一种电磁波多波段宽角域增透的方法

本发明涉及微波通信技术、电磁波调控及电磁波减反增透领域，特别是涉及一种可用于电磁波多波段宽角域增透的电磁增透方法。

背景技术：

1、微波波段的电磁波调控技术在微波通信、雷达探测以及军事领域都具有广泛应用。其中，电磁超表面作为重要的电磁波调控技术之一，具有不同于传统材料的电磁特性，可以针对应用场景进行特殊设计以实现具有针对性的定制化功能。电磁超表面是由亚波长单元结构周期性排列组合而成的新型人工材料，自提出以来，就引起了科研人员的广泛关注，被用于实现各种电磁功能，如电磁隐身、电磁增透、全息成像等。

2、随着微波传输技术的发展，传输效率有了极大的提升，对于从发射端到接收端电磁波所必须通过的介质材料(如天线罩、天线盖板等)导致的传输损耗变得相当可观，而现有的增透薄膜一般分为：电介质增透膜、导电材料增透膜和电磁超表面增透膜。电介质增透膜通常厚度较厚，且只能在窄波段、窄角域的限制条件下工作；导电材料增透膜较薄，但因为自身的电导会引入能量损耗；电磁超表面增透膜则具有较小的厚度，且不引入能量损耗。

3、然而，电磁超表面增透膜一般也具有窄波段、窄角域的限制工作条件，对于多波段、宽角域增透的情况，电磁超表面的设计与加工具有相当大的难度。因此，开发出一种可用于电磁波多波段宽角域增透的电磁超表面具有极其重要的研究意义和应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述应用需求以及现有技术的不足，提出一种基于电磁超表面的电磁波多波段、宽角域增透方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种电磁波多波段宽角域增透的方法，其特征在于，包括如下步骤：

4、1)在介质材料层上制备以中心对称型的金属结构为单元结构的超表面阵列；

5、2)将制备有超表面阵列的介质材料层固定于待增透材料上；

6、3)采用te、tm波入射，依次透过超表面阵列、介质材料层与待增透材料，实现电磁增透。

7、进一步，介质材料层可以是聚酰亚胺薄膜、罗杰斯泡棉、二氧化硅、pcb基板等微波波段常用衬底材料；所述金属结构也可以选用金、铜。

8、进一步，所述介质材料层的厚度范围为0.025-2.0mm。

9、进一步，所述金属结构的厚度范围为10-100um。

10、进一步，选择丝网印刷、3d打印或pcb工艺进行超表面阵列的制备。

11、进一步，通过有限元电磁仿真的参数扫描，结合不同的金属结构对电磁增透效果的影响，选择最优的金属结构作为单元结构。

12、进一步，所述待增透材料选择常用的工作频率在300mhz-300ghz波段内微波透射材料，包括但不限于陶瓷基介质材料、聚合物介质材料等。

13、本发明的技术效果如下：

14、(1)工艺简单：本发明所涉及的工艺流程均简单通用，加工效率高，便于批量生产；

15、(2)厚度很薄：不仅极大程度地减少了介质层的能量损耗，且可提升其应用潜力；

16、(3)针对性解决应用目标：对不同的待增透材料，根据实际应用的增透波段需求、界面情况与材料本征性质，进行不同超表面的周期尺寸与结构设计，以针对性实现应用目标，满足不同的增透需求；

17、(4)保留与不同应用场景的接口，应用范围广：聚酰亚胺、罗杰斯泡棉等介质材料均为柔性材料，可以适用于非平面的增透应用；同时，聚酰亚胺、二氧化硅等介质衬底具有耐高温的特性，可以达到300℃左右的工作温度，而罗杰斯泡棉则具备一定的低温耐受力，在-40℃到90℃均可正常工作，这极大的扩展了增透超表面的温度应用范围，与一些隔热材料进行异质复合后甚至可以达到1000摄氏度的工作温度，完全符合一些军事应用的高温工作要求。

技术特征：

1.一种电磁波多波段宽角域增透的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的电磁波多波段宽角域增透的方法，其特征在于，所述介质材料层采用聚酰亚胺薄膜、罗杰斯泡棉、二氧化硅或pcb基板。

3.如权利要求1所述的电磁波多波段宽角域增透的方法，其特征在于，所述介质材料层的厚度范围为0.025-2.0mm。

4.如权利要求1所述的电磁波多波段宽角域增透的方法，其特征在于，所述金属结构的厚度范围为10-100um。

5.如权利要求1所述的电磁波多波段宽角域增透的方法，其特征在于，所述金属结构选用金或铜材料。

6.如权利要求1所述的电磁波多波段宽角域增透的方法，其特征在于，选择丝网印刷、3d打印或pcb工艺实现超表面阵列的制备。

7.如权利要求1所述的电磁波多波段宽角域增透的方法，其特征在于，通过有限元电磁仿真的参数扫描，结合不同的金属结构对电磁增透效果的影响，选择最优的金属结构作为超表面阵列的单元结构。

8.如权利要求1所述的电磁波多波段宽角域增透的方法，其特征在于，所述待增透材料选择常用的工作频率在300mhz-300ghz波段内的微波透射材料。

9.如权利要求8所述的电磁波多波段宽角域增透的方法，其特征在于，所述待增透材料为陶瓷基介质材料或聚合物介质材料。

技术总结
本发明提供了一种电磁波多波段宽角域增透的方法，属于微波通信技术、电磁波调控及电磁波减反增透领域。本发明在介质材料层上制备以中心对称型的金属结构为单元结构的超表面阵列；将制备有超表面阵列的介质材料层固定于待增透材料上；采用TE、TM波入射，依次透过超表面、介质材料层与待增透材料，实现电磁增透。利用本发明可以实现电磁波的多波段、宽角域增透。

技术研发人员：吴文刚,金生霄,胡森勇,曹云昊,李立业
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14