[发明专利]基于人工表面等离激元的超宽带、大角度掠入射吸波体

说明书

提供一种超宽带、大角度掠入射的吸波体单元，形状为三维立体结构，整个单元自下而上看，第一部分是水平放置的正方形金属薄片，它的边长为dsubgt;s/subgt;；第二部分是由4个矩形薄片依次成45°夹角拼插而成的立体结构；第二部分的4个矩形薄片分为两种，分别标记为“PartI”和“PartII”，它们的短边长度、介质板厚度和介质板材料都相同。还提供一种由上述吸波体单元构成的n×n阵列。该吸波体单元和阵列采用正交弯折型人工表面等离激元结构，将空间入射的电磁波转换成表面波，并通过高损耗介质和加载电阻的综合作用吸波，拓宽吸波带宽，大大拓展入射电磁波的角度，吸波率对电磁波入射方向的垂直和水平方位角均具有良好的稳定性，可用于设计超宽带、大角度电磁波入射时的隐身材料。

技术领域

本发明涉及电磁吸波材料的设计，具体涉及一种基于人工表面等离激元的超宽带、大角度掠入射的吸波体设计。

背景技术

雷达隐身技术是衡量武器装备在战场中生存能力的一个关键指标，在电磁隐身领域，通常用雷达散射截面(Radar Cross Section，RCS)来表征，低RCS的武器装备能减少目标被敌方发现、识别、跟踪和攻击的概率，同时为战术规避、电子对抗技术的应用创造条件。近年来，完美电磁超材料(Metamaterial)吸波体由于其频带宽、吸波强及电磁参数可调等诸多优势，受到广泛重视。完美吸波体最早由Landy教授于2008年首次提出，文献(N.I.Landy，S.Sajuyigbe，J.J.Mock，et al.，“Perfect metamaterial absorber，”Physical Review Letters，vol.100，No.20，pp.207402，2008)利用超材料的电磁耦合特性设计出在窄带内能实现完美吸波的超材料，此后，研究者在拓展吸波体带宽上做了诸多探索，如采用磁性介质基板、多级谐振相连，以及加载电阻、电容等元器件的方法，均可以拓展吸波体的吸收带宽。然而，目前已有的电磁吸波体，在电磁波垂直入射时，吸收效果最好，而实际应用中电磁波绝少有垂直入射的情况，当电磁波倾斜入射时，电磁吸波体的吸收性能急剧恶化。

人工表面等离激元(Spoof Surface Plasmon Polaritons，SSPP)是在微波频段模拟光波频段表面等离激元(Surface Plasmon Polaritons，SPP)传输的结构，它能将电磁波束缚在其表面附近，以表面波的形式进行传播，在截止频率附近处，电磁波在SSPP结构中传输的群速度近似于0，电磁波“停滞”在SSPP结构中，此时，采用高损耗介质或者加载吸收电阻，可以对电磁波进行有效吸收，这方面的研究目前还较少，尤其当电磁波入射角度增大到60°以上，甚至入射角更大接近掠入射时，目前公开报道的吸波体吸波性能会显著恶化，此外，对不同方位角的来波均在带宽内保持高效的吸波率稳定性也是当前应用中亟待解决的关键问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，在保持吸波体吸波效果的同时，为了进一步提高吸波体对大入射角、全方位角电磁波的吸波稳定性，同时拓展吸波体的吸波带宽，本发明提出一种超宽带、大角度掠入射的吸波体单元，形状为三维立体结构，由两部分组成；整个单元自下而上看，第一部分是水平放置的正方形金属薄片，它的边长为d_s；第二部分是由4个矩形薄片依次成45°夹角拼插而成的立体结构；第二部分的4个矩形薄片分为两种，分别标记为“PartI”和“PartII”，它们的短边长度、介质板厚度和介质板材料都相同；