专利名称：一种平板式吸波材料的制作方法
技术领域：
本发明属于电子信息技术领域，涉及电磁场与波，具体涉及平板式吸波材料。
背景技术：
目前常用的吸波材料有铁氧体、钛酸钡、金属微粉、石墨、碳化硅、导电纤维等。铁氧 体吸波材料是研究较多而且比较成熟的吸波材料，由于在高频下有较高的磁导率，而且电阻 率也较大，电磁波易于进入并快速衰减，被广泛地应用在雷达吸波材料领域中。以铁氧体为 吸收剂的吸波材料也存在一定缺陷，如高温特性差，面密度较大，各种吸波材料对匹配频率 只有在匹配厚度的情况下才能做到无反射吸收，电磁参数匹配困难，吸波性能提高和吸收频 带扩展受限等问题。
随着信息化需求的不断提高，近年来新型吸波材料不断涌现，主要有纳米材料、手性材 料、导电高聚物、及结构吸波材料等，它们都具有不同于传统吸波材料的吸波机理。本发明 所提供的新型平板式吸波材料正是利用周期结构模拟实现具有电磁波吸收功能的人工材料， 通过这一模拟便于实现材料介电常数和磁导率的调节，从而实现电磁波的高效吸收。
新型平板式吸波材料的构想源自于2008年5月杜克大学的Smith教授及Landy等人在 PHYSICAL REVIEW LETTERS, PRL 100， 207402 (2008)上发表的完美吸波结构。该结构即为 平板式吸波结构(如图1所示)，其单元结构正面为两个背向相连的开裂环构成的电谐振结 构，背面为长方形金属片，通过使电磁波困在结构内部进行谐振而达到吸收功能，实验结果 显示该吸波材料在工作频段上能达到88%的吸收率，只是由于其要求入射电磁波的电场极化 方向必须平行于背面金属片的长度方向，因而对其应用构成了极大限制。
发明内容
本发明提供一种平板式吸波材料，在保证原结构吸波性能的基础上，具有任意极化方向 电磁波吸收功能。
本发明针对Smith教授及Landy等人提出的完美吸波结构仅有单个极化方向的这一不 足，在保证原结构吸波性能的基础上，着重于拓展其极化方向。具体通过将原结构单元增加 为多分支交叉结构，如2分支呈十字交叉结构，或增加至3分支至六角交叉结构，以此类推。 随着分支的增加，所能吸收的电场极化角也随之增大，也即结构吸波的极化敏感度降低直至达到任意极化吸波要求。考虑到分支增加会使得分支末端的支节长度变短，吸波频率升高， 所以选择有限分支数(如2 4条分支)，并将终端支节由长方条变为弧形条，进而实现有限分 支数情况下的平面内任意极化电磁波吸收。
本发明详细技术方案为
一种平板式吸波材料，如图2所示，包括周期性排列的单元吸波结构，所述单元吸波结 构包括介质基板C、介质基板C的正面金属结构A和介质基板C的背面金属结构B。介质基 板C的正面金属结构A由2一条中心相互交叉的"直线形"第一金属分支线构成；所述每条 第一金属分支线的两端均具有与该条第一金属分支线垂直相连的"直线形"第二金属分支线。 介质基板C的背面金属结构B由2~4条中心相互交叉的"直线形"第一金属分支线构成；所 述每条第一金属分支线的两端均与一 "圆环形"第二金属分支线相切连接。
一种平板式吸波材料，如图2所示，包括周期性排列的单元吸波结构，所述单元吸波结 构包括介质基板C、介质基板C的正面金属结构A和介质基板C的背面金属结构B。介质基 板C的正面金属结构A由2 4条中心相互交叉的"直线形"第一金属分支线构成；所述每条 第一金属分支线的两端均具有与该条第一金属分支线相切连接的"弧线形"第二金属分支线。 介质基板C的背面金属结构B由2~4条中心相互交叉的"直线形"第一金属分支线构成；所 述每条第一金属分支线的两端均与一 "圆环形"第二金属分支线相切连接。
上述技术方案中，所述介质基板C的正面金属结构A或背面金属结构B的第一金属分 支线之间的夹角相等。
上述方案中，所述介质基板C为有机高分子聚合物基板或无机陶瓷基板。 与现有技术相比，本发明具有以下特点
1、 相对于现有的平板式吸波材料，本发明具有任意方向的极化特性，即可以吸收任意极 化方向的电磁波。
2、 相对于现有的平板式吸波材料，本发明可以在更宽电磁场入射角度内进行更优吸收。
3、 本发明电磁谐振结构相互独立，可分别进行调节，改变第一或第二金属分支线的长度 宽度都会对等效介电常数和磁导率进行改变，从而具有调谐方便的特点。
图1是Pendry等人提出的完美吸波结构示意图。
4图2是本发明提出的平板式吸波材料的结构立体示意图。其中，A是介质基板C的正面 金属结构，B是介质基板C的背面金属结构，C是介质基板。
图3是本发明的具体实施方式
的S参数仿真结果。
图4是本发明的具体实施方式
的Sll参数实测结果。
图5是本发明的具体实施方式
在入射电磁波极化角度不同时的S参数幅度值仿真结果。 图6是本发明的具体实施方式
在入射电磁波呈不同入射角度时的S参数幅度值仿真结果。
具体实施例方式
图2为本发明的一个具体实施例，该平板式吸波材料包括周期性排列的单元吸波结构。 每个单元结构包括介质基板C的正面金属结构A、介质基板C的背面金属结构B和介质基板 C。其中，介质基板C的正面金属结构A由2条相同且中心相互交叉的"直线形"第一金属 分支线构成，所述2条第一金属分支线之间的夹角均为90度；所述每条第一金属分支线的两 端均具有与该条第一金属分支线相切连接的"弧线形"第二金属分支线；所述第二金属分支 线之间形成一个具有4个相同缺口的圆环。
图3和图4给出了本发明实施例的s参数仿真和实测结果，从图中可以看出，在11.2GHz 附近，IS11I有明显吸收峰，IS21l在相对带宽很大的范围内都能小于-18dB，即反射和透射都很 小，实现了很好的电磁波吸收。图5给出了本发明实施列在入射波不同极化角度下的吸收性 能的仿真结果，可以看出本发明对任意极化电磁波都具有较好的吸收效果。图6给出了本发 明在不同电磁场入射角度时的仿真结果。可以看出在0-45度范围内，入射角的变化对结构吸 波效果影响不大。
权利要求
1、一种平板式吸波材料，包括周期性排列的单元吸波结构，所述单元吸波结构包括介质基板(C)、介质基板(C)的正面金属结构(A)和介质基板(C)的背面金属结构(B)；其特征在于所述介质基板(C)的正面金属结构(A)由2～4条中心相互交叉的“直线形”第一金属分支线构成；所述每条第一金属分支线的两端均具有与该条第一金属分支线垂直相连的“直线形”第二金属分支线；所述介质基板(C)的背面金属结构(B)由2～4条中心相互交叉的“直线形”第一金属分支线构成；所述每条第一金属分支线的两端均与一“圆环形”第二金属分支线相切连接。
2、 一种平板式吸波材料，包括周期性排列的单元吸波结构，所述单元吸波结构包括介质 基板(C)、介质基板(C)的正面金属结构(A)和介质基板(C)的背面金属结构(B);其 特征在于-所述介质基板(C)的正面金属结构(A)由2 4条中心相互交叉的"直线形"第一金属 分支线构成；所述每条第一金属分支线的两端均具有与该条第一金属分支线相切连接的"弧 线形"第二金属分支线；所述介质基板(C)的背面金属结构(B)由2 4条中心相互交叉的"直线形"第一金属 分支线构成；所述每条第一金属分支线的两端均与一 "圆环形"第二金属分支线相切连接。
3、 根据权利要求1或2所述的平板式吸波材料，其特征在于，所述介质基板(C)的正 面金属结构(A)的第一金属分支线之间的夹角相等；所述介质基板(C)的背面金属结构(B) 的第一金属分支线之间的夹角相等。
4、 根据权利要求1或2所述的平板式吸波材料，其特征在于，所述介质基板(C)为有 机高分子聚合物基板或无机陶瓷基板。
全文摘要
本发明属于电子信息技术领域，涉及电磁场与波，具体涉及平板式吸波材料。包括周期性排列的单元吸波结构，每个单元吸波结构包括介质基板、介质基板的正面金属结构和背面金属结构。正面金属结构由2～4条相互交叉的第一金属分支线构成，第一金属分支线两端具有与之垂直相连(或相切连接)的“直线(或圆弧)形”第二金属分支线。背面金属结构由2～4条相互交叉的第一金属分支线构成，第一金属分支线两端均与一“圆环形”第二金属分支线相切连接。相对于现有的平板式吸波材料，本发明可以吸收任意极化方向的电磁波；可以在更宽电磁场入射角度内进行更优吸收；且电磁谐振结构相互独立，可分别进行调节，具有调谐方便的特点。
文档编号G12B17/00GK101540207SQ200910058939
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月15日 优先权日2009年4月15日
发明者星 刘, 林先其, 勇 樊 申请人:电子科技大学