[发明专利]基于磁性材料内部加载周期金属层的低频超宽带吸波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于磁性材料内部加载周期金属层的低频超宽带吸波器，属于超材料吸波器设计的技术领域。

背景技术

微波吸波器，顾名思义，是一种能够有效吸收电磁波的功能性材料，2008年，Landy等人根据超材料的电磁谐振特性制备出吸波性能接近100％的吸波器，但是频带非常窄，之后吸波器的发展迅速，随着研究的不断深入，各种极化稳定、宽入射角、宽频带和多频带的超材料吸波体相继被提出，并被应用于人体防护、信息安全、目标隐身及天线雷达散射截面缩减设计等。

但现阶段大部分吸波器工作频率在X波段，对工作频率在低频段的吸波器研究较少，虽然高频段的吸波器可以通过等比缩放到低频段，但是厚度和单元尺寸都特别大。在低频段且吸波片厚度不超过3mm的前提下，要想实现超宽频带的吸波是较困难的。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题是提供一种磁性材料内部加载周期金属层的低频超宽带吸波器，在低频段且厚度不超过3mm的前提下如何拓展频率带宽。主要目标是实现厚度薄、频带低、带宽宽、极化不敏感且宽入射角的超材料吸波器。

技术方案：本发明的基于磁性材料内部加载周期金属层的低频超宽带吸波器，该吸波器包括下层介质基板和紧贴于介质基板下表面的金属板，还包括位于下层介质基板上表面的周期表面金属结构，以及在所述周期表面金属结构上面的上层介质基板；

其中：

所述的下层介质基板，所用材料在1GHz-4.95GHz频段内，磁导率从7.9下降到2.17，介电常数在24附近，厚度为1.54±0.05mm。

所述的上层介质基板，所用材料在1GHz-4.95GHz频段内，磁导率从7.9下降到2.17，介电常数在24附近，厚度为1.12±0.05mm。

所述的周期表面金属结构为金属方环结构，所述方环外圈边长为5.74±0.1mm，方环内圈边长为2.1±0.1mm。

该吸波器单元尺寸为(11.2±0.1)mm*(11.2±0.1)mm，吸波器厚度为2.66±0.1mm，金属板和周期表面金属结构都为铜箔，厚度为0.02±0.005mm。

该吸波器的吸收率计算公式为A(ω)＝1-R(ω),其中R(ω)为|S₁₁|^2即为吸波器输入反射系数的模值的平方,ω为频率。

有益效果：

1、本发明的基于磁性材料内部加载周期金属层的低频超宽带吸波器，所用材料为高磁性材料，实现低频段的吸波性能且吸波性能好。

2、本发明的基于磁性材料内部加载周期金属层的低频超宽带吸波器，通过在磁性材料内部加载周期金属层，实现了吸波器在1.13GHz～4.8GHz有0.9以上的吸波效果，解决了在低频段吸波带宽窄的问题。

2、本发明的基于磁性材料内部加载周期金属层的低频超宽带吸波器，工作频带横跨L、S、C频段，而现阶段低频段的吸波器的设计较少。

3、本发明的基于磁性材料内部加载周期金属层的低频超宽带吸波器，厚度为2.66mm，厚度很薄，且单元尺寸为11.2mm*11.2mm，单元尺寸小，且该吸波器对极化不敏感。

附图说明

图1为本发明中基于磁性材料内部加载周期金属层的低频超宽带吸波器的整体结构示意图，

图2为图1中两层介质基板所用材料的介电常数曲线图，

图3为图1中两层介质基板所用材料的磁导率曲线图，

图4为图1中周期金属结构图案示意图，

图5为实施例1的吸波率图。

图中有：下层介质基板1，金属板2，周期金属结构3，上层介质基板4。

具体实施方式

本发明的一种基于磁性材料内部加载周期金属层的低频超宽带吸波器，该吸波器包括下层介质基板1和紧贴于下层介质基板下表面的金属板2，还包括位于下层介质基板1上表面的周期表面金属结构3，还包括在所述周期表面金属结构3上面的上层介质基板4。

优选地，下层介质基板1和上层介质基板4所用材料在1GHz-4.95GHz频段内，磁导率从7.9下降到2.17，介电常数在24附近。

优选地，周期金属结构3为金属方环结构，可通过调节周期金属结构图案的尺寸，调节整个吸波器的工作频率。

优选地，底层的金属板2和周期金属结构3、上层周期金属结构5都为铜箔，厚度为0.02mm。