一种通带嵌入型频率选择吸波体的制作方法

本发明涉及电磁防护
技术领域：
，具体的涉及一种通带嵌入型频率选择吸波体。
背景技术：
：频率选择吸波体(frequencyselectiverasorber,fsr)具有通带低损耗透波，阻带显著吸波的空间滤波特性，可以在保证被防护设备整体通讯性能的同时有效降低其雷达散射截面积(rcs)，达到隐身的目的。最早的fsr以吸波透波罩(absorptive/transmissiveradome)的形式出现，该结构为包括一层带通fss和一层电阻性的吸波表面的复合多层结构。现有fsr结构通过将吸波体的通带和吸波带频段分开设置，使fsr结构的通带位于吸波带以下或吸波带以上频段，从而降低吸波带频段内的电磁反射。但该结构会在通带与吸波带之间形成较宽的频率间隙，且以吸波带为中心与通带对称的另一侧的频段内仍然存在强电磁反射。现有具有嵌入型通带特性的fsr结构包含通带层、支撑泡沫和阻带层。根据所需滤波特性构建等效电路从而得到电路参数，之后在阻带层上加载相应参数的集总感抗元件和集总阻抗元件来拟合等效电路，从而向结构中引入大电容值和大电感值，以得到相应的滤波特性。但通过加载集总感抗元件成本较高。感抗元器件在fsr的应用中普遍具有不可预计的封装效应，易影响fsr结构的整体性能。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种通带嵌入型频率选择吸波体，该发明解决了现有技术中在fsr结构中增设感抗元器件的封装效应对吸波体整体性能的不良影响；现有吸波体结构通带一侧频段内存在强电磁反射的技术问题。本发明提供一种通带嵌入型频率选择吸波体，包括：依序叠置的第一阻带层、第一介质层、第二阻带层、第二介质层、第三介质层和通带层，通带层设置于第三介质层的底面上，通带层包括中心区域设置的十字架和设置于十字架外的外框，外框为边长为21.4mm的正方形；十字架包括十字架本体和设置于十字架本体各自由延伸端上的第一弯折部、第二弯折部、第三弯折部和第四弯折部，第一弯折部、第二弯折部、第三弯折部和第四弯折部为开放矩形，沿逆时针方向凸出于十字架本体排布，第一弯折部和第三弯折部、第二弯折部和之间第四弯折部之间的距离相等，均为7.2mm，第一弯折部、第二弯折部、第三弯折部和第四弯折部尺寸相同，宽度为2.8mm，长度为3.8mm；十字架本体任一边的宽度为1mm；第一介质层的顶面上设置第一阻带层，底面上设置第二阻带层，第一、第二阻带层为边长为p的正方形，第一阻带层上设置包括闭合的外环和开路的内环的图案，外环包括正方形本体和设置于正方形本体四个角上的闭合凹槽，闭合凹槽沿正方形本体侧壁向外环内延伸形成，闭合凹槽沿逆时针方向均布外环内；内环包括正方形本体和开设于正方形本体四个角上的通槽，通槽沿逆时针方向向内环外延伸排布，通槽连通正方形本体内部与外部；第二阻带层包括正方形阻带；内环上设置阻值为90ohm的r1，外环上设置阻值为20ohm的r2。进一步地，通槽的一端与内环的正方形本体相连通，另一延伸端为敞口，通槽从内环正方形本体的侧壁垂直内环正方形本体向外延伸后，弯折后平行通槽靠近的内环正方形本体一边，并向外延伸形成。进一步地，外环的边线宽度为0.4mm，闭合凹槽伸入外环内的深度为5mm。进一步地，第二阻带层尺寸：p为25mm，b2为4.6mm，w2为0.8mm。进一步地，第一阻带层和第二阻带层均为正方形，边长为25mm。进一步地，第一阻带层内环正方形的边长为4.6mm，内环的边线宽度为0.8mm，通槽内的槽宽0.2mm，通槽的边线宽为0.3mm，通槽外边线到正对该通槽的内环的正方形本体的边线的距离为8.5mm，通槽的长度为4mm，外环的边长为16mm，外环的边线宽度为0.4mm，内环的边线宽度为0.8mm，外环的闭合凹槽的深度为5mm。进一步地，通带层尺寸：a2为21.4mm，l3为7.2mm，l4为2.8mm，l5为3.8mm，w4为1mm，w5为0.4mm。本发明的技术效果：本发明提供的通带嵌入型频率选择吸波体，通过将通带嵌入于吸波带之间，从而在通带以外的高频段和低频段内均实现显著吸波。本发明提供的通带嵌入型频率选择吸波体，通过加载电阻从而增设了两个频段分离的独立吸波带，实现增加即实现所需滤波特性，吸波体的吸波带、通带设置更灵活。无需增加集总感抗器件，节省了成本。具体请参考根据本发明的通带嵌入型频率选择吸波体提出的各种实施例的如下描述，将使得本发明的上述和其他方面显而易见。附图说明图1是本发明的fsr阻带层二维结构模型(a)第一阻带层；b)第二阻带层；图2是本发明的fsr通带层二维结构模型示意图；图3是本发明的fsr三维立体结构模型示意图；图4是本发明优选实施例中不同极化下的传输反射特性曲线(a)te极化(b)tm极化；图5是本发明优选实施例中不同入射角度下的传输反射特性曲线示意图。图例说明：100、第一阻带层；110、外环；111、闭合凹槽；120、内环；121、通槽；200、第一介质层；300、第二阻带层；400、第二介质层；500、第三介质层；600、通带层；610、外框；620、十字架本体；631、第一弯折部；632、第二弯折部；633、第三弯折部；634、第四弯折部。具体实施方式构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。参见图3，本发明提供的通带嵌入型频率选择吸波体，包括依序叠置的第一阻带层100、第一介质层200、第二阻带层300、第二介质层400、第三介质层500和通带层600。通带层600设置于第三介质层500的底面上。参见图2通带层600包括中心区域设置十字架和设置于十字架外的外框610。外框610为正方形，边长a2小于第三介质层500的边长p。外框610的边线宽度为w5。十字架包括十字架本体620和十字架本体620上的第一延伸端、第二延伸端、第三延伸端和第四延伸端。第一延伸端侧壁向外水平延伸后垂直水平延伸部向十字架外延伸后形成垂直延伸部，继续向远离垂直延伸部水平延伸形成第一弯折部631(十字架延伸端上设置的弯折部结构相同，在此不累述)。第一弯折部631为开放矩形，此处的开放矩形是指不封闭的矩形，并非一定要形成矩形结构。第二延伸端侧壁上设置第二弯折部632。第三延伸端侧壁上设置第三弯折部633。第四延伸端侧壁上设置第四弯折部634。第一弯折部631、第二弯折部632、第三弯折部633和第四弯折部634沿逆时针方向凸出于十字架本体620排布。第一～第四弯折部634的尺寸相同，在此以第一弯折部631为例进行说明：第一弯折部631和第三弯折部633之间的距离为l3。第一弯折部631的宽度为l4。第一弯折部631的长度为l5。十字架本体620任一边的宽度为w4。第一介质层200和第三介质层500分别为fsr阻带层和通带层600的支撑介质，材料选择玻璃纤维环氧树脂(fr4)，相对介电常数为2.2，厚度均为0.5mm。第二介质层400为聚甲基丙烯酰亚胺(pmi)泡沫，其相对介电常数约为1.1，厚度为8.5mm。第二介质层400的厚度是根据低频和高频两个吸波带的频段折衷设计，也即为通带中心频率传导波长的四分之一。从图3中可以看到，fsr结构的各个层次均满足旋转对称性，结构的旋转对称性可以保证整体结构的极化稳定性。通带层600采用双阻带结构，外环110和内部的十字结构分别形成两个阻带，两个阻带之间即为所设计的通带频段。十字结构的曲折设计是为了使两个阻带的位置与阻带层设计的吸波带位置重合。图2中的尺寸参数如表1所示。当阻带层设计的尺寸参数不同时，通带层600的尺寸参数需要进行相应调整。表1fsr通带层600尺寸参数尺寸参数a2l3l4l5w4w5值(mm)21.47.22.83.810.4参见图3，第三介质层500顶面上设置第二介质层400，第二介质层400上设置第一介质层200。第一介质层200的顶面上设置第一阻带层100，底面上设置第二阻带层300。参见图1b)所示，第一、第二阻带层300为正方形，边长为p。第二阻带层300中心区域设置正方形状阻带。阻带边长为b2。各边的宽度为w2。参见图1a)第一阻带层100中心区域设置迷宫图案的阻带。阻带图案包括闭合的外环110和对称设置于外环110内开路的内环120。阻带的内、外环110上均设置电阻。外环110为正方形图像，变成为a1，外环110的四个角的侧壁上均设置向外环110内延伸的闭合凹槽111。闭合凹槽111沿逆时针方向均布于外环110内，边线宽度为w1。闭合凹槽111伸入外环110内的深度为l1。内环120中心为正方形本体，正方形本体的四个角上均开设通槽121，正方形本体四个角上的通槽121沿逆时针方向向内环120外延伸排布。通槽121结构相同，以下以任一通槽121为例进行说明。通槽121的一端与内环120正方形本体相连通，另一端延伸端为敞口。通槽121从内环120正方形本体的侧壁垂直内环120正方形本体向外延伸后，弯折向平行通槽121靠近的内环120正方形本体一边一边，并向外延伸形成。内环120正方形本体的边长为b2，各边线的宽度为w2。通槽121内的槽宽s，边线宽度为w3。通槽121外边线到正对该通槽121的内环120正方形本体边线的距离为b1。通槽121的长度为l2。加载于内环120上的电阻r2阻值为20ohm，加载于外环110上的电阻r1阻值为90ohm。内外、环形为两个独立且不重合的吸波带，外环110的吸波带处于较低频段，内环120的吸波带在较高频段。外环110为曲折设计，可以使其谐振频率降低，使低频段的吸波带尽量向低频移动，内、外环110之间的吸波带分离。内环120是双层结构，通过设置上第一阻带层100和第二阻带层300，形成层间金属环耦合作为电容，同时内环120四个角上设置的通槽121可以等效为电容，从而调整高频吸波带的频带位置。优选的，图1中的尺寸参数见表2，按表2中的尺寸，能使阻带层上的两个吸波带在频谱上分离达到最优。表2fsr阻带层尺寸参数尺寸参数pa1w1w2w3值(mm)25160.40.80.3尺寸参数sb1b2l1l2值(mm)0.28.54.654以下结合具体实例，对本发明提供的方法进行详细说明。在仿真软件cst中对如图3所示的吸波体结构进行建模仿真，仿真采用周期单元模板。选择频域求解器，所得结果分析如下：从图4中可以看出2.86ghz到3.52ghz和6.5ghz到7.9ghz的频段内反射系数和透射系数均低于-10db，说明入射的电磁能量在该频段内被大量损耗，即为本发明提供的吸波体所具有的吸波带，吸波带带宽分别为660mhz和1.4ghz。自4.75ghz到5.7ghz的频段内的透射系数大于-1db，反射系数小于-10db，即为本发明提供的吸波体所具有的通带，通带带宽为950mhz。通带位于两吸波带之间，通带的中心频率位于5.2ghz处，该处的插入损耗小于0.75db。本发明提供的fsr的通带较宽，且通带内的插损起伏小于0.25db，通带内十分平坦。对比图4(a)和图4(b)可见不同极化方向的入射电磁波对吸波体的特性曲线没有明显影响，说明本发明提供的fsr具备较好的极化稳定性。由图5可以看出，当电磁波入射角度小于30°时，吸波体的通带、吸波带的频率范围和带宽均保持不变，本发明提供的fsr能够保持较为理想的工作性能，具有较好的角度稳定性。本领域技术人员将清楚本发明的范围不限制于以上讨论的示例，有可能对其进行若干改变和修改，而不脱离所附权利要求书限定的本发明的范围。尽管己经在附图和说明书中详细图示和描述了本发明，但这样的说明和描述仅是说明或示意性的，而非限制性的。本发明并不限于所公开的实施例。通过对附图，说明书和权利要求书的研究，在实施本发明时本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的变形。在权利要求书中，术语“包括”不排除其他步骤或元素，而不定冠词“一个”或“一种”不排除多个。在彼此不同的从属权利要求中引用的某些措施的事实不意味着这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求书中的任何参考标记不构成对本发明的范围的限制。当前第1页12