[发明专利]基于电阻膜的宽带超材料吸波单元及吸波材料

说明书

本发明公开了一种基于电阻膜的宽带超材料吸波单元及吸波材料，所述吸波单元由电阻膜加工而成，通过改变超材料吸波单元的结构和电阻膜的方阻来达到吸收电磁波的作用。当电磁波照射到该超材料吸波单元中时，能有效地被吸收和消耗掉，实现宽带吸波特性。将超材料吸波单元周期性排列组成吸波阵列，并将其与微带贴片天线相结合，在不改变微带贴片天线的辐射性能的前提下，可实现天线RCS的缩减，从而达到天线隐身的目的。

技术领域

本发明涉及超材料吸波器领域，特别是一种基于电阻膜的宽带超材料吸波单元及吸波材料。

背景技术

电磁超材料吸波器是由电磁超材料和介质基板组成的复合结构，它能有效的吸收入射电磁波，达到完美吸波的效果。

超材料吸波器在近几年的研究中受到了极大的关注，它是一种新型的吸波材料，在军事和民用方面的电磁隐身技术领域有很好的应用前景。吸波材料一般由周期性吸波单元构成吸波阵列，吸波单元是通过设计亚波长微结构，有效调节其等效介电常数和等效磁导率，从而使其波阻抗与自由空间阻抗匹配，实现完美吸波的效果。但由于共振特性的影响，超材料吸波器的吸收带宽相对较窄，不能满足宽频吸波的要求，阻碍了其在隐身方面的应用。目前，拓展吸波器带宽的主要方式有：采用多层堆叠结构使多个共振峰连接在一起；加载集总元件对入射电磁波进行存储和消耗；同一平面内多单元结构周期性排列实现多频带完美吸波。

雷达散射截面是表征目标在雷达波照射下所产生回波强度的一种物理量，它是衡量目标隐身性能优劣的重要指标。在电磁隐身技术中，缩减雷达散射截面已经受到国内外研究者的高度重视。为了实现目标的低可探测性，系统对天线隐身性能的要求也越来越高，缩减天线的RCS有很多的应用前景。

现有技术中，由于超材料吸波器的吸收带宽较窄，而展宽其带宽的方式一是会导致吸波器的厚度比较厚，不利于应用在武装设备等的隐身中；二是加载集总元件加工复杂且成本高，又不利于大规模应用。若采用电阻膜的方式，既减小了吸波器的厚度又避免了加载集总元件的复杂工艺，同时又能保证入射的电磁波被有效地吸收和衰减，实现宽带吸波的特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电阻膜的宽带超材料吸波单元及吸波材料，用于缩减天线的RCS，实现低可探测性，从而达到天线隐身的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于电阻膜的宽带超材料吸波单元，包括电阻膜、介质板和下表面金属；所述介质板为具有一定厚度的正方形介质板，在所述介质板上表面设置有电阻膜，所述电阻膜的中心与介质板的中心位于同一竖直线上，所述电阻膜为正方形电阻膜且电阻膜对称的两边开有直径为d的半圆，两个半圆的圆心连线平行于正方形介质板的某一对角线；在所述介质板下表面设置有与介质板大小相同的下表面金属。

还提供了一种基于电阻膜的宽带超材料吸波单元制成的吸波材料，由基于电阻膜的宽带超材料吸波单元等间距周期排列组成吸波阵列而成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)吸波单元采用电阻膜设计，单元结构简单，剖面低；2)吸波单元具有宽频带吸波特性，例如，在介质板厚度为2.3mm，相对介电常数4.4时，吸波率为0.9以上的带宽为8.2GHz(中心频率为15GHz)，相对吸收带宽为54.7％，吸波效果覆盖整个Ku波段；3)吸波单元具有偏振不敏感特性，在11GHz～19GHz(中心频率为15GHz)频段内，TE与TM波的吸波特性完全吻合；4)吸波单元具有稳定的低入射角吸波特性，在电磁波入射角度小于30°时，该吸波单元能在工作频带范围保持稳定的吸波效果；5)吸波器运用于缩减天线的RCS，将吸波器与天线相结合，在不影响天线辐射性能的同时，可以大幅度地缩减天线RCS，实现天线的隐身效果。

附图说明

图1为本发明吸波单元结构示意图。

图2为本发明吸波单元俯视图。