基于电阻膜的超宽带低剖面超材料吸波体

本发明涉及一种基于电阻膜的超宽带低剖面超材料吸波体，属于电磁超材料。

背景技术：

1、随着电子、通信、航空航天等领域的快速发展，对于高性能电磁波吸收材料的需求越来越迫切。传统吸波材料的吸波性能受到电磁波极化状态和频率的影响，因此需要特别设计和制备不同的吸波体结构。为了解决这一问题，近年来，超材料吸波体逐渐成为研究的热点之一。电磁超材料作为一种新型的人造材料，具有许多优异的电磁波特性，可以实现对电磁波的精确控制和调节。

2、窄带吸收是指在一个相对较窄的频带内，对特定频率范围内的电磁波具有较高的吸收能力。luo s等人设计的一种基于金属—金属—介质—金属结构的窄带吸波体“perfect narrow band absorber for sensing applications”在optics express上发表；silva m等人设计的一种利用电阻性频率选择表面设计的窄带吸波体“design of anarrow band and wideband absorbers using resistive fss concept for the x andku band application”在microwave and optical technology letters上发表。最近，zhouq等人在文献ieee trans.on nanotechnology.“transparent microwave absorberbased on patterned graphene:design,measurement,and enhancement”中论述的夹层吸波体结构使得吸波体能够在8-18ghz的频段内实现吸收，该设计概念也许可以很好地实现超材料吸波体的宽带吸收。

3、超材料吸波体的极化敏感性指的是其吸收性能随入射电磁波的极化方向而变化的能力。kong x等人设计的一种极化敏感的超材料吸波体“transparent metamaterialabsorber with broadband radar cross-section rcs”在iet microwaves antennas&propagation上发表；最近，hjing等人采用特定的结构设计极化不敏感的超材料吸波体在materials research express上发表的“an ultra-broadband flexible polarization-insensitive microwave metamaterial absorber”为实现超材料吸波体极化不敏感性提供了可行的方案。

4、研究低剖面特性可以帮助设计出更加紧凑和轻便的超材料吸波体，以满足空间限制或减少重量的需求。araujo b d等人设计了一种剖面较高的超材料吸波体“anultrathin and ultrawideband metamaterial absorber and an equivalent-circuitparameter retrieval method”在ieee transactions on antennas and propagation上发表；最近jiang h等人在ieee antennas and wireless propagation letters上发表的“a conformal metamaterial-based optically transparent microwave absorber withhigh angular stability”中提出了一种较低剖面的超材料吸波体。

5、但是，上述超材料吸波体存在的技术问题为：吸收宽带还需要进一步提升，超材料吸波体的剖面还需要进一步的减小。另外，现有的结构具有极化依赖性及对入射角不具备鲁棒性的缺点。因此如何设计出满足宽带宽、高吸收率、极化不敏感等特点的超材料吸波体成为目前研究热点和难点。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足之处，提供一种基于电阻膜的超宽带低剖面超材料吸波体，其具有超带宽、低剖面、高吸收率，极化不敏感的特点。

2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

3、基于电阻膜的超宽带低剖面超材料吸波体，包括多个由周期结构单元沿平面方向延拓形成的阵列，周期结构单元由设置在底部的金属层和三层电阻膜—介质复合层堆叠构成，金属层和三层电阻膜—介质复合层紧密相连，无缝隙；三层电阻膜—介质复合层均包括上下堆叠设置的pet衬底以及pmi泡沫层，在pet衬底上印制有一定结构的电阻膜表面结构层；

4、其中：

5、电阻膜表面结构层表面印制的ito电阻膜结构高度对称性，不仅关于x轴和y轴轴对称而且满足中心对称；ito电阻膜表面结构由中心子结构和四象限区域子结构镶嵌构成，中心子结构是位于周期结构单元中心的大方环形ito电阻膜片，大方环形ito电阻膜片的外围边长为d1＝12mm、内围边长为d2＝8mm，大方环位于周期单元结构中心；四象限区域子结构是位于周期结构单元四个象限中心的四个小方环形ito电阻膜片，四个小方环形ito电阻膜片的外围边长为d3＝8mm、内围边长为d4＝4mm，四个小方环分别位于周期结构单元的四个象限中心；相邻的两个小方环形ito电阻膜片之间的间隔距离g1＝2mm，四个小方环ito电阻膜片的边界与pet衬底边界之间的间隔距离分别为g2和g3，g2＝1mm，g3＝1mm。

6、进一步，所述每层电阻膜—介质复合层中pet衬底的厚度均为0.175mm，介电常数为3.0，损耗角正切为0.061。

7、进一步，三层电阻膜—介质复合层中的pmi泡沫层的厚度不同，由下至上的厚度分别为6.45mm、3.4mm和3.9mm，不同的厚度可以实现吸波体对特定频率范围内电磁波的吸收效果，通过优化各pmi泡沫层厚度，可以扩展吸波体的吸收带宽；所述每层电阻膜—介质复合层中pmi泡沫层的介电常数为1.05，损耗角正切为0.001。

8、进一步，三层电阻膜—介质复合层中每层电阻膜表面结构层表面的ito电阻膜结构均相同，但是阻值不同，由下至上的电阻膜表面结构层阻值分别为：r1＝50ω/sq、r2＝150ω/sq、r3＝300ω/sq。

9、进一步，金属层的材料为金属铜，电导率为σ＝5.8×107s/m，金属层的厚度为0.02mm。

10、进一步，电阻膜表面结构层的ito电阻膜结构制备方法为：

11、首先在pet衬底中心位置溅射生成一个大方环形结构的ito电阻膜，大方环结构的外围边长为d1＝12mm、内围边长为d2＝8mm；然后利用四个象限平分pet衬底，并在四个象限中心位置分别溅射生成四个小方环形结构的ito电阻膜，小方环形ito电阻膜外围边长为d3＝8mm、内围边长为d4＝4mm，相邻的两个小方环形ito电阻膜之间的间隔距离为g1＝2mm，，四个小方环ito电阻膜的外边界与pet衬底边界之间的间隔距离均为g2和g3，g2＝1mm,g3＝1mm，大方环形与四个小方环形结构组成的电阻膜表面结构层的表面结构。

12、有益效果：

13、1.工作带宽超宽：通过整体多层结构的设计和对电阻膜表面结构进行多个方环电阻膜片镶嵌组合的设计可实现吸收率大于90％以上的相对带宽达到170％，同时实现低剖面特性，厚度仅为0.102λl(λl为最大工作波长)，从而实现超宽带吸收；

14、2.低剖面：本发明的整体厚度仅为0.102λl,λl为最大工作波长；

15、3.吸收率高：本发明在吸波带宽内能够实现90％及以上的高吸收率，并且能在吸收带宽稳定保持90％以上的吸收，吸收稳定性高；

16、4.本吸波体对te和tm波均能实现较高的吸收率，很好的克服了传统超材料吸波体的极化敏感问题，同时能满足在0°至50°的入射角度内具有较高的吸收率。