[发明专利]一种双层谐振耦合吸波体

说明书

本发明公开一种双层谐振耦合吸波体，包括：金属背板，放置在所述金属背板上的若干阵列排布的吸波单元，所述吸波单元包括依次叠放的第一介质层、第一吸波结构层、第二介质层、第二吸波结构、第三介质层，所述第一介质层为最底层且与金属背板连接。本发明基于双层吸波结构层，并结合电阻膜的方阻设计了超宽谱吸波材料，通过合理选择电阻膜表面阻值以及结构参数，实现在低频、中频、高频吸波峰，且增强了低频吸收强度，从而扩宽整体吸波带宽，可实现在2‑60GHz的吸波性能小于‑10dB。利用外圆内方形、内圆外方形几何结构的各项同性，实现电磁波来波方向60度以上，电磁波都保持超宽超强吸收特性，实现2‑60GHz超薄超宽吸波体。

技术领域

本发明涉及新材料材料技术领域，尤其涉及一种双层谐振耦合吸波体。

背景技术

随着目前5G通讯行业、电子信息技术的飞速发展，5G已经被誉为打开下一次科技革命的钥匙，是全球科技竞争的顶尖领域，更是中美贸易战的直接导火索，支持5G发展，早已经超越通信行业自身，已经上升到国家战略的层面，工信部副部长陈肇雄在IMT-2020峰会上表示，5G作为新一代信息通信技术演进升级的重要方向，是实现万物互联的关键基础设施、经济社会数字化转型的重要驱动力量。与5G通信相关的各种基础设备如基站、天线阵列，以及目前各种智能家居、手机、手环、蓝牙耳机、自动驾驶等等产品的研发与生产测试，都需要在特定干净的电磁环境下进行，通常有用于研发的微波暗室和电波暗室，以及用于产线测试的电磁屏蔽箱或中小型屏蔽暗室，所有这些测试应用场景最核心的就是吸波材料。并且随着通信频段的不断提高，目前5G在毫米波频段已经上升至26GHz及39GHz。开发新型可控超薄超宽谱吸波材料是促进5G通信、万物互联、智能驾驶等各种高精尖领域基础模块研发、生产和质量管控的关键。

宽频吸收一直是阻碍吸波材料突破升级的难题。电磁波会与不同形状的图案相互作用产生多个吸收峰，同时也会与相同形状、不同尺寸的图案相互作用。通过合理调节图案形状与尺寸参数，就可能使吸收峰相互叠加形成宽频吸收。研究人员在周期吸波结构的超薄、多峰、宽频、斜入射和可调控等方面已经开展了大量的工作，并建立了各种模型进行分析。然而，每一种等效模型目前还不能完全适用全领域应用。虽然周期吸波结构在超薄和多峰吸收方面取得了较大的成果，但是如何在保证较薄厚度下实现宽频有效吸收，还是目前吸波材料应用发展的重要难题。由于缺乏有效的等效电路分析模型，宽频吸收仍然是瓶颈，尤其是低频段的宽频吸收，与国外的差距主要体现在以下三个方面：

1)低频吸波性能拓宽。国内学者设计吸波材料主要集中在高频C、X、Ku波段，而只有极少数工作在S或L波段，且吸波频带较窄。

2)吸波材料厚度减薄。吸波材料吸波带宽与厚度是一对矛盾，即宽频吸波材料往往厚度、重量很大，而厚度薄重量轻的吸波材料只能限定在很窄频带内工作。

3)产业化应用难度高。美国已将研发的新型吸波材料应用于军用领域上，用于提升它们的隐身性能和电磁兼容性，而国内吸波材料研究才刚刚起步，产业化应用程度还相对较低。因此宽频吸收、斜入射和可调控仍然是的周期吸波结构的重要研究与产业化方向。

目前结构型吸波材料，可以由泡沫等轻质材料加入吸收剂构成，且可以多层叠加实现宽频带吸波，因而具有轻质宽频的优点。但是多层吸波结构厚度通常较厚、低频吸波性能差、所占空间较大、多层粘接工艺整体力学性能下降；很难实现宽频带吸波的效果，典型的吸波屏，可以由泡沫表面加载电阻膜构成，其厚度为中心工作频率处波长的四分之一，选定合适方阻值的电阻膜，将其做成频率选择表面图案，则可以调节其工作频带。通常所用到的图案有方形、十字形、方环等。但这些图案受限于本身特点，在低频段(厚度小于四分之一波长的频带)只有一个吸收峰，很难实现超宽带(1.5GHz-80GHz)的吸波效果。因此在不改变材料以及吸波体厚度的前提下，拓展吸波体整个低频与高频段吸收带宽的问题成为当前电磁波吸波技术领域的一个急需解决的技术问题。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容