[发明专利]利用片状十字形金属单元结构构成的超匹配吸波材料

说明书

技术领域

    本发明涉及电磁波吸波材料，特别是涉及一种利用片状十字形金属单元结构构成的超匹配吸波材料。

背景技术

微波吸收材料，简称吸波材料，是一种能有效吸收入射雷达波，并使其散射大幅度衰减的功能符合材料。新一代吸波材料要求衰减能力强、吸收频带宽、质轻、红外和微波吸收兼容以及综合力学性能优良，其中吸波材料的主用应用领域为军事和民用领域。

军事隐身领域是吸波材料最重要的应用领域。随着军事高新技术的飞速发展，世界各国的防御体系的探测跟踪、攻击能力越来越强。陆、海、空各兵种地面军事目标的生存能力以及武器系统的突防能力日益受到严重威胁，为此，必将大力发展隐身技术。隐身技术分为外隐形和材料隐身两个方面，其中材料隐形就是指在军事目标上大量使用吸波材料来衰减入射雷达波，减小雷达散射截面，也就是雷达隐身技术。雷达隐身技术是现代电子战的一项重要内容，其中雷达隐身材料是应用最广泛的一种方法。雷达吸波材料(Radar Absorbing Material)能有效吸收入射电磁波，并将其能量转化成热量而损耗掉，可以减小电磁波反射能量，已经广泛应用于飞行器隐身及电子设备抗干扰。这必将促进吸波材料的应用和发展。目前，吸波材料已广泛应用在飞机隐身舰船隐身、飞行导弹隐身以及坦克隐身等领域。

民用领域也逐步成为吸波材料新的应用领域，主要包络微波暗室材料的应用，电磁防护材料、建筑吸波材料。

从工程应用角度来看，吸波材料应具有厚度薄、重量轻、吸收频带宽、易于施工和价格便宜等特点，所以实现超薄吸波材料一直是国内外学者的研究目标。为了获得性能优异的吸波材料，世界各国都在致力于开发新型吸波机制的吸波材料。国外学者提出采用光子晶体实现超薄吸波结构，N．Engheta首次提出用metamaterial来获得超薄吸收材料的思想. J，D．J．Kern等人用含损耗的频率选择表面(HZFSS)实现了超薄宽带吸收材料，但设计方法较为复杂，很难在实际中得到应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用片状十字形金属单元结构构成的超匹配吸波材料，利用电磁波在片状十字形金属单元结构的谐振效应，通过焊接电阻的方式引入损耗，同时适当调整片状十字形金属单元结构的尺寸，使得谐振时里面的电磁能量被电阻消耗同时保证片状十字形金属单元结构的等效相对介电常数和相对磁导率保持相等，这样就实现了超高吸波性能得同时保持与空气的超匹配。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

片状十字形金属单元结构由三层材料组成，底层为金属铜片，中间层为FR4印刷电路板，顶层为多个开槽片状十字形金属铜片等间隔排列在中间层为FR4印刷电路板上，每个十字形金属铜片的四个开口端分别用电阻连接开槽缝隙。

所述的FR4印刷电路板的厚度为3mm。

所述的多个开槽片状十字形金属铜片等间隔排列在中间层为FR4印刷电路板上，其横向与纵向周期均为30mm，每个开槽片状十字形金属铜片的厚度为0.035mm，长度为29mm，宽度为2mm，开槽片状十字形金属铜片中间垂直开两条缝隙槽，缝隙宽度均为1mm。

本发明与背景技术相比具有的有益效果是：

1）本发明结构简单，厚度薄，质量轻：只加一层简单的开槽片状十字形金属铜片，其余均为常见材料。

2）本发明吸波能量强，匹配性能好：经过实验验证，该吸波材料在工作频带内最高的吸收率为36dB，而且与空气完全匹配。

3）本发明结构多变，针对不同的隐身对象设计不同的形状和大小以完全覆盖隐身物体。

本发明可广泛用于飞机隐身、舰艇隐身、雷达隐身以及坦克隐身等各种军事领域以及电磁屏蔽，电磁防护等民用领域。

附图说明

图1是片状十字形金属单元结构示意图。

图2是整体吸波材料示意图。

图中：1.金属铜片，2.FR4印刷电路板，3. 开槽片状十字形金属铜片，4.电阻。

具体实施方式

下面将结合附图和实例施对本发明作进一步的说明。