一种基于超材料的电磁屏蔽结构的制作方法

本发明实施例涉及电磁屏蔽，尤其涉及一种基于超材料的电磁屏蔽结构。

背景技术：

1、随着电子化水平的不断提高，对电磁兼容问题的关注度越来越大，电磁干扰不但可能影响电子设备的正常运行，甚至有可能对人的身体健康造成一定的威胁。在电磁兼容领域，电磁屏蔽是抑制电磁干扰的一种重要手段，屏蔽体可以起到吸收、反射或者是引导电磁波的作用，从而减少电磁波的穿透对设备造成的危害。而且采用屏蔽手段可以有效把辐射源隔离到屏蔽体内或者把敏感设施与外界辐射源隔离，起到保护敏感设施的作用。因此，进行合理的基于超材料的电磁屏蔽结构设计具备必要性。

2、电磁超材料作为一种人工设计和制造的复合材料已经显示出优异的特性，可以通过人工制作的具有特定属性和功能的结构单元来创造材料，在形状、尺寸和单元方面进行定制，同时可以设计它们之间的相互作用，相较于传统电磁屏蔽材料具有电磁调控的特点。现有技术中对于屏蔽的研究多集中于高频及毫米波频段，对于p波段（230-1000mhz）及更低频的电磁屏蔽的结构无法兼顾多角度入射，屏蔽效果不理想。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于超材料的电磁屏蔽结构，实现屏蔽波段覆盖p波段（230~1000mhz）及更低频段，并且在不同极化角度和入射角度的条件下均具有较高的屏蔽效能。

2、本发明实施例提供一种基于超材料的电磁屏蔽结构，包括：依次层叠的第一超材料层、绝缘层和第二超材料层；

3、所述第一超材料层和所述第二超材料层上分别包括多个周期性排列的单元结构；所述单元结构呈n×n个周期性排列，n为大于1的正整数；

4、所述单元结构包括第一方向的金属线和第二方向的金属线，所述第一方向与所述第二方向相交；在所述第一方向上，同层且相邻的所述单元结构中所述第一方向上的所述金属线在同一直线上，并相互连接；在所述第二方向上，同层且相邻的所述单元结构中所述第二方向上的所述金属线在同一直线上，并相互连接；

5、其中，所述第一超材料层上的所述金属线的线宽大于所述第二超材料层上的所述金属线的线宽；所述第二超材料层上的所述金属线在所述第一超材料层上的垂直投影落在所述第一超材料层上的所述金属线内。

6、可选的，所述第一方向与所述第二方向垂直。

7、可选的，在所述第一超材料层中所述第一方向和所述第二方向上，相邻的所述金属线之间的间距为2-3mm，所述金属线的宽度为0.2-0.8mm，所述金属线的厚度为0.01-0.05mm，所述第一超材料层的所述单元结构在所述第一方向和所述第二方向上的周期为4-6mm。

8、可选的，在所述第二超材料层中所述第一方向和所述第二方向上，相邻的所述金属线之间的间距为2-3mm，所述金属线的宽度为0.1-0.4mm，所述金属线的厚度为0.01-0.05mm，所述第二超材料层的所述单元结构在所述第一方向和所述第二方向上的周期为4-6mm。

9、可选的，在所述第一超材料层中所述第一方向和所述第二方向上，相邻的所述金属线之间的间距为2.6mm，所述金属线的宽度为0.6mm，所述金属线的厚度为0.035mm，所述第一超材料层的所述单元结构在所述第一方向和所述第二方向上的周期为5.2mm；

10、在所述第二超材料层中所述第一方向和所述第二方向上，相邻的所述金属线之间的间距为2.6mm，所述金属线的宽度为0.4mm，所述金属线的厚度为0.035mm，所述第二超材料层的所述单元结构在所述第一方向和所述第二方向上的周期为5.2mm。

11、可选的，所述第一超材料层和所述第二超材料层的材料为铜。

12、可选的，所述的基于超材料的电磁屏蔽结构，还包括介质层，所述介质层设置与所述第一超材料层远离所述绝缘层的一侧。

13、可选的，所述介质层的材料采用非透明的电磁屏蔽材料。

14、可选的，所述电磁屏蔽材料包括碳纤维、羰基铁或聚醚醚酮三元电磁双损耗复合材料。

15、可选的，所述绝缘层的厚度为0.025mm，所述介质层的厚度为2.5 mm。

16、本发明实施例提供的基于超材料的电磁屏蔽结构，通过设计上下两层的超材料层的金属线周期、金属线宽度等参数得到符合要求的电磁屏蔽层，电磁屏蔽层由第二超材料层和第一超材料层的单元结构形成金属网栅周期结构，其中，第二超材料层和第一超材料层的单元结构平行设置，排布的周期保持一致，设置第一超材料层上的金属线的线宽大于第二超材料层上的金属线的线宽，所述第二超材料层上的所述金属线在所述第一超材料层上的垂直投影落在所述第一超材料层的所述金属线内，利用金属网栅周期结构提高屏蔽性能，屏蔽波段覆盖p波段（230~1000mhz）及更低频段，并且在不同极化角度和入射角度的条件下均具有较高的屏蔽效能，当入射电磁波与垂直方向呈75°角度时，屏蔽效能依旧稳定，达到了最佳屏蔽效果，适合低频超材料电磁屏蔽宽角度化的要求。

技术特征：

1.一种基于超材料的电磁屏蔽结构，其特征在于，包括：依次层叠的第一超材料层、绝缘层和第二超材料层；

2.根据权利要求1所述的基于超材料的电磁屏蔽结构，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向垂直。

3.根据权利要求1-2任一项所述的基于超材料的电磁屏蔽结构，其特征在于，在所述第一超材料层中所述第一方向和所述第二方向上，相邻的所述金属线之间的间距为2-3mm，所述金属线的宽度为0.2-0.8mm，所述金属线的厚度为0.01-0.05mm，所述第一超材料层的所述单元结构在所述第一方向和所述第二方向上的周期为4-6mm。

4.根据权利要求3所述的基于超材料的电磁屏蔽结构，其特征在于，在所述第二超材料层中所述第一方向和所述第二方向上，相邻的所述金属线之间的间距为2-3mm，所述金属线的宽度为0.1-0.4mm，所述金属线的厚度为0.01-0.05mm，所述第二超材料层的所述单元结构在所述第一方向和所述第二方向上的周期为4-6mm。

5.根据权利要求4所述的基于超材料的电磁屏蔽结构，其特征在于，在所述第一超材料层中所述第一方向和所述第二方向上，相邻的所述金属线之间的间距为2.6mm，所述金属线的宽度为0.6mm，所述金属线的厚度为0.035mm，所述第一超材料层的所述单元结构在所述第一方向和所述第二方向上的周期为5.2mm；

6.根据权利要求1所述的基于超材料的电磁屏蔽结构，其特征在于，所述第一超材料层和所述第二超材料层的材料为铜。

7.根据权利要求6所述的基于超材料的电磁屏蔽结构，其特征在于，还包括介质层，所述介质层设置于所述第一超材料层远离所述绝缘层的一侧。

8.根据权利要求7所述的基于超材料的电磁屏蔽结构，其特征在于，所述介质层的材料采用非透明的电磁屏蔽材料。

9.根据权利要求8所述的基于超材料的电磁屏蔽结构，其特征在于，所述电磁屏蔽材料包括碳纤维、羰基铁或聚醚醚酮三元电磁双损耗复合材料。

10.根据权利要求7所述的基于超材料的电磁屏蔽结构，其特征在于，所述绝缘层的厚度为0.025mm，所述介质层的厚度为2.5 mm。

技术总结
本发明涉及电磁屏蔽技术领域，本发明提供一种基于超材料的电磁屏蔽结构，包括：依次层叠的第一超材料层、绝缘层和第二超材料层；通过设计上下两层的超材料层的金属线周期、金属线宽度等参数得到相应的电磁屏蔽层，电磁屏蔽层由第二超材料层和第一超材料层的单元结构形成金属网栅周期结构，其中，第二超材料层和第一超材料层的单元结构平行设置，排布的周期一致，设置第一超材料层上的金属线的线宽大于第二超材料层上的金属线的线宽，所述第二超材料层上的所述金属线在所述第一超材料层上的垂直投影落在所述第一超材料层的所述金属线内，实现屏蔽波段覆盖P波段（230~1000MHz）及更低频段，并在不同极化角度和入射角度的条件下均具有较高的屏蔽效能。

技术研发人员：李司光,崔艳丽,黄森
受保护的技术使用者：迈默智塔（无锡）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31