一种基于给定离散源的双频全向电磁吸收表面

本发明涉及电磁吸收表面，尤其是一种基于给定离散源的双频全向电磁吸收表面。

背景技术：

1、随着电子信息产业的飞速发展，人类生存环境中周围存在着各种电磁波源，如无线通信、雷达、电视、无线充电等，这些电磁波在现代无线通信、成像和传感、军事探测等领域起着重要作用。然而，随着无线电子设备的普及和电子系统小型化进程的持续推进，电磁污染、干扰问题愈发突出。电磁屏蔽表面可以有效地阻止外界电磁波对电子设备的干扰，提高设备的抗干扰能力和可靠性，保护设备与器件的平稳运行。作为电磁屏蔽的有效方案，电磁吸收表面因其可以将进入屏蔽材料的电磁波进行有效吸收得到了广泛发展。

2、传统的电磁吸收表面为了实现宽带吸收效果，通常具备较大的厚度。以电磁屏蔽室常用的角锥形吸波材料为例，其通常用于实现电磁波的远场屏蔽效果，但当电磁波入射角度超过60°时，其工作效果明显恶化。近年来，利用超材料实现电磁波有效吸收的研究引起了越来越多的关注，但这样的人工媒质单元通常是在电磁波正入射情况下优化获得的，当电磁波入射角度增大时，其电磁波吸收能力下降。可实现全向电磁波高效吸收性能的超薄吸收表面亟待引入新的研究，开发轻质、高效的电磁吸收材料具有很高的市场价值和战略意义。

技术实现思路

1、为解决现有吸波材料通常用于实现电磁波的远场屏蔽效果，入射角度增大时，其电磁波吸收能力下降的问题，本发明的目的在于提供一种无源、超薄、柔韧性高，能够实现双频电磁波的双入射角度屏蔽效果的基于给定离散源的双频全向电磁吸收表面。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于给定离散源的双频全向电磁吸收表面，包括介质板，介质板的下板面设置金属板，介质板的上板面设置金属微带线，所述金属微带线包括第一金属微带线和第二金属微带线，所述第一金属微带线和第二金属微带线呈左、右对称分布，第一金属微带线、金属板和介质板组成用于吸收来自正入射方向的电磁波的第一吸收单元，第二金属微带线、金属板和介质板组成用于吸收斜入射方向的电磁波的第二吸收单元，第一吸收单元和第二吸收单元组成双频双角度电磁波吸收单元，多个双频双角度电磁波吸收单元按照给定位置离散源辐射电磁波的入射角度紧密排列组成双频全向电磁吸收表面。

3、所述第一金属微带线包括第一上工字形和第一下工字形，第一上工字形上沿的左、右边缘向下、向里进行两次折叠，第一上工字形下沿的左右边缘向上、向里进行两次折叠，第一下工字形上沿的左、右边缘向下折叠，第一下工字形下沿的左、右边缘向上、向里进行两次折叠，第一上工字形和第一下工字形位于同一条轴线上；所述第二金属微带线包括第二上工字形和第二下工字形，第二上工字形上沿的左、右边缘向下、向里进行两次折叠，第二上工字形下沿的左右边缘向上、向里进行两次折叠，第二下工字形上沿的左、右边缘向下折叠，第二下工字形下沿的左、右边缘向上、向里进行两次折叠，第二上工字形和第二下工字形位于同一条轴线上；第二下工字形上沿的左、右边缘向下折叠后的长度大于第一下工字形上沿的左、右边缘向下折叠后的长度。

4、给定离散源t，定义其位置为坐标原点，离散源t辐射电磁波到双频全向电磁吸收表面的垂直距离为d，距离散源t的垂直距离为d的双频全向电磁吸收表面所在位置处的双频双角度电磁波吸收单元为第一双频双角度电磁波吸收单元，第一双频双角度电磁波吸收单元所包含的第一吸收单元和第二吸收单元的结构完全相同，所有工作在不同斜入射角度的金属微带线的尺寸参数均各不相同。

5、工作在正入射角度的第一吸收单元和工作在某一斜入射角度的第二吸收单元组成的双频双角度电磁波吸收单元的等效本构参数表示为：

6、εy,eff＝(εiy+rεiiy)/(1+r) (1)

7、μx,eff＝μixμiix(1+r)/(μiix+rμix) (2)

8、其中，μix和μiix分别表示第一吸收单元与第二吸收单元沿x轴方向的磁导率，εiy和εiiy分别表示第一吸收单元与第二吸收单元沿y轴方向的介电常数，r表示第一吸收单元与第二吸收单元的厚度比，εy,eff表示双频双角度电磁波吸收单元沿y轴方向的等效介电常数，μx,eff表示双频双角度电磁波吸收单元沿x轴方向的等效磁导率。

9、所述介质板采用柔性介质板。

10、由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：第一，本发明实现了基于给定离散源的双频全向电磁吸收表面，该表面可以实现在两个工作频率下对电磁波的有效吸收，具备无源、超薄的优点；第二，该表面可以实现对给定离散源近场和远场辐射电磁波的良好屏蔽效果，为实现离散源的理想电磁屏蔽提供了可行性思路；第三，该表面利用柔性介质板加工实现，柔韧性高，成本低。

技术特征：

1.一种基于给定离散源的双频全向电磁吸收表面，其特征在于：包括介质板(10)，介质板(10)的下板面设置金属板(20)，介质板(10)的上板面设置金属微带线(30)，所述金属微带线(30)包括第一金属微带线和第二金属微带线，所述第一金属微带线和第二金属微带线呈左、右对称分布，第一金属微带线、金属板(20)和介质板(10)组成用于吸收来自正入射方向的电磁波的第一吸收单元，第二金属微带线、金属板(20)和介质板(10)组成用于吸收斜入射方向的电磁波的第二吸收单元，第一吸收单元和第二吸收单元组成双频双角度电磁波吸收单元，多个双频双角度电磁波吸收单元按照给定位置离散源辐射电磁波的入射角度紧密排列组成双频全向电磁吸收表面(40)。

2.根据权利要求1所述的基于给定离散源的双频全向电磁吸收表面，其特征在于：所述第一金属微带线包括第一上工字形(31)和第一下工字形(32)，第一上工字形(31)上沿的左、右边缘向下、向里进行两次折叠，第一上工字形(31)下沿的左右边缘向上、向里进行两次折叠，第一下工字形(32)上沿的左、右边缘向下折叠，第一下工字形(32)下沿的左、右边缘向上、向里进行两次折叠，第一上工字形(31)和第一下工字形(32)位于同一条轴线上；所述第二金属微带线包括第二上工字形(33)和第二下工字形(34)，第二上工字形(33)上沿的左、右边缘向下、向里进行两次折叠，第二上工字形(33)下沿的左右边缘向上、向里进行两次折叠，第二下工字形(34)上沿的左、右边缘向下折叠，第二下工字形(34)下沿的左、右边缘向上、向里进行两次折叠，第二上工字形(33)和第二下工字形(34)位于同一条轴线上；第二下工字形(34)上沿的左、右边缘向下折叠后的长度大于第一下工字形(32)上沿的左、右边缘向下折叠后的长度。

3.根据权利要求1所述的基于给定离散源的双频全向电磁吸收表面，其特征在于：给定离散源t，定义其位置为坐标原点，离散源t辐射电磁波到双频全向电磁吸收表面(40)的垂直距离为d，距离散源t的垂直距离为d的双频全向电磁吸收表面(40)所在位置处的双频双角度电磁波吸收单元为第一双频双角度电磁波吸收单元(41)，第一双频双角度电磁波吸收单元(41)所包含的第一吸收单元和第二吸收单元的结构完全相同，所有工作在不同斜入射角度的金属微带线(30)的尺寸参数均各不相同。

4.根据权利要求1所述的基于给定离散源的双频全向电磁吸收表面，其特征在于：工作在正入射角度的第一吸收单元和工作在某一斜入射角度的第二吸收单元组成的双频双角度电磁波吸收单元的等效本构参数表示为：

5.根据权利要求1所述的基于给定离散源的双频全向电磁吸收表面，其特征在于：所述介质板(10)采用柔性介质板。

技术总结
本发明涉及一种基于给定离散源的双频全向电磁吸收表面，包括介质板，其下板面设置金属板，其上板面设置金属微带线，金属微带线包括第一、二金属微带线，第一金属微带线、金属板和介质板组成第一吸收单元，第二金属微带线、金属板和介质板组成第二吸收单元，第一、二吸收单元组成双频双角度电磁波吸收单元，多个双频双角度电磁波吸收单元按照给定位置离散源辐射电磁波的入射角度紧密排列组成双频全向电磁吸收表面。本发明实现了基于给定离散源的双频全向电磁吸收表面，此吸收表面可以实现双频电磁波的双入射角度屏蔽效果，具备无源、超薄且柔韧性高的优点，可加工设计性强，成本低，为实现离散源的理想电磁屏蔽提供了可行性思路。

技术研发人员：彭甜,黄武寅,杨利霞,胡智超
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1