[发明专利]基于Non-foster有源结构的三维超宽带双极化吸波器

说明书

本发明提出了基于Non‑foster有源结构的三维超宽带双极化吸波器，其基本结构单元主要由上层三维立体井字形电阻膜结构与下层Non‑foster有源平板结构组成。其中井字形电阻膜结构由介质片上覆盖导电碳薄膜构成，Non‑foster有源平板结构从上到下分别包含介质层、铁氧体磁性材料层以及金属地板层；介质层上、下表面在xy方向上分别铺设有两条金属线，上表面的金属线之间连接有集总电阻元件，下表面的金属线之间连接有Non‑foster电路。实验表明，本发明在0.19GHz‑50GHz对电磁波吸收率达到90％以上，相对带宽为198％。本发明还具有双极化、低剖面、厚度薄、易复合等优点。

技术领域

本发明涉及电磁波吸收器领域，特别涉及一种基于三维立体井字形电阻膜结构与Non-foster有源平板结构复合的超宽带双极化吸波器。

背景技术

微波吸收器用于减小物体的雷达截面，在过去的70年里吸引了大量研究。在微波工程中长期的挑战性问题之一是使用极薄的结构对电磁波实现超宽带吸收，根据Rozanov理论要想增加吸收器带宽必须增加其厚度，磁性材料有利于减小吸收器的厚度，增加带宽但还是受Rozanov理论限制。

论文“Broadband and thin magnetic absorber with non-Foster metasurfacefor admittance matching”打破了Rozanov理论限制的限制，但其吸收的带宽只有0.1GHz-1GHz。中国专利CN202010504878.4公开的基于非福斯特电路的超薄超宽带平板吸波器，提出加载磁性材料FSS结构在0.25GHz-16GHz吸收率在80％以上，虽然吸波带宽较宽但吸收性能较差且为单极化吸波。故目前存在的问题在于在有限厚度情况下实现较高带宽并对双极化电磁波达到非常好的吸波性能。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种基于Non-foster有源结构的三维超宽带双极化吸波器，以实现超薄超宽带双极化吸波。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

基于Non-foster有源结构的三维超宽带双极化吸波器，由基本结构单元在xy平面内周期延拓而成，所述基本结构单元主要由上层三维立体井字形电阻膜结构与下层Non-foster有源平板结构组成；所述Non-foster有源平板结构从上到下分别包含介质层、铁氧体磁性材料层以及金属地板层；所述介质层上表面在xy方向上分别铺设有两条金属线，四条金属线构成十字形状，相同方向上的两条金属线之间连接有集总电阻元件；所述介质层下表面在xy方向上分别铺设有两条金属线，四条金属线构成十字形状，相同方向上的两条金属线之间连接有Non-foster电路；所述井字形电阻膜结构由介质片上覆盖导电碳薄膜构成，包括x方向相互平行的两块电阻膜片和与其垂直相交的y方向相互平行的两块电阻膜片。

作为优选，所述井字形电阻膜结构的介质片为PET介质片，介质片的内外表面除交接处均覆盖有纳米级厚度的导电碳薄膜。

作为优选，通过调整介质片的高度、电阻膜方阻、电阻膜缝隙调整吸波带宽。

作为优选，所述Non-foster有源平板结构中的介质层上、下表面的四条金属线构成的十字形状的中心，以及井字形电阻膜结构的中心与基本结构单元的中心在同一垂直于xy平面的直线上。

作为优选，所述Non-foster电路为浮地型结构，电路版图采用四层layout设计，顶层为射频走线，第二层为参考地层，第三层为电源层，底层为去耦电路及直流偏置走线，其中层叠之间采用介质隔开。

作为优选，同一基本结构单元的xy不同极化方向上的Non-foster电路在同一块PCB电路板上，通过在PCB板上打孔连接金属线。

作为优选，同一行或同一列的所有基本结构单元的Non-foster电路集成在一块PCB电路板上。