一种电磁波吸收器结构的制作方法

本发明属于电磁波吸收器技术领域，具体涉及一种低剖面超宽带电磁波吸收器结构。

背景技术：

在通信领域，电磁波吸收器因其优良的滤波特性而被广泛应用，例如改善集成电路的电磁兼容性，消除复杂环境中的电磁干扰，以及在无芯片射频识别技术中的应用。目前，大多数电磁波吸收器的应用场景要求大带宽和低剖面，以及至少10db的雷达截面积（radarcrosssection，rcs）缩减，这种要求就限制了传统电磁波吸收器的广泛使用，例如salisbury结构以及多层jaumann结构。

电路模拟吸收体是一种有效的降低rcs的方法，其通过谐振电路匹配介质板的阻抗特性，能在较宽的频带内实现rcs降低，但这往往会带来较大的体积。

另外，也有人利用3d结构来实现带宽的展宽和厚度的降低，但其加工的复杂性以及单极化的特性仍未得到很好的解决。

2000年8月发表在ieee的第48期论文中，网址：https://ieeexplore.ieee.org/document/884491，俄罗斯科学院的rozanov教授提出，对于非磁性的电磁波吸收器，在给定的吸收性能下，存在一个理论上的物理极限，而如何向这个物理极限逼近，仍是一个巨大的挑战。

因此，有必要开发一种新的电磁波吸收器结构，可以实现宽带吸波、大角度吸波以及极化不敏感的特性，同时保证电磁波吸收器结构本身的小型化。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种低剖面超宽带的电磁波吸收器，能在较宽的工作频带内实现降低rcs，同时保证电磁波吸收器较小的厚度，从而促进其在国防和商业系统中的广泛应用。

实现本发明的技术方案如下：

一种电磁波吸收器结构，包括底层金属板单元、上层介质基底单元及设置在底层金属板单元与上层介质基底单元之间的泡沫层，上层介质基底单元的上表面和下表面均为金属单元，上层介质基底单元的上表面和下表面均分别设置有第一金属条和第二金属条；

进一步的，所述的上层介质基底单元的上表面的第一金属条和第二金属条与下表面的第一金属条和第二金属条分别设置偶数个贴片电阻，贴片电阻分别以第一金属条和第二金属条的中心对称。

进一步的，所述的底层金属板单元和上层介质基底单元均为矩形。

进一步的，所述的第一金属条沿上层介质基底单元的上表面的对角线设置，第二金属条平行设置在第一金属条的侧面。

进一步的，所述的第二金属条为两个，且分别平行设置在第一金属条的两侧。

进一步的，所述的上层介质基底单元的下表面金属单元由上层介质基底单元的上表面金属单元水平旋转90°得到。

进一步的，所述的上层介质基底单元采用介电常数为4.4且损耗正切值为0.02的fr4环氧玻璃布层压板材料制成。

进一步的，所述的上层介质基底单元的下方还设置有金属板，该金属板与上层介质基底单元的下表面之间的间距为8mm。

进一步的，所述的金属单元和金属板采用导电性金属材料制成。

进一步的，所述的第一金属条和第二金属条的宽度均为mm，第一金属条的长度为mm，第二金属条的长度为mm，第一金属条与第二金属条之间的垂直距离为mm。

进一步的，所述的第一金属条的贴片电阻端面之间的距离为1mm，阻值为，第二金属条的贴片电阻端面之间的距离为mm，阻值为。

本发明吸收器结构能实现宽带吸波、大角度吸波以及极化不敏感的特性，同时保证结构本身的小型化，可用于微波探测、天线隐身等方面。

附图说明

图1为本发明电磁波吸收器的单元结构图。

图2为上层介质基底上的金属结构的尺寸图。

图3为本发明电磁波吸收器的反射系数的频率响应特性图。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出，虽然将结合优选实施例描述本发明，但是本领域技术人员应该理解，这些实施例并不是将本发明限制于这些实施例，相反，本发明旨在覆盖可包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的替代、修改和等同物。此外，在本发明的以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解，然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明。

请参阅图1，图1为本发明电磁波吸收器的单元结构图，该电磁波吸收器由三层组成，底层金属板单元5的边长为20mm。上层是厚度为0.5mm的上层介质基底单元1，上层介质基底单元1的上下两面各镀有不同长度的焊接有两个贴片电阻2的金属条3；中间层是厚度为8mm的泡沫层4，用以支撑整个结构。

本发明的低剖面超宽带电磁波吸收器结构，包括复数个呈矩形周期排布的方形的底层金属板单元5、上层介质基底单元1及设置在底层金属板单元5与上层介质基底单元1之间的泡沫层4，泡沫层4用于支撑底层金属板单元5和上层介质基底单元1，共同构成电磁波吸收器结构。

上层介质基底单元1的上表面和下表面均为金属单元，上层介质基底单元1的上表面的金属单元包含沿对角线设置的第一金属条m1以及在该金属条两侧平行放置的两个第二金属条m2，上层介质基底单元1的下表面金属单元由上层介质基底单元1的上表面金属单元水平旋转90°得到，第一金属条m1和第二金属条m2上分别焊接有两个贴片电阻，贴片电阻以第一金属条m1和第二金属条m2的中心分别对称设置，本领域技术人员可以理解的是，贴片电阻的数量可以为偶数个，且偶数个贴片电阻相互以第一金属条和第二金属条的中心分别对称设置。上层介质基底单元1的下方还设置有金属板，该金属板与上层介质基底单元1的下表面之间的间距为8mm，金属单元和金属板的材料可以采用铜、铁等导电性金属材料制成。

上层介质基底单元1采用介电常数为4.4，损耗正切值为0.02的fr4环氧玻璃布层压板材料制成。

图2为上层介质基底1上的金属结构的尺寸图，其中金属条3具有两种长度，分别为较长的第一金属条m1和较短的第二金属条m2，两种长度的金属条3的宽度均为mm，第一金属条m1的长度mm，第二金属条m2的长度mm，第一金属条m1与第二金属条m2之间的垂直距离mm，第一金属条m1上焊接的两个贴片电阻端面之间的距离为mm，阻值为，第二金属条m2上焊接的两个贴片电阻端面之间的距离为mm，阻值为。

如图3所示本发明电磁波吸收器的反射系数的频率响应特性图，该吸波器结构的工作原理如下：利用焊接有贴片电阻的不同长度金属条上的多模谐振，构造多个吸收峰，并通过调整参数使得多个吸收峰相互协作形成较宽的吸收频带。对于较长的第一金属条m1，其上有两个不同的谐振模，分别为基模和第一奇谐振模，其频率分别位于和处；而对于两侧的较短的第二金属条m2，其上的谐振模为基模，其频率位于处，通过控制第一金属条m1和第二金属条m2的长度，三个谐振模分别位于ghz，ghz和ghz处，从而得到一个宽带吸收器。

本发明的电磁波吸收器实际测试性能如下：

当工作频率为3ghz~14ghz时，吸收频带带宽为11ghz，相对带宽为129.4%，在该频带内吸收率均超过90%，相对于吸收带最低频率3ghz处的波长所对应的电尺寸为0.085倍波长，通过计算可以得到该电磁波吸收器的razonov极限为7.5mm，而实际总厚度为8.5mm，仅厚了13%，较好的满足了实际应用场景。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：利用简单的结构，即嵌有两个电阻的金属条上的多模谐振，有效地构造出超宽的吸收频带，相对带宽达到129.4%。另外，通过简单的调节结构的尺寸，能调整该吸收体的工作频带及带宽，同时，本发明的电磁波吸收器厚度最小可以达到0.085倍波长，相较于已有的电磁波吸收体性能，在带宽和厚度上有明显的提高。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。