[发明专利]超薄型金属电阻复合多频吸波材料

说明书

技术领域

本发明属于吸波材料技术领域，具体涉及一种超薄型金属电阻复合多频吸波材料。

背景技术

雷达吸波材料是一种多功能复合材料，具有针对性强、吸波性能好、质量轻、力学性能满足承载要求等优点，已成为当代隐身材料重要的发展方向。其中，电路模拟吸波材料具有耐高温、质量轻、耐湿热、抗腐蚀等特点，是一种被广泛使用的谐振形雷达吸波材料。

电路模拟吸波材料的结构从上至下依次为频率选择表面(FSS)、介质层和金属底板，其中FSS是各种形状的贴片单元或开孔单元周期排列而成，对入射电磁波感应生成等效电容、电感和电阻。通过调整FSS的几何形状、尺寸、方阻等，可以改变结构体的等效电容、电感和电阻，进而调整结构整体的谐振吸收，有效满足不同应用的吸波性能要求。

现有技术中，基于频率选择表面的吸波材料，频率选择表面贴片单元有蝶形、方环形、Y形等，但是这些吸波材料，为实现吸波性能，介质层厚度较厚，吸波材料吸波带宽窄，一定程度的限制了应用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中电路模拟吸波结构存在的吸波带宽窄、吸波频段单一、相对厚度厚等技术问题，提供一种超薄型金属电阻复合多频吸波材料。

本发明的超薄型金属电阻复合多频吸波材料，包括频率选择表面、介质层和金属底板，所述频率选择表面由周期排列的贴片单元组成；所述贴片单元包括正方形贴片、第一正方环贴片、第二正方环贴片和四个相同的L形贴片，所述正方形贴片、第一正方环贴片和第二正方环贴片按照边长从小到大，从内到外依次排列，正方形贴片、第一正方环贴片和第二正方环贴片具有相同的中心点且对角线共线；所述L形贴片的横边和竖边相同，四个L形贴片对称设于第二正方环贴片的四个直角外，L形贴片的内直角与第二正方环贴片的直角相邻，每个L形贴片的横边和竖边分别与相邻的第二正方环贴片的直角的两条直角边平行且等间距；每四个相邻的贴片单元的四个L形贴片相连，构成一个十字形贴片；所述正方形贴片和L形贴片均为金属贴片，所述第一正方环贴片和第二正方环贴片均为碳膜贴片。

进一步的，所述频率选择表面的方阻为200Ω。

进一步的，所述正方形贴片和L形贴片的厚度均为15μm，第一正方环贴片和第二正方环贴片的厚度为15-40μm。

进一步的，所述介质层的材料为FR-4。

进一步的，所述介质层的厚度为2mm，介电常数为4.4。

进一步的，所述金属底板厚度为15μm，材料为铜箔。

进一步的，所述正方形贴片和第一正方环贴片的间距为L1，第一正方环贴片和第二正方环贴片的间距为L2，L1=L2。

进一步的，所述贴片单元的尺寸为16mm×16mm，正方形贴片的尺寸为4mm×4mm，第一正方环贴片外径为9mm×9mm，第一正方环贴片内径为10mm×10mm，第二正方环贴片内径为7mm×7mm，第二正方环贴片外径为13mm×13mm，L1=L2=0.5mm，十字形贴片的宽度均为2mm，十字形贴片的长度均为14mm，L形贴片的横边到相邻且平行的第二正方环贴片的直角边的间距为0.5mm。

本发明的工作原理：本发明采用金属贴片与碳膜贴片相组合的方式，在不增加层厚的前提下，实现了宽频、多频吸波的功能，通过调节正方形贴片、十字形贴片与正方环贴片的间距，可以实现对吸波频段的调节功能。金属碳膜电阻复合的周期结构，无论入射的电磁波呈现什么样的极化方式，对整个吸波结构的作用都相当于施加电压激励，由于不同结构金属与电阻碳层的阻抗特性与谐振特性不同，因此能够从表面激励出不同频段的谐振电流，即对不同的频段的电磁波具有良好的谐振响应，由于表面激发的谐振电流的存在，当形成自适应极化条件时，在损耗介质中会产生耗散电流，耗散电流在吸波材料中逐渐衰减而产生电磁能的损耗，因此，这种单层双材料复合结构能使外场的电磁波能量感应成耗散电流能量，而吸波复合材料中的损耗介质则使电流能量转化为热能，增加吸波复合材料的吸波性能；从而实现了对不同频段电磁波的复合吸收性能。

本发明的有益效果：

(1)本发明的吸波材料采用单层金属电阻碳层复合设计，结构简单，便于加工制作；

(2)本发明的吸波材料具有超宽吸波带宽，在4.0GHz-18GHz范围可以实现-10dB以下的反射系数可调的双频或三频吸波特性，通过改变单元尺寸及复合结构数量，可以在更宽的频段范围内实现多频段高吸波效率；

(3)本发明的吸波材料在吸波谐振峰附近可以实现-20dB左右的反射系数，从而实现更强的吸波效果；