一种螺旋式层叠结构的超宽带电磁波吸收体、吸收单元及吸收装置

本发明涉及吸波材料，更具体地，涉及一种螺旋式层叠结构的超宽带电磁波吸收体、吸收单元及吸收装置。

背景技术：

1、随着计算机、无线电通讯技术的广泛应用，空间充斥了大量不同波长的电磁波，致使电磁波污染日益加剧。抑制电磁辐射污染的主要手段是电磁屏蔽技术，吸波材料可以将电磁干扰转化为热能而耗散掉，成为实现电磁屏蔽的途径之一。传统吸波材料有效吸收宽带主要在高频，而低频吸收差，整体吸收峰较低。电磁超材料的出现，为增强和调控吸波材料的性能提供了另一种可能。

2、电磁超材料是具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料，它通过调节电磁波的传输周期或非周期单元结构的手段，赋予其独特的电磁特性。超材料的吸收性能主要取决于单元结构的几何形状、尺寸、排布等，因此单元结构的设计可以调整超材料吸收体的吸收特性。目前常见的超材料吸波体结构通常由顶层金属谐振层、中间吸波层、金属底板层三层组成。然而，部分超材料吸波体由于其有效吸收频段较窄而存在局限性，进而降低了其在实际应用中的价值。

技术实现思路

1、本发明为克服上述现有技术所述的吸波体因其有效吸收频段较窄而存在局限性的缺陷，提供一种螺旋式层叠结构的超宽带电磁波吸收体、吸收单元及吸收装置。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、一种螺旋式层叠结构的超宽带电磁波吸收体，包括 n个层叠排布的吸波层，其中，每层吸波层的中心点对齐设置，且相邻的吸波层分别绕轴线逆时针旋转角度 β设置；由下至上排布的每层吸波层的外边长呈线性递减。

4、本技术方案提出的电磁波吸收体，可以在微波频段实现超宽带电磁波吸收，其主体结构为螺旋式层叠结构体，其中，每层吸波层绕轴线旋转一定的角度，进一步逐层堆叠形成结构体。且由下至上排布的吸波层中，随着堆叠层数的增加，其边长逐渐减少，使其获得良好的阻抗匹配性能，在更宽的频带范围内实现与自然空间的阻抗相匹配，从而实现宽频带的微波吸收。

5、作为优选方案，所述吸波层包括实心方块层或方形环。

6、作为优选方案，所述吸波层绕轴线逆时针旋转角度；其中 α为吸收体旋转总角度。

7、作为优选方案，所述吸收体旋转总角度 α的取值范围为90~100°；所述吸波层绕轴线逆时针旋转角度 β的取值范围为6~6.67°。

8、作为优选方案，最底层的吸波层的边长为 a，则由下至上排布的第 i层吸波层的外边长 ci为：

9、

10、其中，δ s为预设的吸波层边长逐层减少量，即相邻两层吸波层的边长相差值。

11、作为优选方案，所述吸波层边长逐层减少量δ s的取值为0.3mm。

12、作为优选方案，所述吸波层采用磁性吸波剂材料制成。

13、作为优选方案，所述吸波层采用羰基铁粉制成。

14、进一步地，本发明还提出了一种超宽带电磁波吸收单元，包括金属板，所述金属板上垂直设置有上述任一技术方案提出的螺旋式层叠结构的超宽带电磁波吸收体。

15、进一步地，本发明还提出了一种超宽带电磁波吸收装置，包括阵列设置的若干个如上述技术方案提出的超宽带电磁波吸收单元。

16、与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明采用螺旋式层叠结构的电磁波吸收吸波层，使电磁波的传播路径得到延伸，加强了电磁波散射，进而提高吸波材料对电磁波的衰减能力；本发明通过调整电磁波吸收体的形状样式和尺寸大小，使其获得良好的阻抗匹配性能，在更宽的频带范围内实现与自然空间的阻抗相匹配，从而实现超宽带的电磁波吸收。

技术特征：

1.一种螺旋式层叠结构的超宽带电磁波吸收体，其特征在于，包括n个层叠排布的吸波层（1），其中，每层吸波层（1）的中心点对齐设置，且相邻的吸波层（1）分别绕轴线逆时针旋转角度β设置；由下至上排布的每层吸波层（1）的外边长呈线性递减。

2.根据权利要求1所述的超宽带电磁波吸收体，其特征在于，所述吸波层（1）包括实心方块层或方形环。

3.根据权利要求2所述的超宽带电磁波吸收体，其特征在于，所述吸波层（1）绕轴线逆时针旋转角度；其中α为吸收体旋转总角度。

4.根据权利要求3所述的超宽带电磁波吸收体，其特征在于，所述吸收体旋转总角度α的取值范围为90~100°；所述吸波层（1）绕轴线逆时针旋转角度β的取值范围为6~6.67°。

5.根据权利要求2所述的超宽带电磁波吸收体，其特征在于，最底层的吸波层（1）的边长为a，则由下至上排布的第i层吸波层（1）的外边长ci为：

6.根据权利要求5所述的超宽带电磁波吸收体，其特征在于，所述吸波层（1）边长逐层减少量δs的取值为0.3mm。

7.根据权利要求1~6任一项所述的超宽带电磁波吸收体，其特征在于，所述吸波层（1）采用磁性吸波剂材料制成。

8.根据权利要求7所述的超宽带电磁波吸收体，其特征在于，所述吸波层（1）采用羰基铁粉制成。

9.一种超宽带电磁波吸收单元，其特征在于，包括金属板（2），所述金属板（2）上垂直设置有如权利要求1~8任一项所述的螺旋式层叠结构的超宽带电磁波吸收体。

10.一种超宽带电磁波吸收装置，其特征在于，包括阵列设置的若干个如权利要求9所述的超宽带电磁波吸收单元。

技术总结
本发明涉及吸波材料技术领域，提出一种螺旋式层叠结构的超宽带电磁波吸收体、吸收单元及吸收装置。其中，本发明提出的电磁波吸收体包括n个层叠排布的吸波层，其中，每层吸波层的中心点对齐设置，且相邻的吸波层分别绕轴线逆时针旋转角度β设置；由下至上排布的每层吸波层的外边长呈线性递减。本发明采用螺旋式层叠结构的电磁波吸收吸波层，使电磁波的传播路径得到延伸，加强了电磁波散射，进而提高吸波材料对电磁波的衰减能力；通过调整电磁波吸收体的形状样式和尺寸大小，使其获得良好的阻抗匹配性能，在更宽的频带范围内实现与自然空间的阻抗相匹配，从而实现超宽带的电磁波吸收。

技术研发人员：张子龙,杨文剑,刘健铭,余托,邱子丹,黄坤灏
受保护的技术使用者：广东技术师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13