一種雙極化同步可調(diào)的吸波器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙極化同步可調(diào)的吸波器，包括周期吸波表面結(jié)構(gòu)、第一層介質(zhì)基板、屏蔽金屬地板、第二層介質(zhì)基板以及直流饋電網(wǎng)絡(luò)。周期吸波表面結(jié)構(gòu)由兩個(gè)呈中心對(duì)稱(chēng)的等腰直角三角形金屬表面以及焊接在兩個(gè)等腰三角形斜邊中央的變?nèi)荻O管構(gòu)成。金屬化接地孔將直流饋電網(wǎng)絡(luò)與呈中心對(duì)稱(chēng)的等腰直角三角形金屬表面連接起來(lái)，通過(guò)改變加在直流偏置線(xiàn)上電壓來(lái)改變二極管的電容值來(lái)實(shí)現(xiàn)吸波器諧振頻率的變化從而達(dá)到電可調(diào)吸波，通過(guò)調(diào)節(jié)第一層介質(zhì)基板的厚度可以改變吸波率。本發(fā)明可以應(yīng)用于微波毫米波抗干擾系統(tǒng)中，其優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕量化、低成本化、單元小型化，而且其加工周期短，可以實(shí)現(xiàn)雙極化下的同步電可調(diào)吸波，其電可調(diào)范圍較大。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種雙極化同步可調(diào)的吸波器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于微波吸波材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及的一種低剖面可調(diào)吸波器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的快速發(fā)展，電磁環(huán)境愈來(lái)愈復(fù)雜，對(duì)系統(tǒng)的抗干擾性能要求愈來(lái)愈高。并且隨著跳頻技術(shù)的發(fā)展，可以隨時(shí)改變不同頻率的電磁波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，因此，單一窄帶頻率的吸波器將不再適用，電調(diào)吸波就在這樣的需求下應(yīng)運(yùn)而生。由于電磁波存在極化，不同極化方向上的電調(diào)吸波也就成為了工業(yè)界以及學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。
[0003]為了實(shí)現(xiàn)電可調(diào)吸波器，YijunFeng等人實(shí)現(xiàn)了X波段頻率可調(diào)的吸波結(jié)構(gòu)(H.Yuan,B.0.Zhu,and Y.Feng,uA frequency and bandwidth tunable metamaterialabsorber in x-band,” J.Appl.Phys，117，173103(2015))，在金屬貼片上加載變?nèi)荻O管，通過(guò)改變直流偏置電壓來(lái)改變變?nèi)荻O管的電容值從而實(shí)現(xiàn)吸波頻率的改變，只是在這個(gè)設(shè)計(jì)中，頻率可調(diào)節(jié)范圍相對(duì)較小，并且僅僅實(shí)現(xiàn)了一個(gè)極化方向上的電可調(diào)吸波。在本發(fā)明中，所實(shí)現(xiàn)的是兩個(gè)正交極化方向上的電可調(diào)吸波，并且兩個(gè)方向上的電可調(diào)吸波頻點(diǎn)是完全一致的，可調(diào)范圍也比較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，提供了一種實(shí)現(xiàn)雙極化寬帶電可調(diào)吸波方法，在兩個(gè)極化方向上的吸波頻點(diǎn)與效果是完全一致的，具有很大的適用性和創(chuàng)新性。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種雙極化同步可調(diào)的吸波器，包括周期性吸波表面結(jié)構(gòu)、第一層介質(zhì)基板、屏蔽金屬地板、第二層介質(zhì)基板以及直流饋電網(wǎng)絡(luò)。所述的周期性吸波表面結(jié)構(gòu)是由多個(gè)吸波表面沿橫向及縱向呈二維周期排列而成的；所述的吸波結(jié)構(gòu)單元是由兩個(gè)呈中心對(duì)稱(chēng)的等腰直角三角形以及變?nèi)荻O管構(gòu)成的;所述的屏蔽金屬地板印刷在第二層介質(zhì)基板的背面，在每個(gè)吸波結(jié)構(gòu)單元垂直投影區(qū)域?qū)俏恢酶g出一對(duì)對(duì)呈中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的圓環(huán)，進(jìn)而形成一對(duì)對(duì)呈中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的孤立圓形焊盤(pán);所述直流饋電網(wǎng)絡(luò)由印刷在第二層介質(zhì)基板背面的多組兩條平行直微帶線(xiàn)構(gòu)成，并通過(guò)一對(duì)對(duì)成中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的金屬化通孔將屏蔽金屬地板上的一對(duì)對(duì)孤立圓形焊盤(pán)以及每個(gè)吸波結(jié)構(gòu)單元連接在一起，所述的第一介質(zhì)基板與第二介質(zhì)基板的平面尺寸相同但是厚度可以不等，彼此通過(guò)層壓的方式結(jié)合在一起。
[0006]進(jìn)一步的，所述的兩個(gè)呈中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的等腰三角形金屬表面其外輪廓成正方形，兩等腰三角形的斜邊間隔一條斜縫隙，其縫隙寬度以方便焊接上變?nèi)荻O管為準(zhǔn)；調(diào)節(jié)等腰三角形金屬表面的邊長(zhǎng)或者改變加載在兩條平行直微帶線(xiàn)的電壓差均可以改變吸波器的吸波頻段，調(diào)節(jié)第一層介質(zhì)基板的厚度可以改變吸波器的吸波率;所述的第二層介質(zhì)基板厚度可以任意選擇。
[0007]進(jìn)一步的，所述的金屬化通孔穿過(guò)第一層介質(zhì)基板和第二層介質(zhì)基板，其直徑可以任意選擇;所述的孤立圓形焊盤(pán)直徑比金屬化通孔直徑至少大0.2mm，以確保孤立圓形焊盤(pán)與金屬化通孔之間的良好接觸;所述的圓環(huán)的直徑要大于孤立圓形焊盤(pán)的直徑，以確保直流偏置電路不會(huì)被短路;所述的平行直微帶線(xiàn)寬度比金屬化通孔直徑至少大0.2mm，以確保平行直微帶線(xiàn)與金屬化通孔之間的良好連接;所述的平行直微帶線(xiàn)寬度與圓環(huán)直徑可以不相同。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)原理為:作為電可調(diào)吸波器來(lái)講，實(shí)現(xiàn)電可調(diào)的核心器件是變?nèi)荻O管，實(shí)現(xiàn)雙極化電可調(diào)的核心是兩個(gè)極化方向在金屬貼片上的感應(yīng)電流必須要流過(guò)變?nèi)荻O管，這樣才能保證變?nèi)荻O管能夠起到可調(diào)的效果，實(shí)現(xiàn)雙極化同步可調(diào)的核心是兩個(gè)極化方向在金屬貼片上的感應(yīng)電流要完全一樣，本發(fā)明就是基于這樣的原理，設(shè)計(jì)了高度對(duì)稱(chēng)的周期吸波表面結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)極化方向上的電可調(diào)吸波。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0010](I)本發(fā)明所采用的周期排列吸波表面是高度對(duì)稱(chēng)的，在兩個(gè)極化方向上，正方形金屬貼片上的感應(yīng)電流均能夠流過(guò)變?nèi)荻O管，并且吸波表面的高度對(duì)稱(chēng)性保證了兩個(gè)極化方向上在正方形金屬貼片上的感應(yīng)電流分布是完全一樣的，從而實(shí)現(xiàn)雙極化同步可調(diào)吸波器。
[0011](2)本發(fā)明的高度僅僅只有2.8mm，是完全適應(yīng)現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中低剖面的要求。
[0012](3)本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)的電可調(diào)吸波范圍比較大。
[0013]本發(fā)明的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖作如下進(jìn)一步的說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的總體展開(kāi)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明在兩個(gè)極化方向上的電可調(diào)范圍。
[0016]圖3是本發(fā)明在兩個(gè)極化方向上的電可調(diào)吸波效果。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了使本發(fā)明的目的、解決的技術(shù)問(wèn)題以及技術(shù)方案更加清晰，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0018]如圖1是本發(fā)明的總體展開(kāi)示意圖。包括周期吸波表面結(jié)構(gòu)1、第一層介質(zhì)基板2、屏蔽金屬地板3、第二層介質(zhì)基板4以及直流饋電網(wǎng)絡(luò)，所述的周期吸波表面結(jié)構(gòu)I是印制在厚度為2mm的F4B (相對(duì)介電常數(shù)為2.65，損耗角正切為0.001)第一層介質(zhì)基板2上多個(gè)吸波單元結(jié)構(gòu)11沿橫向與縱向周期排列而成的;所述的吸波單元結(jié)構(gòu)11是由兩個(gè)呈中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的等腰三角形金屬表面12以及焊接在兩個(gè)等腰三角形斜邊中央的變?nèi)荻O管13構(gòu)成;所述的等腰三角形金屬表面12其外輪廓為正方形，兩等腰三角形的斜邊間隔一條斜縫隙，其縫隙寬度以方便焊接上變?nèi)荻O管為準(zhǔn)，調(diào)節(jié)等腰三角形金屬表面12的邊長(zhǎng)或者改變加載在兩條平行直微帶線(xiàn)51的電壓差均可以改變吸波器的吸波頻段，調(diào)節(jié)第一層介質(zhì)基板2的厚度可以改變吸波器的吸波率;所述的第二層介質(zhì)基板4仍是F4B(相對(duì)介電常數(shù)為2.65，損耗角正切為0.001)，厚度可以任意選擇;所述的屏蔽金屬地板3印刷在第二層介質(zhì)基板2的背面，在每個(gè)吸波結(jié)構(gòu)單元11垂直投影區(qū)域?qū)俏恢酶g出一對(duì)對(duì)呈中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的圓環(huán)32，進(jìn)而形成一對(duì)對(duì)呈中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的孤立圓形焊盤(pán)31;所述直流饋電網(wǎng)絡(luò)5由印刷在第二層介質(zhì)基板4背面的多組兩條平行直微帶線(xiàn)51構(gòu)成，具體的條數(shù)可以根據(jù)周期性吸波表面的大小確定，并通過(guò)一對(duì)對(duì)成中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的金屬化通孔52將屏蔽金屬地板3上的一對(duì)對(duì)孤立圓形焊盤(pán)31以及每個(gè)吸波結(jié)構(gòu)單元11連接在一起;所述的第一介質(zhì)基板2與第二介質(zhì)基板4的平面尺寸相同但是厚度可以不等，彼此通過(guò)層壓的方式結(jié)合在一起;所述的金屬化通孔52穿過(guò)第一層介質(zhì)基板2和第二層介質(zhì)基板4，其直徑可以任意選擇;所述的孤立圓形焊盤(pán)31直徑比金屬化通孔52直徑至少大0.2mm，以確保孤立圓形焊盤(pán)31與金屬化通孔52之間的良好接觸;所述的圓環(huán)32的直徑要大于孤立圓形焊盤(pán)31的直徑，以確保直流偏置電路不會(huì)被短路;所述的平行直微帶線(xiàn)51寬度比金屬化通孔52直徑至少大0.2mm，以確保平行直微帶線(xiàn)51與金屬化通孔52之間的良好連接;所述的平行直微帶線(xiàn)51寬度與圓環(huán)32直徑可以不相同。
[0019]圖2給出了具體實(shí)施中，在兩個(gè)極化方向上，本發(fā)明的吸收頻率隨著變?nèi)荻O管的電容值變化而變化的曲線(xiàn)圖。變?nèi)荻O管的電容值是與直流偏置電壓密切相關(guān)的，當(dāng)調(diào)節(jié)直流偏置電壓使變?nèi)荻O管的電容值取不同的值，當(dāng)直流偏置電壓為9伏特時(shí)，，其吸波頻率為3.55GHz;在直流偏置電壓為I伏特時(shí)，其吸波頻率為2.29GHz，所得到的相對(duì)帶寬為43.15%。
[0020]圖3給出了具體實(shí)施中，在兩個(gè)極化方向上，本發(fā)明的吸收效果隨著直流偏置電壓變化而變化的曲線(xiàn)圖。無(wú)論是在哪個(gè)頻率上的吸波，其吸波率均能達(dá)到95%以上。
[0021]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙極化同步可調(diào)的吸波器，包括周期性吸波表面結(jié)構(gòu)(I)、第一層介質(zhì)基板(2)、屏蔽金屬地板(3)、第二層介質(zhì)基板(4)以及直流饋電網(wǎng)絡(luò)(5)，其特征在于:所述的周期性吸波表面結(jié)構(gòu)(I)由印刷在第一層介質(zhì)基板(2)正面的多個(gè)吸波結(jié)構(gòu)單元(11)沿橫向以及縱向二維周期排列而成，每個(gè)吸波結(jié)構(gòu)單元(11)包括兩個(gè)呈中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的等腰三角形金屬表面(12)以及焊接在兩個(gè)等腰三角形斜邊中央的變?nèi)荻O管(13);所述的屏蔽金屬地板(3)印刷在第二層介質(zhì)基板(2)的背面，在每個(gè)吸波結(jié)構(gòu)單元(11)垂直投影區(qū)域?qū)俏恢酶g出一對(duì)對(duì)呈中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的圓環(huán)(32)，進(jìn)而形成一對(duì)對(duì)呈中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的孤立圓形焊盤(pán)(31);所述直流饋電網(wǎng)絡(luò)(5)由印刷在第二層介質(zhì)基板(4)背面的多組兩條平行直微帶線(xiàn)(51)構(gòu)成，具體的條數(shù)可以根據(jù)周期性吸波表面的大小確定，并通過(guò)一對(duì)對(duì)成中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的金屬化通孔(52)將屏蔽金屬地板(3)上的一對(duì)對(duì)孤立圓形焊盤(pán)(31)以及每個(gè)吸波結(jié)構(gòu)單元(11)連接在一起;所述的第一層介質(zhì)基板(2)與第二層介質(zhì)基板(4)的平面尺寸相同但是厚度可以不等，彼此通過(guò)層壓的方式結(jié)合在一起。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙極化同步可調(diào)的吸波器，其特征在于:所述的兩個(gè)呈中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的等腰三角形金屬表面(12)其外輪廓成正方形，兩等腰三角形的斜邊間隔一條斜縫隙，其縫隙寬度以方便焊接上變?nèi)荻O管為準(zhǔn)；調(diào)節(jié)等腰三角形金屬表面(12)的邊長(zhǎng)或者改變加載在兩條平行直微帶線(xiàn)(51)的電壓差均可以改變吸波器的吸波頻段，調(diào)節(jié)第一層介質(zhì)基板(2)的厚度可以改變吸波器的吸波率;所述的第二層介質(zhì)基板(4)厚度可以任意選擇。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙極化同步可調(diào)的吸波器，其特征在于:所述的金屬化通孔(52)穿過(guò)第一層介質(zhì)基板(2)和第二層介質(zhì)基板(4)，其直徑可以任意選擇;所述的孤立圓形焊盤(pán)(31)直徑比金屬化通孔(52)直徑至少大0.2mm，以確保孤立圓形焊盤(pán)(31)與金屬化通孔(52)之間的良好接觸;所述的圓環(huán)(32)的直徑要大于孤立圓形焊盤(pán)(31)的直徑，以確保直流偏置電路不會(huì)被短路;所述的平行直微帶線(xiàn)(51)寬度比金屬化通孔(52)直徑至少大0.2_，以確保平行直微帶線(xiàn)(51)與金屬化通孔(52)之間的良好連接;所述的平行直微帶線(xiàn)(51)寬度與圓形(32)直徑可以不相同。
【文檔編號(hào)】H01Q17/00GK105846110SQ201610220782
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日
【發(fā)明人】林先其, 梅鵬, 張鵬程, 劉王毛, 袁野, 聶麗瑛, 陳哲, 樊勇
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)