[发明专利]一种宽频透明吸波体

说明书

本发明公开了一种宽频透明吸波体，包括若干个单元体周期性排列组成；单元体结构自上而下为第一介质层、第一谐振结构、第二介质层、第二谐振结构、第三介质层、反射层。所述第一谐振结构为十字形或其他中心对称图形，所述第二谐振结构包括外方环和内部弓形组成的中心对称结构，弓形结构内部还可以设有其他中心对称图形。本发明为结构吸波材料，属于电磁隐身及吸波领域；本发明创新性地采用多层谐振超结构复合的方式，设计了一种超宽频多层复合透明吸波体，在保持高透明性的同时，实现了宽频段吸波性能，吸波频段达到2‑18GHz、26.5‑40GHz，同时对不同极化方向的电磁波吸收具有良好的入射角稳定性。

技术领域

本发明涉及人工新型电磁超材料领域，具体涉及一种宽频透明吸波体。

背景技术

随着现代电磁领域技术水平的高速发展，军事上雷达侦察系统的精度 越来越高，雷达目标的突防能力受到严重威胁，同时随着5G通信技术的发展， 人们生活环境中的电磁污染问题愈加严重；因此雷达隐身和电磁防护等促进了对 电磁隐身材料的需求。

电磁超材料是一种新型的人工电磁材料，可以通过亚波长单元的周期 性结构排列，人为地设计其材料、结构等，从而得到天然材料所不具备的电磁特 性，实现对电磁波的有效调控。

传统的超材料隐身体往往采用非透明介质材料制备而成，无法应用到 某些需要“可视化-吸波”的特殊场景；另外，传统超材料通常采用“金属-介质 -金属”的结构，用金属作为谐振结构，将入射电磁波以其他能量的形式损耗掉， 达到吸波的效果，但是由于金属对电磁波具有强反射，这就导致了传统超材料的 吸波频带较窄，且入射角稳定性较差。在我们前期的透明超材料研究中，发现基 于一种特定谐振结构的单元体周期排列具备优异的吸波效果，其谐振结构为：最 外侧为一个封闭的外方环，中间为4个未封闭的小弓形单元组成的弓形组，弓形 组为中心对称图形。该隐身体对电磁波具有宽频的吸收效果，尤其是高于18GHz 的Ka波段，弥补了传统超材料在吸波性能方面的不足，同时具有良好的入射角稳定性以及透光率。我们在前期研究的基础上进一步发展得到本发明。

本发明结构在保持原有高频处吸波性能的同时，还可以进一步将吸波带宽拓 宽至低于2GHz的频带；这主要是由于具有特定图案的谐振结构与介质层多层复 合，超材料吸波体以欧姆损耗、电磁谐振等多重形式将入射电磁波吸收，尤其是 低频处的电磁波吸收，这大大提升了其在1-40GHz的有效吸收带宽。

发明内容

为解决上述传统超材料中吸收频带窄、入射角稳定性差、不能应用于 可视化场景等问题，本发明设计了一种超宽频多层复合透明吸波体。

本发明采用如下技术方案：一种宽频透明吸波体，由多层透明谐振结 构及透明介质材料复合组成的单元体周期性排列而成。所述周期性排列的单元体 具有特定的结构，其结构自上而下分别为：第一介质层、第一谐振结构、第二介 质层、第二谐振结构、第三介质层、反射层。所述吸波体在S、C、X、Ku、Ka 多波段均产生吸波效果。

进一步，第一谐振结构为中心对称结构；所述第二谐振结构也为中心 对称图形，其包括外侧封闭的方环、内侧未封闭的弓形组。所述第二谐振结构的 未封闭弓形组包括4个小弓形单元，每个小弓形单元由2个最外侧枝节、2个中 间枝节、1个最内侧枝节组成，中间枝节分别与最外侧枝节、最内侧枝节垂直连 接。第一谐振结构的中心对称结构可以是任意中心对称图形，如方环、米字形、 圆环、X形等；所述第二谐振结构中的弓形组，其内部还可以有其他中心对称的 谐振图案，如方环、圆环、X形、十字形、米字形、正六边形等，也可以没有。

进一步，第一介质层、第二介质层、第三介质层的材质均为透明介质 材料，包括玻璃、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚 二甲基硅氧烷、聚氯乙烯中的一种或几种；所述第一谐振结构、第二谐振结构、 反射层的材质均为透明导电材料，包括氟掺杂二氧化砷、铝掺杂氧化锌、纳米银 线、氧化铟锡中的一种或几种。