[发明专利]基于超材料的新型平面电磁吸波体结构

说明书

本发明公开了一种基于超材料的新型平面电磁吸波体结构。包括至少一个吸波体结构单元，每个吸波体结构单元包括自上而下依次布置的顶层镀铜金属层、上层介质基板层、中间层镀铜金属层、下层介质基板层和金属反射层，五部分相邻之间紧密贴合；所述的顶层镀铜金属层和中间层镀铜金属层均为具有特定刻蚀图案的同心开口谐振环结构。本发明满足16‑21.2GHz高频范围内宽带的电磁辐射吸收和抑制。该发明专利设计新颖、结构简单，能以周期阵列的方式直接应用在高速封装系统的设计上。

技术领域

本发明涉及电磁波传播与接收技术领域，具体是一种用于三维高速电子封装系统上的具有高频宽带电磁辐射吸收和抑制特性的新型电磁超材料的吸波体结构设计。

背景技术

随着集成电路的发展，设计出能抑制电磁干扰的电磁吸波体，对电路设计而言是非常有意义的。随着高速数字电路、高速信号处理、以及射频电路与数字电路集成化等因素，使得三维封装结构内部具有各种复杂的噪声。由于加载吸波体结构具有结构简单、吸收率高、可根据尺寸进行周期阵列设计、灵活度高、成本低廉等优势，成为抑制电磁干扰的有效手段。

吸波体结构最开始是波士顿大学Landy教授等人在2008年首次提出超材料吸波体的概念。多年来，超材料吸波体已经取得了非常重要的进展。通过合理地设计超材料的单元结构，可以使得某一频率下的等效介电常数和等效磁导率相同(实部和虚部分别同时相等)，进而使超材料的输入阻抗与自由空间的阻抗完全匹配，让入射波几乎无反射地被超材料吸收，这就是超材料吸波体的工作原理。

现有抑制电磁辐射的各种超材料吸波体结构设计多种多样。而本发明提出了一种吸收频带覆盖16GHz-21.2GHz范围吸收率近乎99％的结构简单的宽带超材料吸波体。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于超材料的吸波体结构设计，能够在16GHz-21.2GHz频段范围内吸收效果近乎99％，实现有效的吸波特性。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：

本发明包括至少一个吸波体结构单元，每个吸波体结构单元包括自上而下依次布置的顶层镀铜金属层、上层介质基板层、中间层镀铜金属层、下层介质基板层和金属反射层，相邻层之间紧密贴合；所述的顶层镀铜金属层和中间层镀铜金属层均为镀铜的具有特定刻蚀图案的同心开口谐振环结构。

所述的顶层镀铜金属层是由布置于内圈的一个内开口谐振环组成，所述的中间层镀铜金属层是由布置于外圈的一个外开口谐振环组成，二者均是同心圆环，每个开口谐振环是由一个完整的圆环在对称的两侧开设径向的条形缺口槽形成，外开口谐振环和内开口谐振环的两个条形缺口槽的径向方向相垂直，即外开口谐振环和内开口谐振环的开口夹角为90度。所述的顶层镀铜金属层的图案形状是刻蚀制作形成。内开口谐振环的径向尺寸小于外开口谐振环的径向尺寸，具体实施中，内开口谐振环的外径小于外开口谐振环的内径。

本发明是一种可采用印制电路板加工的，基于超材料的超薄吸波体结构。

所述的中间层镀铜金属层的外开口谐振环的条形缺口槽的径向方向沿介质基板层/金属反射层的其中一个对角方向，所述的顶层镀铜金属层内开口谐振环的条形缺口槽的径向方向沿介质基板层/金属反射层的另一个对角方向。

所述的上层介质基板层、下层介质基板层和金属反射层均为正方形，且长度和宽度分别对应相等；所述的顶层镀铜金属层和中间层镀铜金属层的外径尺寸小于介质基板层和金属反射层的尺寸。

所述的金属反射层作为接地层金属。

所述的镀铜金属层的厚度为18μm，所述的介质基板层的厚度为2mm。