基于寬邊折疊偶極子陣列的寬帶微波吸收體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微波電路領(lǐng)域，特別是一種基于寬邊折疊偶極子陣列的寬帶微波吸收 體。
【背景技術(shù)】
[0002] 武器裝備對雷達(dá)隱身與反隱身方面的應(yīng)用一直都是國防科研中的重要課題。譬如 將微波吸收材料應(yīng)用在雷達(dá)隱身方面，用于降低目標(biāo)的雷達(dá)散射截面，已經(jīng)逐漸成為提升 現(xiàn)代武器裝備及指揮系統(tǒng)作戰(zhàn)能力的重要參考指標(biāo)；此外，電子設(shè)備中信息通過傳導(dǎo)和輻 射的形式向外部泄露，對于信息安全來說電磁輻射比傳導(dǎo)更容易被偵獲，因此使用微波吸 收材料/屏蔽材料用于提高電子設(shè)備的電磁環(huán)境安全性方面的研究，對于軍用設(shè)備或民用 電子信息產(chǎn)品來說都有重大的研究意義和廣泛的應(yīng)用前景。
[0003] 電磁波吸收體的使用是實(shí)現(xiàn)屏蔽電磁波不干擾其它設(shè)備以及不被其它設(shè)備干擾 的一種有效手段。根據(jù)其作用機(jī)理不同，吸收體的研究主要分為兩大類：一種是對新型材料 的研究，例如吸收劑，吸波材料等復(fù)合材料的設(shè)計以及超材料的運(yùn)用；另外一種就是基于電 路理論的設(shè)計，例如金屬網(wǎng)，Salisbury屏，Jaumann吸收體以及不僅包含電阻成分還包含 電抗成分的電路模擬吸收體。目前，對電路模擬吸收體的研究著重于對電阻性材料的研究， 通過設(shè)計不同形狀和不同阻抗值的電阻膜，來實(shí)現(xiàn)對入射電磁波的吸收。對于此類吸收體 來說，若想在更寬的帶寬內(nèi)獲得比較理想的吸收性能，則采取的主要手段是增加吸收層的 層數(shù)，這不僅會增加制作的成本，還會使得吸收體的體積和重量增加。
[0004] 由上可知，現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法比較復(fù)雜，且很難實(shí)現(xiàn)既具有工作帶寬寬的特性 又具有低剖面特性的微波吸收體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種基于寬邊折疊偶極子陣列的寬帶微波吸 收體，它能在寬頻段內(nèi)吸收入射電磁波。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于寬邊折疊偶極子陣列的寬帶微波吸 收體，包括若干個呈周期性排列的雙極化寬邊折疊偶極子方型單元，每個雙極化寬邊折疊 偶極子方型單元均包括兩個相同的寬邊折疊偶極子、介質(zhì)基板、聚苯乙烯泡沫板和金屬板， 上述兩個寬邊折疊偶極子相互垂直相交，其交點(diǎn)位于寬邊折疊偶極子的中心，所述寬邊折 疊偶極子印制在介質(zhì)基板上，介質(zhì)基板下方設(shè)置金屬板，介質(zhì)基板和金屬板之間填充聚苯 乙烯泡沫板，上述兩個寬邊折疊偶極子分別位于雙極化寬邊折疊偶極子方型單元的兩條對 角線上；每個寬邊折疊偶極子均包括第一金屬貼片、第二金屬貼片、金屬帶、第一金屬柱、第 二金屬柱、第一電阻、第二電阻和金屬連接帶，第一金屬貼片和第二金屬貼片的結(jié)構(gòu)相同， 均為帶兩個切角的矩形，所述兩個切角位于矩形的同一個窄邊，第一金屬貼片的切角端連 接第一電阻，第一金屬貼片的另一端設(shè)置第一金屬柱，第一電阻的另一端通過金屬連接帶 與第二電阻相連，第二電阻的另一端與第二金屬貼片的切角端相連，第二金屬貼片的另一 端設(shè)置第二金屬柱，金屬帶位于介質(zhì)基板的底層且位于金屬連接帶正下方，金屬帶的兩端 分別與第一金屬柱和第二金屬柱相連，所述第一電阻和第二電阻的結(jié)構(gòu)相同。
[0007] 介質(zhì)基板的介電常數(shù)ε^為2. 2~10. 2,厚度d為1. 5mm。
[0008] 聚苯乙烯泡沫板的等效介電常數(shù)為1. 03~1. 07,厚度為其中λ〇為 自由空間的波長。
[0009] 第一金屬貼片的最大寬度為金屬帶寬度的十倍，金屬帶的長度等于第一金屬貼 片、第二金屬貼片、第一電阻、第二電阻和金屬連接帶的長度總和，第一金屬貼片切角端的 寬度與第一電阻及金屬連接帶的寬度相同；第一金屬柱和第二金屬柱之間的距離為金屬帶 長度的〇. 9倍，第一金屬柱和第二金屬柱的高度相同，均等于介質(zhì)基板的厚度。
[0010] 第一電阻和第二電阻的阻值相同，均為110歐姆~130歐姆。
[0011] 雙極化寬邊折疊偶極子方型單元以方型晶格的形式進(jìn)行周期排列。
[0012] 雙極化寬邊折疊偶極子方型單元以三角形晶格的形式進(jìn)行周期排列。
[0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：1)本發(fā)明提出的基于寬邊折疊偶極子陣 列的微波吸收體，可實(shí)現(xiàn)對雙極化入射電磁波的吸收；其相對工作帶寬超過110%，并且當(dāng) 入射波的角度為45°時，吸收帶寬仍然保持在90%以上；2)本發(fā)明提出的基于折疊偶極子 結(jié)構(gòu)的微波吸收體，雖然采用了雙層的介質(zhì)材料，卻只采用了單層的金屬貼片電路，配合薄 膜貼片電阻的使用，結(jié)構(gòu)更加簡單，加工更容易，并且成本和重量都相對較小，因而可以大 規(guī)模生產(chǎn)；此外，還可與其他技術(shù)，譬如MEMS開關(guān)技術(shù)相結(jié)合設(shè)計出具有接收、發(fā)射及吸收 等功能的雷達(dá)系統(tǒng)部件。
[0014] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的寬邊折疊偶極子的頂層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2為本發(fā)明的寬邊折疊偶極子的底層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖3為本發(fā)明的寬邊折疊偶極子的側(cè)視圖。
[0018] 圖4為周期單元的三維示意圖。
[0019] 圖5為基于方型柵格的寬邊折疊偶極子陣列的寬帶微波吸收體結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0020] 圖6為基于三角型柵格的寬邊折疊偶極子陣列的寬帶微波吸收體結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0021] 圖7為基于方型柵格的寬邊折疊偶極子陣列的寬帶微波吸收體結(jié)構(gòu)對不同入射 角度下的兩種極化波的反射系數(shù)曲線圖，其中圖（a)為ΤΕ波反射系數(shù)曲線，圖（b)為ΤΜ波 反射系數(shù)曲線。
[0022] 圖8為基于三角型柵格的寬邊折疊偶極子陣列的寬帶微波吸收體結(jié)構(gòu)對不同入 射角度下的兩種極化波的反射系數(shù)曲線圖，其中圖（a)為TE波反射系數(shù)曲線，圖（b)為TM 波反射系數(shù)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6,本發(fā)明的一種基于寬邊折疊偶極子陣列的寬 帶微波吸收體，包括若干個呈周期性排列的雙極化寬邊折疊偶極子方型單元12,每個雙極 化寬邊折疊偶極子方型單元12均包括兩個相同的寬邊折疊偶極子、介質(zhì)基板9、聚苯乙烯 泡沫板10和金屬板11，上述兩個寬邊折疊偶極子相互垂直相交，其交點(diǎn)位于寬邊折疊偶極 子的中心，所述寬邊折疊偶極子印制在介質(zhì)基板9上，介質(zhì)基板9下方設(shè)置金屬板11，介質(zhì) 基板9和金屬板11之間填充聚苯乙烯泡沫板10,上述兩個寬邊折疊偶極子分別位于雙極化 寬邊折疊偶極子方型單元12的兩條對角線上；
[0024] 每個寬邊折疊偶極子均包括第一金屬貼片1、第二金屬貼片2、金屬帶3、第一金屬 柱4、第二金屬柱5、第一電阻6、第二電阻7和金屬連接帶8,第一金屬貼片1和第二金屬貼 片2的結(jié)構(gòu)相同，均為帶兩個切角的矩形，所述兩個切角位于矩形的同一個窄邊，第一金屬 貼片1的切角端連接第一電阻6,第一金屬貼片1的另一端設(shè)置第一金屬柱4,第一電阻6 的另一端通過金屬連接帶8與第二電阻7相連，第二電阻7的另一端與第二金屬貼片2的 切角端相連，第二金屬貼片2的另一端設(shè)置第二金屬柱5,金屬帶3位于介質(zhì)基板9的底層 且位于金屬連接帶8正下方，金屬帶3的兩端分別與第一金屬柱4和第二金屬柱5相連，所 述第一電阻6和第二電阻7的結(jié)構(gòu)相同。
[0025] 所述的介質(zhì)基板9的介電常數(shù)εr為2. 2~10. 2,厚度d為1. 5mm。
[0026] 所述的聚苯乙烯泡沫板10的等效介電常數(shù)為1. 03~1. 07,厚度為/^，其 中λ。為自由空間的波長。
[0027] 所述的第一金屬貼片1的最大寬度為金屬帶3寬度的十倍，金屬帶3的長度等于 第一金屬貼片1、第二金屬貼片2、第一電阻6、第二電阻7和金屬連接帶8的長度總和，第一 金屬貼片1切角端的寬度與第一電阻5及金屬連接帶8的寬度相同；第一金屬柱4和第二 金屬柱5之間的距離為金屬帶3長度的0. 9倍，第一金屬柱4和第二金屬柱5的高度相同， 均等于介質(zhì)基板9的厚度。
[0028] 所述的第一電阻6和第二電阻7的阻值相同，均為110