[发明专利]一种可控吸波超材料

说明书

本发明公开了一种可控吸波超材料，包括：基板及超材料单元阵列层；超材料单元阵列层上的每个导电几何单元包括：第一镂空结构、第二镂空结构及导电几何结构；其中，第一镂空结构的四个顶点分别延伸有第二镂空结构，并且每两个相邻的第二镂空结构之间设置有导电几何结构；以及每个第二镂空结构包括有朝向导电几何单元的中心的第一端和背向导电几何单元的中心的第二端，第二镂空结构的第一端处设有与两边的导电几何结构连接的变容二极管，第二镂空结构的第二端处设有彼此间隔设置的固定电容和固定电阻，以及固定电容与一边的导电几何结构连接，以及固定电阻与另一边的导电几何结构连接。本发明能够实现吸波频段的主动调节，而且功耗极低。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体来说，涉及一种可控吸波超材料。

背景技术

超材料是一种特种复合材料或结构，通过对材料关键物理尺寸上进行有序结构设计，使其获得常规材料不具备的超常物理性质。通过设计超材料的基础材料组成、周期单元形状和排列方式，能够根据需要获得相应的谐振特性。此外，超材料还通过阻抗匹配和衰减特性实现对雷达波的吸收，其与外界环境的阻抗匹配可以使入射电磁波在超材料表面的反射最小而尽可能多地进入超材料内部，同时通过高效衰减特性使进入超材料中的电磁波快速衰减。

此外，利用吸波超材料可以有效地消除目标的雷达散射截面(RCS)，目前获得应用的吸波材料均为无源的，学术界已经有一些学者开展了有源可控吸波材料的研究，例如，现有技术公开的方案是通过利用半圆形和三角形组合式微结构在微波段产生一个吸收峰，通过在半圆形和三角形之间嵌入可变电容实现吸收峰位置的电调控。但是，该现有的方案是的微波吸收特性只对一个极化有效，对另一个极化没有可调吸波的效果。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种可控吸波超材料，其通过在超材料结构中引入电阻和变容二极管，通过合理设计导电几何单元以及导电几何单元中的导电几何结构之间的连线方式，从而通过外加电压的改变来改变超材料的吸收频段，实现吸波频段的主动调节。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种可控吸波超材料，该可控吸波超材料包括：基板；超材料单元阵列层，超材料单元阵列层设置在基板上，超材料单元阵列层包括多个周期排列的导电几何单元，其中，每个导电几何单元包括：第一镂空结构、第二镂空结构及导电几何结构；其中，第一镂空结构的四个顶点分别延伸有第二镂空结构，并且每两个相邻的第二镂空结构之间设置有导电几何结构；以及每个第二镂空结构包括有朝向导电几何单元的中心的第一端和背向导电几何单元的中心的第二端，第二镂空结构的第一端处设有与两边的导电几何结构连接的变容二极管，第二镂空结构的第二端处设有彼此间隔设置的固定电容和固定电阻，以及固定电容与一边的导电几何结构连接，以及固定电阻与另一边的导电几何结构连接。

根据本发明的一个实施例，在固定电容和固定电阻之间设置有金属材料，且金属材料分别与固定电容和固定电阻相接触。

根据本发明的一个实施例，固定电容和固定电阻通过金属材料串联设置，并且变容二极管与串联后的固定电容和固定电阻并联设置。

根据本发明的一个实施例，导电几何结构的形状为沿着正八边形的中轴线分割后的正八边形的一半。

根据本发明的一个实施例，相对的两个导电几何结构关于穿过导电几何单元的中心的中轴线对称。

根据本发明的一个实施例，第一镂空结构包括：两条金属线，每条金属线的两端分别与相对设置的导电几何结构接触，并且一条金属线在基板内设有弯曲部，另外一条金属线设置在弯曲部的上方，从而两条金属线不接触。

根据本发明的一个实施例，两条金属线的投影为十字结构。