[发明专利]一种微波波段极化不敏感的六频带超材料吸波体

说明书

本发明涉及一种微波波段极化不敏感的六频带超材料吸波体。该超材料吸波体由顶层谐振单元、介质基底和金属底板组成，顶层谐振单元和金属底板分别贴合在介质基底的上下表面。顶层谐振单元由四个对称摆放在介质基底上下、左右四边的完全相同的多模Ω形谐振器构成，所述的多模Ω形谐振器能够在水平极化和垂直极化下表现出多个不同的吸收峰。本发明提供的超材料吸波体具有高吸波率，极化不敏感特性，并且有六个吸波峰值点，具有很高的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及超材料吸波体，尤其涉及一种六带超材料吸波体，属于人工电磁材料领域。

背景技术

人工电磁超材料是一种新型人工复合材料，它具有负等效磁导率和负等效介电常数的超常物理特性。利用这种物理特性，可以设计结构尺寸远远小于工作波长的器件。相比于普通介质材料，这种材料具有厚度薄、尺寸小、易于集成的特点。

2008年，Landy等人首次将人工电磁超材料引入到吸波体领域，并在单个频点处实现了电磁波的完美吸收。这种基于人工电磁超材料制作的吸波体(即超材料吸波体)突破了传统吸波器四分之一波长厚度的限制，且能够达到近乎完美的吸收率，具有传统吸波器无法比拟的优点。为吸波器的设计提供了一种新的设计方法，对实现吸波体“薄、轻、宽、强”的发展目标具有极大的推动作用。其结构尺寸小、厚度薄、高吸收、易于集成的特点，在军事、通信、传感、电磁兼容等方面具有广泛的应用前景。

随着现代技术的快速发展，电磁环境愈来愈复杂，单一频带的电磁吸波体已不能满足系统抗干扰的要求。因此，如何实现多频带的电磁吸收，减少对系统的干扰，是一个亟待解决的问题。本发明提出的超材料吸波体在2-17GHz内实现了多达六频带的高效吸收，而且还具有极化不敏感特性，因此具有很高的工程应用价值。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统超材料吸波体吸收频带少，吸收效率低，并对入射电磁波极化方向敏感的问题，提供一种基于多模谐振器的工作于微波波段的具有极化不敏感特性的六频带超材料吸波体。

为解决上述问题，本发明所设计的一种微波波段极化不敏感的六频带超材料吸波体，包括至少100个呈周期性排列的正方形吸波单元，吸波单元为顶层谐振单元、介质基底、金属底板组成的“三明治”结构。顶层谐振单元与介质基底的上表面相贴，金属地板与介质基底的下表面相贴。顶层谐振单元的几何中心与介质基底的几何中心重合，金属底板完全覆盖介质基底的下表面。

所述顶层谐振单元具有四个完全相同的多模Ω形谐振器，四个多模Ω形谐振器被分别放置在介质基底上表面的左、右、上、下四个方向，最好是呈镜像对称方式布置在介质基底上表面的左右和上下四边，多模Ω形谐振器两两之间存在间隙；四个多模Ω形谐振器组成的顶层谐振单元的外轮廓为正方形，并具有左右、上下和沿着对角线的对称面。多模Ω形谐振器能够在水平极化和垂直极化下表现出多个不同的吸收峰。

进一步，所述的多模Ω形谐振器2可以被看作为开口谐振环和沿着开口谐振环开口两侧横边向两侧延伸的延伸臂构成。

进一步，所述的多模Ω形谐振器两两之间存在间隙，因此多模Ω形谐振器之间的电磁响应不会相互影响，且所述开口谐振环的开口方向朝外。

进一步，所述的顶层谐振单元和金属底板的材料均为金属铜，且其厚度必须大于电磁波的趋肤厚度。

进一步的技术方案在于：所述的介质基底材料必须为有耗介质材料。

采用上述技术方案的有益效果在于：

1、超材料吸波体的顶层采用四个相同的谐振器，并使其具有水平、垂直和沿着对角线的对称面，可以使吸波体具有极化不敏感特性；

2、四个多模Ω形谐振器布置在介质基底的左右、上下四边，可以同时激发出谐振器的垂直极化响应和水平极化响应，使得吸波体具有六个吸收峰，且都具有近乎完美的吸收；