CN215869817U - 一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体，包括金属背板，设置在所述金属背板上的若干阵列排布的吸波单元；所述吸波单元包括：5层吸波结构层、6层介质层、1层磁性贴片，相邻的6层介质层为叠层结构，相邻的两层介质层之间夹一层吸波结构层，5层吸波结构层与6层介质层形成吸波体，所述磁性贴片放置在金属背板层上，所述吸波体放置在磁性贴片上。本实用新型在低频段、中频、高频具有5个吸波耦合峰，形成1.6‑80GHz，50倍频、超宽吸波频带，且吸波材料对于角度依赖性低，入射角30度以内，吸波性能保持‑10dB以下。

Description

一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体

技术领域

本实用新型涉及超材料技术领域，尤其涉及一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体。

背景技术

随着电子工业的蓬勃发展以及5G通信技术的升级，与5G通信相关的各种基础设备如基站、天线阵列，以及目前各种智能家居、手机、手环、蓝牙耳机、汽车电子，自动驾驶雷达等等产品的研发与生产测试，都需要在特定干净的电磁环境下进行，通常有用于研发的微波暗室和电波暗室，目前5G在毫米雷达波段已经上升至24GHz及77GHz，且专业、完备的毫米波雷达测试是自动驾驶汽车研发和下线的必经之路，同时能够协同整车内5G通信、车载智能设备、V2X的测试，将是未来智能汽车厂商的必需品。车载5G毫米波雷达与整车场景测试系统是各大车厂研发和产线测试都必不可少的。且目前毫米波雷达市场增长迅速，技术更新快，77/79Hz毫米波长距雷达加速替代近程雷达，传统民用吸波材料已经无法满足日益变化的通信和电子产品研发。因此，研发1.6-80GHz的超高频超宽谱吸波材料，是促进5G通信、万物互联、智能驾驶等各种高精尖领域基础模块研发、生产和质量管控的关键。

提升吸波材料吸波性能通常有三条主要技术，一是实现吸波材料和入射端材料良好的阻抗匹配特性，使电磁能量尽可能进入材料内部，减少界面反射；二是增强材料内部对电磁波的损耗能力，使进入材料内部的电磁能量被快速消耗；三是增强材料对电磁波的散射效应，以增加电磁波与材料的作用次数以及减少沿来波方向反射回去的电磁波比重。

目前结构型吸波材料，可以由泡沫等轻质材料加入吸收剂构成，且可以多层叠加实现宽频带吸波，因而具有轻质宽频的优点。但是多层吸波结构厚度通常较厚、低频吸波性能差、所占空间较大、多层粘接工艺整体力学性能下降；很难实现宽频带吸波的效果，典型的吸波屏，可以由泡沫表面加载电阻膜构成，其厚度为中心工作频率处波长的四分之一，选定合适方阻值的电阻膜，将其做成频率选择表面图案，则可以调节其工作频带。通常所用到的图案有方形、十字形、方环等。但这些图案受限于本身特点，在低频段(厚度小于四分之一波长的频带)只有一个吸收峰，很难实现超宽带(1.5GHz-80GHz)的吸波效果。因此在不改变材料以及吸波体厚度的前提下，拓展吸波体整个低频与高频段吸收带宽的问题成为当前电磁波吸波技术领域的一个急需解决的技术问题。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体，满足在超宽带(1.5GHz-80GHz)的吸波要求，方便应用在汽车中。

本实用新型的技术方案如下：提供一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体，包括金属背板，设置在所述金属背板上的若干阵列排布的吸波单元；所述吸波单元包括：5层吸波结构层、6层介质层、1层磁性贴片，相邻的6层介质层为叠层结构，相邻的两层介质层之间夹一层吸波结构层，5层吸波结构层与6层介质层形成吸波体，所述磁性贴片放置在金属背板层上，所述吸波体放置在磁性贴片上；所述介质层的介电常数为ε，且0.8≤ε≤3，厚度为d，且1mm≤d≤10mm；所述吸波结构层包括：环形电阻图案，所述环形电阻图案的方阻为Rs，且50Ω/□≤Rs≤1000Ω/□，外环边长为L，环宽为w，且10mm≤L≤20mm，3mm≤w≤5mm；环形电阻图案的周期为a，即相邻的两个吸波单元的环形电阻图案的中心之间的距离为a，且10mm≤a≤20mm；五层所述环形电阻图案的中心投影在金属背板上的点分布在直径为5mm的圆内；所述磁性贴片的磁导率为μ，μ的范围为0.25-6.9，所述磁性贴片的厚度为0.5-3mm。本发明结构体在低频段、中频、高频形成了5个吸波耦合峰，相互叠加增强吸收，再有低频吸波效果突出的磁性贴片叠加，因此形成1.6-80GHz良好的吸波效果。

所述吸波结构层还包括：衬底薄膜层，所述环形电阻图案设置在衬底薄膜层上，所述衬底薄膜层的厚度为0.01mm-0.3mm。

五层所述环形电阻图案的中心投影在金属背板的同一个点上。

五层所述环形电阻图案为方环、圆环、正多边形环、开口环、不规则环形中的一种或至少两种的组合。

五层所述环形电阻图案为：包含石墨烯、氧化铟锡、聚合物导电材料、石墨、乙炔炭黑、碳纳米管的一种或至少两种的电阻浆料制成；六层所述介质层为发泡聚丙烯板、发泡聚苯乙烯板、发泡聚氯乙烯板、瓦楞纸板、蜂窝材料板、轻质聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板、FR4玻纤板、F4B板材中的一种或至少两种的组合；所述金属背板的材质为金或其合金、银或其合金、铜或其合金、铁或其合金、铝或其合金中的任意一种；所述磁性贴片为羰基铁粉和/或铁基金属合金粉和/或镍基金属合金粉和/或钴基金属合金粉和/或磁性的金属氧化物与树脂构成的复合物。

所述衬底薄膜层为聚酰亚胺薄膜或PET膜；所述环形电阻图案丝印在衬底薄膜层上。

金属背板与磁性贴片、磁性贴片与介质层、介质层与吸波结构层、介质层与介质层之间均通过树脂胶膜层粘结。

所述树脂胶膜层的材料为酚醛树脂或环氧树脂或不饱和聚酯树脂。

所述树脂胶膜层中添加有纤维增强材料，所述纤维增强材料采用玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、棉花中的任意一种或至少两种的组合。

环形电阻图案的周期a＝16mm，由内往外的6层介质层的厚度分别为d1＝2mm、d2＝2.5mm、d3＝2.5mm、d4＝2.5mm、d5＝2mm、d6＝2mm，6层所述介质层的介电常数ε＝1.08，由内往外的5层环形电阻图案的方阻分别为Rs1＝650Ω/□、Rs2＝950Ω/□、Rs3＝600Ω/□、Rs4＝350Ω/□、Rs5＝150Ω/□，由内往外的5层环形电阻图案的外环边长分别为14.5mm、14.5mm、11mm、14mm、12mm，由内往外的5层环形电阻图案的环宽分别为4mm、4mm、4mm、4mm、4mm，所述磁性贴片的磁导率为μ＝0.6、厚度1mm；在1.6-80GHz范围内，反射率低于-10dB。

采用上述方案，本实用新型提供一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体，电磁波照射到本实用新型上，5层吸波结构层会相互耦合叠加，从而充分吸收电磁波，底部添加1层磁性贴片，增强低频吸收性能，整体厚度不超过20毫米。本实用新型在低频段、中频、高频具有5个吸波耦合峰，形成1.6-80GHz，50倍频、超宽吸波频带，且吸波材料对于角度依赖性低，入射角30度以内，吸波性能保持-10dB以下。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为介质层与吸波结构层的结构示意图；

图3为本实用新型的一实施例的在电磁波90°直射和模拟的吸波性能图；

图4为图3实施例在不同入射角度的电磁波时的吸波性能图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体，包括金属背板10，设置在所述金属背板10上的若干阵列排布的吸波单元；所述吸波单元包括：5层吸波结构层、6层介质层20、1层磁性贴片40，相邻的6层介质层20为叠层结构，相邻的两层介质层20之间夹一层吸波结构层，5层吸波结构层与6层介质层20形成吸波体，所述磁性贴片40放置在金属背板10上，所述吸波体放置在磁性贴片40上；所述介质层20的介电常数为ε，且0.8≤ε≤3，厚度为d，且1mm≤d≤10mm；所述吸波结构层包括：环形电阻图案30，所述环形电阻图案30的方阻为Rs，且50Ω/□≤Rs≤1000Ω/□，外环边长为L，环宽为w，且10mm≤L≤20mm，3mm≤w≤5mm；环形电阻图案30的周期为a，即相邻的两个吸波单元的环形电阻图案30的中心之间的距离为a，且10mm≤a≤20mm；五层所述环形电阻图案30的中心投影在金属背板10上的点分布在直径为5mm的圆内；所述磁性贴片40的磁导率为μ，μ的范围为0.25-6.9，所述磁性贴片40的厚度为0.5-3mm。

所述吸波结构层还包括：衬底薄膜层50，所述环形电阻图案30设置在衬底薄膜层50上，所述衬底薄膜层50的厚度为0.01mm-0.3mm。

五层所述环形电阻图案30的中心投影在金属背板10的同一个点上。

五层所述环形电阻图案30为方环、圆环、正多边形环、开口环、不规则环形中的一种或至少两种的组合。

五层所述环形电阻图案30为包含石墨烯、氧化铟锡、聚合物导电材料、石墨、乙炔炭黑、碳纳米管的一种或至少两种的电阻浆料制成；六层所述介质层20为发泡聚丙烯板、发泡聚苯乙烯板、发泡聚氯乙烯板、瓦楞纸板、蜂窝材料板、轻质聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板、FR4玻纤板、F4B板材中的一种或至少两种的组合；所述金属背板10的材质为金或其合金、银或其合金、铜或其合金、铁或其合金、铝或其合金中的任意一种；所述磁性贴片40为羰基铁粉和/或铁基金属合金粉和/或镍基金属合金粉和/或钴基金属合金粉和/或磁性的金属氧化物与树脂构成的复合物。

所述衬底薄膜层50为聚酰亚胺薄膜或PET膜；所述环形电阻图案30丝印在衬底薄膜层50上。

金属背板10与磁性贴片40、磁性贴片40与介质层20、介质层20与吸波结构层、介质层20与介质层20之间均通过树脂胶膜层粘结。

所述树脂胶膜层的材料为酚醛树脂或环氧树脂或不饱和聚酯树脂。

所述树脂胶膜层中添加有纤维增强材料，所述纤维增强材料采用玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、棉花中的任意一种或至少两种的组合。

请参阅图3和图4，在本实施例中，所述环形电阻图案为方环形，环形电阻图案30的周期a＝16mm，由内往外的6层介质层20的厚度分别为d1＝2mm、d2＝2.5mm、d3＝2.5mm、d4＝2.5mm、d5＝2mm、d6＝2mm，6层所述介质层20的介电常数ε＝1.08，由内往外的5层环形电阻图案30的方阻分别为Rs1＝650Ω/□、Rs2＝950Ω/□、Rs3＝600Ω/□、Rs4＝350Ω/□、Rs5＝150Ω/□，由内往外的5层环形电阻图案30的外环边长分别为14.5mm、14.5mm、11mm、14mm、12mm，由内往外的5层环形电阻图案30的环宽分别为4mm、4mm、4mm、4mm、4mm，所述磁性贴片40的磁导率为μ＝0.6、厚度1mm；在1.6-80GHz范围内，反射率低于-10dB。

从图3中可以看出，本实施例基于方环形电阻膜和磁性贴片40，可实现在1.6-80GHz范围内，反射率低于-10dB吸波特性，由此可见，通过合理选择电阻膜表面阻值以及结构参数，实现在低频、中频、高频5组吸波峰，且增强了低频吸收强度，从而扩宽整体吸波带宽。其中TE为实际测试，TM为模拟。

从图4中可以看出，本实施例基于方环形几何结构的各项同性，实现电磁波来波方向30度以内，电磁波都保持超宽超强吸收特性，实现1.6-80GHz超薄超宽吸波体。

综上所述，本实用新型提供一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体，电磁波照射到本实用新型上，5层吸波结构层会相互耦合叠加，从而充分吸收电磁波，底部添加1层磁性贴片，增强低频吸收性能，整体厚度不超过20毫米。本实用新型在低频段、中频、高频具有5个吸波耦合峰，形成1.6-80GHz，50倍频、超宽吸波频带，且吸波材料对于角度依赖性低，入射角30度以内，吸波性能保持-10dB以下。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体，其特征在于，包括金属背板，设置在所述金属背板上的若干阵列排布的吸波单元；所述吸波单元包括：5层吸波结构层、6层介质层、1层磁性贴片，相邻的6层介质层为叠层结构，相邻的两层介质层之间夹一层吸波结构层，5层吸波结构层与6层介质层形成吸波体，所述磁性贴片放置在金属背板层上，所述吸波体放置在磁性贴片上；所述介质层的介电常数为ε，且0.8≤ε≤3，厚度为d，且1mm≤d≤10mm；所述吸波结构层包括：环形电阻图案，所述环形电阻图案的方阻为Rs，且50Ω/□≤Rs≤1000Ω/□，外环边长为L，环宽为w，且10mm≤L≤20mm，3mm≤w≤5mm；环形电阻图案的周期为a，即相邻的两个吸波单元的环形电阻图案的中心之间的距离为a，且10mm≤a≤20mm；五层所述环形电阻图案的中心投影在金属背板上的点分布在直径为5mm的圆内；所述磁性贴片的磁导率为μ，μ的范围为0.25-6.9，所述磁性贴片的厚度为0.5-3mm。

2.根据权利要求1所述的一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体，其特征在于，所述吸波结构层还包括：衬底薄膜层，所述环形电阻图案设置在衬底薄膜层上，所述衬底薄膜层的厚度为0.01mm-0.3mm。

3.根据权利要求1所述的一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体，其特征在于，五层所述环形电阻图案的中心投影在金属背板的同一个点上。

4.根据权利要求1所述的一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体，其特征在于，五层所述环形电阻图案为方环、圆环、正多边形环、开口环、不规则环形中的一种或至少两种的组合。

5.根据权利要求1所述的一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体，其特征在于，六层所述介质层为发泡聚丙烯板、发泡聚苯乙烯板、发泡聚氯乙烯板、瓦楞纸板、蜂窝材料板、轻质聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板、FR4玻纤板、F4B板材中的一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求2所述的一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体，其特征在于，所述衬底薄膜层为聚酰亚胺薄膜或PET膜。

7.根据权利要求1所述的一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体，其特征在于，金属背板与磁性贴片、磁性贴片与介质层、介质层与吸波结构层、介质层与介质层之间均通过树脂胶膜层粘结。

8.根据权利要求7所述的一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体，其特征在于，所述树脂胶膜层的材料为酚醛树脂或环氧树脂或不饱和聚酯树脂。

9.根据权利要求1所述的一种带磁性贴片的汽车雷达超宽谱吸波体，其特征在于，环形电阻图案的周期a＝16mm，由内往外的6层介质层的厚度分别为d1＝2mm、d2＝2.5mm、d3＝2.5mm、d4＝2.5mm、d5＝2mm、d6＝2mm，6层所述介质层的介电常数ε＝1.08，由内往外的5层环形电阻图案的方阻分别为Rs1＝650Ω/□、Rs2＝950Ω/□、Rs3＝600Ω/□、Rs4＝350Ω/□、Rs5＝150Ω/□，由内往外的5层环形电阻图案的外环边长分别为14.5mm、14.5mm、11mm、14mm、12mm，由内往外的5层环形电阻图案的环宽分别为4mm、4mm、4mm、4mm、4mm，所述磁性贴片的磁导率为μ＝0.6、厚度1mm；在1.6-80GHz范围内，反射率低于-10dB。

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