基于宽边折叠偶极子阵列的宽带微波吸收体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微波电路领域，特别是一种基于宽边折叠偶极子阵列的宽带微波吸收 体。
【背景技术】
[0002] 武器装备对雷达隐身与反隐身方面的应用一直都是国防科研中的重要课题。譬如 将微波吸收材料应用在雷达隐身方面，用于降低目标的雷达散射截面，已经逐渐成为提升 现代武器装备及指挥系统作战能力的重要参考指标；此外，电子设备中信息通过传导和辐 射的形式向外部泄露，对于信息安全来说电磁辐射比传导更容易被侦获，因此使用微波吸 收材料/屏蔽材料用于提高电子设备的电磁环境安全性方面的研究，对于军用设备或民用 电子信息产品来说都有重大的研究意义和广泛的应用前景。
[0003] 电磁波吸收体的使用是实现屏蔽电磁波不干扰其它设备以及不被其它设备干扰 的一种有效手段。根据其作用机理不同，吸收体的研究主要分为两大类：一种是对新型材料 的研究，例如吸收剂，吸波材料等复合材料的设计以及超材料的运用；另外一种就是基于电 路理论的设计，例如金属网，Salisbury屏，Jaumann吸收体以及不仅包含电阻成分还包含 电抗成分的电路模拟吸收体。目前，对电路模拟吸收体的研究着重于对电阻性材料的研究， 通过设计不同形状和不同阻抗值的电阻膜，来实现对入射电磁波的吸收。对于此类吸收体 来说，若想在更宽的带宽内获得比较理想的吸收性能，则采取的主要手段是增加吸收层的 层数，这不仅会增加制作的成本，还会使得吸收体的体积和重量增加。
[0004] 由上可知，现有技术的实现方法比较复杂，且很难实现既具有工作带宽宽的特性 又具有低剖面特性的微波吸收体。
【发明内容】
[0005] 本发明所解决的技术问题在于提供一种基于宽边折叠偶极子阵列的宽带微波吸 收体，它能在宽频段内吸收入射电磁波。
[0006] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于宽边折叠偶极子阵列的宽带微波吸 收体，包括若干个呈周期性排列的双极化宽边折叠偶极子方型单元，每个双极化宽边折叠 偶极子方型单元均包括两个相同的宽边折叠偶极子、介质基板、聚苯乙烯泡沫板和金属板， 上述两个宽边折叠偶极子相互垂直相交，其交点位于宽边折叠偶极子的中心，所述宽边折 叠偶极子印制在介质基板上，介质基板下方设置金属板，介质基板和金属板之间填充聚苯 乙烯泡沫板，上述两个宽边折叠偶极子分别位于双极化宽边折叠偶极子方型单元的两条对 角线上；每个宽边折叠偶极子均包括第一金属贴片、第二金属贴片、金属带、第一金属柱、第 二金属柱、第一电阻、第二电阻和金属连接带，第一金属贴片和第二金属贴片的结构相同， 均为带两个切角的矩形，所述两个切角位于矩形的同一个窄边，第一金属贴片的切角端连 接第一电阻，第一金属贴片的另一端设置第一金属柱，第一电阻的另一端通过金属连接带 与第二电阻相连，第二电阻的另一端与第二金属贴片的切角端相连，第二金属贴片的另一 端设置第二金属柱，金属带位于介质基板的底层且位于金属连接带正下方，金属带的两端 分别与第一金属柱和第二金属柱相连，所述第一电阻和第二电阻的结构相同。
[0007] 介质基板的介电常数ε^为2. 2~10. 2,厚度d为1. 5mm。
[0008] 聚苯乙烯泡沫板的等效介电常数为1. 03~1. 07,厚度为其中λ〇为 自由空间的波长。
[0009] 第一金属贴片的最大宽度为金属带宽度的十倍，金属带的长度等于第一金属贴 片、第二金属贴片、第一电阻、第二电阻和金属连接带的长度总和，第一金属贴片切角端的 宽度与第一电阻及金属连接带的宽度相同；第一金属柱和第二金属柱之间的距离为金属带 长度的〇. 9倍，第一金属柱和第二金属柱的高度相同，均等于介质基板的厚度。
[0010] 第一电阻和第二电阻的阻值相同，均为110欧姆~130欧姆。
[0011] 双极化宽边折叠偶极子方型单元以方型晶格的形式进行周期排列。
[0012] 双极化宽边折叠偶极子方型单元以三角形晶格的形式进行周期排列。
[0013] 本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明提出的基于宽边折叠偶极子阵 列的微波吸收体，可实现对双极化入射电磁波的吸收；其相对工作带宽超过110%，并且当 入射波的角度为45°时，吸收带宽仍然保持在90%以上；2)本发明提出的基于折叠偶极子 结构的微波吸收体，虽然采用了双层的介质材料，却只采用了单层的金属贴片电路，配合薄 膜贴片电阻的使用，结构更加简单，加工更容易，并且成本和重量都相对较小，因而可以大 规模生产；此外，还可与其他技术，譬如MEMS开关技术相结合设计出具有接收、发射及吸收 等功能的雷达系统部件。
[0014] 下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明的宽边折叠偶极子的顶层结构示意图。
[0016] 图2为本发明的宽边折叠偶极子的底层结构示意图。
[0017] 图3为本发明的宽边折叠偶极子的侧视图。
[0018] 图4为周期单元的三维示意图。
[0019] 图5为基于方型栅格的宽边折叠偶极子阵列的宽带微波吸收体结构俯视图。
[0020] 图6为基于三角型栅格的宽边折叠偶极子阵列的宽带微波吸收体结构俯视图。
[0021] 图7为基于方型栅格的宽边折叠偶极子阵列的宽带微波吸收体结构对不同入射 角度下的两种极化波的反射系数曲线图，其中图（a)为ΤΕ波反射系数曲线，图（b)为ΤΜ波 反射系数曲线。
[0022] 图8为基于三角型栅格的宽边折叠偶极子阵列的宽带微波吸收体结构对不同入 射角度下的两种极化波的反射系数曲线图，其中图（a)为TE波反射系数曲线，图（b)为TM 波反射系数曲线。
【具体实施方式】
[0023] 结合图1、图2、图3、图4、图5和图6,本发明的一种基于宽边折叠偶极子阵列的宽 带微波吸收体，包括若干个呈周期性排列的双极化宽边折叠偶极子方型单元12,每个双极 化宽边折叠偶极子方型单元12均包括两个相同的宽边折叠偶极子、介质基板9、聚苯乙烯 泡沫板10和金属板11，上述两个宽边折叠偶极子相互垂直相交，其交点位于宽边折叠偶极 子的中心，所述宽边折叠偶极子印制在介质基板9上，介质基板9下方设置金属板11，介质 基板9和金属板11之间填充聚苯乙烯泡沫板10,上述两个宽边折叠偶极子分别位于双极化 宽边折叠偶极子方型单元12的两条对角线上；
[0024] 每个宽边折叠偶极子均包括第一金属贴片1、第二金属贴片2、金属带3、第一金属 柱4、第二金属柱5、第一电阻6、第二电阻7和金属连接带8,第一金属贴片1和第二金属贴 片2的结构相同，均为带两个切角的矩形，所述两个切角位于矩形的同一个窄边，第一金属 贴片1的切角端连接第一电阻6,第一金属贴片1的另一端设置第一金属柱4,第一电阻6 的另一端通过金属连接带8与第二电阻7相连，第二电阻7的另一端与第二金属贴片2的 切角端相连，第二金属贴片2的另一端设置第二金属柱5,金属带3位于介质基板9的底层 且位于金属连接带8正下方，金属带3的两端分别与第一金属柱4和第二金属柱5相连，所 述第一电阻6和第二电阻7的结构相同。
[0025] 所述的介质基板9的介电常数εr为2. 2~10. 2,厚度d为1. 5mm。
[0026] 所述的聚苯乙烯泡沫板10的等效介电常数为1. 03~1. 07,厚度为/^，其 中λ。为自由空间的波长。
[0027] 所述的第一金属贴片1的最大宽度为金属带3宽度的十倍，金属带3的长度等于 第一金属贴片1、第二金属贴片2、第一电阻6、第二电阻7和金属连接带8的长度总和，第一 金属贴片1切角端的宽度与第一电阻5及金属连接带8的宽度相同；第一金属柱4和第二 金属柱5之间的距离为金属带3长度的0. 9倍，第一金属柱4和第二金属柱5的高度相同， 均等于介质基板9的厚度。
[0028] 所述的第一电阻6和第二电阻7的阻值相同，均为110