[发明专利]一种透波窗口可开关的吸透一体材料

说明书

本发明提供一种透波窗口可开关的吸透一体材料，属于人工超材料技术领域。该材料通过设计阻抗层和频率选择表面层的构成，实现了吸收‑透波‑吸收型吸透一体材料在宽带透波范围内的透波带可开关，且实现手段简单；且本发明设计的吸透一体材料采用两个二维结构组合而成，均可由印刷PCB板实现，成本低，加工简单；且材料单元尺寸小于六分之一波长，具有小型化的特性。

技术领域

本发明属于人工超材料技术领域，具体涉及一种透波窗口可开关的吸透一体材料。

背景技术

吸透一体材料是一种新型人工电磁材料，可以用于军事装备上的天线隐身。用吸透一体材料制作天线罩，在天线的工作频段显示透波特性，不影响天线的正常工作，而在天线工作频段外显示吸波特性，吸收敌方雷达照射的电磁波，降低天线雷达散射截面，从而实现天线电磁隐身。由于军事装备的天线工作频带有一定带宽，因此要求吸透一体材料的透波频带具有一定带宽，且具备较低的插入损耗。然而，由于透波的双向性，透波频带的存在也会增大被敌方雷达发现的风险。当天线关闭时，希望能够关闭吸透一体材料的透波带。这种频率响应可以随着需求而实时变化的吸透一体材料通常被称为可重构吸透一体材料。但是目前关于可重构吸透一体材料的研究主要集中在窄带透波型材料中，即窄透波带可开关，由于实际工作需求，宽带透波带可重构的吸透一体材料的设计亟待解决。

发明内容

针对背景技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种透波窗口可开关的吸透一体材料，该材料通过设计阻抗层和频率选择表面层的构成，实现了吸收-透波-吸收型吸透一体材料在宽带透波范围内的透波带可开关，且实现手段简单。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种透波窗口可开关的吸透一体材料，包括n×n个结构单元，所述结构单元包括阻抗层和频率选择表面层，所述阻抗层包括第一介质层和位于第一介质层上表面的第一金属层，所述频率选择表面层由四个基本单元按2×2排列构成，所述基本单元从上至下依次为第二金属层、第二介质层、第三金属层、第三介质层和第四金属层，其特征在于，所述第一金属层的中心为交指谐振结构，所述交指谐振结构的两端分别连接一个第一矩形，所述第一矩形位于第二矩形长边中心位置；所述第一矩形在靠近交指谐振结构的位置开缝，用于焊接电阻；所述交指谐振结构由七个金属条组成，中间第四金属条两端与所述第一矩形相连，所述第四金属条与第三金属条、第五金属条之间的间距均为d₁，其余相邻金属条之间的间距为d₂；所述第四金属条的宽度为a₁，其余六个金属条的宽度相同，为a₂，所述第四金属条的中心开缝，用于焊接二极管；所述第二金属层和第三金属层均为工字形，所述第二金属层的对称横梁中心开缝，用于焊接二极管，所述第四金属层中间、沿工字形两臂方向开缝；所述阻抗层与频率选择表面层尺寸相同，两者之间的间距为D，为中心频率的四分之一波长，中间填充介质为空气。

进一步地，所述n≥8。

进一步地，所述第一金属层中交指谐振结构中第四金属条的长度为5mm，宽a₁为0.5mm，第四金属条中心处的缝隙宽度为0.4mm，其余六个金属条的长度为3.65mm，宽度a₂为0.2mm，所述交指谐振结构中间第四金属条与两侧金属条之间的间距为d₁为1mm，其余相邻金属条之间的间距d₂为0.2mm；所述第一矩形的宽度为5.5mm，长度为10mm；第一矩形上的缝隙距离交指谐振结构2mm，缝隙宽度为0.5mm；所述第二矩形的长度为30mm，宽度为1mm；所述第一介质层的厚度为0.254mm，尺寸为30mm×30mm。

进一步地，所述阻抗层与频率选择表面层之间的间距D为18mm。