一种基于分裂方形环状结构的电磁超材料吸波器的制作方法

本发明涉及谐振结构吸收电磁波能量，具体涉及一种基于分裂方形环状结构的电磁超材料吸波器。

背景技术：

1、目前，超材料作为一种复合结构，作为一种单元尺寸小于工作波长的人工复合周期性结构，具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构。通过设计单元的谐振特性，可以有效控制材料在特定频段的等效电磁参数，如介质材料的相对介电常数和相对磁导率，给人们在世界观和方法论上带来革命性的改变。在隐形斗篷，微波滤波器，波前操纵等技术，超材料已经取得了长足的进步。

2、超材料吸收体的金属结构可通过反射和透射限制电磁波，由于其介电材料所产生的电磁损耗，入射的电磁能量被转化为欧姆热或其它形式能量，从而实现了对入射电磁波的吸收。超材料吸波器是基于单元的共振特性实现完美吸收，设计结构在特定频点产生共振，入射电磁波被转化为其他形式的能量。同样也是因为其可以通过对周期功能单元的微结构或微表面设计，实现对特定频段的电磁波近乎100％的吸收。

技术实现思路

1、针对于现有技术的不足，本发明提供一种基于分裂方形环状结构的电磁超材料吸波器，包含顶层金属谐振层、介质基板和连通圆柱层、金属反射层；所述谐振层由多个周期阵列结构组成，谐振单元包括开口分裂方形环状结构和四个贴片电容；每个单元的开口分裂方形结构由四个“l”形结构组成，开口分裂方形结构靠近单元四周并保持一定的间隙，每个单元的方形环状结构的四个开口分裂处焊贴四个180pf贴片电容。该电磁超材料吸波器结构简单，能够在79.2mhz频点处产生90％以上电磁吸收率，具备良好的低频吸收效果。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于分裂方形环状结构的电磁超材料吸波器，包括依次设置的顶层金属谐振层、介质基板和连通圆柱层、金属反射层；所述顶层金属谐振层由多个周期阵列结构构成的谐振单元组成，所述谐振单元包括开口分裂方形环状结构和四个贴片电容；每个谐振单元的开口分裂方形环状结构由四个l形结构组成，开口分裂方形环状结构设置在谐振单元四周并和谐振单元边界保持间隙，四个贴片电容分别焊接在开口分裂方形环状结构的四个开口分裂处；所述介质基板和连通圆柱层、金属反射层构成吸波器单元结构，每个单元结构包含四个连通圆柱，每个连通圆柱放置在四个l形结构的夹角下面，并嵌入在介质基板当中。

4、进一步的，谐振单元为长和宽相等，均为34mm；所述介质基板的厚度为4mm，顶层金属谐振层和导电反射层的厚度均为0.035mm；每个谐振单元的开口分裂方形结构由四个l形结构组成，l形结构的外边长和宽相等，均为15.75mm。同时内边的长和宽分别为13.35mm，内边和外边之间的间距为2.4mm。四个连通圆柱的直径为1mm，高度为4mm。

5、进一步的，所述顶层金属谐振层和金属反射层均采用金属铜制成，介质基板采用特氟龙有耗介质板。

6、进一步的，特氟龙材质的介质基板的介电常数为3.1，损耗角正切为0.02。

7、进一步的，所述贴片电容的容值为180pf,尺寸大小为英制0603。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

9、1.本发明的谐振结构较简单，电磁波在入射过程与谐振层匹配时，产生的等效电感较大，等效电感和贴片电容形成有效的低频段谐振，在79.2mhz产生明显的谐振峰，使谐振层能够吸收低频长波长的电磁波；与同类型超材料吸波器相比，本发明的吸波器谐振频率更低，结构简单。

10、2.本发明的吸波器兼具了结构简单和低频段的良好吸波效果，该超材料单元结构只包含四个部分，包括顶层金属谐振层、介质基板、连通圆柱和金属反射层；所述谐振层由多个周期阵列结构组成，谐振单元包括开口分裂方形环状结构和四个180pf的贴片电容，且在79.1mhz-79.3mhz中吸波率超过90％，相较于同类超材料吸波器具有极低的吸收频点；本发明的吸波器对应的电磁波频段为79.2mhz，该频段电磁波波长为3.79m，而传统吸波器厚度通常为吸收频段电磁波波长的四分之一，因此若采用传统吸波器吸收79.2ghz的电磁波，需要传统吸波器厚度约为0.94m，而吸波器整体厚度为约为4mm，是本传统吸波器厚度的235倍。

技术特征：

1.一种基于分裂方形环状结构的电磁超材料吸波器，其特征在于，包括依次设置的顶层金属谐振层、介质基板和连通圆柱层、金属反射层；所述顶层金属谐振层由多个周期阵列结构构成的谐振单元组成，所述谐振单元包括开口分裂方形环状结构和四个贴片电容；每个谐振单元的开口分裂方形环状结构由四个l形结构组成，开口分裂方形环状结构设置在谐振单元四周并和谐振单元边界保持间隙，四个贴片电容分别焊接在开口分裂方形环状结构的四个开口分裂处；所述介质基板和连通圆柱层、金属反射层构成吸波器单元结构，每个单元结构包含四个连通圆柱，每个连通圆柱放置在四个l形结构的夹角下面，并嵌入在介质基板当中。

2.根据权利要求1所述的一种基于分裂方形环状结构的电磁超材料吸波器，其特征在于：所述吸波器单元结构的介质基板和金属反射层的长和宽相等，均为34mm；所述介质基板和连通圆柱层的厚度为4mm，顶层金属谐振层和金属反射层的厚度均为0.035mm；每个谐振单元的四个l形结构的外边的长和宽相等，均为15.75mm，同时内边的长和宽分别为13.35mm，内边和外边之间的间距为2.4mm；四个连通圆柱的直径为1mm，高度为4mm。

3.根据权利要求1所述的一种基于分裂方形环状结构的电磁超材料吸波器，其特征在于：所述顶层金属谐振层采用厚度为0.035mm的铜制成，介质基板和连通圆柱层中的介质基板采用特氟龙，特氟龙材质的介质基板的介电常数为3.1，损耗角正切为0.02；连通圆柱层采用金属铜注入，底层的金属反射层采用厚度为0.035mm的铜制成。

4.根据权利要求1所述的一种基于分裂方形环状结构的电磁超材料吸波器，其特征在于：所述贴片电容的容值为180pf，尺寸为英制0603。

技术总结
本发明公开了一种基于分裂方形环状结构的电磁超材料吸波器，其中包含顶层金属谐振层、介质基板和连通圆柱层、金属反射层；所述谐振层由多个周期阵列结构组成，谐振单元包括开口分裂方形环状结构和四个贴片电容；每个单元的开口分裂方形结构由四个“L”形结构组成，开口分裂方形结构靠近单元四周并保持一定的间隙，每个单元的方形环状结构的四个开口分裂处焊贴四个180pF贴片电容。该电磁超材料吸波器结构简单，能够在79.2MHz频点处产生90％以上电磁吸收率，具备良好的低频吸收效果。

技术研发人员：张宇飞,李晓南,刘国强
受保护的技术使用者：齐鲁中科电工先进电磁驱动技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1