CN206451833U - 一种宽频吸波结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种宽频吸波结构，包括金属背板、设置在金属背板上的第一电阻膜、第二电阻膜、第三电阻膜、第四电阻膜和第五电阻膜；所述第一电阻膜、第二电阻膜、第三电阻膜、第四电阻膜和第五电阻膜包括介质层和设置在介质层上的电阻导电几何单元，所述电阻导电几何单元包括至少一个微结构；所述第一电阻膜、第二电阻膜和第三电阻膜的微结构为呈正十字型的金属贴片；所述第四电阻膜和第五电阻膜的微结构为呈正方形型的金属贴片。本实用新型其利用多层电阻膜实现宽带的匹配，并利用超材料周期结构实现多频段的谐振，用结构间电磁场的谐振去束缚电磁波从而加强吸波的效果，拓宽吸波的带宽。
Description
技术领域
本实用新型涉及超材料领域，尤其是一种宽频吸波结构。
背景技术
吉赫波段(Gigahertz，GHz)广泛应用于雷达、微波等领域。在隐身设计及特殊电磁环境的屏蔽中，常常需要能够在超宽频带内有效吸收电磁波的超材料结构。然而，现有常规超材料吸波方式为利用金属结构的电磁谐振来对电磁波进行吸收；或者利用多层平面电阻层来对电磁波进行束缚、衰减。
例如常规吸波结构Salisbury屏，其由电阻薄膜，介质隔离层及金属背板组合而成，主要依靠调整介质层的厚度改变吸波的中心频率(厚度为中心频率的四分之一波长)，但存在吸收带宽难以拓展的问题，另外对于低频部分由于波长过长(2GHz的四分之一波长在37.5mm的厚度)不易在薄层结构实现。
实用新型内容
针对以上所述，本实用新型提供了一种宽频吸波结构，其利用多层电阻膜实现宽带的匹配，并利用超材料周期结构实现多频段的谐振，用结构间电磁场的谐振去束缚电磁波从而加强吸波的效果，拓宽吸波的带宽。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种宽频吸波结构，包括金属背板、设置在金属背板上的第一电阻膜、第二电阻膜、第三电阻膜、第四电阻膜和第五电阻膜；所述第一电阻膜、第二电阻膜、第三电阻膜、第四电阻膜和第五电阻膜包括介质层和设置在介质层上的电阻导电几何单元，所述电阻导电几何单元包括至少一个微结构；所述第一电阻膜、第二电阻膜和第三电阻膜的微结构为呈正十字型的金属贴片；所述第四电阻膜和第五电阻膜的微结构为呈正方形型的金属贴片。
进一步，所述第一电阻膜的金属贴片中心设有贯穿的X型槽，所述X型槽两条边的宽度为0.1mm。
进一步，所述第二电阻膜的金属贴片包括48个呈正方形的贴片单元，所述贴片单元周期性排列并间隔0.1mm。
进一步，所述第三电阻膜的金属贴片包括12个呈正方形的贴片单元，所述贴片单元周期性排列并间隔0.1mm。
进一步，所述第四电阻膜的金属贴片包括4个呈正方形的贴片单元，所述贴片单元周期性排列并间隔0.1mm。
进一步，所述第二电阻膜、第三电阻膜和第四电阻膜的贴片单元沿对角线开有贯穿的X型槽，所述X型槽两条边的宽度为0.1mm。
进一步，所述第五电阻膜的金属贴片沿对角线和中心线开有贯穿的米字型槽，所述米字型槽四条边的宽度为0.1mm。
进一步，所述第一电阻膜的吸波范围为2.4-4GHz，所述第二电阻膜的吸波范围为4-8GHz，所述第三电阻膜的吸波范围为7-12GHz，所述第四电阻膜的吸波范围为12-18GHz，所述第五电阻膜的吸波范围为18-25GHz。
进一步，所述介质层厚度为2～5mm；所述金属背板、所述第一电阻膜、所述第二电阻膜、所述第三电阻膜、所述第四电阻膜和所述第五电阻膜的厚度为 0.018mm。
进一步，所述第一电阻膜和第三电阻膜介质层的介电常数为1.1～1.4，所述第二电阻膜和第五电阻膜介质层的介电常数为1.8～2.0，所述第四电阻膜介质层的介电常数为1.5～1.7。
进一步，所述第一电阻膜的电阻导电几何单元的电阻值为460～530欧姆每方，所述第二电阻膜的电阻导电几何单元b的电阻值1800～2300欧姆每方，所述第三电阻膜的电阻导电几何单元c的电阻值310～420欧姆每方，所述第四电阻膜的电阻导电几何单元d的电阻值260～295欧姆每方，所述第五电阻膜的电阻导电几何单元e的电阻值110～145欧姆每方。
本实用新型利用介电常数、介质层厚度、微结构阻抗及微结构阵列来调整吸波结构带宽及工作频带。
附图说明
图1为第一电阻膜的微结构的示意图。
图2为第二电阻膜的微结构的示意图。
图3为第三电阻膜的微结构的示意图。
图4为第四电阻膜的微结构的示意图。
图5为第五电阻膜的微结构的示意图。
图6为单个微结构叠层放置示意图。
图7为3X3微结构叠层放置示意图。
图8为垂直入射时参数仿真结果图。
图中，1-第一电阻膜、2-第二电阻膜、3-第三电阻膜、4-第四电阻膜、5- 第五电阻膜、6-金属背板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
如图1-6所示，一种宽频吸波结构，包括金属背板、设置在金属背板上的第一电阻膜、第二电阻膜、第三电阻膜、第四电阻膜和第五电阻膜，其连接方式可以采用常用的粘合方式；其中，所述的金属背板呈边长为7.0mm的正方形，所述金属背板、第一电阻膜、所述第二电阻膜、所述第三电阻膜、所述第四电阻膜和所述第五电阻膜的厚度为0.018mm。
所述第一电阻膜包括介质层和设置在介质层上的电阻导电几何单元，所述电阻导电几何单元可以内嵌在介质层上，其包括一个微结构；所述微结构为呈正十字型的金属贴片，所述正十字型金属贴片的每条边尺寸为7mmX3.4mm，所述金属贴片中心设有贯穿的X型槽，所述X型槽两条边的宽度为0.1mm。
所述第二电阻膜包括介质层和设置在介质层上的电阻导电几何单元，所述电阻导电几何单元可以内嵌在介质层上，其包括一个微结构；所述微结构为呈正十字型的金属贴片，所述正十字型的金属贴片的每条边尺寸为7mmX3.4mm，所述第二电阻膜的金属贴片包括48个呈正方形的贴片单元，所述贴片单元周期性排列并间隔0.1mm，所述贴片单元沿对角线开有贯穿的X型槽，所述X型槽两条边的宽度为0.1mm。
所述第三电阻膜包括介质层和设置在介质层上的电阻导电几何单元，所述电阻导电几何单元可以内嵌在介质层上，其包括一个微结构；所述微结构为呈正十字型的金属贴片，所述正十字型的金属贴片的每条边尺寸为7mmX3.4mm，所述第二电阻膜的金属贴片包括12个呈正方形的贴片单元，所述贴片单元周期性排列并间隔0.1mm，所述贴片单元沿对角线开有贯穿的X型槽，所述X型槽两条边的宽度为0.1mm。
所述第四电阻膜包括介质层和设置在介质层上的电阻导电几何单元，所述电阻导电几何单元可以内嵌在介质层上，其包括一个微结构；所述微结构为呈正方形型的金属贴片，所述金属贴片的边长为7.0mm，所述金属贴片包括4个呈正方形的贴片单元，所述贴片单元周期性排列并间隔0.1mm，所述贴片单元沿对角线开有贯穿的X型槽，所述X型槽两条边的宽度为0.1mm。
所述第五电阻膜包括介质层和设置在介质层上的电阻导电几何单元，所述电阻导电几何单元可以内嵌在介质层上，其包括一个微结构；所述第四电阻膜的微结构为呈正方形型的金属贴片，所述金属贴片的边长为7.0mm，所述第五电阻膜的金属贴片沿对角线和中心线开有贯穿的米字型槽，所述米字型槽四条边的宽度为0.1mm。
如图7所示的电阻导电几何单元的一种实施方式，所述电阻导电几何单元包括9个微结构，所述9个微结构采用3X3的方式周期性排列在介质板上，所述相邻的微单元间隔0.1mm。
本实施例中，所述第一电阻膜和第三电阻膜介质层的介电常数为1.1～1.4，所述第二电阻膜和第五电阻膜介质层的介电常数为1.8～2.0，所述第四电阻膜介质层的介电常数为1.5～1.7。
本实施例中，所述第一电阻膜的电阻导电几何单元的电阻值为460～530欧姆每方，所述第二电阻膜的电阻导电几何单元b的电阻值1800～2300欧姆每方，所述第三电阻膜的电阻导电几何单元c的电阻值310～420欧姆每方，所述第四电阻膜的电阻导电几何单元d的电阻值260～295欧姆每方，所述第五电阻膜的电阻导电几何单元e的电阻值110～145欧姆每方。
所述第一电阻膜的吸波范围为2.4-4GHz，所述第二电阻膜的吸波范围为 4-8GHz，所述第三电阻膜的吸波范围为7-12GHz，所述第四电阻膜的吸波范围为 12-18GHz，所述第五电阻膜的吸波范围为18-25GHz。
从如图7所述的仿真实验数据可看出，本实用新型在垂直入射时，在波长为2.4～28GHz均拥有90％以上的吸收率
以上仅为本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可进行若干变形和改进，这些都属于本实用新型保护范围。
Claims (10)
1.一种宽频吸波结构，包括金属背板、设置在金属背板上的第一电阻膜、第二电阻膜、第三电阻膜、第四电阻膜和第五电阻膜；其特征在于，所述第一电阻膜、第二电阻膜、第三电阻膜、第四电阻膜和第五电阻膜包括介质层和设置在介质层上的电阻导电几何单元，所述电阻导电几何单元包括至少一个微结构；所述第一电阻膜、第二电阻膜和第三电阻膜的微结构为呈正十字型的金属贴片；所述第四电阻膜和第五电阻膜的微结构为呈正方形型的金属贴片。
2.根据权利要求1所述的一种宽频吸波结构，其特征在于：所述第一电阻膜的金属贴片中心设有贯穿的X型槽，所述X型槽两条边的宽度为0.1mm。
3.根据权利要求1所述的一种宽频吸波结构，其特征在于：所述第二电阻膜的金属贴片包括48个呈正方形的贴片单元，所述贴片单元周期性排列并间隔0.1mm。
4.根据权利要求1所述的一种宽频吸波结构，其特征在于：所述第三电阻膜的金属贴片包括12个呈正方形的贴片单元，所述贴片单元周期性排列并间隔0.1mm。
5.根据权利要求1所述的一种宽频吸波结构，其特征在于：所述第四电阻膜的金属贴片包括4个呈正方形的贴片单元，所述贴片单元周期性排列并间隔0.1mm。
6.根据权利要求3或4或5所述的一种宽频吸波结构，其特征在于：所述第二电阻膜、第三电阻膜和第四电阻膜的贴片单元沿对角线开有贯穿的X型槽，所述X型槽两条边的宽度为0.1mm。
7.根据权利要求1所述的一种宽频吸波结构，其特征在于：所述第五电阻膜的金属贴片沿对角线和中心线开有贯穿的米字型槽，所述米字型槽四条边的宽度为0.1mm。
8.根据权利要求1所述的一种宽频吸波结构，其特征在于：所述第一电阻膜的吸波范围为2.4-4GHz，所述第二电阻膜的吸波范围为4-8GHz，所述第三电阻膜的吸波范围为7-12GHz，所述第四电阻膜的吸波范围为12-18GHz，所述第五电阻膜的吸波范围为18-25GHz。
9.根据权利要求1所述的一种宽频吸波结构，其特征在于：所述介质层厚度为2～5mm；所述金属背板、所述第一电阻膜、所述第二电阻膜、所述第三电阻膜、所述第四电阻膜和所述第五电阻膜的厚度为0.018mm。
10.根据权利要求1所述的一种宽频吸波结构，其特征在于：所述第一电阻膜和第三电阻膜介质层的介电常数为1.1～1.4，所述第二电阻膜和第五电阻膜介质层的介电常数为1.8～2.0，所述第四电阻膜介质层的介电常数为1.5～1.7；
所述第一电阻膜的电阻导电几何单元的电阻值为460～530欧姆每方，所述第二电阻膜的电阻导电几何单元b的电阻值1800～2300欧姆每方，所述第三电阻膜的电阻导电几何单元c的电阻值310～420欧姆每方，所述第四电阻膜的电阻导电几何单元d的电阻值260～295欧姆每方，所述第五电阻膜的电阻导电几何单元e的电阻值110～145欧姆每方。
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| CN201720082168.0U CN206451833U (zh) | 2017-01-20 | 2017-01-20 | 一种宽频吸波结构 |
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| CN201720082168.0U CN206451833U (zh) | 2017-01-20 | 2017-01-20 | 一种宽频吸波结构 |
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| CN206451833U true CN206451833U (zh) | 2017-08-29 |
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| CN (1) | CN206451833U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112332108A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-02-05 | 合肥工业大学 | 一种超材料吸波体 |
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2017
- 2017-01-20 CN CN201720082168.0U patent/CN206451833U/zh active Active
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