[发明专利]基于偶极子阵列的低剖面电路模拟吸收体

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电磁兼容和雷达吸收材料的电磁波吸收电路，特别是一种基于偶极子的低剖面电路模拟吸收体。

背景技术

电子设备在电磁环境中的安全性研究，最早源于军用设备的电磁信息防泄漏的研究,称为TEMPEST技术（电磁信息泄露防护技术）。随着民用电子信息产品的广泛应用和快速的更新换代，电子设备的电磁环境安全性也受到关注。与TEMPEST技术不同的是，民用电子信息产品主要考虑的不只是自身的信息泄露问题，而是外部的电磁场是否会影响自身设备的正常工作，以及自身散发的电磁波是否会影响其它电子信息产品的正常工作。另外，随着现代侦察与探测技术水平的不断提高，对雷达吸波材料的性能也提出了更高的要求。

电磁波吸收体的使用是实现屏蔽电磁波不干扰其它设备以及不被其它设备干扰的一种有效手段。根据其作用机理不同，吸收体的研究主要分为两大类：一种是对新型材料的研究，例如吸收剂，吸波材料等复合材料的设计以及超材料的运用，其中超材料的运用通常可以实现剖面很低的吸收体，但是其带宽非常窄；另外一种就是基于电路理论的设计，例如金属网，Salisbury屏，Jaumann吸收体以及复阻抗电路模拟吸收体。目前，对电路模拟吸收体的研究着重于对电阻性材料的研究，通过设计不同形状和不同阻抗值的电阻膜，来实现对入射电磁波的吸收。对于此类吸收体，如果希望在更宽的带宽内获得比较理想的吸收性能，则采取的主要手段是增加吸收层的层数，但是，这不仅会增加制作的成本，还会使得吸收体的体积和重量增加。

因此，现有技术的实现方法比较复杂，而且很难同时实现既具有宽的工作带宽又具有低剖面特性的微波吸收体。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于偶极子的低剖面电路模拟吸收体，它不仅能有效降低原基于四分之一波长的电路模拟吸收体的厚度，还可以有效展宽吸收体的工作带宽。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于偶极子阵列的低剖面电路模拟吸收体，包括若干吸收体单元，上述吸收体单元以方形栅格形式二维周期排布，构成阵列，每个吸收体单元均包括偶极子、薄膜贴片电阻、上层介质基板、方型金属贴片、下层介质基板、金属板、第一金属化通孔、第二金属化通孔；

下层介质基板的底部设置金属板，下层介质基板上表面中部设置方型金属贴片，下层介质基板开有第一金属化通孔、第二金属化通孔，该两个金属化通孔位于方型金属贴片的两侧，下层介质基板的上方设置上层介质基板，上层介质基板的上表面中部设置偶极子，偶极子的中部设置薄膜贴片电阻，偶极子的延伸方向与两个金属化通孔圆心连线相平行。

上层介质基板与下层介质基板的介电常数ε_r均为2.2～10.2；双层介质基板的总厚度为其中λ₀为在自由空间的波长，其中下层介质基板的厚度为0.5mm～1mm。

上层介质基板与下层介质基板的介质材料相同。

方型金属贴片的边长为其中N为[0.75,0.80]，λ₀为在自由空间的波长，ε_r为介电常数，两个金属化通孔的直径均为0.5mm。

偶极子的宽度为其长度的三十分之一，为

薄膜贴片电阻的阻值大于偶极子的输入阻抗值。

相邻两个吸收体单元之间的宽度为λ₀为在自由空间的波长，ε_r为介电常数。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）本发明提出的基于偶极子结构的低剖面电路模拟吸收体，厚度只有导波波长的七分之一，与普通的单层电路模拟吸收体的结构相比，厚度缩减了近45%；与此同时，带宽比基于普通接地面的普通偶极子阵列吸收体展宽了近110%；2）本发明提出的基于偶极子结构的低剖面电路模拟吸收体，虽然采用了双层的电路结构，但是使用普通的塑料螺钉就可以将其固定而不改变其工作特性，配合薄膜贴片电阻的使用，结构简单，加工容易，并且成本和重量都相对较小，因而可以大规模生产；此外，还可与其他技术，譬如MEMS开关技术相结合，设计出具有接收、发射及吸收等功能的雷达系统部件。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的偶极子和上层介质基板的示意图。

图2为本发明的方型金属贴片、金属化通孔和下层介质基板的示意图。

图3为本发明的方型金属贴片、金属化通孔和金属板的示意图。

图4为基于偶极子的低剖面电路模拟吸收体结构的俯视图。

具体实施方式