[发明专利]基于磁性材料与集总器件的低频超宽带吸波体

说明书

提供一种结构单元，该单元为方形结构，自上而下包括十字形金属贴片(2)、介质基板(1)、金属地板(3)，还包括与十字形金属贴片(2)同层的集总电阻(4)。介质基板(1)为正方形薄片；十字形金属贴片(2)贴合在介质基板(1)的上表面，在水平枝节和垂直枝节上各刻蚀有两个缝隙；在缝隙上加载集总电阻(4)；金属地板(3)完全覆盖介质基板(1)的底面。还提供由上述结构单元构成的基于磁性材料与集总器件的低频超宽带吸波体，为线阵或面阵，阵列中的结构单元数量越多，吸波效果越好，面阵吸波效果显著优于线阵。本发明通过磁性材料和集总电阻结合的方法实现0.23GHz～1.0GHz频段内85％以上的吸波效果，解决了P波段吸波带宽窄、吸波效果不理想的问题，且具有结构简单、超薄、小型化的优点。

技术领域

本发明涉及宽带吸波体，具体涉及一种基于磁性材料与集总器件的低频超宽带吸波体。

背景技术

超材料吸波体是一种结构型人工电磁材料，其利用单元结构的欧姆损耗和介质损耗实现对电磁波的强吸收，能达到近100％吸收率，在隐身领域具有广阔的应用前景。但是其限制在于吸收带宽较窄，且很难实现低频工作。随着先进的低频雷达的发展，需要吸波体在P波段具有良好的吸波性能，而现有的吸波体大多工作在L～X波段，针对P波段的吸波体还很少有研究。虽然通过加大单元尺寸和厚度可以适当降低吸波体的工作频率，但使其工作在P波段仍具有很大难度，并且低频工作时剖面高、尺寸大、带宽窄，这些问题都极大限制了吸波体在实际问题中的应用，所以亟待发展P波段宽带超薄吸波体技术。

发明内容

为解决传统吸波体在P波段工作时尺寸大、带宽窄、吸波效果不理想的问题，本发明提出一种结构单元，以下简称为“单元”，其特征在于，单元为方形结构，自上而下包括十字形金属贴片2、介质基板1、金属地板3，还包括与十字形金属贴片2同层的集总电阻4；其中

介质基板1为正方形薄片；

十字形金属贴片2贴合在介质基板1的上表面，其中心与介质基板1的中心重合，由水平枝节和垂直枝节十字交叉组成，水平枝节和竖直枝节分别平行于介质基板1的两条边，且两个枝节的长度与介质基板1的边长相同；水平枝节和竖直枝节的宽度可以不同；水平枝节和垂直枝节上各刻蚀有两个缝隙，共形成四个缝隙，这四个缝隙沿水平枝节和垂直枝节长度方向的尺寸完全相同，四个缝隙的宽度与所在水平枝节或垂直枝节的宽度等宽；四个缝隙靠近十字形金属贴片2中心的前边缘，与十字形金属贴片2的中心距离相等；在缝隙上加载集总电阻4，集总电阻4完全覆盖缝隙；

金属地板3完全覆盖介质基板1的底面。

在本发明的一个实施例中，介质基板1和金属地板3的边长w在22.0～42.0mm范围内；水平枝节和竖直枝节的宽度s在0.2～1.5mm范围内；介质基板1的厚度t在8.0～20.0mm范围内；十字形金属贴片2和金属地板3的金属厚度范围为0.01～0.1mm范围内；集总电阻4的阻值在100～500Ω范围内。

在本发明的一个具体实施例中，介质基板1和金属地板3的边长w为32.0mm；水平枝节和竖直枝节的宽度s为0.6mm；介质基板1的厚度t为12.0mm；十字形金属贴片2和金属地板3的金属厚度为0.035mm。

在本发明的另一个具体实施例中，集总电阻4的阻值为250Ω。

在本发明的又一个具体实施例中，在0.2GHz～1.0GHz的频段内，介质基板1的磁导率从10.9下降到3.06，介电常数在7.5左右。

还提供一种利用上述结构单元制成的基于磁性材料与集总器件的低频超宽带吸波体，该低频超宽带吸波体是由多个相同的所述结构单元组成的周期性阵列结构，整体为二维排列的面阵，阵列尺寸为M×N，也就是含有M×N个结构单元，其中M、N均为大于等于2的自然数。