频率可调宽带超材料吸波结构的制作方法【
技术领域：
】[0001]本发明属于吸波材料
技术领域：
，特别是一种频率可调宽带超材料吸波结构，本发明能够广泛应用到隐身技术、雷达及现代通信系统中。【
背景技术：
】[0002]近年来，随着人们对超材料吸波结构的关注度逐渐提高，超材料吸波结构的研究设计越来越多，人们对超材料吸波结构的性能要求也越来越高，常见的宽频带宽角度极化不敏感超材料吸波结构已经无法满足现代通信系统对频率可调谐的超材料吸波结构的需求。目前，频率可调的宽频带超材料吸波结构虽然已取得一定进展，但还需进一步的研究和改进，如文南犬“Adjustablelowfrequencyandbroadbandmetamaterialabsorberbasedonmagneticrubberplateandcrossresonator,Y.Z.Cheng,Y.Nie,Y.Wang,andR.Z.Gong,J.App1.Phys.,vol.115,n0.6,064902,2014”中提出的基于橡胶磁板在低频处实现宽带可调的超材料吸波结构的方法，虽然通过改变介质基板的厚度和谐振器的电长度，实现了对吸波频带的调节，但吸波带宽较窄，制造成本较高，且调节方法不利于实际工程应用。又如文献“ANewTunableDual-bandMetamaterialAbsorberwithWide-angleTEandTMPolarizat1nStability,H.Q.Zhai,C.H.Zhan,L.Liu,andC.H.Liang,JournalofElectromagneticWavesandApplicat1ns,vol.29，n0.6，pp.774-785，2015”中提出的双频带可调超材料吸波结构，虽然可调性好，但吸波带宽很窄，无法满足宽带吸波的需求。又如专利申请号为201410582139.1，
专利名称：为《加载集总元件的宽带吸波材料》的中国专利，虽然提出了通过加载电阻或电容元件实现宽频带吸波结构的方法，但是该方法无法实现对宽吸波频带的频率调节。【
发明内容】[0003]本发明的目的在于针对上述已有技术存在的不足，提出一种频率可调的宽带超材料吸波结构，以在宽频带内实现对吸波结构的吸波频带的调节。[0004]实现本发明目的的技术关键是:设计一种频率可调宽带超材料吸波结构。其特征是包括:谐振结构、介质基板和金属地板:[0005]所述谐振结构和金属底板分别位于介质基板的上表面和下表面；[0006]所述谐振结构为90度旋转对称结构，由金属方环、矩形金属片、电阻和电感组成；[0007]所述金属方环有若干个开口，电阻位于金属方环的开口处，且这两部分相互连通。[0008]所述矩形金属片对称分布于金属方环的边的外侧，且与金属方环的对应边平行，矩形金属片通过电感与金属方环的对应边相互连通。[0009]作为优选，所述金属方环的开口为90度旋转对称分布，且每个边上的开口数目相同。[0010]作为优选，所述电阻的阻值均相等，在金属方环的每条边上的个数相同。[0011]作为优选，所述电感的感值均相等，且其两端分别连接矩形金属片的中部和金属方环的边的中部。[0012]作为优选，所述金属方环的开口个数m多4，矩形金属片的个数η多4，电阻的个数P彡4，电感的个数q彡4，其中m、n、p、q均为4的倍数，且满足m=p，n=q。[0013]与现有技术相比，本发明具有如下优点:[0014]1、本发明由于引入矩形金属片，形成了新的谐振模式和电流路径，优化了本发明的宽带特性和可调特性；此外本发明由于在关键位置加载了电阻和电感，能显著地拓宽吸波带宽和有效地改变谐振电长度，且通过改变电阻值和电感值的大小，能在保持宽吸波带宽的条件下，有效地实现对宽带吸波频带的调节，且调节方式灵活。[0015]2、本发明由于采用90度旋转对称的谐振结构，使得本发明具有良好的极化不敏感特性。【附图说明】[0016]图1为本发明实施例的结构正视图；[0017]图2为本发明实施例的结构侧视图；[0018]图3为本发明实施例在不同极化角下的吸波率；[0019]图4为本发明实施例在不同电阻值和电感值时的吸波率。[0020]具体实施方法[0021]下面结合实施例附图对本发明做进一步描述:[0022]实施例1[0023]频率可调的宽带超材料吸波结构，包括:谐振结构1、介质板2和金属地板3:[0024]所述谐振结构I和金属底板3分别位于介质板2的上表面和下表面；[0025]所述谐振结构I为90度旋转对称结构，由金属方环4、矩形金属片5、电阻6和电感7组成；[0026]所述金属方环4有若干个开口，电阻6位于金属方环4的开口处，且这两部分相互连通。[0027]所述矩形金属片5对称分布于金属方环4的边的外侧，且与金属方环4的对应边平行，矩形金属片5通过电感7与金属方环4的对应边相互连通。[0028]实施例2[0029]参见图1和图2，本发明的频率可调宽带超材料吸波结构，包括:谐振结构1、介质基板2和金属地板3。其中:[0030]所述谐振结构1，由金属方环4、矩形金属片5、电阻6和电感7组成；所述金属方环4所用材料为铜，其外边长为8mm，宽度为0.4mm，厚度为0.017mm，金属方环4的开口个数m=4，这些开口以90度旋转对称的形式分布在金属方环4的四个边上，且每个边上的开口数目均为I个；所述矩形金属片5对称分布于金属方环4的外侧，且与金属方环4的对应边平行，该矩形金属片5的个数η=4，这4个矩形金属片的编号依次为5-1、5-2、5-3、5-4，该矩形金属片5所用材料为铜，长和宽分别为3_和0.4_，但不局限于此参数。[0031]所述介质基板2采用双面覆铜的FR4材料，其介电常数为4.4，正切损耗角为0.02，本实施例中介质基板2的长度为12_，宽度为12_，厚度为3_，但不局限于此参数。[0032]所述金属地板3所用金属为铜，其长度为12mm，宽度为12mm，厚度为0.017mm，但不局限于此参数。[0033]所述谐振结构I和金属底板3分别位于介质基板2的上表面和下表面。[0034]所述电阻6的个数P=4，这4个电阻的编号依次为6-1、6-2、6-3、和6-4，每个电阻6的阻值相同，其均位于金属方环4的开口处，且这两部分相互连通；所述电感7的个数q=4，这4个电感7的编号依次为7-1、7-2、7-3、7-4，且每个电感7的感值相同，且其两端分别连接矩形金属片5的中部和金属方环4对应边的中部；电阻6的阻值为100ohm、150ohm和200ohm，电感7的感值为0.2nh和0.4nh，但不局限于此参数。[0035]本发明的效果可通过以下仿真结果图进一步说明:[0036]对本发明的频率可调宽带超材料吸波结构的极化特性进行研究:将入射波的极化角从O度增加至30度、60度和90度时，对本实施例进行仿真，得到的吸波率结果如图3所示。从图3中可以看出，当入射波的极化角变化时，本发明的宽带可调超材料吸波结构的吸波率及吸波带宽基本不变，说明本发明宽带可调超材料吸波结构具有良好的极化不敏感特性。[0037]对本发明的频率可调宽带超材料吸波结构的可调宽频带特性进行研究:选取电阻6和电感7的值分别为100hm和0.4nh、150ohm和0.4nh、200ohm和0.2nh这三组值时，对本实施例进行仿真，得到的吸波率结果如图4所示。从图4中可以看出，当选取适当的电阻值和电感值时，本发明的宽带可调超材料吸波结构可以在保持吸波率大于90%的带宽约为3.5GHz时，有效地实现宽吸波频带的连续可调。[0038]上述实施例结果表明，本发明的宽带可调超材料吸波结构具有良好的极化不敏感特性，同时能够很好地实现宽吸波频带的连续可调。[0039]以上描述仅是本发明的一个具体实例，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本【
发明内容】和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。【主权项】1.频率可调宽带超材料吸波结构，包括:谐振结构(1)、介质板(2)和金属地板(3):所述谐振结构(I)和金属底板(3)分别位于介质板(2)的上表面和下表面；所述谐振结构(I)为90度旋转对称结构，由金属方环(4)、矩形金属片(5)、电阻(6)和电感(7)组成；所述金属方环(4)有若干个开口，电阻(6)位于金属方环(4)的开口处，且这两部分相互连通。所述矩形金属片(5)对称分布于金属方环(4)的边的外侧，且与金属方环(4)的对应边平行，矩形金属片(5)通过电感(7)与金属方环(4)的对应边相互连通。2.根据权利要求1所述的频率可调宽带超材料吸波结构，其特征是:所述金属方环(4)的开口为90度旋转对称，且每个边上的开口数目相同。3.根据权利要求1所述的频率可调宽带超材料吸波结构，其特征是:所述电阻(6)的阻值均相等，且在金属方环(4)的每条边上的个数相同。4.根据权利要求1所述的频率可调宽带超材料吸波结构，其特征是:所述电感(7)的感值均相等，且其两端分别连接矩形金属片(5)的中部和金属方环(4)对应边的中部。5.根据权利要求1所述的频率可调宽带超材料吸波结构，其特征是:所述金属方环(4)的开口个数m彡4，矩形金属片(5)的个数η彡4，电阻(6)的个数ρ彡4，电感(7)的个数q彡4，其中m、n、p、q均为4的倍数，且满足m=p，n=q。【专利摘要】本发明公开了一种频率可调宽带超材料吸波结构，主要解决现有技术难以实现宽吸波频带频率可调的问题。其包括谐振结构(1)、介质基板(2)和金属地板(3)；所述谐振结构(1)和金属底板(3)分别位于介质板(2)的上表面和下表面；该谐振结构(1)由金属方环(4)、矩形金属片(5)、电阻(6)和电感(7)组成；该金属方环(4)的开口为90度旋转对称分布；该矩形金属片(5)对称分布于金属方环(4)的外侧，且与金属方环(4)的对应边平行；所述电阻(6)位于金属方环(4)的开口处；所述电感(7)连接矩形金属片(5)和金属方环(4)的对应边；本发明能通过改变电阻值和电感值的大小，实现宽吸波频带的频率连续可调。【IPC分类】H01Q17/00,H05K9/00【公开号】CN105140654【申请号】CN201510546581【发明人】翟会清,詹传汉,臧义平,刘露【申请人】西安电子科技大学【公开日】2015年12月9日【申请日】2015年8月30日