吸波結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種吸波結構。所述吸波結構包括：至少一個疊層結構，所述疊層結構包括基板和位于基板上的電阻層，所述電阻層包括相互錯位排列的多個十字框體結構，所述十字框體結構由兩條框形結構相交而成，兩條框形結構的長度不同。該吸波結構可以用作特定頻段的電磁波的吸波材料，并且表現(xiàn)出TE波和TM波的極化選擇性，當TE波入射時被反射的電磁波能量會在?0.53dB和?5.08dB之間，當TM波入射時被反射的電磁波能量會低于?10GHz。
【專利說明】
吸波結構
技術領域
[0001]本實用新型涉及電磁波吸收材料，更具體地涉及吸波結構。
【背景技術】
[0002]電磁波吸收材料(即吸波材料)可以吸收入射的電磁波，從而減少電磁波的反射和輻射。吸波材料可以減少電子系統(tǒng)的電磁波泄露，從而可以用于減少電子系統(tǒng)之間的干擾，改善電磁兼容性。
[0003]此外，如果將吸波材料作為飛行器的蒙皮，則可以減小飛行器的雷達散射截面積(RCS，即Radar Cross Sect1n)。例如，飛機的機翼是機體RCS的重要來源。采用吸波材料覆蓋的可以顯著減小機體的RCS，從而減小飛機的雷達可探測性，實現(xiàn)隱身效果。
[0004]根據(jù)不同的用途，吸波材料不僅要求有良好的吸波性能，而且對重量、厚度和帶寬等其他性能也有要求。單一的吸波材料難以能夠滿足帶寬和機械強度方面的綜合要求。吸波結構是獲得輕質(zhì)寬頻帶吸波材料的重要手段。
[0005]然而，隨著技術發(fā)展，對吸波材料的性能要求越來越高。期望進一步開發(fā)的吸波結構具有改善的吸波性能以及對TE波和TM波表現(xiàn)出極化選擇性。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]鑒于上述問題，本實用新型要解決的問題是提供一種通過電阻層的設計來改善吸波性能的濾波器。
[0007]為達到上述目的，提供一種吸波結構，其特征在于，包括:至少一個疊層結構，所述疊層結構包括基板和位于基板上的電阻層，
[0008]其中，所述電阻層包括相互錯位排列的多個十字框體結構，所述十字框體結構由兩條框形結構相交而成，兩條框形結構的長度不同。
[0009]優(yōu)選的，所述十字框體結構多行排列，相鄰行的所述十字框體結構錯開設置。
[0010]優(yōu)選的，所述電阻層由多個結構單元組成的陣列，每個結構單元包括第一導電結構和第二導電結構，所述第一導電結構包括由導電條形成的矩形框，所述矩形框的四邊均具有缺口，缺口的兩側(cè)均設置有向外延伸的導電線條，所述第二導電結構包括位于所述矩形框內(nèi)的十字框體結構;所述結構單元的第一方向為所述矩形框的長度方向，第二方向為所述矩形框的寬度方向，在第一方向和第二方向上，相鄰兩所述結構單元的所述導電線條彼此連接形成所述相互錯位排列的多個十字框體結構。
[0011 ]優(yōu)選的，位于所述矩形框長邊上的缺口寬度與位于所述矩形框短邊上的缺口寬度不同。
[0012]優(yōu)選的，位于所述矩形框長邊上的導電線條長度與位于所述矩形框短邊上的導電線條長度不同。
[0013]優(yōu)選的，所述十字框體結構包括相互垂直設置的第一框形結構和第二框形結構，所述第一框形結構沿所述第一方向延伸，所述第二框形結構沿所述第二方向延伸，所述第一框形結構的長度大于所述第二框形結構的長度。
[0014]優(yōu)選的，所述第一框形結構的寬度大于所述第二框形結構的寬度。
[0015]優(yōu)選的，所述第一框形結構、所述第二框形結構、所述矩形框以及所述導電線條的線寬相同。
[0016]優(yōu)選的，所述十字框體結構在所述結構單元中居中。
[0017]優(yōu)選的，所述電阻層夾在兩個基板之間。
[0018]優(yōu)選的，所述基板為介質(zhì)基板。
[0019]優(yōu)選的，所述吸波結構包括多個疊層結構，所述多個疊層結構中的電阻層的結構相同但電阻率不同。
[0020]優(yōu)選的，所述吸波結構包括多個疊層結構，所述多個疊層結構中的電阻層的結構尺寸不同以獲得不同的電阻率。
[0021]本實用新型通過在基板上設計電阻層，通過相關疊層結構的電磁響應特征來改變吸波特性，從而可以改善吸波結構的吸波性能。該吸波結構對TE波和TM波表現(xiàn)出不同的吸收性能，在低頻時大量吸收TM波而高頻時弱吸收TM波，同時不論高頻或低頻時均弱吸收TE波，當TE波入射時被反射的電磁波能量會在-0.53dB和-5.08dB之間，當TM波入射時被反射的電磁波能量會低于-1 OGHz，從而獲得了極化選擇性。
【附圖說明】
[0022]通過以下參照附圖對本實用新型實施例的描述，本實用新型的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中:
[0023]圖1示出作為對照例的吸波結構的立體結構示意圖；
[0024]圖2示出根據(jù)本實用新型實施例的吸波結構的立體結構示意圖；
[0025]圖3示出在根據(jù)本實用新型實施例的吸波結構中采用的結構單元的俯視圖；
[0026]圖4示出根據(jù)本實用新型實施例的吸波結構的截面圖；
[0027]圖5示出根據(jù)對照例的吸波結構的Sll參數(shù)的仿真特性曲線；
[0028]圖6示出根據(jù)本實用新型實施例的吸波結構的Sll參數(shù)的仿真特性曲線。
【具體實施方式】
[0029]以下將參照附圖更詳細地描述本實用新型。在各個附圖中，相同的元件采用類似的附圖標記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。此外，可能未示出某些公知的部分。
[0030]應當理解，在描述某個結構時，當將一層、一個區(qū)域稱為位于另一層、另一個區(qū)域“上面”或“上方”時，可以指直接位于另一層、另一個區(qū)域上面，或者在其與另一層、另一個區(qū)域之間還包含其它的層或區(qū)域。并且，如果將該結構翻轉(zhuǎn)，該一層、一個區(qū)域?qū)⑽挥诹硪粚?、另一個區(qū)域“下面”或“下方”。如果為了描述直接位于另一層、另一個區(qū)域上面的情形，本文將采用“A直接在B上面”或“A在B上面并與之鄰接”的表述方式。
[0031 ]本實用新型可以各種形式呈現(xiàn)，以下將描述其中一些示例。
[0032]圖1示出作為對照例的吸波結構的立體結構示意圖。吸波結構100包括堆疊的多個層。第一電阻層115位于第一基板112上，形成第一疊層結構。第二電阻層125位于第二基板122上，形成第二疊層結構。此外，第三基板116覆蓋在第一電阻層115。
[0033]第一電阻層115和第二電阻層125分別是由多個結構單元組成的陣列。每個結構單元包括彼此隔開的第一導電圖案和兩個第二導電圖案，第一導電圖案包括工字型結構以及與工字型結構交叉的第一線條，第一線條與工字型結構兩端的線條相平行，第二導電圖案包括矩形框，分別設置于工字型結構的兩端，矩形框上設置有開口，工字型結構的兩端分別經(jīng)開口穿入矩形框內(nèi)。
[0034]圖2示出根據(jù)本實用新型實施例的吸波結構的立體結構示意圖。圖4示出根據(jù)本實用新型實施例的吸波結構的截面圖。該吸波結構200包括堆疊的多個疊層結構，疊層結構包括基板和位于基板上的電阻層，其中，電阻層中的第一電阻層215位于第一基板112上，形成第一疊層結構。電阻層中的第二電阻層225位于第二基板122上，形成第二疊層結構。電阻層中的第三電阻層235位于第三基板132上。此外，第四基板116覆蓋在第一電阻層215。
[0035]為了示出第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235，將第四基板116分離示出，圖中的箭頭指示從吸波結構中分離相關層的移動方向。
[0036]第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235分別包括相互錯位排列的多個十字框體結構，十字框體結構由兩條框形結構相交而成，兩條框形結構分別為第一框形結構和第二框形結構，兩條框形結構的長度不同。進一步的第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235十字框體結構呈多行排列，相鄰行的十字框體結構錯開設置。
[0037]為方便描述具體結構，將相互錯位排列的多個十字框體結構劃分為多個結構單元，第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235分別是由多個結構單元2150陣列形成。圖3示出在根據(jù)本實用新型實施例的吸波結構中采用的結構單元的俯視圖。
[0038]每個結構單元2150包括第一導電結構和第二導電結構，第一導電結構包括由導電條形成的矩形框2153，矩形框2153的四邊均具有缺口 2154，缺口 2154的兩側(cè)均設置有向外延伸的導電線條2155。其中，位于矩形框2153長邊上的缺口2154寬度與位于矩形框2153短邊上的缺口2154寬度可以相同，也可以不同，優(yōu)選的，位于矩形框2153長邊上的缺口 2154寬度小于位于矩形框2153短邊上的缺口 2154寬度。位于矩形框2153長邊上的導電線條2155的長度與位于矩形框2153短邊上的導電線條2155長度可以相同也可以不同，優(yōu)選的，位于矩形框2153長邊上的導電線條2155的長度大于位于矩形框2153短邊上的導電線條2155長度。第二導電結構包括位于矩形框2153內(nèi)的由導電條形成的十字框體結構2151 ο優(yōu)選的，十字框體結構2151的四個端部分別與矩形框2153的四個缺口 2154對應設置。
[0039]結構單元的第一方向為矩形框2153的長度方向，第二方向為矩形框2153的寬度方向，在第一方向和第二方向上，相鄰的結構單元的導電線條2155彼此連接，從而形成上述的相互錯位排列的多個十字框體結構。十字框體結構2151包括相互垂直設置的第一框形結構和第二框形結構，第一框形結構沿第一方向延伸，第二框形結構沿第二方向延伸。十字框體結構2151呈軸對稱圖案。優(yōu)選的，在第一方向和第二方向上，十字框體結構2151在結構單元中居中。
[0040]在圖3所示的實例中，第一框形結構的長度大于第二框形結構的長度，第一框形結構的寬度大于第二框形結構的寬度，并且第一框形結構、第二框形結構、矩形框2153以及導電線條2155的線寬相同。然而，該尺寸關系并非是必須的，可以根據(jù)仿真結果而進行適當修改。[0041 ]該結構單元2150的長度表示為LI，寬度表示為Wl。十字框體結構2151中的第一框形結構的長度表示為L2，寬度表示為W2，第二框形結構的長度表示為L3，寬度表示為W3，線寬表示為wl。矩形框2153的長度表示為L4，寬度表示為L4，位于矩形框2153長邊上的缺口2154寬度為w2，位于矩形框2153短邊上的缺口 2154寬度為w3。
[0042]第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235可以由任意的導電材料組成。這里的導電材料，可以是金、銀、銅等導電性能良好的金屬材料，或者主要成分為金、銀、銅中的一種或兩種的合金材料，也可以是碳納米管、摻鋁氧化鋅、銦錫氧化物等可以導電的非金屬材料。在本實用新型中，第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235的材料優(yōu)選銅或銀。第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235可以是任意物質(zhì)形態(tài)。這里的物質(zhì)形態(tài)，可以是選自固體、液體、流狀體和粉狀物中的一種，只要其可以維持特定的形狀即可。例如液體的導電材料可以容納在空腔、管道、膠囊之中并且限定其形狀。
[0043]第一基板112、第二基板122、第三基板132和第四基板116可以分別為介質(zhì)基板。介質(zhì)基板的材料有多種選擇，例如陶瓷、FR4、F4B(聚四氟乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯，HighDensity Polyethylene)、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)等。例如，介質(zhì)基板的相對介電常數(shù)大于2、損耗角正切小于0.1。第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235可以通過印刷、鍍敷、粘接、熱壓等方式附著于介質(zhì)基板上。
[0044]第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235分別具有不同的電阻率。在一個實例中，第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235分別包括相同構造且尺寸相同的結構單元，但由于采用的導電材料不同，可以獲得不同的電阻率。在采用導電油墨形成第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235的結構單元時，可以通過改變導電油墨的電阻率來獲得不同的電阻率。在另一個實例中，第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235分別包括相同構造但尺寸不同的結構單元，即使采用的導電材料相同，也可以獲得不同的電阻率。
[0045]在一個實例中，第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235是介質(zhì)基板上的圖案化金屬層。第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光亥IJ、電子刻或離子刻等多種方法附著在介質(zhì)基板上。其中，蝕刻是較優(yōu)的制造工藝，其步驟是在設計好合適的人造微結構的平面圖案后，先將一張金屬箔片整體地附著在介質(zhì)基板上，然后通過蝕刻設備，利用溶劑與金屬的化學反應去除掉人造微結構預設圖案以外的箔片部分，余下的即可得到人造微結構。在另一個實例中，第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235可以由導電油墨印刷形成在介質(zhì)基板上。
[0046]圖5示出根據(jù)對照例的吸波結構的Sll參數(shù)的仿真特性曲線。該吸波結構中的結構單元如圖1所示。
[0047]從圖5中可以看出，TE波及TM波會在3.52至13.29GHz被吸收而吸收的能量不相同。在相同頻率范圍下，TE入射波和TM入射波版吸收的能量是不相同的，這是大量吸收TM波而少量吸收TE波的帶寬雷達吸波物料
[0048]圖6示出根據(jù)本實用新型實施例的吸波結構的Sll參數(shù)的仿真特性曲線。
[0049]該吸波結構中的結構單元如圖3所示，其結構如圖4所示，包括第一、第二疊層結構和第三疊層結構。
[0050]在仿真中，假設第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235的結構單元的構造相同。采用不同的材料形成第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235，使得第一電阻層215的電阻率為20 Ω/Sq，第二電阻層225的電阻率為80 Ω/Sq，第三電阻層235的電阻率為600Q/Sq。
[0051 ] 在第一電阻層215、第二電阻層225和第三電阻層235中，每個結構單元2150的長度LI和寬度Wl分別為15毫米和9毫米，厚度為0.02毫米。十字框體結構2151中的第一框形結構的長度L2為12.5毫米，寬度W2為2毫米，第二框形結構的長度L3為3毫米，寬度W3為1.5毫米，線寬wl為0.5毫米。矩形框2153的長度L4和寬度W4分別為14.5毫米和8毫米，位于矩形框2153長邊上的缺口 2154寬度w2為2.5毫米，位于矩形框2153短邊上的缺口 2154寬度《3為6毫米。
[0052]第一基板112、第二基板122、第三基板132和第四基板116的材料相同，均為FR4基板，相對介電常數(shù)3.0，第四基板116的厚度為0.4毫米，其余的基板厚度為3.2毫米。
[0053]此外，為了測試電磁波反射特性，在第三基板132的與第三電阻層235相對的一個表面設置厚度為0.018毫米的銅層。
[0054]對于上述參數(shù)的吸波結構進行仿真的結果表明，TE波入射時被少量吸收而TM波入射時被大量吸收。在圖6中示出TE波和TM波的SI I仿真曲線，在仿真中，TE波和TM波的入射角度均為零，即正面入射。可以看到，TE波的SI I在3.05至22.48GHz波段是在-0.53dB和-5.08dB之間，TM波的Sll在3.05至22.48GHz波段均低于-10dB。也就是說，在相同頻率范圍下，TE入射波和TM入射波版吸收的能量是不相同的，這是大量吸收TM波而少量吸收TE波的帶寬雷達吸波物料。與對照例相比，本實施例的吸收范圍更大。
[0055]在以上的描述中，對公知的結構要素和步驟并沒有做出詳細的說明。但是本領域技術人員應當理解，可以通過各種技術手段，來實現(xiàn)相應的結構要素和步驟。另外，為了形成相同的結構要素，本領域技術人員還可以設計出與以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，盡管在以上分別描述了各實施例，但是這并不意味著各個實施例中的措施不能有利地結合使用。
[0056]以上對本實用新型的實施例進行了描述。但是，這些實施例僅僅是為了說明的目的，而并非為了限制本實用新型的范圍。本實用新型的范圍由所附權利要求及其等價物限定。不脫離本實用新型的范圍，本領域技術人員可以做出多種替代和修改，這些替代和修改都應落在本實用新型的范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種吸波結構，其特征在于，包括: 至少一個疊層結構，所述疊層結構包括基板和位于基板上的電阻層， 其中，所述電阻層包括相互錯位排列的多個十字框體結構，所述十字框體結構由兩條框形結構相交而成，兩條框形結構的長度不同。2.根據(jù)權利要求1所述的吸波結構，其特征在于:所述十字框體結構多行排列，相鄰行的所述十字框體結構錯開設置。3.根據(jù)權利要求1或2所述的吸波結構，其特征在于:所述電阻層由多個結構單元組成的陣列，每個結構單元包括第一導電結構和第二導電結構，所述第一導電結構包括由導電條形成的矩形框，所述矩形框的四邊均具有缺口，缺口的兩側(cè)均設置有向外延伸的導電線條，所述第二導電結構包括位于所述矩形框內(nèi)的十字框體結構； 所述結構單元的第一方向為所述矩形框的長度方向，第二方向為所述矩形框的寬度方向，在第一方向和第二方向上，相鄰兩所述結構單元的所述導電線條彼此連接形成所述相互錯位排列的多個十字框體結構。4.根據(jù)權利要求3所述的吸波結構，其特征在于，位于所述矩形框長邊上的缺口寬度與位于所述矩形框短邊上的缺口寬度不同。5.根據(jù)權利要求3所述的吸波結構，其特征在于，位于所述矩形框長邊上的導電線條長度與位于所述矩形框短邊上的導電線條長度不同。6.根據(jù)權利要求3所述的吸波結構，其特征在于，所述十字框體結構包括相互垂直設置的第一框形結構和第二框形結構，所述第一框形結構沿所述第一方向延伸，所述第二框形結構沿所述第二方向延伸，所述第一框形結構的長度大于所述第二框形結構的長度。7.根據(jù)權利要求6所述的吸波結構，其特征在于，所述第一框形結構的寬度大于所述第二框形結構的寬度。8.根據(jù)權利要求7所述的吸波結構，其特征在于，所述第一框形結構、所述第二框形結構、所述矩形框以及所述導電線條的線寬相同。9.根據(jù)權利要求3所述的吸波結構，其特征在于，所述十字框體結構在所述結構單元中居中。10.根據(jù)權利要求1所述的吸波結構，其特征在于，所述電阻層夾在兩個基板之間。11.根據(jù)權利要求1所述的吸波結構，其特征在于，所述吸波結構包括多個疊層結構，所述多個疊層結構中的電阻層的結構相同但電阻率不同。12.根據(jù)權利要求1所述的吸波結構，其特征在于，所述吸波結構包括多個疊層結構，所述多個疊層結構中的電阻層的結構尺寸不同以獲得不同的電阻率。
【文檔編號】H01Q17/00GK205488574SQ201521139082
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年12月31日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】深圳光啟高等理工研究院