CN106848501B - 一种频率选择复合材料夹层结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种频率选择复合材料夹层结构，所述频率选择复合材料夹层结构包括第一蒙皮层，设置于所述第一蒙皮层上的泡沫夹芯层，设置于所述泡沫夹芯层上的频率选择单元层以及设置于所述频率选择单元层上的第二蒙皮层；所述频率选择单元层包括载体及在载体上形成的周期性排列的多块双T型铜箔，每块双T型铜箔包括横边及相互平行的两条竖边组成。本发明夹层结构在保证高刚度的同时，蒙皮和芯材采用介电性能优异的材料，通过对频率选择单元层谐振结构尺寸、形状的参数设计，实现在1.0～2.0GHZ、8.0～18GHZ波段范围内实现带通，透波率大于90%。

Description

一种频率选择复合材料夹层结构
技术领域
本发明涉及电磁技术领域，尤其涉及一种频率选择复合材料夹层结构。
背景技术
频率选择表面是一种二维周期结构，对于入射的电磁波具有一定的频率选择特性。频率选择表面的应用十分广泛，尤其随着人工电磁媒介技术的发展，将频率选择表面与透波材料相结合，可以更方便实现对于特定频率波段的透过，满足不同的需要。但是随着时代技术的发展，复合透波材料除了需要满足轻质高模量外，还要求透波频带尽可能宽，而且带内高透过率、带外抑制，因此研究一种具有宽频带、特定频段内透过的频率选择表面复合结构具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、易于实现且***损耗低的频率选择复合材料夹层结构。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种频率选择复合材料夹层结构，所述频率选择复合材料夹层结构包括第一蒙皮层，设置于所述第一蒙皮层上的泡沫夹芯层，设置于所述泡沫夹芯层上的频率选择单元层以及设置于所述频率选择单元层上的第二蒙皮层；所述频率选择单元层包括载体及在载体上形成的周期性排列的多块双T型铜箔，每块双T型铜箔包括横边及相互平行的两条竖边组成。
上述方案中，铜箔的厚度为6～20μm。
上述方案中，横边的长度为20mm，横边的宽度为1mm，水平方向相邻排列的两个铜箔的横边之间的距离为1mm。
上述方案中，每条竖边的长度为19mm，每个铜箔中两条竖边之间的距离为6mm，每条竖边的底端与竖直方向相邻排列的铜箔的横边之间的距离为1mm。
上述方案中，所述第一蒙皮层和第二蒙皮层为石英玻璃纤维布增强氰酸酯树脂复合材料，厚度0.1～0.4mm。
上述方案中，所述石英玻璃纤维布增强氰酸酯树脂复合材料的介电常数小于3.6，介电损耗小于0.006。
上述方案中，所述泡沫夹芯层的材料为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，厚度为3～12mm，密度为40～100kg/m3。
上述方案中，聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料介电常数小于1.13，损耗角正切小于0.004。
上述方案中，所述频率选择复合材料夹层结构在1.0～2.2GHZ、7.5～18GHZ波段范围内实现带通，透波率大于90%。
本发明的有益效果为：本发明夹层结构在保证高刚度的同时，蒙皮和芯材采用介电性能优异的材料，通过对频率选择单元层谐振结构尺寸、形状的参数设计，实现在1.0～2.2GHZ、8～18GHZ波段范围内实现带通，透波率大于90%以上。
附图说明
图1是本发明实施例提供的频率选择复合材料夹层结构的示意图。
图2是图1中的频率选择单元层为四个周期“双T型”的结构示意图。
图3是实施例1制备的材料透波性能图。
图4是实施例2制备的材料透波性能图。
图5是实施例3制备的材料透波性能图。
具体实施方式
为使本发明的内容、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例进一步阐述本发明，这些实施例仅用于说明本发明，而本发明不仅限于以下实施例。
实施例1
如图1所示，其为本发明实施例提供的一种频率选择复合材料夹层结构，该频率选择复合材料夹层结构包括第一蒙皮层1，设置于第一蒙皮层1上的泡沫夹芯层2、设置于泡沫夹芯层2上的频率选择单元层3以及设置于频率选择单元层3上的第二蒙皮层4。
第一蒙皮层1和第二蒙皮层4为石英玻璃纤维布增强氰酸酯树脂复合材料，厚度0.1～0.4mm。在本实施例中，第一蒙皮层1和第二蒙皮层4厚度为0.2mm。第一蒙皮层1和第二蒙皮层4的介电常数均为3.5，介电损耗均为0.005。
泡沫夹芯层2的材料为聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）。泡沫夹芯层2的厚度为3～12mm。泡沫夹芯层2的介电常数不超过1.13，损耗角正切不超过0.004。在本实施例中，选用PMI泡沫，其介电常数为1.10，介电损耗为0.0038，厚度为8mm。
频率选择单元层3包括载体及在载体上形成的周期性排列的多块双T型铜箔。铜箔的厚度为6～20μm。在本实施例中，厚度为12μm。如图2所示，本实施例为四个周期的“双T型”。 每块双T型铜箔包括横边及相互平行的两条竖边组成。横边的长度为20mm，横边的宽度为1mm，水平方向相邻排列的两个铜箔的横边之间的距离为1mm。每条竖边的长度为19mm，每个铜箔中两条竖边之间的距离为6mm，每条竖边的底端与竖直方向相邻排列的铜箔的横边之间的距离为1mm。
本实施例还提供该频率选择复合材料夹层结构的制作方法，具体为：首先将第一蒙皮层1的石英玻璃纤维布增强氰酸酯树脂预浸料和泡沫夹芯层2粘接在一起，然后将频率选择单元层3通过环氧树脂与泡沫夹芯层2粘结在一起，最后通过环氧树脂将第二蒙皮层4的石英玻璃纤维布增强氰酸酯树脂预浸料与频率选择单元层3粘结，得到频率选择复合材料夹层结构。
该频率选择复合材料夹层结构的透波性能见图3。本结构材料的谐振频率为2.76GHZ、5.75GHZ，可以有效的控制入射电磁波的频带宽度和透波率，实现在1.0～2.17GHZ、7.67～18GHZ波段范围内实现带通，透波率大于90%以上。
实施例2
本实施例与实施例1大致相同，不同之处在于，第一蒙皮层1和第二蒙皮层4厚度约为0.1mm。其透波性能见图4。本结构材料的谐振频率为2.88GHZ、5.89GHZ，可以有效的控制入射电磁波的频带宽度和透波率，实现在1.0～2.26GHZ和7.76～18GHZ波段范围内实现带通，透波率达到90%以上。
实施例3
本实施例与实施例1大致相同，不同之处在于，泡沫夹芯层2的厚度为4mm。其透波性能见图5。本结构材料的谐振频率为2.8GHZ、5.8GHZ，可以有效的控制入射电磁波的频带宽度和透波率，实现在1.0～2.2GHZ和7.8～18GHZ波段范围内实现带通，透波率达到90%以上。

Claims (9)

1.一种频率选择复合材料夹层结构，其特征在于，所述频率选择复合材料夹层结构包括第一蒙皮层，设置于所述第一蒙皮层上的泡沫夹芯层，设置于所述泡沫夹芯层上的频率选择单元层以及设置于所述频率选择单元层上的第二蒙皮层；所述频率选择单元层包括载体及在载体上形成的周期性排列的多块双T型铜箔，每块双T型铜箔包括横边及相互平行的两条竖边组成，其中横边由两个T型铜箔的水平边连接形成，相互平行的两条竖边位于横边一侧。
2.如权利要求1所述的频率选择复合材料夹层结构，其特征在于，铜箔的厚度为6～20μm。
3.如权利要求1所述的频率选择复合材料夹层结构，其特征在于，横边的长度为20mm，横边的宽度为1mm，水平方向相邻排列的两个铜箔的横边之间的距离为1mm。
4.如权利要求1所述的频率选择复合材料夹层结构，其特征在于，每条竖边的长度为19mm，每个铜箔中两条竖边之间的距离为6mm，每条竖边的底端与竖直方向相邻排列的铜箔的横边之间的距离为1mm。
5.如权利要求1所述的频率选择复合材料夹层结构，其特征在于，所述第一蒙皮层和第二蒙皮层为石英玻璃纤维布增强氰酸酯树脂复合材料，厚度0.1～0.4mm。
6.如权利要求5所述的频率选择复合材料夹层结构，其特征在于，所述石英玻璃纤维布增强氰酸酯树脂复合材料的介电常数小于3.6，介电损耗小于0.006。
7.如权利要求1所述的频率选择复合材料夹层结构，其特征在于，所述泡沫夹芯层的材料为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，厚度为3～12mm，密度为40～100kg/m3。
8.如权利要求7所述的频率选择复合材料夹层结构，其特征在于，聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料介电常数小于1.13，损耗角正切小于0.004。
9.如权利要求1所述的频率选择复合材料夹层结构，其特征在于，所述频率选择复合材料夹层结构在1.0～2.2GHZ、8～18GHZ波段范围内实现带通，透波率大于90％。
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