[发明专利]一种基于液态金属的重力场可调谐超宽带吸波器

说明书

本发明公开了一种基于液态金属的重力场可调谐超宽带吸波器，其结构包括底层金属反射板，以及金属板上方的多层结构，所述多层结构，包括两层介质基板、每层介质基板上方涂覆有高阻表面的谐振单元以及每层谐振单元上方的玻璃容器。容器之间通过圆柱玻璃腔连接，且各容器可容纳液体体积和液态金属体积相等。该吸波器对于TE极化波和TM极化波都有很好的吸收效果，通过在介质基板上方的谐振单元涂覆高阻表面，可以实现吸波器的超宽带吸收，并通过翻转该吸波器，在重力场的作用下，液态金属汞在容器内会发生转移从而形成不同的谐振单元，从而实现吸波器吸收频域的动态调控，工作频域可动态覆盖多个工作频段。该吸波器具有频带覆盖范围宽，应用范围广，调控手段便捷，设计灵活，功能性强等特点。

技术领域

本发明涉及一种超宽带吸波器，尤其是一种基于液态金属的重力场可调谐超宽带吸波器，属于液态金属汞实用技术和可重构微波器件技术领域。

背景技术

电磁超材料作为一种新兴的人工电磁材料或复合结构，由亚波长单元结构周期性排列组合而成，通过在结构上对电磁超材料进行有序的设计，可以实现对入射电磁波的控制，从而实现自然界中的物质所不具备的异常物理特性，随着近年来科学技术的发展以及对超材料研究的不断深入，人们对超材料的探索也从最初的负折射率扩展到光学完美吸收、亚波长成像、开关效应等诸多应用，超材料的研究频域也从之前单一的微波波段拓展到太赫兹、近红外、远红外和可见光波段。此外，超材料也逐渐朝着平面化、可调谐、柔性等多功能方向发展。

超材料吸波器，是电磁超材料研究领域中迅速发展的一个重要分支，在电磁兼容、隐身技术、消除电磁干扰等方面有着光明的前景，由于其可以产生一些奇特的物理特性，引起了人们的广泛关注，超材料吸波器一般由谐振单元和介质基板构成，通过结构本身对入射电磁波的损耗实现吸波，把电磁波转化成其他形式的能量消耗掉，从而吸收电磁波。随着超材料吸波器研究的进一步深入，可调谐的吸波器越来越受到研究者的重视，研究发现，电磁特性可以动态调谐的超材料可用于某些特定频率的领域，而且在传感、调制、频率选择及窄带滤波等许多应用中也得到了很好的发展。然而，传统意义上的超材料吸波器很难得到可调谐的宽带吸收频谱，同时可调谐的超材料吸波器的调控手段较为复杂，且可能调控精度不够准确。重力场调控作为一种非接触式的新型调控手段，仅需旋转该吸波器，使得容器中液体的位置发生改变，吸收频域和吸收强度均可发生明显改变，以一种较为便捷的方式实现了吸波器的可调谐吸收。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，提出一种基于液态金属的重力场可调谐超宽带吸波器，通过在介质基板上的部分谐振单元表面涂覆高阻表面，从而实现吸波器的超宽带吸收，并通过翻转该吸波器，在重力场的作用下，液态金属汞在容器内会发生转移从而形成不同的谐振单元，以此来实现吸波器的可调谐吸收。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于液态金属的重力场可调谐超宽带吸波器，包括置于底层的金属反射板，所述金属反射板上方具有多层结构；所述多层结构包括两层介质基板，介质基板是具有较大损耗角正切的FR-4，每层介质基板上方包括涂覆有高阻表面的谐振单元及各层谐振单元上方的玻璃容器，第一层谐振单元由一个圆环形谐振单元及其中心的圆形谐振单元构成，第一层谐振单元上层设有一个圆环形容器和一个内部形封装液态金属的方形容器，两者通过圆柱玻璃腔连接；第二层谐振单元由两个圆环形谐振单元组成，第二层谐振单元上方设有一个正方形容器，所述正方形容器通过圆柱玻璃腔与下层方形容器相连接，通过翻转该吸波器，在重力场的作用下，液态金属汞在容器内会发生转移从而形成不同的谐振单元，从而实现吸波器吸收频域的动态调控。

本发明的进一步限定技术方案为：所述吸波器有具三种工作状态，

当吸波器未翻转时，第一层玻璃容器中，方形容器位于圆环形容器下方，此时，液态金属充满于方形容器中，圆环形容器及第二层正方形容器是空的；