的四边上焊上电阻 15、16、17、18 ，阻值大小为130Ω,外方环单元尺寸大小为21.6mm，宽度为0.7mm，在外方环的四边上焊上电阻11、12、13、14，阻值大小为290Ω，从而形成吸收特性。21、22均为电磁谐振结构。
图4为本发明实施例1的散射参数与频率关系的仿真曲线图。
实施例2
该透明微波吸收体为立体结构，由透明材料为介质基底，本发明结构是透明的树脂材料，其相对介电常数为2.1，损耗正切角为0.001，中间的介质层的厚度为15mm，承载损耗层及接地层的介质厚度为0.5mm。
第一透明电路板33、第二透明电路板34中的金属细线结构均为导电银浆通过丝网印刷技术进行印刷，其中，第二透明电路板34的网格地结构可以做成图5b来实现在吸收-透射-吸收特性，金属线条的宽度都为0.5mm，中间的介质层同样采用了透明树脂来保证结构的透明性，损耗层采用的是印刷的万字型结构，如图5a，在万字形结构的四边上焊上电阻19、110、111、112，阻值大小为190Ω，来实现在特定频段内透射，并在其余频段内吸收。24均为电磁谐振结构，25、26均为网格地。
图6为本发明实施例2的散射参数与频率关系的仿真曲线图。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于网格地的透明微波吸收体，其特征在于，包括X×Y个周期排列的透明微波吸收体单元，X和Y均为大于1的整数，其中，透明微波吸收体单元包括依次至上而下设置的第一透明电路板、第二透明电路板和透明介质层，第一透明电路板位于透明介质层上方，第二透明电路板位于透明介质层下方；第一透明电路板的上表面或者下表面印制有1个或多个电磁谐振结构，第二透明电路板的上表面或者下表面印制有网格地，网格地是由横向及纵向垂直交错连接的金属细线构成。
2.根据权利要求1所述的一种基于网格地的透明微波吸收体，其特征在于，透明介质层为透明树脂或透明有机玻璃。
3.根据权利要求1所述的一种基于网格地的透明微波吸收体，其特征在于，电磁谐振结构由导电油墨通过丝网印刷技术印制而成。
4.根据权利要求3所述的一种基于网格地的透明微波吸收体，其特征在于，导电油墨是金属材料。
5.根据权利要求1所述的一种基于网格地的透明微波吸收体，其特征在于，金属细线等间距均匀交错连接或不等间距交错连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于网格地的透明微波吸收体，其特征在于，金属细线交错构成网格形状，网格形状为正方形、长方形或方框形。
7.根据权利要求1所述的一种基于网格地的透明微波吸收体，其特征在于，电磁谐振结构为正方环形或万字环型。
8.根据权利要求1所述的一种基于网格地的透明微波吸收体，其特征在于，电磁谐振结构上焊接有薄膜贴片电阻，电磁谐振结构为正方环形或万字环型，薄膜贴片电阻焊接的位置为正方环形的四臂，或者万字环型的四臂；薄膜贴片电阻的数量为4M个，M为大于等于1的自然数。
9.根据权利要求1所述的一种基于网格地的透明微波吸收体，其特征在于，金属细线的宽度小于2mm。
Priority Applications (1)
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| CN202111615818.0A CN114400456A (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 一种基于网格地的透明微波吸收体 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116632553A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-08-22 | 国科大杭州高等研究院 | 一种低频吸收屏蔽、高频带通的超材料光学窗口 |
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2021
- 2021-12-27 CN CN202111615818.0A patent/CN114400456A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116632553A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-08-22 | 国科大杭州高等研究院 | 一种低频吸收屏蔽、高频带通的超材料光学窗口 |
| CN116632553B (zh) * | 2023-07-26 | 2024-04-26 | 国科大杭州高等研究院 | 一种低频吸收屏蔽、高频带通的超材料光学窗口 |
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