[发明专利]一种复合立体式超带宽的超材料透明吸波体

说明书

本发明公开了一种复合立体式超带宽的超材料透明吸波体，包括若干结构单元，若干结构单元在二维上呈周期性连续分布，每个结构单元由下至上依次包括下层结构、中层结构和上层结构；中层结构包括四个中空柱体单元，四个中空柱体单元呈矩形阵列排布；每个中空柱体单元呈旋转对称性的正N边形中空柱体结构；中空柱体结构的侧壁作为支撑层、其内侧附着导电薄膜层；上层结构包括频率选择表面；下层结构包括基板层和背板层；结构单元采用透明材料制成。本发明提供的吸波体，解决了目前的吸波体无法兼顾宽带吸波与高可见光透过率的问题，实现了新型透明吸波的设计。

技术领域

本发明涉及超材料技术领域，具体涉及一种复合立体式超带宽的超材料透明吸波体。

背景技术

超材料吸波材料能够吸收、衰减入射的电磁波并将其转化呈热能耗掉，超材料吸波体因其所特有的完美吸收特性，在电磁兼容等领域取得了非常广泛的应用。

电子不停车收费系统、射频识别系统等一些电子电气设备既要求对电磁波具有吸收能力，又要对可见光具有相应的透光能力。然而传统的吸波体基于其固有吸收原理，往往透光率高的材料其吸收带比较窄，而吸收带宽较宽的材料其透光率又不高，无法实现宽带吸收和高可见光透过率之间的完美兼容。如专利CN105552566A提供的一种立式透明超材料吸波体，虽然满足相应的吸波特性和透光特性，但无法同时兼顾宽带吸波与高可见光透过率。随着科学技术的发展，在微波领域的电磁吸波材料研究中，设计出满足“薄、轻、宽、强”的性能、同时又要满足在可见光范围具有高透光率也成为吸波材料一个新发展方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：常规的吸波体无法兼顾宽带吸波与高可见光透过率的问题，本发明提供了解决上述问题的一种复合立体式超带宽的超材料透明吸波体，特别适用于在电子不停车收费系统的可视化视窗上。

本发明通过下述技术方案实现：

一种复合立体式超带宽的超材料透明吸波体，包括若干结构单元，若干结构单元在二维上呈周期性连续分布，每个结构单元由下至上依次包括下层结构、中层结构和上层结构；

所述中层结构包括四个中空柱体单元，四个中空柱体单元呈矩形阵列排布；每个中空柱体单元呈旋转对称性的正N边形中空柱体结构，其中N为偶数，且N≥4；所述中空柱体结构的侧壁作为支撑层、其内侧附着导电薄膜层；

所述上层结构包括频率选择表面，所述频率选择表面覆盖在中层结构上表面；

所述下层结构包括基板层和背板层，背板层附着在基板层的外侧，中空柱体单元固定在基板层内侧；

所述结构单元采用透明材料制成。

进一步地，所述吸波体在两个维度方向上均连续分布设置20个以上的结构单元，所有结构单元呈矩形阵列分布。

进一步地，每个结构单元在所在平面内沿其几何中心点旋转90°、180°、270°、360°时均能够完全重合。

进一步地，所述中空柱体单元轴向与基板层板面的夹角为90°，且所述中空柱体结构采用立方体、蜂窝棱柱或圆柱结构。

进一步地，同一平面内的相邻中空柱体单元之间的间隔为w，且满足0.8λ≥w≥0.1λ；所述λ是指吸波频段的最短波长λ_min。

进一步地，所述中空柱体单元在电场极化方向的最大尺寸为L，1.2λ≥L≥0.6λ；中空柱体单元的高度为h，1.5λ≥h≥0.6λ；所述λ是指吸波频段的最短波长λ_min。

进一步地，所述频率选择表面为条状环形透明导电带，在每个结构单元中，条状环形透明导电带粘附在四个中空柱体单元上表面上，且条状环形透明导电带在沿环向相邻两个中空柱体单元间隔处断开；断开处开口间隙宽度为g，满足g大于零、且小于或等于对应处相邻两个中空柱体单元间隔大小。