[发明专利]一种宽带超材料吸波器

说明书

本发明公开一种宽带超材料吸波器，包括平面延拓的若干吸波单元；所述吸波单元包括上层金属谐振层、中间介质基板层和下层金属底板反射层，所述中间介质基板层设置于所述上层金属谐振层和下层金属底板反射层之间；所述上层金属谐振层包括N²个金属圆片，所述金属圆片以N×N的形式周期性排列在所述中间介质基板层上从而形成周期阵列；本发明在周期阵列内通过多个半径不同的金属的组合，实现不同频率吸收峰的叠加，形成宽带吸收效果。

技术领域

本发明涉及电磁波吸波技术领域，具体涉及一种宽带超材料吸波器。

背景技术

吸波结构是有效吸收投射到它表面的电磁波，显著降低目标回波强度的一类功能材料，传统吸收材料例如铁氧体、金属微粉、碳化硅、导电纤维等存在厚、重、稳定性差的等缺点，应用范围受到限制。新型超材料吸波材料的出现，克服了衍射效应给传统吸波材料带来的厚度限制，具有厚度薄、质量轻、吸收强等优点。超材料是一种由亚波长微结构单元按照一定规律排列所构成的人工材料。可以通过调节结构单元的几何形状、尺寸和分布形式来调控材料的谐振特性。超材料可以呈现天然材料所不具备的超长物理性能，即负折射率、负磁导率、负介电常数等。因此，超材料吸波材料在雷达，电磁隐身等军事领域具有极大的应用价值。

目前基于超材料的吸波材料发展迅速，一些极化不敏感、宽入射角、多频带，宽频带的吸波结构不断被提出，但对于超材料吸波器的研究，在太赫兹频段目前相对较少，太赫兹频段本身有很多应用，包括太赫兹热成像，太赫兹热辐射测量，隐身技术和无损检测得等领域。现有的超材料吸波器大多应对单一频率或者多个频率，吸波频段窄，实际应用受限。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种宽带超材料吸波器，包括平面延拓的若干吸波单元；所述吸波单元包括上层金属谐振层、中间介质基板层和下层金属底板反射层，所述中间介质基板层设置于所述上层金属谐振层和下层金属底板反射层之间；所述上层金属谐振层包括N²个金属圆片，所述金属圆片以N×N的形式周期性排列在所述中间介质基板层上从而形成周期阵列。

较佳的，所述金属圆片设置为N种不同的半径尺寸，不同尺寸的所述金属圆片沿所述周期阵列上垂直的两边缘进行周期延拓。

较佳的，相同半径的所述金属圆片在所述周期阵列内沿与所述周期阵列边缘呈45°的方向进行排列。

较佳的，相邻所述金属圆片的间隔小于入射波长。

较佳的，所述金属圆片的直径均小于相邻所述金属圆片的间隔。

较佳的，所述吸波单元满足公式：p＝N×a，其中，p为所述吸波单元的边长；N为所述周期阵列单边上的所述金属圆片个数；a为相邻所述金属圆片的间隔。

较佳的，所述上层金属结构的厚度设置为0.1μm～10μm，所述中间介质基板层的厚度设置为40μm～60μm，所述下层金属底板反射层的厚度不小于1μm。

较佳的，所述中间介质基板层采用聚酰亚胺或FR4。

较佳的，所述上层金属谐振层和所述下层金属底板反射层采用金、银、铜、铝中的一种或几种。

较佳的，所述底层金属和所述中间介质基板层连为一体，所述金属圆片之间相互隔离。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：1，本发明在周期阵列内通过多个半径不同的金属谐振单元的组合，实现不同频率吸收峰的叠加，形成宽带吸收效果；2，本发明结构简单，可以大批量生产，结构限制较小，所用材料皆为常规材料，易于实现；3，本发明采用的设计方法更为灵活，可以通过调整结构尺寸与周期内单元数量实现不同吸收频带的调控。

附图说明