[发明专利]一种基于电阻膜的宽频超材料吸波体

说明书

本发明涉及吸波材料技术领域，具体设涉及一种基于电阻膜的宽频超材料吸波体。基于电阻膜的宽频超材料吸波体由正方形结构单元在xy平面内周期延拓而成；所述正方形结构单元包括由上到下依次设置的顶层电阻膜、上层介质层、中间层电阻膜、中间层介质层和金属背板；所述顶层电阻膜的图案为由两个十字交叉的全等椭圆形组成的中心对称图形；所述上层介质层、中间层电阻膜、中间层介质层和金属背板在xy平面的投影为同一正方形，所述正方形的边长与周期相等。本发明提供的宽频超材料吸波体具有结构简单、厚度薄、极化稳定的优点，解决了超材料吸波结构吸波带宽不足、极化敏感、结构复杂的问题，并且可以实现12.85‑43GHz范围内的宽频吸波效果。

技术领域

本发明涉及吸波材料技术领域，具体设涉及一种基于电阻膜的宽频超材料吸波体。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

吸波材料是能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的损耗转变为热能的一类材料。在民用方面，近年来随着电子技术的发展，GHz频段的电子设备和通讯设备在快速增加，由此引起吸波材料广泛应用，如电磁波选择频率吸收、降低电磁干扰，提升设备的电磁兼容，消除或者减少电磁辐射污染等。而在军用方面，在现代化战争中，如何实现精准打击已经成为战争胜负的关键因素，因此实现飞机和潜艇等大型军事装备的雷达隐身性能至关重要。吸波材料通过将入射电磁波转化为热能等其他形式能量从而降低雷达散射面，可以显著提高武器装备的隐身性能，减小被敌方雷达发现的危险，提高生存能力和作战效果。

在吸波材料的设计中，一直遵循薄轻宽强的理念，但是传统的吸波材料比如磁损耗型的铁氧体，羟基铁粉等，虽然能实现在较小厚度下，较宽的吸收带宽和低频下较好的吸收效果，但是其本身密度较大，质量重，且其磁性受居里温度影响，当环境温度较高时，磁性消失，导致吸波性能失效；介电损耗型的碳化硅、碳纤维等，通过增加层数、厚度等也能实现较好的吸波效果，但是存在厚度较厚，制备工艺复杂等缺陷。

超材料作为一种通过人工设计结构，实现天然材料所不具备的物理性能。不同于传统吸波材料，超材料是通过调整结构尺寸实现电磁参数可调，从而实现有效电磁波吸收。超材料吸波结构具有厚度薄，吸收效果好，质量轻等优势，但仍存在吸波带宽不足、极化敏感、结构复杂等缺点。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于电阻膜的宽频超材料吸波体。本发明提供的宽频超材料吸波体具有结构简单、厚度薄、极化稳定的优点，解决了超材料吸波结构吸波带宽不足、极化敏感、结构复杂的问题，并且可以实现12.85-43GHz范围内的宽频吸波效果。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种基于电阻膜的宽频超材料吸波体，由正方形结构单元在xy平面内周期延拓而成；所述正方形结构单元包括由上到下依次设置的顶层电阻膜、上层介质层、中间层电阻膜、中间层介质层和金属背板；所述顶层电阻膜的图案为由两个十字交叉的全等椭圆形组成的中心对称图形；所述上层介质层、中间层电阻膜、中间层介质层和金属背板在xy平面的投影为同一正方形，所述正方形的边长与周期相等。

上述本发明的一种或多种技术方案取得的有益效果如下：

基于电阻膜的宽频超材料吸波体结构简单，忽略电阻膜层和金属层的厚度，结构总厚度仅为3mm；采用中心对称图形，具有极化稳定性。

仿真结果表明，宽频超材料吸波体的吸收频带为12.85-43GHz，在此频带范围内有两个吸收峰20.2GHz和38.7GHz，在20.2GHz实现吸收率94％，相对带宽为107.97％，实现了很好的宽频吸波性能。

相比同类型吸波范围大致相同在12-40GHz区间的电阻膜吸波体，本发明设计的吸波体结构更简单，且吸收带宽更宽。

附图说明