[发明专利]一种全封闭矩形太赫兹暗室

说明书

本发明公开了一种全封闭矩形太赫兹暗室，暗室壁采用的材料为三维骨架镍材料，不仅可以实现对太赫兹波的高效率、高带宽吸收，而且加工简单廉价、实用性强；能够实现对外部太赫兹波的屏蔽；能够抑制内部太赫兹波的泄漏；能够大幅衰减内部太赫兹波的反射和散射。

技术领域

本发明属于太赫兹波隐身、屏蔽技术领域，尤其涉及一种全封闭矩形太赫兹暗室。

背景技术

电磁波暗室，是一个接近自由空间的电磁测量环境，它可以通过吸收尽可能多的电磁波来抑制内部电磁波的多径反射干扰，屏蔽外部电磁干扰。随着科技的快速发展，空间中的电磁环境越来越复杂，各种电磁设备互相之间的影响越来越大，在开放空间进行的电磁波设备的测试由于电磁波之间的互相作用使得测试结果不准确。目前电磁波暗室在微波频段的技术手段和设计方案已经相当成熟，在太赫兹频段还没有看到相关暗室的报道。近年来人们建造了很多微波暗室，通过这种方法，可以防止自然环境中的电磁干扰作用于暗室内部，有效避免了部分实验误差，同时也防止暗室内部的电磁波泄露出去，在暗室内部和外部的空间之间形成屏蔽层。同时由于暗室所铺设的吸波材料对微波的吸收能力，能够减少甚至消除源天线发射的电磁信号打到墙壁和障碍物时产生的反射和散射。最终实现电磁波入射到暗室壁上时，能尽可能不反射而最大限度的进入暗室壁材料内部，进入暗室壁材料内部的电磁波能迅速的尽可能衰减掉。使得暗室内的电磁实验环境更接近于自由空间，微波暗室建造需要的工程量大，投资高，成型以后很难改变。

太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围内的一种电磁波，这个波段介于微波和红外之间，是从宏观电子学向微观电子学过渡的频带。随着在太赫兹波段研究的不断深入，各种太赫兹发射探测技术获得迅猛发展，太赫兹波在第六代新兴通信技术(6G)中展现出非凡的潜力，对于太赫兹波的强源、传输、调制、吸收等领域的研究近年来层出不穷，在实验研究过程中，太赫兹波的反射和散射以及太赫兹波互相之间的干扰使得实验的准确性受到影响。建造接近于自由空间的太赫兹暗室对于提高太赫兹测量实验的准确性，净化太赫兹实验环境，减少太赫兹波污染有着重要的意义。

尽管目前太赫兹发射、探测等相关技术发展迅猛，建造太赫兹暗室对于营造良好的太赫兹实验环境意义非凡。但是目前国内外还没有关于太赫兹暗室的相关报道，主要原因在于真正能够实现对太赫兹波高效宽频隐身的廉价实用型材料的匮乏，导致太赫兹暗室的建造难以实现。而在太赫兹波段，由于其波长较短，不像微波拥有较长的波长，需要在微波暗室设计过程中综合考虑发射天线和接受天线的位置、暗室的尺寸大小等影响因素，太赫兹波段的暗室设计因为其独特的频段优势，使得在暗室设计中，暗室壁的材料选择和暗室的结构形式成为两个主要需要考量的地方。(太赫兹暗室设计中存在的两个情况)

暗室的结构形式在微波频段主要有以下几种：(a)全封闭矩形暗室,(b)全封闭锥形暗室，(c)半开口矩形暗室，(d)半开口锥形暗室，(e)抬高的半开口矩形暗室，(f)垂直方向开口的矩形暗室等。这些结构在设计中由于微波的波长较长，所以在结构和尺寸上的设计上不能随意建造，有一定的局限性。在太赫兹波段，在暗室的结构形式上只需要考虑材料交界处的衔接问题，不需要考虑交叉极化度、场幅均匀性等问题，可以随意设计暗室结构，太赫兹暗室设计的灵活性和便捷性相对比较明显。暗室壁的材料选择是太赫兹暗室建造的最关键地方，也是目前太赫兹暗室还没有起步的关键瓶颈所在。目前已报道的太赫兹领域的吸波材料大部分是以超材料和碳基材料两类材料为主，其中超材料是利用本身的结构特性实现对太赫兹波的单个频点的超强吸收，其局限性在于吸波的带宽相对较窄，人们在拓宽其吸波带宽上进行了广泛的研究，但是到目前为止，效果不是很理想。碳基材料对太赫兹波的吸收则是利用本身的材料特性进行吸收，其吸收带宽相对较宽，但是吸收效率较低，与以超材料为主的吸波材料性能刚好互补。还有一小部分材料是近年来出现的新兴泡沫材料，典型的像氧化石墨烯泡沫，MXene和氧化石墨烯掺杂泡沫，其他泡沫状类MXene二维金属片等，这类材料能够实现对太赫兹波的高效宽频吸收，兼顾了吸收效率和吸收带宽的性能。局限性在于加工难度较大，对加工工艺的要求较高，在空气中不稳定，容易被氧化，材料极易损坏，距离实际规模化应用具有较远的距离。

发明内容