一种超宽带大角域复合型频率选择吸波结构的制作方法

本申请属于本发明属于微波，特别涉及一种超宽带大角域复合型频率选择吸波结构。

背景技术：

1、频率选择吸波结构是一种具有电磁波吸收功能的亚波长人工电磁周期结构，属于一种常见的微波器件，被广泛用于目标rcs减缩领域。

2、频率选择吸波结构发展了10几年，在隐身、探测器、天线等领域都有广泛的应用。对吸波材料而言，其最关注的特性主要是剖面、带宽、极化、角度稳定性四个方面。针对频选吸波结构剖面、带宽、极化三个方面性能的提升，国内外学者做出了许多贡献[1]。但对于角度稳定性方面，研究较少。目前已有的针对大角域吸收的成果中，绝大部分工作带宽较窄。尤其对于接近掠入射的大角域吸波结构，也仅仅只能在单频带内能够实现高吸波率[2]。常规频选吸波结构只能够在45°入射角范围内保持稳定的工作带宽。随着入射角度的增大，其工作带宽会逐渐变窄，并且工作频带也会往高频偏移[3-5]。目前的频选吸波结构难以同时满足宽带、大角域两个方面的性能。

3、随着新一代相控阵扫描角度范围的不断增大，飞行器形状的不断扁平化，大角域rcs减缩技术也愈发得到研究人员的重视，大角域吸波结构的研究也面临巨大挑战。本发明提出了一种复合频率选择吸波结构用于降低目标大角域范围内的rcs。

4、[1]y.z.wang,x.h.xu,c.h.chao,and m.z.wang,s.j.wang,“reserch progressof electromagnetic metamaterial absorbers,”acta.phys.sin.,vol.69,pp.134101,2020.

5、[2]j.y.wang,r.c.yang,j.p.tian,et al.a dual band absorber with wide-angle and polarization-insensitivity[j].ieee antennas wirel.propag.lett.,vol.17,pp.1242-1246,2018

6、[3]g.s.deng,k.lv,h.x.sun,et al.an ultra-wideband,polarizationinsensitive metamaterial absorber based on multiple resistive film layerswith wide-incident-angle stability[j].int.j.microw.wirel.technol.,2020,13(1):58-66

7、[4]c.y.wu,s.p.lu,z.yang,and y.yashchyshyn,“a uwb absorber based onthe tca concept in the uhf band,”ieee trans.antennas propag.,vol.68,pp.4132-4136,2020.

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请提供了一种超宽带大角域复合型频率选择吸波结构，包括若干个周期排布的复合频率选择单元，每个复合频率选择单元包括：二维频率选择单元、背面与二维频率选择单元一端连接的三维频率选择单元，与二维频率选择单元另一端连接的金属板；

2、所述二维频率选择单元包括介质板、位于介质板背面的两个同心布置的圆环以及位于内侧圆环中心位置的圆形铜片；

3、所述的三维频率选择结构，包含第一频率选择面板和第二频率选择面板，第一频率选择面板的与第二频率选择面板通过卡槽嵌合形成十字结构，第一频率选择面板与第二频率选择面板均分别包括一个介质板以及位于介质板表面的电阻薄膜；

4、其中，第一频率选择面板与第二频率选择面板电阻薄膜均与两个所述圆环以及所述圆形铜片导通，第一频率选择面板与第二频率选择面板电阻薄膜均与金属板导通。

5、优选的是，第一频率选择面板中间位置具有开口朝下的开槽，第二频率选择面板中间位置具有开口朝上的开槽，第一频率选择面板的开槽嵌合进第二频率选择面板的开槽并使第一频率选择面板的上下端面分别第二频率选择面板的上下端面位于同一平面。

6、优选的是，所述电阻薄膜的形状为半椭圆形，半椭圆形的所述电阻薄膜的直边导通两个所述圆环以及所述圆形铜片，所述半椭圆形的长轴半径rx＝5.6mm，短轴半径ry＝1.4mm。

7、优选的是，第二频率选择面板的所述电阻薄膜具有向金属板延伸并导通金属板的微带线。

8、优选的是，所述介质板的厚度t＝0.5mm，相对介电常数ε为2.94，损耗正切为0.0012。

9、优选的是，所述电阻薄膜的方欧为10欧姆/□。

10、优选的是，所述吸波结构吸收的电磁波的入射角度为70°、80°和85°。

11、优选的是，相邻复合频率选择单元的第一频率选择面板为一体结构，相邻复合频率选择单元的第二频率选择面板为一体结构。

12、优选的是，二维频率选择单元的介质板为正方形，复合频率选择单元矩形阵列分布，阵列周期p＝11.4mm。

13、优选的是，外侧的所述圆环最大半径r1＝5.6mm，内侧的所述圆环最大半径r2＝2.8mm，所述圆形铜片的半径r3＝1.8mm，两个圆环之间环形缝隙以及所述圆形铜片与内侧的所述圆环的缝隙宽度d＝0.2mm。

14、本申请的优点包括：(1)本申请通过二维频率选择结构和三维频率选择结构嵌合的方式，采用优化的特殊形状的电阻薄膜及其方阻值，构成类似单极子结构的形式。二维频选结构起到了大角域阻抗匹配的作用，提升工作带宽，从而在大角域入射波范围内实现了超宽带稳定高效吸收性能，可以覆盖c、x等常用频段，并且结构紧凑、剖面低，易于加工制造。而目前国内研制的常规频选吸波结构往往不能同时满足宽带、大角域两个方面的功能。

15、(2)本发明所述的频率选择吸波结构能够同时满足超宽带和大角域两个性能方面的需求，可用于目标大角域隐身、微波传感器等相关领域。

技术特征：

1.一种超宽带大角域复合型频率选择吸波结构，其特征在于，包括若干个周期排布的复合频率选择单元，每个复合频率选择单元包括：二维频率选择单元(1)、背面与二维频率选择单元(1)一端连接的三维频率选择单元(2)以及与二维频率选择单元(1)另一端连接的金属板(3)；

2.如权利要求1所述的超宽带大角域复合型频率选择吸波结构，其特征在于，第一频率选择面板(2a)中间位置具有开口朝下的开槽，第二频率选择面板(2b)中间位置具有开口朝上的开槽，第一频率选择面板(2a)的开槽嵌合进第二频率选择面板(2b)的开槽并使第一频率选择面板(2a)的上下端面分别第二频率选择面板(2b)的上下端面位于同一平面。

3.如权利要求1所述的超宽带大角域复合型频率选择吸波结构，其特征在于，所述电阻薄膜的形状为半椭圆形，半椭圆形的所述电阻薄膜的直边导通两个所述圆环以及所述圆形铜片，所述半椭圆形的长轴半径rx＝5.6mm，短轴半径ry＝1.4mm。

4.如权利要求2所述的超宽带大角域复合型频率选择吸波结构，其特征在于，第二频率选择面板(2b)的所述电阻薄膜具有向金属板(3)延伸并导通金属板(3)的微带线。

5.如权利要求1所述的超宽带大角域复合型频率选择吸波结构，其特征在于，所述介质板的厚度t＝0.5mm，相对介电常数ε为2.94，损耗正切为0.0012。

6.如权利要求1所述的超宽带大角域复合型频率选择吸波结构，其特征在于，所述电阻薄膜的方欧为10欧姆/□。

7.如权利要求1所述的超宽带大角域复合型频率选择吸波结构，其特征在于，所述吸波结构吸收的电磁波的入射角度为70°、80°和85°。

8.如权利要求1所述的超宽带大角域复合型频率选择吸波结构，其特征在于，相邻复合频率选择单元的第一频率选择面板(2a)为一体结构，相邻复合频率选择单元的第二频率选择面板(2b)为一体结构。

9.如权利要求1所述的超宽带大角域复合型频率选择吸波结构，其特征在于，二维频率选择单元(1)的介质板为正方形，复合频率选择单元矩形阵列分布，阵列周期p＝11.4mm。

10.如权利要求1所述的超宽带大角域复合型频率选择吸波结构，其特征在于，外侧的所述圆环最大半径r1＝5.6mm，内侧的所述圆环最大半径r2＝2.8mm，所述圆形铜片的半径r3＝1.8mm，两个圆环之间环形缝隙以及所述圆形铜片与内侧的所述圆环的缝隙宽度d＝0.2mm。

技术总结
本申请属于本发明属于微波技术领域，特别涉及一种超宽带大角域复合型频率选择吸波结构，申请通过一种二维频率选择结构和三维频率选择结构复合而成的超宽带大角域频率选择吸波结构由若干个二维频率选择结构1和三维频率选择单元2周期排布以及金属地板组成。每个复合频率选择单元由二维频率选择结构1单元、三维频率选择单元2单元和一层金属板3构成。三维频率选择单元2由第一频率选择面板2a和第二频率选择面板2b组成，通过嵌合构成一个整体，多个单元组成一个矩形阵列，二维频选结构起到了大角域阻抗匹配的作用，提升工作带宽，从而在大角域入射波范围内实现了超宽带稳定高效吸收性能。

技术研发人员：吴雨明,徐涛,陈英杰
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15