本發(fā)明屬于超材料技術領域，特別是一種吸收率高、工作頻寬帶的超材料吸波體。

背景技術：

電磁超材料由于奇異的電磁特性一直是物理學和材料學等研究領域的熱點。自從電磁超材料能夠同時實現(xiàn)負的介電常數(shù)和負的磁導率之后，電磁超材料迎來了快速發(fā)展時期。短短幾十年間，超材料的理論研究日趨成熟，應用越來越廣，覆蓋了軍事、工業(yè)和生活等各個領域，其中超材料吸波體作為超材料在吸波鄰域的一個應用得到了廣泛的關注。

傳統(tǒng)超材料吸波體可以分為諧振型吸波體和寬帶吸波體，諧振型吸波體的吸波機理主要是通過電磁諧振來實現(xiàn)對電磁波的吸收，因此吸收頻帶相對較窄，盡管通過諧振原理也可以實現(xiàn)雙頻和多頻的超材料吸波體，但是實現(xiàn)寬帶吸波體還是有一定的困難。

近些年來，人們在超材料吸波體寬帶化方面做了大量的研究。常用的方法有：單元組合法，實現(xiàn)了單層的寬帶吸波體；基于多層介質(zhì)的相干相消法，實現(xiàn)了多層吸波體；還可以通過加載集總元件增強損耗的方法，實現(xiàn)寬帶吸波。

但是，上述超材料吸波體存在的技術問題是：吸收率不夠高、工作頻寬不夠帶，特別是在大角度入射波下吸收率更低。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種超材料吸波體，吸收率高、工作頻寬帶，特別是大角度入射波下也有較高的吸收率。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為：

一種超材料吸波體，包括連續(xù)設置的多個吸波單元，所述每個吸波單元包括介質(zhì)基板和緊貼于介質(zhì)基板下表面的金屬接地板，在所述介質(zhì)基板的上表面貼附有開口的金屬環(huán)，所述金屬環(huán)的開口處設有集總電阻，所述集總電阻兩端分別與開口兩側(cè)的金屬環(huán)相連。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點為：

1、吸收率高：本發(fā)明在吸波帶內(nèi)能夠達到更高的吸收率，并保持穩(wěn)定，而且對于 大角度的入射波依舊能夠保持高吸收率；

2、工作頻帶寬：本發(fā)明的相對吸波帶寬能達到47.3％,工作頻帶寬。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1是本發(fā)明超材料吸波體的吸波單元三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2圖1的主視圖。

圖3圖1的仰視圖。

圖4是采用CST對本發(fā)明超材料吸波體進行仿真的S11參數(shù)圖。

圖5是本發(fā)明超材料吸波體的垂直入射吸收率仿真結(jié)果圖。

圖6是本發(fā)明超材料吸波體寬入射角情況下的吸波率仿真結(jié)果圖。

具體實施方式

本發(fā)明超材料吸波體為無限周期結(jié)構(gòu)，包括連續(xù)設置的多個吸波單元。

所述每個吸波單元如圖1、2、3所示，包括介質(zhì)基板3和緊貼于介質(zhì)基板3下表面的金屬接地板4，在所述介質(zhì)基板3的上表面貼附有開口的金屬環(huán)1，所述金屬環(huán)1的開口處設有集總電阻2，所述集總電阻2兩端分別與開口兩側(cè)的金屬環(huán)1相連。

所述金屬環(huán)(1)外圍呈正方形，內(nèi)空為圓形，且正方形與圓形的幾何中心重疊。

所述金屬環(huán)(1)上設有兩個關于圓心對稱開口，均開在內(nèi)空圓形離外圍正方形最近的邊上。

所述采用有損耗的FR-4介質(zhì)基板，其介電常數(shù)為ε＝4.3，損耗角正切為t_d＝0.025。

所述底層金屬底板4和頂層金屬環(huán)1都采用金屬銅，其電導率為σ＝5.8×10⁷S/m。

作為實施例，所述每個單元的三層結(jié)構(gòu)各尺寸參數(shù)如下：晶格常數(shù)P＝14.2mm，金屬環(huán)邊長L＝9.5mm，內(nèi)圓弧半徑R＝3.8mm，開口寬度w＝1.7mm，加載的電阻r＝270Ω，F(xiàn)R-4基板的厚度d＝3mm，頂層和底層的銅膜厚度dh＝0.035mm。開口寬度選定為1.7mm正好和0603封裝的貼片電阻長度相匹配，方便生產(chǎn)加工。

圖4為使用仿真軟件對本發(fā)明進行仿真得到的S11參數(shù)圖。

圖5為通過S11參數(shù)計算繪制的本發(fā)明的吸收率曲線。通過加載的集總參數(shù)電阻將電磁諧振轉(zhuǎn)化為頻率不敏感的電路諧振，并通過電阻的歐姆損耗有效地將吸收能量耗散掉，從而拓寬了吸波體的工作帶寬在8.4-13.6GHz頻段，吸收率達到90％，相對吸波帶寬為47.3％，在10.3-13.1GHz頻段，吸收率達到99％，相對吸波帶寬為23.9％。

圖6為本發(fā)明在寬入射角情況下的吸收率曲線。從圖中可以看出當入射角在45度以內(nèi)時，90％吸波帶寬變化不大，但是吸波帶隨著入射角的增大有明顯的藍移現(xiàn)象，這是因為隨著入射電磁波角度增大，入射磁場激勵起的表面電流變小，電流路徑變短，使得諧振點往高頻移動，宏觀表現(xiàn)為藍移?？偟膩碚f，吸波體對于45度內(nèi)斜入射電磁波有著良好的吸波效果。

本發(fā)明的超材料吸波體工作頻段基本覆蓋X波段，在無線通信，天線，隱身和雷達探測等方面，尤其是針對X波段雷達的探測與隱身方面有著巨大的應用價值。