基於頻率選擇表面的寬頻複合吸波結構的製作方法

2023-08-09 10:23:26

專利名稱：基於頻率選擇表面的寬頻複合吸波結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種包含頻率選擇表面的複合吸波結構，該結構具有頻帶寬，吸波強的特點。
背景技術：
頻率選擇表面是一種二維周期結構，對於入射的電磁波具有一定的頻率選擇特性。頻率選擇表面的應用十分廣泛，尤其隨著人工電磁媒質技術的發展，將頻率選擇表面與吸波材料相結合，可以更方便地實現阻抗匹配條件從而改善吸波材料的吸波效能。但是隨著人工電磁媒質技術的進步，複合吸波材料除要求輕、薄外，還要求吸波頻帶儘可能寬，因此研究一種具有寬頻帶的頻率選擇表面複合結構具有重要意義。

發明內容
為解決現有技術上的不足，本發明提出了一種具有寬頻帶的複合吸波結構。其採用以下技術方案:複合吸波結構由緊貼的三層介質層和兩層頻率選擇表面組成，其中兩層頻率選擇表面分別嵌在三層介質層之間。第一層頻率選擇表面在第一層介質和第二層介質之間，第二層頻率選擇表面在第二層介質和第三層介質之間。第一層頻率選擇表面為帶通型頻率選擇表面，第二層頻率選擇表面為帶阻型頻率選擇表面，第二層介質為磁損耗材料，第三層介質為介電損耗材料。進一步,第一層介質的厚度為0.1mm至4.6mm。本發明利用阻抗匹配規律和頻率選擇表面的設計原理，通過把多層介質材料和多層頻率選擇表面複合，達到拓寬帶寬，吸波強的目的。


圖1為複合吸波結構側視2 (a)為圓環帶通頻率選擇表面結構示意2(b)圓環單元尺寸示意3(a)為方環帶阻頻率選擇表面結構示意3 (b)方環單元尺寸示意4(a)為四腿加載單元帶通頻率選擇表面結構示意4(b)為四腿加載單元尺寸示意5(a)為三腿加載單元帶阻頻率選擇表面結構示意5(b)為三腿加載單元尺寸示意6 8為頻率選擇表面為方環和圓環的複合結構測試結果圖9為頻率選擇表面為四腿加載單元和三腿加載單元的複合結構測試結果
具體實施例方式1.複合吸波結構由緊貼的三層介質層和兩層頻率選擇表面組成，如圖1所示。第一層介質材料可選用介電常數為1.07,損耗為O的材料，厚度為0.1mm ;第二層介質材料可選用磁導率為5,磁損耗角正切為0.5的磁損耗材料,介質層厚度為2mm ;第三層介質材料可選用介電常數為5,介電損耗角正切為0.5的介電損耗材料，厚度為2_。第一層頻率選擇表面選用圓環帶通型頻率選擇表面，如圖2(a)所示。帶通型頻率選擇表面在某一頻段電磁波會發生全透射。如圖2(b)所示，外環直徑R1為5mm，內環直徑R2為4.2mm，外圓環與內圓環之間的黑色區域代表鍍金屬層，此頻率選擇表面的通帶頻段為8GHz至15GHz。第二層頻率選擇表面選用方環帶阻型頻率選擇表面，如圖3(a)所示。帶阻型頻率選擇表面在某一頻段電磁波會發生全反射。如圖3(b)所示，外方環邊長B1為9.2mm,內方環邊長a2為9.1mm，外方環與內方環之間的黑色區域代表鍍金屬層，此頻率選擇表面的阻帶頻段為7GHz至IOGHz。頻率選擇表面都為正方形排列，排列周期為10mm。測試複合結構吸波效能如圖6所示，由圖可知此複合結構在8.1GHz至17.3GHz超寬頻帶範圍內吸波效能都達到IOdB以上，表現出了較好的吸波效果和超寬頻特性。2.複合吸波結構由緊貼的三層介質層和兩層頻率選擇表面組成，如圖1所示。第一層介質材料可選用介電常數為1.07,損耗為O的材料，厚度為2mm ;第二層介質材料可選用磁導率為5,磁損耗角正切為0.5的磁損耗材料,介質層厚度為2mm ;第三層介質材料可選用介電常數為5，介電損耗角正切為0.5的介電損耗材料，厚度為2mm。第一層頻率選擇表面選用圓環帶通型頻率選擇表面，如圖2(a)所示。帶通型頻率選擇表面在某一頻段電磁波會發生全透射。如圖2(b)所示，外環直徑R1為5mm，內環直徑R2為4.2mm，外圓環與內圓環之間的黑色區域代表鍍金屬層，此頻率選擇表面的通帶頻段為8GHz至15GHz。第二層頻率選擇表面選用方環帶阻型頻率選擇表面，如圖3(a)所示。帶阻型頻率選擇表面在某一頻段電磁波會發生全反射。如圖3(b)所示，外方環邊長B1為9.2mm,內方環邊長a2為9.1mm，外方環與內方環之間的黑色區域代表鍍金屬層，此頻率選擇表面的阻帶頻段為7GHz至10GHz。頻率選擇表面都為正方形排列，排列周期為10mm。測試複合結構吸波效能如圖7所示，由圖可知此複合結構在8GHz至16GHz超寬頻帶範圍內吸波效能都達到IOdB以上，表現出了較好的吸波效果和超寬頻特性。3.複合吸波結構由緊貼的三層介質層和兩層頻率選擇表面組成，如圖1所示。第一層介質材料可選用介電常數為1.07,損耗為O的材料，厚度為4.6mm ;第二層介質材料可選用磁導率為5,磁損耗角正切為0.5的磁損耗材料,介質層厚度為2mm;第三層介質材料可選用介電常數為5,介電損耗角正切為0.5的介電損耗材料,厚度為2_。第一層頻率選擇表面選用圓環帶通型頻率選擇表面，如圖2(a)所示。帶通型頻率選擇表面在某一頻段電磁波會發生全透射。如圖2(b)所示，外環直徑R1為5mm，內環直徑R2為4.2mm，外圓環與內圓環之間的黑色區域代表鍍金屬層，此頻率選擇表面的通帶頻段為8GHz至15GHz。第二層頻率選擇表面選用方環帶阻型頻率選擇表面，如圖3(a)所示。帶阻型頻率選擇表面在某一頻段電磁波會發生全反射。如圖3(b)所示，外方環邊長B1為9.2mm,內方環邊長a2為9.1mm，外方環與內方環之間的黑色區域代表鍍金屬層，此頻率選擇表面的阻帶頻段為7GHz至IOGHz。頻率選擇表面都為正方形排列，排列周期為10mm。測試複合結構吸波效能如圖8所示，由圖可知此複合結構在7.6GHz至15.9GHz超寬頻帶範圍內吸波效能都達到IOdB以上，表現出了較好的吸波效果和超寬頻特性。複合吸波結構由緊貼的三層介質層和兩層頻率選擇表面組成，如圖1所示。第一層介質材料可選用介電常數為1.07,損耗為O的材料,厚度為0.5mm ;第二層介質材料可選用磁導率為5,磁損耗角正切為0.5的磁損耗材料,介質層厚度為2.5mm ;第三層介質材料可選用介電常數為5，介電損耗角正切為0.5的介電損耗材料，厚度為2mm。第一層頻率選擇表面選用四腿加載單元帶通型頻率選擇表面，如圖4(a)所示。帶通型頻率選擇表面在某一頻段電磁波會發生全透射。如圖4(b)所示，外環邊長Hi1為9.8mm，外環寬Ii1為4mm，內環邊長m2為5_，內環寬n2為2_，外環與內環之間的黑色區域代表鍍金屬層，此頻率選擇表面的通帶頻段為2.5GHz至6.5GHz。第二層頻率選擇表面選用三腿加載單元帶阻型頻率選擇表面，如圖5(a)所示。帶阻型頻率選擇表面在某一頻段電磁波會發生全反射。如圖5(b)所示，外環臂長Ii為3.75mm,外環寬Id1為2mm,內環臂長I2為4.02mm,內環寬b2為Imm,外方環與內方環之間的黑色區域代表鍍金屬層，此頻率選擇表面的阻帶頻段為9.5GHz至12.5GHz。頻率選擇表面都為正方形排列，排列周期為10mm。測試複合結構吸波效能如圖9所示，由圖可知此複合結構在7.4GHz至14.7GHz超寬頻帶範圍內吸波效能都達到IOdB以上，表現出了較好的吸波效果和超寬頻特性。
權利要求
1.一種基於頻率選擇表面的寬頻複合吸波結構，其特徵在於:包括緊貼的三層介質層和兩層頻率選擇表面，其中兩層頻率選擇表面分別嵌在三層介質層之間；第一層頻率選擇表面為帶通型頻率選擇表面，第二層頻率選擇表面為帶阻型頻率選擇表面，第二層介質為磁損耗材料，第三層介質為介電損耗材料。
2.根據權利要求1所述的基於頻率選擇表面的寬頻複合吸波結構，其特徵在於:第一層介質的厚度為0.1mm至4.6mm。
全文摘要
本發明涉及基於頻率選擇表面的寬頻複合吸波結構。該結構由三層介質材料和兩層頻率選擇表面組成。如圖所示，空白部分代表介質層，陰影部分代表頻率選擇表面。第一層頻率選擇表面放在第一層介質和第二層介質層之間，第二層頻率選擇表面放在第二層介質和第三層介質層之間。此複合結構具有超寬頻帶特性和較好的吸波效果。
文檔編號H01Q17/00GK103151619SQ201310042900
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月3日 優先權日2013年2月3日
發明者王群, 鄭曉靜, 施楣梧, 唐章宏, 李永利 申請人:北京工業大學