[发明专利]利用次波长谐振单元及有源电路构成的完美匹配吸波层

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁波的吸收层，特别是涉及一种利用次波长谐振单元及有源电路构成的完美匹配吸波层。

背景技术

电磁波吸收材料，简称吸波材料，是一种能有效吸收入射雷达波，并使其散射大幅度衰减的功能符合材料。新一代吸波材料要求衰减能力强、吸收频带宽、质轻、红外和微波吸收兼容以及综合力学性能优良，其中吸波材料的主要应用领域为军事领域。

军事隐身领域是吸波材料一个重要的应用领域。随着军事高新技术的飞速发展，世界各国的防御体系的探测跟踪、攻击能力越来越强。陆、海、空各兵种地面军事目标的生存能力以及武器系统的突防能力日益受到严重威胁，为此，必将大力发展隐身技术。隐身技术分为外隐形和材料隐身两个方面，其中材料隐形就是指在军事目标上大量使用吸波材料来衰减入射雷达波，减小雷达散射截面，也就是雷达隐身技术。雷达隐身技术是现代电子战的一项重要内容，其中雷达隐身材料是应用最广泛的一种方法。雷达吸波材料能有效吸收入射电磁波，并将其能量转化成热量而损耗掉，可以减小电磁波反射能量，已经广泛应用于飞行器隐身及电子设备抗干扰。这必将促进吸波材料的应用和发展。目前，吸波材料已广泛应用在飞机隐身舰船隐身、飞行导弹隐身以及坦克隐身等领域。

从工程应用角度来看，吸波材料应具有厚度薄、重量轻、吸收频带宽、易于施工和价格便宜等特点，所以实现超薄吸波材料一直是国内外学者的研究目标。为了获得性能优异的吸波材料，世界各国都在致力于开发新型吸波机制的吸波材料。国外学者提出采用光子晶体实现超薄吸波结构，N.Engheta首次提出用metamaterial来获得超薄吸收材料的思想。J，D.J.Kern等人用含损耗的频率选择表面实现了超薄宽带吸收材料，但上述设计只适用于垂直入射条件，对于大角度斜入射的电磁波吸收能力会急剧降低。

在计算电磁学领域，科学家们从数值上定义了一种单轴完美匹配层媒质，它可以实现任意入射角度电磁波的完美匹配吸收。但这种媒质对应的两个电磁参数需严格符合下列参数形式ε＝μ＝diag(a,a,1/a)，ε为材料的相对介电常数，μ为材料的相对磁导率，a为具有正虚部的复数。由于其参数形式中需要具有负虚部的电磁参数，因此自然界中不可能存在，国际上也还未成功制造出满足上述形式的等效媒质。但这种理想媒质为电磁波完美吸收材料的设计提供了的方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用次波长谐振单元及有源电路构成的完美匹配吸波层，可完美吸收任意入射角度电磁波。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明的吸波层由单元尺寸小于1/4工作波长的方形次波长谐振单元周期排列而成，每个次波长谐振单元包括依次叠加组成的第一金属铜片、第一介质板、第二金属铜片、第二介质板和第三金属铜片，第一金属铜片和第二金属铜片均呈十字形，第一金属铜片中间开槽将第一金属铜片分为呈L形的两个分片，开槽处的两片分片之间连接有集总电阻，第一介质板和第二介质板相同，第三金属铜片为具有双环开口结构的磁谐振金属铜片，第三金属铜片的内环开口处连接有源负阻器件或者具有负阻特性的有源电路。

所述的第一介质板和第二介质板各采用FR4介质板、PCB电路板或者罗杰斯电路板。

所述的第一介质板和第二介质板的厚度小于1/40工作波长。

所述的具有负阻特性的有源电路为Non-foster电路。

上述方案只不过是利用次波长谐振单元及有源电路构成完美匹配吸波层的一个例子，并非对本发明作任何形式上的限定，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实例.

本发明与背景技术相比具有的有益效果是：

本发明设计厚度薄，质量轻。

本发明吸波能量强，能实现任意入射角下电磁波的完美匹配吸收，目前国际上无论在实验研究还是应用领域均未出现这种理想吸波材料。

本发明可广泛用于飞机、舰艇、雷达及坦克隐身等各种军事领域以及电磁屏蔽，电磁防护等民用领域。

附图说明

图1是本发明次波长谐振单元分层示意图。

图2是本发明次波长谐振单元前三层的结构示意图。

图3是本发明次波长谐振单元后两层的结构示意图。

图中：1、第一金属铜片，2、第一介质板，3、第二金属铜片，4、第二介质板，5、第三金属铜片，6、集总电阻，7、有源负阻器件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。