[发明专利]一种基于腔体谐振和集总元件的带宽展宽的吸波器

说明书

本发明公开了一种基于腔体谐振和集总元件的带宽展宽的吸波器，其结构包括底层金属反射板，金属板上方的介质基板，和介质基板上的固态等离子体谐振单元，谐振单元之间通过电阻连接，以及介质基板中插入的空气柱。该吸波器对于TE极化波和TM极化波都有很好的吸收效果，并通过编程方式控制固态等离子体构成的谐振单元的激励区域不但能实现对不同谐振单元的激励，达到对吸波器不同频率动态调控的目的，而且该吸波器的工作频率在激励区域选择合适的情况下能够覆盖多个波段，还可以在较小的物理尺寸下实现对较低频率电磁波的吸收，该吸波器具有结构通俗，可编程调控，设计灵活，功能性强等特点。

技术领域

本发明涉及一种超宽带吸波器，尤其是一种基于腔体谐振和集总元件的带宽展宽的吸波器，属于无线电通信、微波器件技术领域。

背景技术

如今，电子设备所产生的电磁辐射充斥着周围的生活环境，给人们的生活造成电磁污染，在一定程度内危害人们的身体健康。吸波材料由于呈现低反射率的特性，可以有效的损耗进入其内部的电磁波，使得其在电磁防护与电磁屏蔽方面有着广阔的应用前景，常见的吸波材料有铁氧体吸波材料，磁性吸波材料，手性材料等。电磁超材料通常被定义为一种人造介质，具有自然界存在的物质所不具备的不同寻常的特性，它们由周期性亚波长金属元素阵列组成近年来，有关电磁超材料的研究引起了相当的关注，并开创了一个新的科学研究领域。而电磁超材料吸波器作为电磁超材料的一个重要研究领域，在能量采集、电磁隐身等物理、材料科学研究方面被广泛应用。目前有关吸波器的研究工作主要集中在多频带吸波、宽带吸波、极化不敏感、大角度入射、超薄结构设计等方面。对于单频点或者多频点的电磁超材料吸波器来说，吸收率可以达到很高，但是工作频带窄，容易产生频偏，在实际应用中极易受限，所以扩宽频带势必成为电磁超材料吸波器的研究趋势。而且常规吸波器最大的缺陷是很难得到可调谐的吸收频谱。等离子体超材料作为一种新型的超材料，由于等离子体本身的优良特性，逐渐走进人们的视野，我们可以人为的改变等离子体的激励状态，或者调整等离子体频率的大小，从而实现等离子体的动态调控。将等离子体超材料应用与吸波器的设计，具有更多、更宽广的可重构方式和可重构状态，这意味着可以通过编程方式实现对吸波器的工作状态和工作频率进行调节。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，提成一种基于腔体谐振和集总元件的带宽展宽的吸波器，通过加载集总电阻的方式，实现吸波器的超宽带吸收，并通过在介质基板中插入周期排列的空气的方式，进一步拓展吸波器的吸收带宽，并且通过可编程的逻辑阵列来控制固态等离子体的激励区域的激励状态，以此来实现对不同频率的动态调控。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于腔体谐振和集总元件的带宽展宽吸波器，包括设置于底部的反射板及其上方的介质基板，所述介质基板内部插入周期性排列而成的空气柱，所述介质基板的上表面设有固态等离子体谐振单元；

所述固态等离子体谐振单元通过连接等离子体激励源进行激励，所述等离子体激励源的通断通过编程控制逻辑阵列进行控制。

本发明进一步限定的技术方案是：所述介质基板表面的固态等离子体谐振单元由四个分立的方形开口环组成，各所述方形开口环之间分别通过内外两组固态等离子体棒连接，且外部连接的固态等离子体棒均被截断，各所述方形开口环之间以及外部被截断的等离子体棒之间通过电阻连接。

所述方形开口环由置于外部的被截断的方形环及所述方形环内部的圆环组合而成，且所述方形开口环大小相等，且关于中心对称。所述方形环的边长为4.53 mm，宽度为0.2 mm，所述圆环的内径为1.7 mm，外径为2.1 mm。

进一步的，所述外部连接的被截断的固态等离子体棒的长度均为3.85 mm，内部连接的等离子体棒的长度均为2.85 mm。

进一步的，所述空气柱的半径为0.5 mm，各相邻空气柱的间距为4 mm。

进一步的，所述介质基板是具有损耗角正切的FR-4。