一种基于电阻加载的超宽带吸波器的制作方法

文档序号:13216593阅读:308来源:国知局
技术领域本发明属于微波吸波材料技术领域,涉及的一种超宽带吸波器。

背景技术:
随着现代通信的高速发展,空间中的电磁波越来越多也愈来愈复杂,难免会对其他系统造成干扰使得系统无法正常工作,并且吸波在天线隐身也起着至关重要的作用,可以减小天线的雷达散射截面积,这正是隐身天线所追求的,随着电子对抗技术的发展,对吸波结构提出了更高的要求,同时向着吸波效果好、吸波带宽宽、吸波结构平面化的方向发展。因此,吸波结构的超宽带研究仍然是工业界、学术界所研究的热点。为了实验吸波材料的宽带特性,汤洋等人公开了一种基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料(汤洋、高劲松、王岩松、徐念喜、陈新,基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料,申请号:CN201310613651,申请日:2013.11.25),通过在基板上印制特殊图案结构来实现宽带吸波效果,不过该吸波材料图形比较复杂、吸波理论比较陈旧,虽然在很宽的频带范围里实现了反射系数小于-10dB,其吸波效果还有很大提升空间。YupingShang等人公开了一种通过双环加电阻的方式实现了宽带的吸波(YupingShang,ZhongxiangShen,SeniorMember;IEEE,andShaoqiuXiao,Member;IEEE,“OntheDesignofSingle-LayerCircuitAnalogAbsorberUsingDouble-Square-LoopArray”,IEEETRANSACTIONSONANTENNAPROPAGATION,VOL.61,NO.12,DECEMBER2013.pp.6022-6029),通过设计尺寸合适的双环结构外加贴片电阻利用等效电路分析方法来实现宽频带的吸波。只是双环结构单元尺寸与本发明的单元结构相比要大,并且电阻数目过多,在微波毫米波频段,贴片电阻的尺寸是很小的,将数量如此多的微型电阻焊接到双环上是很费时与费力的事情,另外双环结构距离金属地板的高度过大,不满足低剖面的要求。

技术实现要素:
本发明的目的在于克服上述技术的不足,提供了一种实现宽频段吸波方法,在实现高吸波率的情况下,使吸波结构变得很简单,分析思路更清晰,具有很大的创新性。为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种基于电阻加载的超宽带吸波器,包括加载偶极子天线阵列、介质基板、金属地板以及用于连接偶极子阵列天线与金属地板的四个塑料螺钉,所述加载偶极子天线阵列是有印制在单层介质基片上的对称偶极子天线周期排列而成的,偶极子天线阵列之间的间距是由使得天线之间的互偶小、天线阵列的增益高来定;所述的偶极子天线阵列介质基板四个角处钻有四个定位固定用的塑料通孔;所述金属地板四个角处钻有四个定位用的通孔;所述四个塑料螺孔的螺纹直径与金属地板上的四个螺丝孔直径以及偶极子天线阵列上的四个通孔直径相同,并且金属地板上的四个通孔位置与介质基板上的四个通孔位置分别对应相同,通过四个塑料螺钉将偶极子阵列天线与金属地板连接起来,可以通过调节地板与偶极子天线之间的距离来实现不同频段不同吸波率的改变。进一步的,所述加载偶极子天线阵列的单元是由似蝴蝶翅膀形状的铜箔周期排列构成,单个偶极子天线的输入阻抗的实部平坦度很宽,虚部很小,能够与纯电阻形成很好的匹配,将偶极子的馈电端口全部换成型号0805阻值为82欧姆的贴片电阻。进一步的,所述塑料螺钉的长度要将金属地板与加载偶极子阵列天线之间的距离为所需距离,以实现宽带吸波。本发明的技术原理为:作为吸波材料来讲,带有金属地板的吸波材料其适用性更大,抗干扰能力更强。天线作为一个互易元件,既能够发射电磁波也能够接收电磁波,正是利用这一互易原理,当天线作为接收电磁波的装置时,如果可以将接收下来的电磁波用有耗元件损耗掉,那么我们便实现很好效果的吸波。只是我们现有的贴片电阻的阻值都是整数,不带有任何的虚部,如果要与偶极子天线匹配好,那么这对偶极子天线的要求就很高,它要求偶极子天线输入阻抗的虚部很小(或者为零)并且实部在某一宽带频率范围内阻值平坦度很好,这样才能与贴片电阻实现宽频带的匹配,从而实现高效吸波。然而,我们所发明的这种偶极子天线的输入阻抗经证明确实是输入阻抗的虚部很小、实部在某一宽带范围内平坦度很好,能够得到很大的反射带宽。本发明与现有技术相比,具有以下优点和有益效果:(1)本发明所采用的偶极子阵列天线是由单层介质基板印制一种似蝴蝶翅膀的偶极子天线周期排列而成的阵列,其结构简单、图案优美,具有设计成本低、制备周期短、重量轻等优点。(2)本发明提出了一种全新的吸波理论,其他形式的偶极子天线乃至贴片天线均可以用该理论来进行构造吸波器,并且吸波效果也有很大提升。(3)本发明可以通过设计不同频段范围内的偶极子天线,理论上是可以做到任何频段的吸波,为解决宽带低频吸波提供了一个好的解决方案。本发明的目的、特征及优点将结合实施例,参照附图作如下进一步的说明。附图说明图1是本发明的总体展开示意图。图2是本发明的反射系数。图3是本发明的吸收率。具体实施方式为了使本发明的目的、解决的技术问题以及技术方案更加清晰,下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。图1是本发明的总体展开示意图,包括加载偶极子天线阵列1、介质基板2、金属地板3以及连接偶极子天线阵列与金属地板的塑料螺钉4。所述的偶极子天线阵列是由印制在厚度为0.8mm的高损耗的FR4(相对介电常数为4.4,损耗角正切为0.02)介质基片2上的许多偶极子单元11周期排列而成的,所述的偶极子单元11是由印制在介质基片2上似蝴蝶翅膀的铜片构成的,每个单元结构的形状大小是完全一样的;贴片电阻12两端的焊点分别焊接在偶极子单元11的两臂上,作为主要耗能元件,并且偶极子单元11之间的距离必须与贴片电阻12的尺寸一致,使得贴片电阻12能够正常的工作;在偶极子天线阵列介质基板的四角钻有四个定位固定用的通孔21;所述的金属地板3,在其四角钻有四个定位固定用的通孔31,所述的四个塑料螺钉4的直径与偶极子阵列天线上的四个通孔21直径以及金属地板上的四个通孔31直径相同,均为2mm,并且偶极子阵列天线上四个通孔的位置与金属地板上四个通孔的位置分别对应相同,通过4个塑料螺钉4将金属地板3与偶极子阵列天线2连接固定起来,通过调节金属地板3与偶极子阵列天线1之间的距离来实现不同频率不同吸波率的效果。图2给出了本具体实施中,偶极子阵列天线的端口焊接贴片电阻作为吸波结构的反射系数,其工作频率范围为3.79GHz-11.79GHz,与图3偶极子阵列天线作为反射天线的反射系数能够很好的吻合。图3给出了本具体实施中,偶极子阵列天线的端口焊接贴片电阻作为吸波器的吸波率。可以看出在3.79GHz-11.79GHz范围内均能够实现很好的吸波。在有些频段范围里可以实现100%的吸收。本领域的普通技术人员将会意识到,这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理,应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明的其它各种具体变形和组合,这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
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