基于容性表面的寬帶微波吸收體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于電磁兼容和雷達(dá)吸收材料的電磁波吸收電路，特別是一種基 于容性表面的低剖面、寬帶微波吸收體。
【背景技術(shù)】
[0002] 在日益重要的隱身和電磁兼容（EMC)技術(shù)中，電磁波吸收材料的作用和地位十分 突出，已成為現(xiàn)代軍事中電子對抗的法寶和秘密武器。吸波材料可以大幅降低飛行器的雷 達(dá)散射截面，并且屏蔽電磁波，使之不干擾其它設(shè)備以及不被其它設(shè)備干擾。目前吸波材料 朝著"厚度薄、密度低、頻段寬、吸收強"的方向發(fā)展。根據(jù)其作用機理不同，吸波材料的研 宄主要分為兩大類：一種是對新型材料的研宄，例如吸收劑，吸波材料等復(fù)合材料的設(shè)計以 及超材料的運用；另外一種就是基于電路理論的設(shè)計，例如金屬網(wǎng)，Salisbury屏，Jaumann 吸收體以及包含電阻和電抗成分的電路模擬吸收體。目前，對電路模擬吸收體的研宄著重 于對電阻性材料的研宄，通過設(shè)計不同形狀和不同阻抗值的電阻膜，來實現(xiàn)對入射電磁波 的吸收。對于此類吸收體來說，若想在更寬的帶寬內(nèi)獲得比較理想的吸收性能，采取的主要 手段主要是增加吸收層的層數(shù)，而這不僅會增加制作的成本，還會使得吸收體的體積和重 量增加。
[0003] 近幾年來，有學(xué)者提出用容性電路法指導(dǎo)吸收體的低剖面設(shè)計，但僅限于用方形 貼片實現(xiàn)電路中的容性特性；而且，由于方形貼片結(jié)構(gòu)固定，若想通過多諧振實現(xiàn)寬帶，只 能依靠增加吸收體的層數(shù)來實現(xiàn)，而無法在同層內(nèi)增加諧振單元個數(shù)。這為吸收體的加工 帶來不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種基于容性表面的寬帶低剖面微波吸收體， 它能利用薄的介質(zhì)基板實現(xiàn)寬帶的吸收特性。
[0005] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于容性表面的寬帶微波吸收體，以加 載集總電阻的金屬條帶為基本結(jié)構(gòu)，以三個電阻構(gòu)成的雙諧振單元結(jié)構(gòu)為一個周期單元， 每個周期單元均由四條金屬條帶和三個薄膜貼片電阻構(gòu)成，所述四條金屬條帶分別為第一 金屬條帶、第二金屬條帶、第三金屬條帶、第四金屬條帶，所述三個薄膜貼片電阻分別為第 一薄膜貼片電阻、第二薄膜貼片電阻、第三薄膜貼片電阻，每個周期單元的四條金屬條帶均 關(guān)于周期單元的中心線對稱，其中第一金屬條帶與第四金屬條帶關(guān)于中心線對稱，第二金 屬條帶和第三金屬條帶關(guān)于中心線對稱，第一金屬條帶和第二金屬條帶之間焊接第一薄膜 貼片電阻，第三金屬條帶和第四金屬條帶之間焊接第二薄膜貼片電阻和第三薄膜貼片電 阻；
[0006] 每個周期單元均印制在介質(zhì)基板上，介質(zhì)基板下方設(shè)置金屬板，在介質(zhì)基板和金 屬板之間填充聚苯乙烯泡沫板用以支撐介質(zhì)基板。
[0007] 介質(zhì)基板的介電常數(shù)\為2.2?10.2，厚度為0.01人^?0.017人_{，其中 入^^與XHighf分別代表吸收體的最低工作頻率f_f、最高工作頻率fmghf對應(yīng)的工作波長。
[0008] 填充材料為聚苯乙烯泡沫板，其等效介電常數(shù)為1. 03?1. 07,厚度為0.IAtaf? 〇? 17 入Highf。
[0009] 第一金屬條帶與第四金屬條帶的寬度相同，均為0.llAtaf?〇. 187人Highf，第二 金屬條帶和第三金屬條帶的寬度相同，均為〇. 02Akwf?〇. 034AHighf，第一金屬條帶與第 二金屬條帶之間相距〇. 032Ataf?〇. 054AHighf，第二金屬條帶和第三金屬條帶之間相距 0? 04 人L〇wf?〇? 068 人 Highf;
[0010] 極化方向沿著X方向，相鄰兩個周期單元中第一薄膜貼片電阻之間的間距為 0. 2Xi，Ai為第一諧振頻率fi的波長，同一個周期單元中第二薄膜貼片電阻和第三薄膜貼 片電阻之間間距為〇. 48X2,A2為第二諧振頻率f2的波長，相鄰兩個周期單元中相鄰的第 二薄膜貼片電阻和第三薄膜貼片電阻之間間距為〇. 2入2。
[0011] 優(yōu)選的，第一金屬條帶與第四金屬條帶的寬度相同，均為5. 4mm，第二金屬條帶和 第三金屬條帶的寬度相同，均為1mm，第一金屬條帶與第二金屬條帶之間相距I. 6mm，第三 金屬條帶和第四金屬條帶之間相距2mm;
[0012] 相鄰兩個周期單元中第一薄膜貼片電阻之間的間距為20. 2mm，同一個周期單元中 第二薄膜貼片電阻和第三薄膜貼片電阻之間間距為14. 2mm，相鄰兩個周期單元中相鄰的第 二薄膜貼片電阻和第三薄膜貼片電阻之間間距為5. 2mm。
[0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為：1)本發(fā)明提出的基于容性表面的微波吸 收體厚度僅為〇. 070Ataf?〇. 187AHighf ( \ _與AHighf分別代表吸收體的最低工作頻率 f^wf、最高工作頻率fHighf分別對應(yīng)的工作波長），遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的Salisbury屏的厚度；2) 本發(fā)明提出的基于容性表面的吸收體工作頻段為3. 3?8. 8GHz，相對帶寬為86%。這個寬 帶特性是通過多諧振來實現(xiàn)的，根據(jù)實際需要可增加電阻陣列，以形成更多的諧振。3)本發(fā) 明提出的基于容性表面結(jié)構(gòu)的微波吸收體，雖然采用了雙層的介質(zhì)材料，但只采用了單層 的金屬貼片電路，配合薄膜貼片電阻的使用，結(jié)構(gòu)更加簡單，加工更容易，并且成本較低，重 量較輕，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
[0014] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的容性表面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2為容性表面單元結(jié)構(gòu)平面圖及基于容性表面吸收體單元結(jié)構(gòu)的三維示意圖， 其中（a)為容性表面單元結(jié)構(gòu)平面圖，（b)為基于容性表面吸收體單元結(jié)構(gòu)的三維示意圖。
[0017]圖3為接地的無耗介質(zhì)基底阻抗特性曲線。
[0018] 圖4為表面阻抗的三維分析圖。其中（a)為反射曲線與表面阻抗的實部與虛部的 三維示意圖，（b)為不同頻率處反射系數(shù)為_15dB時表面阻抗的實部與虛部的范圍。
[0019] 圖5為容性表面的阻抗特性曲線。
[0020]圖6為基于容性表面的低剖面吸收體的反射特性曲線。
【具體實施方式】
[0021] 結(jié)合圖1、圖2,本發(fā)明的一種基于容性表面的寬帶微波吸收體，以加載集總電阻 的金屬條帶為基本結(jié)構(gòu)，以三個電阻構(gòu)成的雙諧振單元結(jié)構(gòu)1為一個周期單元，每個周期 單元均由四條金屬條帶和三個薄膜貼片電阻構(gòu)成，所述四條金屬條帶分別為第一金屬條帶 2、第二金屬條帶3、第三金屬條帶4、第四金屬條帶5,所述三個薄膜貼片電阻分別為第一薄 膜貼片電阻6、第二薄膜貼片電阻7、第三薄膜貼片電阻8,每個周期單元的四條金屬條帶均 關(guān)于周期單元的中心線對稱，其中第一金屬條帶2與第四金屬條帶5關(guān)于中心線對稱，第二 金屬條帶3和第三金屬條帶4關(guān)于中心線對稱，第一金屬條帶2和第二金屬條帶3之間焊 接第一薄膜貼片電阻6,第三金屬條帶4和第四金屬條帶5之間焊接第二薄膜貼片電阻7和 第三薄膜貼片電阻8;
[0022] 每個周期單元均印制在介質(zhì)基板9上，介質(zhì)基板9下方設(shè)置金屬板11，在介質(zhì)基板 9和金屬板11之間填充聚苯乙稀泡沫板10用以支撐介質(zhì)基板9。
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