一种具有宽反射带的带隙型吸波板的制作方法

本发明涉及电磁超材料吸波体，尤其涉及一种具有高选择性宽反射带的带隙型吸波板。

背景技术：

1、电磁超材料自问世以来，由于其电磁特性可灵活调控的优势被广泛应用于吸波材料的设计，而电磁超材料的电磁特性主要取决于它的结构设计而不是材料本身，所以电磁超材料吸波体也可以叫做结构型电磁吸波体。电磁超材料吸波体常被用于各种隐身平台的表面，用来吸收雷达来波，是实现目标隐身最有效的途径之一。

2、在电磁隐身方面，飞行器隐身性能主要由雷达散射截面(radarcrosssection，rcs)所决定，具体是指目标物体在雷达波照射下所产生回波强度的一种物理量，目标的rcs值越小，越不容易被雷达探测到，隐身能力就越强。频率选择表面(frequencyselectivesurface，fss)是电磁超材料最常见的一种，具有空间滤波的特性，被广泛用于传输和反射结构的设计。常见的两种fss分别称为带通fss和带阻fss：其中带通fss可以用于隐身天线罩的设计，隐身天线罩作为天线覆层，它在天线工作频带内透波，天线可以正常工作，在天线工作频带以外，隐身天线罩利用其外形将入射电磁波反射到别的方向，可以降低天线的带外rcs；带阻fss一般用作天线反射板，在反射带内可以为天线提供反射，保证甚至提高天线的正常辐射能力，而在天线工作频带以外，带阻fss对入射电磁波透明，相比于普通的金属板，带阻fss作为天线反射板可以避免带来天线带外单站rcs的显著增加。虽然传统的带通fss天线罩可以减小天线的单站rcs，但由于其带外反射的特点，天线的双站rcs会不可避免的提高，不利于天线在双站雷达探测系统下生存。对于带阻fss来说，如果天线后方存在散射体，天线的rcs也会不可避免的增大，因此，这两种fss应用于天线的隐身时都有明显的缺陷。

3、不同于传统的带通或带阻型fss，吸收性频率选择表面反射体(absorptivefrequencyselectionreflector，afsr)则给天线的隐身带来了更多的灵活性。具备吸收-反射-吸收特性的带隙型吸波板可以作为天线的反射背板，设计天线的工作频点处于带隙型吸波板的反射带内，便可以为天线提供反射，保证天线的正常工作，而在吸波板的反射带两边各有一个吸波带，相比于带阻fss带外透明的特性，具有反射带的带隙型吸波板可以吸收入射电磁波，实现更好的带外rcs减缩效果。

4、为了实现上述带隙型吸波板，现有方法主要有，一是，2017年梅鹏提出的具有高选择性反射带隙的吸波体，该吸波板使用加载电阻的偶极子状贴片作为吸波结构，通过在贴片上加入圆环槽线谐振器(csr)，创造了一个反射点，然后通过使用条栅结构作为底板，设计了另一个相近的反射点，从而实现了吸波带中间一个高选择性的反射带；二是，2020年陈强等人提出的具有宽反射带的afsr，该结构使用加载电阻的金属条带实现反射带两边的吸收频带，然后入射电磁波被地板反射实现具有相对带宽50％以上反射带的afsr。

5、现有技术至少存在以下缺陷，目前afsr设计大多都是通过在吸波体吸波带内短路电阻或加载谐振结构，来破坏其在一定频率下对入射电磁波的吸收效果来实现的由于谐振结构对于频率的敏感性以及吸波体不同结构间可能出现的不良影响，难以实现同时具有高选择性宽反射带以及宽吸波带的带隙型吸波板。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、提供一种具有高选择性宽反射带的带隙型吸波板，用以解决现有带隙型吸波板难以实现同时具有高选择性反射带以及宽吸波带的问题。。

3、(二)技术方案

4、一种具有宽反射带的带隙型吸波板，包括多个二维阵列排列的谐振单元，所述谐振单元包括沿电磁波正入射方向依次排列的上、中、下三个介质基板，相邻的介质基板之间设置有空气夹层；

5、所述上介质基板的上表面中心印制有加载电阻的方环型金属片，四个直角位置均印有相同的加载电阻的l形金属条带，每个金属条带两端都加载电阻，且该加载电阻的l形金属条带以所述上介质基板的中心为旋转中心呈90°旋转对称；

6、所述中介质基板的上表面印制有大小两个方环型金属片以及四个带有弯折线的金属枝节，较大的方环金属片四边与金属枝节以四个电阻连接起来，且所述带有弯折线的金属枝节以所述中介质基板的中心为旋转中心呈90°旋转对称；

7、下介质基板上表面印制有方形金属片，下表面为金属背板。

8、进一步地，所述谐振单元截面为正方形，所述加载电阻的方环型金属片外环每条边长的取值范围为4.7mm-5.7mm，所述方环型金属片环宽的取值范围为0.2mm-0.5mm，所述电阻加载在方环每条边的中点，共加载4个，所述加载电阻的阻值的取值范围为60ohm-80ohm。

9、进一步地，所述l形金属条带包括相互垂直连接且长度相等的两金属条，且所述两金属条分别垂直于介质板的两边。

10、进一步地，所述金属条的长度取值范围为2.2mm-2.8mm，所述金属条的宽度取值范围为0.3mm-0.7mm，所述l形金属条带两端分别加载有电阻并与介质板的两边垂直相连，所述加载电阻的阻值的取值范围为[30ohm,50ohm]。

11、进一步地，所述中介质基板的上表面的大方环型金属片为第一方环型金属片，小方环型金属片为第二方环型金属片。

12、进一步地，所述第一方环型金属片每条边长为5.7mm-6.7mm，所述第一方环型金属片环宽为0.7mm-1.3mm，所述第二方环型金属片外环每条边长为10mm-11mm，所述第二方环型金属片环宽为0.2mm-0.8mm。

13、进一步地，所述带有弯折线的金属枝节包括第一金属条、第二金属条以及连接于所述第二金属条和第三金属条的三个弯折部：第一弯折部、第二弯折部、第三弯折部；第一金属条与所述第二方环型金属片垂直并以电阻相连接；所述三个弯折部的尺寸相同，且首尾依次连接，其中，第一弯折部、第三弯折部与第二弯折部位于相对侧。

14、进一步地，所述第一金属条的长度为1.8mm-2.1mm，所述第一金属条的宽度为0.9mm,1.1mm；所述第二金属条的长度为2.8mm-3.2mm，第二金属条的宽度为0.35mm-0.45mm；所述第三金属条的长度为2.8mm-3.2mm，第三金属条的宽度为0.15mm-0.25mm；所述弯折部深度为2.5mm-2.7mm]弯折部宽度为0.25mm-0.35mm，所述相连电阻的阻值的取值范围为385ohm-410ohm。

15、进一步地，所述方形金属片边长为10.5mm-11.5mm。

16、进一步地，相邻的介质基板之间设置的夹层为均为空气夹层，所述上介质基板、中介质基板、下介质基板的边长为20mm-23mm；所述上介质板的厚度为0.3mm-1mm，所述中介质板的厚度为0.7mm-1.5mm，所述下介质板的厚度为1mm-2mm；所述上介质板与所述中介质板之间空气夹层的厚度为3mm-4.5mm，所述中介质板与所述下介质板之间空气夹层的厚度为5.7mm-7.3mm。

17、(三)技术效果

18、1、本发明提出的具有高选择性宽反射带的带隙型吸波板多层金属层通过介质基板级联的谐振单元结构，其三层结构包括两个损耗层，分别负责低频和高频的吸收，低频吸收使用通过电阻连接的金属方环和金属枝节实现，高频吸收通过加载电阻的金属方环，同时把低频吸收的损耗层和金属地板当成一个整体作为高频吸收的反射板，能够实现低频段4.12-7.82ghz和高频段12.55-17.89ghz的-10db吸波效果，-3db以上的反射频带为7.69-12.55ghz，既保证了较宽的反射带和吸波带又有良好的频率选择特性。

19、2、本发明使用的中介质基板上表面的弯折线结构可以等效为并联电容电感回路，可以在中介质基板损耗层创造出透波的频带从而使相应频带的入射电磁波通过后被地板反射，并且弯折线结构大的电感效应有利于在损耗层实现宽的透波频带。

20、3、本发明中、下层介质基板结构在低频呈现吸收特性，在高频呈现反射特性，整体可以视为上层介质板中高频吸收结构的反射板，从而做到了高低频吸收的独立设计。下介质基板上表面印制的方形金属片与金属背板形成类似amc的结构，从而提高了带隙型吸波板的频率选择特性。中介质基板上表面的第一方形金属片可以为高频的吸收带来多一个反射板的效应，从而提高高频吸收带宽。

21、4、本发明通过对谐振单元各结构参数进行优化，能够实现低频段4.12-7.82ghz和高频段12.55-17.89ghz的-10db吸波效果，并在7.69-12.55ghz产生-3db以上平坦的反射带，既保证了较宽的反射带和吸波带又有良好的频率选择特性。