[发明专利]加载集总元件的宽带吸波材料

说明书

技术领域

本发明涉及吸波材料领域，具体地指一种加载集总元件的宽带吸波材料，用于电磁波的防护与吸收。

背景技术

随着通信、雷达等现代电子科学与技术的发展，电磁波应用越来越普遍。与此同时，电磁波的危害包括电磁干扰、电磁辐射受到人们的极大关注。有研究表明电磁辐射对环境、生物体的影响日益增大。比如，飞机可能会受到电磁波干扰无法正常起飞或降落；电子诊疗仪器在移动电话的干扰下不能正常工作，手机、电脑等家用电器可能也存在对使用者的电磁危害。因此，设计一种先进功能材料来吸收电磁波辐射能量已成为材料科学领域的重要课题。

吸波材料通常是指一种能够有效吸收入射电磁波使其能量衰减的一类材料，它通过材料的各种不同损耗机制，将入射电磁波转化成热能或者是其他形式的能量而达到吸波的目的。吸波材料有结构型和涂覆型，前者主要是尖劈型，泡沫型，平板型等，后者有粘结剂，吸收剂复合而成，吸波的能力主要与吸收剂的种类有关。

目前，传统的微波吸波材料主要采用铁氧体，它具有吸收频段高，吸收率高，匹配厚度薄等特点，根据电磁波在介质从低磁导向高磁导方向传播的规律，利用高磁导率铁氧体引导电磁波，通过共振，大量吸收电磁波的辐射能量，再通过耦合把电磁波的能量转换成热能。但是很难实现宽频带吸收，现有的吸波材料存在吸收效率低，吸收频带窄，厚度较厚等缺陷。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种加载集总元件的宽带吸波材料，相对针对现有技术的吸波材料吸收频带较窄的现状，本发明吸波材料在结构上具有90度旋转对称特性，能够很好地克服电磁波的极化敏感性。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种加载集总元件的宽带吸波材料，包括基底材料，以及设于基底材料上的环状金属线，所述环状金属线的环内设有十字形金属线，所述环状金属线为圆环、方环或六边形环；所述十字形金属线的上、下、左、右四个端部分别串联有电阻/电容，所述环状金属线上与十字形金属线的上、下、左、右四个端部对应位置处也串联有电阻/电容。

在上述技术方案中，所述十字形金属线为金属线首尾连接形成十字形，十字形金属线的线内空间也呈十字状。

本发明在结构上具有90度旋转对称特性，能够很好地克服电磁波的极化敏感性，而且在较宽频带内对电磁波具有较高的吸收率。

附图说明

图1为双频带吸波材料结构示意图。

图2为频率可调的双频带吸波材料结构示意图。

图3为本发明加载电阻的拓宽频带的吸波材料结构示意图。

图4为本发明加载电容的拓宽频带的吸波材料结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明首先根据现有的吸波材料的频带较窄的吸波特性，利用组合法设计出一种吸收频点非常接近的双频带吸波材料，然后再适当的位置加载集总元件(电阻或者电容)来实现拓宽吸收频带的目的。

如图1～4所示，本发明所用的吸波材料包括基底材料以及设于基底材料上的环状金属线，金属线由铜构成，基底材料为聚四氟乙烯(FR4)。环状金属线的环内设有十字形金属线，环状金属线为圆环、方环或六边形环，十字形金属线为金属线首尾连接形成十字形，十字形金属线的线内空间也呈十字状。

本发明加载集总元件的宽带吸波材料的结构，第一步是设计出利用组合法设计出良好的频点非常靠近的双频吸波结构，根据设计目标，设计了三种不同结构的双频吸波材料(具体见图1)，在图1中，外面的结构实现低频点的吸收，里面的结构实现高频点的吸收，并且要保证两个频点之间不能互相干扰。

图1(a)中，外部的圆环①实现低频点的吸收，内部的十字型②实现高频点的吸收；

图1(b)中，外部的方环①实现低频点的吸收，内部的十字型②实现高频点的吸收；

图1(c)中，外部的六边形环①实现低频点的吸收，内部的十字型②实现高频点的吸收；

为了实现吸收频带的可控性，本发明中，采用了改变外部环形结构的尺寸和调节内部十字的结构来实现，从等效电路理论来讲，这种做法是在改变外部环形结构和十字结构的电感来改变谐振频率点，具体结构如图2所示。

图2(a)中，通过外部圆环①半径和金属线宽度的调节实现吸收低频点的频率调节，通过增长内部十字型结构②的长度实现吸收高频点的频率调节。

图2(b)中，通过外部方环①边长和金属线宽度的调节实现吸收低频点的频率调节，通过增长内部十字型结构②的长度实现吸收高频点的频率调节。