[发明专利]基于双层磁介质实现低频段带宽展宽的吸波器

说明书

本发明提供一种基于双层磁介质实现低频段带宽展宽的吸波器。该吸波器包括介质基板(1)和紧贴于介质基板(1)下表面的金属板(2)，还包括位于介质基板(1)上表面的周期表面金属图案(3)，还包括在所述周期表面金属图案上面的介质基板(4)，还包括位于介质基板(4)上表面的周期表面金属图案(5)。本发明的吸波器采用两种表面有周期金属图案的不同磁介质，并将这两种磁介质纵向叠加在一起，解决了在L频段吸波带宽窄的问题。

技术领域

本发明涉及一种双层磁介质实现低频段带宽展宽的吸波器，属于超材料吸波器设计的技术领域。

背景技术

微波吸波器，顾名思义，是一种能够有效吸收电磁波的功能性材料，2008年，Landy等人根据超材料的电磁谐振特性制备出吸波性能接近100％的吸波器，但是频带非常窄，之后吸波器的发展迅速，随着研究的不断深入，各种极化稳定、宽入射角、宽频带和多频带的超材料吸波体相继被提出，并被应用于人体防护、信息安全、目标隐身及天线雷达散射截面缩减设计等。

但现阶段大部分吸波器工作频率在X波段，对工作频率在L频段的低频段吸波器研究较少，虽然高频段的吸波器可以通过等比缩放到低频段，但是厚度和单元尺寸都特别大。在L频段且吸波片厚度不超过2mm的前提下，要想实现较宽频带的吸波是较困难的。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题是提供一种双层磁介质实现低频段带宽展宽的吸波器，在L频段且厚度不超过2mm的前提下如何拓展频率带宽。主要目标是实现厚度薄、频带低、带宽宽、极化不敏感且宽入射角的超材料吸波器。

技术方案：本发明的双层磁介质实现低频段带宽展宽的吸波器，该吸波器包括下层介质基板和紧贴于介质基板下表面的金属板，还包括位于下层介质基板上表面的中层周期表面金属结构，以及在所述中层周期表面金属结构上面的上层介质基板、位于上层介质基板上表面的上层周期表面金属结构；

其中：

所述的下层介质基板，所用材料在1GHz-2GHz频段内，磁导率从7.9下降到5.88，介电常数在24附近，厚度为0.6±0.05mm。

所述的上层介质基板，所用材料在1GHz-2GHz频段内，磁导率从4.76下降到4.12，介电常数接近16但变化不大，厚度为1.4±0.05mm。

所述的中层周期表面金属结构和上层周期表面金属结构均为金属方环结构，但尺寸不同。

所述中层周期表面金属结构的方环外圈边长为6.5±0.1mm，方环内圈边长为0.6±0.1mm。

所述的上层周期表面金属结构方环外圈边长为7.6±0.1mm，方环内圈边长为1.5±0.1mm。

该吸波器单元尺寸为(10±0.1)mm*(10±0.1)mm，吸波器厚度为2±0.1mm，金属板和中层周期表面金属结构和上层周期表面金属结构都为铜箔，厚度为0.02±0.005mm。

该吸波器的吸收率计算公式为A(ω)＝1-R(ω),其中R(ω)为吸波器输入反射系数的模值的平方,ω为频率。

有益效果：

1、本发明的基于双层磁介质实现低频段带宽展宽的吸波器，将两个不一样的磁材料应用到超材料吸波器中，通过两层磁介质间的相互匹配，从介质材料的角度展宽L频带的吸波器的带宽。

2、本发明的基于双层磁介质实现低频段带宽展宽的吸波器，在两层所述介质表面贴周期金属结构，用两层金属结构更易对吸波器的阻抗进行调节。

3、本发明的基于双层磁介质实现低频段带宽展宽的吸波器工作在L频段，而现阶段L频段的吸波器的设计较少。