CN103682672A - 基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料，属于吸波材料技术领域。解决了现有的电路模拟吸波结构存在的吸波带宽窄、相对厚度厚等问题。本发明基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料，包括：频率选择表面、介质层和金属底板，所述频率选择表面由周期排列的金属贴片单元组成，所述介质层的厚度为2.8-3.2mm，介电常数为1-1.1；所述金属贴片为正方形，金属贴片内设有*型通孔，*型通孔内设有*型贴片，所述金属贴片、*型通孔和*型贴片具有相同的中心点，且*型通孔和*型贴片具有相同的中心线。本发明的吸波材料质量轻、厚度薄，吸波带宽宽。

Description

基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料

技术领域

本发明属于吸波材料技术领域，具体涉及一种基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料。

背景技术

雷达吸波材料是一种多功能复合材料，具有针对性强、吸波性能好、质量轻、力学性能满足承载要求等优点，已成为当代隐身材料重要的发展方向。其中，电路模拟吸波材料具有耐高温、质量轻、耐湿热、抗腐蚀等特点，是一种被广泛使用的谐振型雷达吸波材料。

电路模拟吸波材料的结构从上至下依次为频率选择表面(FSS)、介质层和金属底板，其中FSS是各种形状的贴片单元周期排列而成，对入射电磁波感应生成等效电容、电感和电阻。通过调整FSS的几何形状、尺寸、方阻等，可以改变结构体的等效电容、电感和电阻，进而调整结构整体的谐振吸收，有效满足不同应用的吸波性能要求。

现有技术中，基于频率选择表面的吸波材料，频率选择表面贴片单元有蝶形，方环形、Y型等，但是这些吸波材料，为实现吸波性能，介质层厚度较厚，吸波材料吸波带宽窄，一定程度的限制了应用。

发明内容

本发明的目的是解决现有的电路模拟吸波结构存在的吸波带宽窄、相对厚度厚等问题，提供一种基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料。

本发明基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料，包括：频率选择表面、

介质层和金属底板，所述频率选择表面由周期排列的金属贴片组成，所述介质层的厚度为2.8-3.2mm，介电常数为1-1.1；所述金属贴片为正方形，金属贴片内设有*型通孔，*型通孔内设有*型贴片，所述金属贴片、*型通孔和*型贴片具有相同的中心点，且*型通孔和*型贴片具有相同的中心线。

进一步的，所述介质层的厚度为3mm。

进一步的，所述介质层的介电常数为1.05。

进一步的，所述介质层为蜂窝结构。

进一步的，所述金属底板的材料为铜箔。

进一步的，所述金属贴片和*型贴片的材料均为铜箔。

本发明工作原理说明：本发明的吸波材料，采用*型FSS结构，在吸波材料中引起入射电磁波与反射电磁波的干涉，起到又一反射屏的作用；而且由导电金属箔制成的*型周期结构，无论入射的电磁波呈现什么样的极化方式，对整个吸波结构的作用都相当于施加电压激励，能在*型FSS上引起谐振电流，当形成自适应极化条件时，在损耗介质中会产生耗散电流，耗散电流在吸波材料中逐渐衰减而产生电磁能的损耗，因此，FSS结构能使外场的电磁波能量感应成耗散电流能量，而吸波材料中的损耗介质则使电流能量转化为热能，增加吸波材料的吸波性能；同时*型FSS结构的加入能够增大吸波材料的表面输入阻抗模，从而提高吸波材料的吸波性能。

本发明的有益效果是：

(1)本发明基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料采用*型贴片单元的FSS层，结构简单，便于加工制作；

(2)本发明基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料由于介质层采用蜂窝结构介质基板，在保证高吸波性能的前提下，最大限度的降低了吸波材料的整体重量；

(3)本发明基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料具有超宽吸波带宽，在8GHz-23GHz范围内具有-10dB以下的反射系数，在8GHz-23GHz范围内均可实现高吸波效率；

(4)本发明基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料整体厚度接近等于介质层厚度，即2.8-3.2mm，在同类吸波材料中具有低厚度的良好性能；

(5)本发明基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料应用于雷达隐身，能够降低雷达散射截面，也可以作为电磁波屏蔽层，有效地降低环境中日益增加的电磁干扰及有害辐射，保障信息安全。

附图说明

图1为本发明基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料的结构示意图；

图2为本发明基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料的频率选择表面的局部示意图；

图3为本发明基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料的频率选择表面的周期单元；

图4为本发明基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料的反射系数曲线图；

图中，1、频率选择表面，2、介质层，3、金属层，4、金属贴片，5、*型通孔，6、*型贴片。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

如图1-3所示，本发明基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料，包括：频率选择表面1，介质层2和金属底板3；频率选择表面由周期排列的金属贴片4单元组成，金属贴片4为正方形，金属贴片4内设有*型通孔5，*型通孔5内设有实心*型贴片6，金属贴片4、*型通孔5和*型贴片6具有相同的中心点，*型通孔5和*型贴片6具有相同的中心线，金属贴片4和*型贴片6的材料均为铜箔；介质层2的厚度为2.8-3.2mm，介电常数为1-1.1，采用蜂窝结构的介质基板；金属底板3的材料为铜箔。

本实施方式中，金属贴片4和*型贴片6通过粘结固定在介质层2的上表面，金属底板3通过粘结固定在介质层2的下表面。

本实施方式中，*型通孔5具有六个臂长与臂宽相同的臂，六个臂具有相同的端点，相邻两个臂之间成60°夹角，且每个臂的臂宽固定；*型贴片6具有六个臂长与臂宽相同的臂，六个臂具有相同的端点，相邻两个臂之间成60°夹角，且每个臂臂宽固定；*型通孔5的臂的臂长比*型贴片6的臂的臂长长，*型通孔5的臂的臂宽比*型贴片6的臂的臂宽宽，每个*型贴片6的臂相应的在每个*型通孔5的臂内，且每个*型贴片6的臂与每个*型通孔5的臂形成的空隙相同。

本发明中，蜂窝结构为现有技术，采用蜂窝结构可以减轻吸波材料的重量，在满足介质层2需要的介电常数和厚度的前提下，蜂窝内部具体结构没有限制，本实施方式采用密度为60的蜂窝结构，蜂窝结构的六棱圆柱为正置结构，即频率选择表面1和金属底板3，相对于蜂窝结构的位置关系是在六棱圆柱的上下底面；在满足介质层2介电常数和厚度的前提下，也可以采用泡沫材料。

将本实施方式制备的吸波材料进行反射系数测试，通过反射系数最终可以计算出吸波效率，结果如图4所示，吸波材料具有超宽吸波带宽，在8GHz-23GHz范围内具有-10dB以下的反射系数，在8GHz-23GHz范围内均可实现高吸波效率。

Claims (6)

1.基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料，包括：频率选择表面(1)、介质层(2)和金属底板(3)，所述频率选择表面由周期排列的金属贴片(4)组成；

其特征在于，

所述介质层(2)的厚度为2.8-3.2mm，介电常数为1-1.1；

所述金属贴片(4)为正方形，金属贴片(4)内设有*型通孔(5)，*型通孔(5)内设有*型贴片(6)；

所述金属贴片(4)、*型通孔(5)和*型贴片(6)具有相同的中心点，且*型通孔(5)和*型贴片(6)具有相同的中心线。

2.根据权利要求1所述的基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料，其特征在于，所述介质层(2)的厚度为3mm。

3.根据权利要求1所述的基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料，其特征在于，所述介质层(2)的介电常数为1.05。

4.根据权利要求1所述的基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料，其特征在于，所述介质层(2)为蜂窝结构。

5.根据权利要求1所述的基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料，其特征在于，所述金属底板(3)的材料为铜箔。

6.根据权利要求1所述的基于频率选择表面的超轻薄宽带吸波材料，其特征在于，所述金属贴片(3)和*型贴片(6)的材料均为铜箔。

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