[发明专利]一种高低频兼顾的介质型周期结构

说明书

本发明属于电磁波吸收材料领域以及超材料领域，具体涉及一种高低频兼顾的介质型周期结构。本发明仅利用磁性材料进行设计实现了高低频兼顾，通过加载顶层金属图案层与磁性材料产生谐振实现低频吸收，并且通过挖环拓宽高频性能。顶层金属图案层可调且位置可移动，通过调节可以使其在P‑S波段产生低频谐振吸收，可在1.4GHz产生‑12dB的吸收，其厚度不足低频吸收频点的1/107λ；高频性能可通过调节环的形状以及尺寸，使其在3.6GHz‑15GHz内产生高频宽带吸收。本发明结构设计更加灵活适用范围更广，且工艺相对简单。

技术领域

本发明属于电磁波吸收材料领域以及超材料领域，具体涉及一种高低频兼顾的介质型周期结构。

背景技术

隐身技术一直都是军事领域中的研究热点和难点，特别是对于飞行器来说，其隐身能力是一项非常重要的指标。早期人们通过合理的设计外形来减小雷达散射截面，其隐身能力有限，而电磁波吸收材料提供了一种有效的隐身途径，它可以将敌方雷达发射的电磁能量进行吸收，从而降低被探测到的几率，实现隐身效果。在军事领域中，随着微波雷达技术的高速发展，雷达的工作频段也在不断拓展，由于位于低频段的米波、分米波有着探测距离远，扫描面积大，防御预警时间短等优势，其在雷达探测方面发挥着越来越重要的作用。然而，人们研制的吸波材料大部分都是工作于较高频段，因此，近年来为了降低长波雷达对飞行器的探测率，提高飞行器的隐身能力，改善微波低频段的吸波性能并设计实现兼顾高低频段的结构变得尤为迫切。

超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料，通过有序而合理地设计结构尺寸获得自然界现有的普通材料所不具备的超常功能。吸波超材料能够通过亚波长单元的几何形状、尺寸、排布等的设计实现对其等效电磁参数的灵活调控。它们往往具有超薄完美吸收、吸收频带可调、可设计性强等优势，从而在隐身领域表现出巨大的应用前景。但目前发展的吸波超材料大多建立在共振吸收的基础上，因而吸收频带有限。基于新型吸收机制提出的多层复合结构、非平面结构等吸波超材料能够实现一定吸收带宽，但受制于叠加层数、非平面结构尺寸等因素，吸收频带难以进一步拓展。

现有技术中在磁性材料厚度较薄的情况下，利用介电材料和磁性材料复合实现高低频兼顾，整体思路是通过在磁性材料中挖孔填充加载金属图案的介电材料的方式形成一种复合结构，进而实现高低频兼顾。但其存在很多方面的局限性：由于是在介电材料上设计图案实现低频吸收，因此低频实现范围很小；然后在磁性材料上挖空介电材料覆盖区域并将介电材料填置于挖空位置，以拓宽高频宽带，这使得高频不可调。而整个材料的性能好坏只能取决于低频设计，高频不可调使得存在普适性差，工艺也存在相对复杂的问题。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为解决现有高低频兼顾的超材料吸波体存在高频不可调以及工艺相对复杂的问题，本发明提供了一种高低频兼顾的介质型周期结构，是一种超薄宽带的复合超材料吸波体，通过介质型结构拓宽了磁性材料在高频段的吸收性能同时通过周期图案实现低频吸收，有效解决了超薄兼顾高低频的超材料吸波体普适性差的问题，且工艺简单。

具体技术方案如下：

一种高低频兼顾的介质型周期结构，其单元结构以矩阵的方式排布而成。

所述单元结构从上至下依次为顶层金属图案层、中间介质层和金属底板。

所述顶层金属图案层是一个正方形的金属环，正方形的各边以相同的方式连续90度弯折成由竖条和横条交替连接构成的类蛇形图案；正方形边的两端不做弯折，两端不做弯折的长度和横条长度相等，且竖条以其中心处的两竖条长度向两端依次减小并通过横条连接；其中横条的宽度相等，单边的横条数量为奇数。

所述中间介质层材料为柔性的磁性吸波材料，大小相适应的设置于金属底板上，由一个完整的正方形中间介质层挖去环形的通孔构成，顶层金属图案层设置于中间介质层上，但不与环形的通孔重叠。