CN110429389A - 一种吸波结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种吸波结构，采用电阻层和金属谐振层的复合结构，无论入射的电磁波呈现什么样的极化方式，对整个吸波结构的作用都相当于施加电压激励，由于不同结构金属与电阻层的阻抗特性与谐振特性不同，因此能够层表面激励出不同频段的谐振电流，即对不同的频段的电磁波具有良好的谐振响应，由于表面激发的谐振电流的存在，当形成自适应极化条件时，在损耗介质中会产生耗散电流，耗散电流在吸波材料中逐渐衰减而产生电磁能的损耗，这种单层的电阻层和金属谐振层复合结构能使外场的电磁波能量转换为热能，增加吸波结构的吸波性能，实现对更宽频段电磁波的复合吸收性能，通过介电常数高低不同、厚度不同的介质匹配设计获得更好的整体吸波效果。
Description
技术领域
本发明涉及电磁波技术领域，更具体地说，尤其涉及一种吸波结构。
背景技术
雷达吸波结构是一种新型多功能复合材料结构，具有针对性强、吸波性能好、质量轻和力学性能满足承载要求等特点，已成为当代隐身领域重要的发展方向。
电路模拟吸波结构是一种被广泛使用的谐振型雷达吸波结构，具有耐高温、质量轻、耐湿热和抗腐蚀等特点，该结构由频率选择表面、介质层和金属底板构成，其中，FSS是各种形状的贴片单元周期排列而成，对入射电磁波感应生成等效电容、电感和电阻，通过调整FSS的几何形状、尺寸和方阻等参数，可以改变结构体的等效电容、电感和电阻，进而调整结构整体的谐振吸收，有效满足不同应用的吸波性能要求。
但是，目前的电路模拟吸波结构存在吸波带宽窄、吸波频段单一和相对厚度较厚等问题。
发明内容
有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种吸波结构，技术方案如下：
一种吸波结构，所述吸波结构包括：
基底；
依次设置在所述基底上的第一匹配介质层和第二匹配介质层；
设置在所述第二匹配介质层上的金属电阻复合层；
其中，所述金属电阻复合层包括：电阻层和金属谐振层，其中，所述金属谐振层设置有贯穿所述金属谐振层，且与所述电阻层尺寸相匹配的凹槽；所述凹槽用于设置所述电阻层。
优选的，在上述吸波结构中，所述金属电阻复合层划分为多个金属电阻复合单元；
其中，多个所述金属电阻复合单元在所述第二匹配介质层上周期排列。
优选的，在上述吸波结构中，所述金属电阻复合单元为矩形金属电阻复合单元；
其中，所述矩形金属电阻复合单元的中心区域设置有十字形金属电阻复合层，其中所述电阻层和所述金属谐振层的形状均为十字形；
所述矩形金属电阻复合单元的四个边角设置有方形金属电阻复合层，其中所述电阻层和所述金属谐振层的形状均为方形。
优选的，在上述吸波结构中，十字形的所述金属谐振层的长边为8.6mm，十字形的所述金属谐振层的宽边为3.6mm；
十字形的所述电阻层的长边为6mm，十字形的所述电阻层的宽边为1mm。
优选的，在上述吸波结构中，方形的所述金属谐振层的边长为3.5mm；
方形的所述电阻层的边长为1mm。
优选的，在上述吸波结构中，所述基底为金属基底；所述基底的厚度为15μm。
优选的，在上述吸波结构中，所述第一匹配介质层的材料为高密度泡沫材料。
优选的，在上述吸波结构中，所述第一匹配介质层的厚度为2mm。
优选的，在上述吸波结构中，所述第二匹配介质层的材料为FR-4材料。
优选的，在上述吸波结构中，所述第二匹配介质层的厚度为1mm。
相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：
该吸波结构采用电阻层和金属谐振层的复合结构，在轻量化的前提下，实现了宽频、多频吸波的功能，通过调节金属谐振层的尺寸，可以实现对强吸波频段的调节功能，通过增减和调节电阻层也可以调节吸波材料的吸波效能。
并且，采用电阻层和金属谐振层的复合结构，无论入射的电磁波呈现什么样的极化方式，对整个吸波结构的作用都相当于施加电压激励，由于不同结构金属与电阻层的阻抗特性与谐振特性不同，因此能够层表面激励出不同频段的谐振电流，即对不同的频段的电磁波具有良好的谐振响应，由于表面激发的谐振电流的存在，当形成自适应极化条件时，在损耗介质中会产生耗散电流，耗散电流在吸波材料中逐渐衰减而产生电磁能的损耗，因此，这种单层的电阻层和金属谐振层复合结构能使外场的电磁波能量转换为热能，增加吸波结构的吸波性能，从而实现对更宽频段电磁波的复合吸收性能，同时通过介电常数高低不同、厚度不同的介质匹配设计可以获得更好的整体吸波效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种吸波结构的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种吸波结构的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的又一种吸波结构的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种金属电阻复合层多频宽谱吸波结构的反射系数曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，图1为本发明实施例提供的一种吸波结构的结构示意图。
所述吸波结构包括：
基底11；
依次设置在所述基底11上的第一匹配介质层12和第二匹配介质层13；
设置在所述第二匹配介质层13上的金属电阻复合层；
其中，所述金属电阻复合层包括：电阻层15和金属谐振层14，其中，所述金属谐振层14设置有贯穿所述金属谐振层14，且与所述电阻层15尺寸相匹配的凹槽；所述凹槽用于设置所述电阻层15。
在该实施例中，所述电阻层的尺寸可以调节，电阻层主要起到提供损耗表面电流，从而增强吸波效果的作用；金属谐振层主要通过金属的谐振特性，提供相应波段的谐振强反射区，从而提高相应波段的吸波效能，并且反射波通过不同金属面多次反射到电阻层，可以进一步提高表面电流损耗，通过调节金属谐振层的尺寸可以调节吸波结构的最强吸波峰值，因此，金属谐振层尺寸可根据所需要强吸收峰值所在位置进行相应调节，同时通过介电常数高低、厚度不同的介质匹配设计可以获得更好的整体吸波效果。
下面对其工作原理进行阐述。
该吸波结构采用电阻层和金属谐振层的复合结构，在轻量化的前提下，实现了宽频、多频吸波的功能，通过调节金属谐振层的尺寸，可以实现对强吸波频段的调节功能，通过增减和调节电阻层也可以调节吸波材料的吸波效能。
并且，采用电阻层和金属谐振层的复合结构，无论入射的电磁波呈现什么样的极化方式，对整个吸波结构的作用都相当于施加电压激励，由于不同结构金属与电阻层的阻抗特性与谐振特性不同，因此能够层表面激励出不同频段的谐振电流，即对不同的频段的电磁波具有良好的谐振响应，由于表面激发的谐振电流的存在，当形成自适应极化条件时，在损耗介质中会产生耗散电流，耗散电流在吸波材料中逐渐衰减而产生电磁能的损耗，因此，这种单层的电阻层和金属谐振层复合结构能使外场的电磁波能量转换为热能，增加吸波结构的吸波性能，从而实现对更宽频段电磁波的复合吸收性能，同时通过介电常数高低不同、厚度不同的介质匹配设计可以获得更好的整体吸波效果。
参考图2，图2为本发明实施例提供的另一种吸波结构的结构示意图；参考图3，图3为本发明实施例提供的又一种吸波结构的结构示意图。
所述金属电阻复合层划分为多个金属电阻复合单元；
其中，多个所述金属电阻复合单元在所述第二匹配介质层上周期排列。
所述金属电阻复合单元包括但不限定为矩形金属电阻复合单元；
其中，所述矩形金属电阻复合单元的中心区域设置有十字形金属电阻复合层，其中所述电阻层和所述金属谐振层的形状均为十字形；
所述矩形金属电阻复合单元的四个边角设置有方形金属电阻复合层，其中所述电阻层和所述金属谐振层的形状均为方形。
在该实施例中，所述电阻层和所述金属谐振层的形状可依据实际情况而定，在本发明实施例中只是以一种最优效果的实施例进行举例说明。
如图2所示，十字形的所述金属谐振层14的长边为8.6mm，十字形的所述金属谐振层14的宽边为3.6mm；
十字形的所述电阻层15的长边为6mm，十字形的所述电阻层15的宽边为1mm。
如图2所示，方形的所述金属谐振层14的边长为3.5mm；
方形的所述电阻层15的边长为1mm。
在该实施例中，所述电阻层的尺寸可以调节，电阻层主要起到提供损耗表面电流，从而增强吸波效果的作用；金属谐振层主要通过金属的谐振特性，提供相应波段的谐振强反射区，从而提高相应波段的吸波效能，并且反射波通过不同金属面多次反射到电阻层，可以进一步提高表面电流损耗，通过调节金属谐振层的尺寸可以调节吸波结构的最强吸波峰值，因此，金属谐振层尺寸可根据所需要强吸收峰值所在位置进行相应调节，同时通过介电常数高低、厚度不同的介质匹配设计可以获得更好的整体吸波效果。
需要说明的是，所述电阻层和所述金属谐振层的尺寸可依据实际情况而定，在本发明实施例中只是以一种最优效果的实施例进行举例说明。
进一步的，所述基底为金属基底；所述基底的厚度为15μm。
在该实施例中，所述基底11的材料包括但不限定于铜箔。
进一步的，所述第一匹配介质层12的材料包括但不限定为高密度泡沫材料。
进一步的，所述第一匹配介质层12的厚度为2mm。
进一步的，所述第二匹配介质层13的材料包括但不限定为FR-4材料。
进一步的，所述第二匹配介质层13的厚度为1mm。
基于本发明上述实施例，通过不同厚度匹配介质层的组合，可以进一步降低材料的反射系数，从而进一步提高材料的吸波性能。
参考图4，图4为本发明实施例提供的一种金属电阻复合层多频宽谱吸波结构的反射系数曲线图。
其金属电阻复合层多频宽谱吸波结构具有超宽吸波带宽，在7.8GHz-20GHz范围可实现-10dB以下反射系数，达到90％以上的吸波效能，同时峰值反射系数达到-37dB，接近100％吸波效果，通过改变单元尺寸和复合结构的数量，可以在更宽的频段内实现峰值可调整的吸波效果。
并且，该金属电阻复合层结构简单，便于加工制作，以及，其基底采用高密度泡沫材料为主要基底材料，具有超轻的重量，在同类吸波材料中具有超轻量化的良好性能。
以上对本发明所提供的一种吸波结构进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种吸波结构，其特征在于，所述吸波结构包括：
基底；
依次设置在所述基底上的第一匹配介质层和第二匹配介质层；
设置在所述第二匹配介质层上的金属电阻复合层；
其中，所述金属电阻复合层包括：电阻层和金属谐振层，其中，所述金属谐振层设置有贯穿所述金属谐振层，且与所述电阻层尺寸相匹配的凹槽；所述凹槽用于设置所述电阻层。
2.根据权利要求1所述的吸波结构，其特征在于，所述金属电阻复合层划分为多个金属电阻复合单元；
其中，多个所述金属电阻复合单元在所述第二匹配介质层上周期排列。
3.根据权利要求2所述的吸波结构，其特征在于，所述金属电阻复合单元为矩形金属电阻复合单元；
其中，所述矩形金属电阻复合单元的中心区域设置有十字形金属电阻复合层，其中所述电阻层和所述金属谐振层的形状均为十字形；
所述矩形金属电阻复合单元的四个边角设置有方形金属电阻复合层，其中所述电阻层和所述金属谐振层的形状均为方形。
4.根据权利要求3所述吸波结构，其特征在于，十字形的所述金属谐振层的长边为8.6mm，十字形的所述金属谐振层的宽边为3.6mm；
十字形的所述电阻层的长边为6mm，十字形的所述电阻层的宽边为1mm。
5.根据权利要求3所述的吸波结构，其特征在于，方形的所述金属谐振层的边长为3.5mm；
方形的所述电阻层的边长为1mm。
6.根据权利要求1所述的吸波结构，其特征在于，所述基底为金属基底；所述基底的厚度为15μm。
7.根据权利要求1所述的吸波结构，其特征在于，所述第一匹配介质层的材料为高密度泡沫材料。
8.根据权利要求1所述的吸波结构，其特征在于，所述第一匹配介质层的厚度为2mm。
9.根据权利要求1所述的吸波结构，其特征在于，所述第二匹配介质层的材料为FR-4材料。
10.根据权利要求1所述的吸波结构，其特征在于，所述第二匹配介质层的厚度为1mm。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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