一種低通高吸型電磁功能層制造技術

技術編號:12829802 閱讀:55 留言:0更新日期:2016-02-07 17:04
本發明專利技術公開了一種低通高吸型電磁功能層,包括低通高阻型頻率選擇表面,由刻蝕在介質基板兩面上的不同結構尺寸的金屬結構單元陣列構成,單元陣列的周期p=10.0-20.0mm,金屬結構單元具有旋轉對稱性,其頻率選擇特與入射波極化方向無關,且兩面金屬結構單元的大小不同;吸波單元陣列,由磁損耗吸波材料或電阻型吸波材料制作的正方形或圓形小片構成的周期性陣列,在高頻段具有寬帶吸波性能,吸波單元尺寸小于金屬結構單元的尺寸,并且粘結在低通高阻型頻率選擇表面帶有尺寸較小金屬結構單元的一側。本發明專利技術所得材料帶內插損小、厚度小、設計靈活、成本低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電磁透波材料和吸波材料
,具體涉及一種低通高吸型電磁功會κ?。
技術介紹
在工作頻帶內高效透波、在工作頻帶外高效吸波的電磁功能層在抗干擾通訊、電磁防護、電磁隱身等領域具有重要的應用需求。目前透波材料和吸波材料設計是各自相對獨立的,缺乏對帶內信號高通透、帶外信號高吸收的新型電磁材料。絕大多數吸波材料都是基于金屬反射背板設計其吸波性能,當撤掉金屬背板時,同樣厚度的吸波材料的吸波性能在其工作頻段會大幅下降,在其工作頻段外頻段吸收率反而有所增大。當移除金屬背板時,傳統吸波材料不具有頻率選擇吸波特性,其吸波性能僅與其電厚度有關。傳統吸波材料對帶外信號產生強烈吸收的同時對帶內信號帶來吸收衰減和反射損耗,造成很大的插入損耗,導致工作頻段內的天線或微波系統性能大幅惡化。例如,加載金屬背板的吸波膠片只需要1.5mm的厚度就可以實現X、Ku波段大于70%的吸收率,當移除金屬背板時,需要采用6mm厚同樣材料的吸波膠片。并且,在沒有金屬背板的情況下,隨著厚度的繼續增加,由于吸波材料與空氣阻抗失配造成的強反射,其吸波性能達到飽和,吸收率只能維持在80%左右。吸波材料厚度的增大急劇惡化吸波頻段外的帶通特性,帶來顯著的吸收衰減損耗和反射損耗,所以,僅僅依靠吸波材料很難實現具有帶內高通透、帶外高吸收的電磁功能層。
技術實現思路
為解決上述問題,本專利技術提供了一種低通高吸型電磁功能層,通過在高通低阻型頻率選擇表面上加載吸波單元陣列,利用頻率選擇表面在高頻段的反射特性以及吸波單元在高頻段的吸收特性實現對高頻電磁波的高效吸收;同時利用頻率選擇表面的低頻透波特性和吸波單元的占空比設計保證低頻段電磁波的高效透過。為實現上述目的,本專利技術采取的技術方案為:—種低通高吸型電磁功能層,包括低通高阻型頻率選擇表面,由刻蝕在介質基板兩面上的不同結構尺寸的金屬結構單元陣列構成,單元陣列的周期p = 10.0-20.0_,金屬結構單元具有旋轉對稱性,其頻率選擇特與入射波極化方向無關,且兩面金屬結構單元的大小不同;吸波單元陣列,由磁損耗吸波材料或電阻型吸波材料制作的正方形或圓形小片構成的周期性陣列,在高頻段具有寬帶吸波性能,吸波單元尺寸小于金屬結構單元的尺寸,并且粘結在低通高阻型頻率選擇表面帶有尺寸較小金屬結構單元的一側。優選地,所述金屬結構單元采用大小不同的雙層正方形金屬貼片,正方形金屬貼片的金屬層厚度t = 0.013-0.030mm,其中一側較大邊長的正方形金屬貼片結構單元的邊長3:= 9.0-19.0mm,另一側較小正方形金屬貼片結構單元的邊長a 2= 8.6-18.0mm,兩正方形金屬貼片之間設有介質基板,介質基板的厚度在t:= 0.1-1.0mm之間,基板的相對介電常數 ε r= 2.0-4.6,損耗角正切 tan δ = 0.0001-0.025。優選地,所述吸波單元陣列是由寬帶磁性吸波材料做成的正方形方塊構成的周期性陣列,其在平面內的重復周期與低通高阻頻率選擇表面的重復周期相等。優選地,所述吸波單元陣列所采用磁性吸波材料的相對介電常數的實部ε / =8-16,虛部在ε r” = 0.3-2 ;相對磁導率介于μ/ = 1-6,虛部μ/’ = 0.3-2。磁性吸波材料方塊的邊長a3小于金屬結構單元的尺度,并且a 3= 8.0-18.0mm。優選地,所述吸波單元陣列的厚度t2= 1.0-3.0mm。優選地,所述吸波單元陣列粘接在低通高阻型頻率選擇表面較小尺寸的金屬結構單元上,其幾何中心與較小尺寸金屬結構單元的幾何中心重合。優選地,所述正方形金屬貼片采用銅、鋁、銀、金、錫、鋅、鋁鎂合金中的一種材質。本專利技術通過頻率選擇表面正方形金屬貼片的邊長設計和基板的厚度/損耗設計調控低通高吸功能層在低頻段的插損以及在高頻段的截止頻率,通過頻率選擇表面兩側正方形金屬貼片的邊長比值設計調控過渡帶的陡峭度,通過吸波方塊的占空比設計及厚度設計調控低通高吸功能層在高頻段的吸波性能。本專利技術具有以下有益效果:本專利技術通過雙層金屬結構單元低通高阻頻率選擇表面的頻率選擇特性設計和吸波單元陣列的占空比設計,在降低低頻段插損的同時增大高頻段的吸波效率;本專利技術的應用,在幾乎不影響低頻段電磁波傳輸的前提下,可對高頻段電磁波的吸波性能進行調控,在電磁兼容、電磁防護、電磁隱身等領域具有很大的應用潛力;所得材料帶內插損小、厚度小、設計靈活、成本低。【附圖說明】圖1為本專利技術實施例低通尚吸電磁功能層不意圖;圖2為本專利技術實施例低通高吸電磁功能層結構的單元分離結構示意圖;圖3為本專利技術實施例低通高阻頻率選擇表面的電磁波傳輸特性;圖4為本專利技術實施例吸波方塊單元的電磁參數;圖5為本專利技術實施例低通高吸電磁功能層的電磁波傳輸特性;圖6為本專利技術實施例低通高吸電磁功能層的電磁波吸收特性;圖7為本專利技術實施例加載蒙皮的低通高吸電磁功能層結構單元分離結構示意圖;圖8為本專利技術實施例加載蒙皮低通高吸電磁功能層的電磁波傳輸特性;圖9為本專利技術實施例加載蒙皮低通高吸電磁功能層的電磁波吸收特性。【具體實施方式】為了使本專利技術的目的及優點更加清楚明白,以下結合實施例對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術,并不用于限定本專利技術。實施例如圖1-2所示,本實施例的低通高阻頻率選擇表面采用雙層正方形金屬貼片結構單元陣列,吸波單元陣列采用由磁性吸波方塊構成的陣當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低通高吸型電磁功能層,其特征在于,包括低通高阻型頻率選擇表面,由刻蝕在介質基板兩面上的不同結構尺寸的金屬結構單元陣列構成,單元陣列的周期p=10.0?20.0mm,金屬結構單元具有旋轉對稱性,其頻率選擇特與入射波極化方向無關,且兩面金屬結構單元的大小不同;吸波單元陣列,由磁損耗吸波材料或電阻型吸波材料制作的正方形或圓形小片構成的周期性陣列,在高頻段具有寬帶吸波性能,吸波單元尺寸小于金屬結構單元的尺寸,并且粘結在低通高阻型頻率選擇表面帶有尺寸較小金屬結構單元的一側。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員:王甲富屈紹波馬華張介秋龐永強杜紅亮
申請(專利權)人:中國人民解放軍空軍工程大學
類型:發明
國別省市:陜西;61

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