加載集總元件的寬帶吸波材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種加載集總元件的寬帶吸波材料，該吸波材料包括基底材料，以及設于基底材料上的環(huán)狀金屬線，所述環(huán)狀金屬線的環(huán)內(nèi)設有十字形金屬線，所述環(huán)狀金屬線為圓環(huán)、方環(huán)或六邊形環(huán)；所述十字形金屬線的上、下、左、右四個端部分別串聯(lián)有電阻/電容，所述環(huán)狀金屬線上與十字形金屬線的上、下、左、右四個端部對應位置處也串聯(lián)有電阻/電容。本發(fā)明在結構上具有90度旋轉(zhuǎn)對稱特性，能夠很好地克服電磁波的極化敏感性，而且在較寬頻帶內(nèi)對電磁波具有較高的吸收率。
【專利說明】加載集總元件的寬帶吸波材料

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及吸波材料領域，具體地指一種加載集總元件的寬帶吸波材料，用于電磁波的防護與吸收。

【背景技術】
[0002]隨著通信、雷達等現(xiàn)代電子科學與技術的發(fā)展，電磁波應用越來越普遍。與此同時，電磁波的危害包括電磁干擾、電磁輻射受到人們的極大關注。有研宄表明電磁輻射對環(huán)境、生物體的影響日益增大。比如，飛機可能會受到電磁波干擾無法正常起飛或降落；電子診療儀器在移動電話的干擾下不能正常工作，手機、電腦等家用電器可能也存在對使用者的電磁危害。因此，設計一種先進功能材料來吸收電磁波輻射能量已成為材料科學領域的重要課題。
[0003]吸波材料通常是指一種能夠有效吸收入射電磁波使其能量衰減的一類材料，它通過材料的各種不同損耗機制，將入射電磁波轉(zhuǎn)化成熱能或者是其他形式的能量而達到吸波的目的。吸波材料有結構型和涂覆型，前者主要是尖劈型，泡沫型，平板型等，后者有粘結劑，吸收劑復合而成，吸波的能力主要與吸收劑的種類有關。
[0004]目前，傳統(tǒng)的微波吸波材料主要采用鐵氧體，它具有吸收頻段高，吸收率高，匹配厚度薄等特點，根據(jù)電磁波在介質(zhì)從低磁導向高磁導方向傳播的規(guī)律，利用高磁導率鐵氧體引導電磁波，通過共振，大量吸收電磁波的輻射能量，再通過耦合把電磁波的能量轉(zhuǎn)換成熱能。但是很難實現(xiàn)寬頻帶吸收，現(xiàn)有的吸波材料存在吸收效率低，吸收頻帶窄，厚度較厚等缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足而提供一種加載集總元件的寬帶吸波材料，相對針對現(xiàn)有技術的吸波材料吸收頻帶較窄的現(xiàn)狀，本發(fā)明吸波材料在結構上具有90度旋轉(zhuǎn)對稱特性，能夠很好地克服電磁波的極化敏感性。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術方案是:一種加載集總元件的寬帶吸波材料，包括基底材料，以及設于基底材料上的環(huán)狀金屬線，所述環(huán)狀金屬線的環(huán)內(nèi)設有十字形金屬線，所述環(huán)狀金屬線為圓環(huán)、方環(huán)或六邊形環(huán)；所述十字形金屬線的上、下、左、右四個端部分別串聯(lián)有電阻/電容，所述環(huán)狀金屬線上與十字形金屬線的上、下、左、右四個端部對應位置處也串聯(lián)有電阻/電容。
[0007]在上述技術方案中，所述十字形金屬線為金屬線首尾連接形成十字形，十字形金屬線的線內(nèi)空間也呈十字狀。
[0008]本發(fā)明在結構上具有90度旋轉(zhuǎn)對稱特性，能夠很好地克服電磁波的極化敏感性，而且在較寬頻帶內(nèi)對電磁波具有較高的吸收率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為雙頻帶吸波材料結構示意圖。
[0010]圖2為頻率可調(diào)的雙頻帶吸波材料結構示意圖。
[0011]圖3為本發(fā)明加載電阻的拓寬頻帶的吸波材料結構示意圖。
[0012]圖4為本發(fā)明加載電容的拓寬頻帶的吸波材料結構示意圖。

【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0014]本發(fā)明首先根據(jù)現(xiàn)有的吸波材料的頻帶較窄的吸波特性，利用組合法設計出一種吸收頻點非常接近的雙頻帶吸波材料，然后再適當?shù)奈恢眉虞d集總元件(電阻或者電容)來實現(xiàn)拓寬吸收頻帶的目的。
[0015]如圖1?4所示，本發(fā)明所用的吸波材料包括基底材料以及設于基底材料上的環(huán)狀金屬線，金屬線由銅構成，基底材料為聚四氟乙烯(FR4)。環(huán)狀金屬線的環(huán)內(nèi)設有十字形金屬線，環(huán)狀金屬線為圓環(huán)、方環(huán)或六邊形環(huán)，十字形金屬線為金屬線首尾連接形成十字形，十字形金屬線的線內(nèi)空間也呈十字狀。
[0016]本發(fā)明加載集總元件的寬帶吸波材料的結構，第一步是設計出利用組合法設計出良好的頻點非?？拷碾p頻吸波結構，根據(jù)設計目標，設計了三種不同結構的雙頻吸波材料(具體見圖1)，在圖1中，外面的結構實現(xiàn)低頻點的吸收，里面的結構實現(xiàn)高頻點的吸收，并且要保證兩個頻點之間不能互相干擾。
[0017]圖1(a)中，外部的圓環(huán)①實現(xiàn)低頻點的吸收，內(nèi)部的十字型②實現(xiàn)高頻點的吸收；
[0018]圖1(b)中，外部的方環(huán)①實現(xiàn)低頻點的吸收，內(nèi)部的十字型②實現(xiàn)高頻點的吸收；
[0019]圖1(c)中，外部的六邊形環(huán)①實現(xiàn)低頻點的吸收，內(nèi)部的十字型②實現(xiàn)高頻點的吸收；
[0020]為了實現(xiàn)吸收頻帶的可控性，本發(fā)明中，采用了改變外部環(huán)形結構的尺寸和調(diào)節(jié)內(nèi)部十字的結構來實現(xiàn)，從等效電路理論來講，這種做法是在改變外部環(huán)形結構和十字結構的電感來改變諧振頻率點，具體結構如圖2所示。
[0021]圖2(a)中，通過外部圓環(huán)①半徑和金屬線寬度的調(diào)節(jié)實現(xiàn)吸收低頻點的頻率調(diào)節(jié)，通過增長內(nèi)部十字型結構②的長度實現(xiàn)吸收高頻點的頻率調(diào)節(jié)。
[0022]圖2(b)中，通過外部方環(huán)①邊長和金屬線寬度的調(diào)節(jié)實現(xiàn)吸收低頻點的頻率調(diào)節(jié)，通過增長內(nèi)部十字型結構②的長度實現(xiàn)吸收高頻點的頻率調(diào)節(jié)。
[0023]圖2(c)中，通過外部六邊形環(huán)①邊長和金屬線寬度的調(diào)節(jié)實現(xiàn)吸收低頻點的頻率調(diào)節(jié)，通過增長內(nèi)部十字型結構②的長度實現(xiàn)吸收高頻點的頻率調(diào)節(jié)。
[0024]在完成上述頻率接近的雙頻點吸波材料的設計，并且實現(xiàn)頻率可控的基礎上，第二步是在以上所設計的雙頻吸波材料上加載集總元件(電阻或電容)來展寬吸收頻帶，及十字形金屬線的上、下、左、右四個端部分別串聯(lián)有電阻/電容，環(huán)狀金屬線上與十字形金屬線的上、下、左、右四個端部對應位置處也串聯(lián)有電阻/電容。具體結構如圖3和圖4所不O
[0025]圖3(a)中，通過在外部圓環(huán)加載電阻R2和內(nèi)部十字型結構上加載電阻Rl來實拓寬吸收頻帶。
[0026]圖3 (b)中，通過在外部方環(huán)加載電阻R2和內(nèi)部十字型結構上加載電阻Rl來實拓寬吸收頻帶。
[0027]圖3 (c)中，通過在外部六邊形環(huán)加載電阻R2和內(nèi)部十字型結構上加載電阻Rl來實拓寬吸收頻帶。
[0028]圖4(a)中，通過在外部圓環(huán)加載電容C2和內(nèi)部十字型結構上加載電容Cl來實拓寬吸收頻帶。
[0029]圖4 (b)中，通過在外部方環(huán)加載電容C2和內(nèi)部十字型結構上加載電容Cl來實拓寬吸收頻帶。
[0030]圖4 (C)中，通過在外部六邊形環(huán)加載電容C2和內(nèi)部十字型結構上加載電容Cl來實拓寬吸收頻帶。
[0031]在加載電阻和電容的過程中，根據(jù)實際需要可以選擇不同大小的電阻(R1 ^ R2)和電容(Cl #C2)，也可以將電阻和電容同時加載在同一個結構上(R1C1組合，或者R1C2組合，或者R2C1組合，或者R2C2)，外部的環(huán)形結構和內(nèi)部的十字型結構可以加載大小相等的電阻(R1 = R2)和電容(Cl = C2)，也可加載不同大小的電阻(R1 ^ R2)和電容(Cl ^ C2)。
【權利要求】
1.一種加載集總元件的寬帶吸波材料，其特征在于:包括基底材料，以及設于基底材料上的環(huán)狀金屬線，所述環(huán)狀金屬線的環(huán)內(nèi)設有十字形金屬線，所述環(huán)狀金屬線為圓環(huán)、方環(huán)或六邊形環(huán)；所述十字形金屬線的上、下、左、右四個端部分別串聯(lián)有電阻/電容，所述環(huán)狀金屬線上與十字形金屬線的上、下、左、右四個端部對應位置處也串聯(lián)有電阻/電容。
2.根據(jù)權利要求1所述加載集總元件的寬帶吸波材料，其特征在于:所述十字形金屬線為金屬線首尾連接形成十字形，十字形金屬線的線內(nèi)空間也呈十字狀。
【文檔編號】H01Q17/00GK104485515SQ201410582139
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權日:2014年10月27日
【發(fā)明者】肖柏勛, 楊河林, 金彥, 曾浩, 劉玉 申請人:武漢市工程科學技術研究院