元俯视图；
[0026]图4为本发明实施例中吸波超材料的单元侧视图；
[0027]图5为本发明实施例中吸波超材料的整体结构示意图；
[0028]图6为本发明实施例中吸波超材料对于TM极化波在入射角度分别为0°，25°，45。，65。和 75。时的 Sn图。
【具体实施方式】
[0029]为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0030]为了便于描述，将本发明视为由MXN个三维旋转对称支架组成的周期阵列和一层由MXN个方形电阻片构成的电阻型频选层组合而成，Μ为行数，Ν为列数。每个周期单元都是由一个方形结构和四个菱形结构构成的电阻片组合而成。这里的电阻片主要是由电阻膜构成。电阻膜是用导电碳浆通过丝网印刷技术在介电薄膜上印刷得到，其厚度为10?15um，方阻值为ΗΟΩ/sq左右。介电薄膜选用PET薄膜，其厚度为0.1mm，相对介电常数的实部为3.8，虚部为0.018。由于介电薄膜的厚度较薄，在仿真过程中，介电薄膜对整个吸波材料的吸波性能不会产生影响。
[0031]如图1所示，每个旋转对称支架其实都是由一平面的电阻片通过折叠得到的。该平面电阻片是由是一个正方形和四个菱形构成的。正方形位于中间部分，四个菱形分别与正方形的四条边相邻。并且正方形的和菱形的边长均为a = 12.8mm，菱形的夹角为β =43.3°。然后，将四个菱形分别沿着正方形的边沿向正方形中心翻折，翻折的角度为α =115°，然后倒置放于金属板上，就构成了具有三维旋转对称性的支架结构。
[0032]将三维旋转支架结构按照每个单元/ = 31.4mm在金属板上作周期排布，得到了具有一定厚度的三维结构超材料吸波体，如图2所示。同时，需要在整个吸波体表面附上一层正方形单元的电阻型频选层。正方形的边长为A = 25.8mm，同样也按照每个单元/ =31.4mm作周期排布。
[0033]最后需要将方形的平面电阻片与旋转对称支架按中心坐标重合的形式，粘贴在一起。得到如图3和4所示的，一种类似于蘑菇状的三维结构超材料单元。当二维平面的电阻型频选层与旋转对称支架阵列完全粘贴在一起时，就组成了如图5所示的三维结构的吸波超材料。
[0034]如图6所示，通过上述方案设计得到的一款具有改善TM波大入射角吸收性能的吸波超材料，对于TM极化方式下入射电磁波，入射角为0°时，其-10dB以下的吸收频段为:3.6-11.4GHz ;入射角为15°时，其_10dB以下的吸收频段为:3.6-12.5GHz ;入射角为25°时，其-10dB以下的吸收频段为:3.6-13.0GHz ;入射角为45°时，其_10dB以下的吸收频段为:3.4-16..0GHz ;入射角为65。时，其-10dB吸收频段为:2.8-18.0GHz ;入射角为75。时，其-10dB以下的吸收频段为:3.2-18.0Go
[0035]综上所述，对于斜入射的TM极化波，当入射角与斜置的电阻片角度相等时，即入射角为65°，该吸波超材料在-10dB以下的吸收带宽达到最大值。入射角在0-65°范围内，-10dB以下的吸收带宽随着入射角度的增大而增大；而入射角超过65°时，该吸波超材料在-10dB以下的吸收带宽开始急剧减小。
[0036]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.新型三维结构宽带超轻吸波材料，其特征在于，包括金属底板、三维旋转支架以及上表面的方形电阻片构成的周期阵列，所述三维旋转支架结构由相连的一个正方形平面电阻片和四个菱形平面电阻片构成，四个菱形平面电阻片分别与正方形的平面电阻片四条边相连，且分别沿着正方形平面电阻片的边沿向正方形中心翻折一定角度a，所述的正方形平面电阻片和菱形平面电阻片的边长均相同，所述正方形平面电阻片、菱形平面电阻片和方形电阻片均由电阻膜加工而成。2.根据权利要求1所述的新型三维结构宽带超轻吸波材料，其特征在于，所述电阻膜由导电碳浆通过丝网印刷技术印制在介电薄膜上制备而成，所述电阻膜的厚度为10?15um，方阻值为140 Ω /Sq ;介电薄膜为PET薄膜，厚度要求在0.1mm以内，相对介电常数实部为3.8，虚部为0.018。3.根据权利要求1所述的新型三维结构宽带超轻吸波材料，其特征在于，所述四个菱形电阻片沿着相邻90°的方向分别与上表面电阻片呈(180-a)角度的倾斜放置。4.根据权利要求1所述的新型三维结构宽带超轻吸波材料，其特征在于，所得四个菱形电阻片沿着相邻90°的方向分别与金属背板呈(180-a)角度的倾斜放置。5.根据权利要求1所述的新型三维结构宽带超轻吸波材料，其特征在于，所述上表面的方形电阻片为方形结构的电阻型频选层，每个单元的尺寸与下面的三维旋转支架的单元尺寸相同，且组合时要求上下两个单元的中心轴完全重合。6.新型三维结构宽带超轻吸波材料的设计方法，其特征在于，包括如下步骤: S1、取一个正方形平面电阻片和四个菱形电阻片，将四个菱形分别与正方形的四条边相连，将四个菱形分别沿着正方形的边沿向正方形中心翻折一定角度，然后倒置放于金属板上，得三维旋转支架； S2、将三维旋转支架结构按照一定的单元尺寸在金属板上作周期排布，得到了具有一定厚度的三维结构超材料吸波体； S3、在整个吸波体表面附上一层周期单元的电阻型频率选择表面，将上层的电阻频选层的每个单元中心与三维旋转支架的每个单元中心对齐后，粘合在一起，得具有改善TM波大入射角吸收性能的吸波超材料。
【专利摘要】本发明公开了一种新型三维结构宽带超轻吸波材料及其设计方法，该吸波材料包括金属底板、三维旋转支架以及上表面的方形电阻片构成的周期阵列，所述三维旋转支架结构由相连的一个正方形平面电阻片和四个菱形平面电阻片构成，四个菱形平面电阻片分别与正方形的平面电阻片四条边相连，且分别沿着正方形平面电阻片的边沿向正方形中心翻折一定角度α，所述的正方形平面电阻片和菱形平面电阻片的边长均相同，所述正方形平面电阻片、菱形平面电阻片和方形电阻片均由电阻膜加工而成。本发明能够针对TM极化方式的电磁波在垂直和斜入射的情况下都具有较好的宽带吸波效果，特别是大入射角情况下的电磁波也具备较好的宽带吸波效果。
【IPC分类】H01Q17/00
【公开号】CN105244630
【申请号】CN201510681300
【发明人】屈绍波, 沈杨, 马华, 王甲富, 庞永强, 张介秋
【申请人】中国人民解放军空军工程大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月13日