[发明专利]人工电磁屏蔽材料

说明书

本发明提供一种人工电磁屏蔽材料，包括10层以上的介质板，每层介质板上印有连续或不连续的金属丝构成的金属丝阵列，所述金属丝阵列为大于8行且行间距为ax的连续金属丝，或者为行数大于8、列数大于8且行间距及列间距为ax和ay的非连续金属丝，所述行间距及列间距ax和ay同时都要小于λg/2，即所述金属丝阵列错开布拉格散射条件，λg为所需要屏蔽的截止波长；本人工电磁屏蔽材料结构简单，所需的介质板可以为任意的介电常数的介质，连续金属丝的屏蔽效能为高通，为超宽带屏蔽材料，涵盖频段宽，起始频率为0，本发明可以对任意方向的电磁波进行屏蔽。

技术领域

本发明属于电磁屏蔽领域，也属于电磁材料领域，具体涉及一种超宽带高屏蔽效能的屏蔽材料。

背景技术

人工电磁材料是指将人造单元结构以特定方式排列组合形成的具有特殊电磁特性的人工结构材料。包括单负材料、双负材料(又称左手材料)、电磁带隙材料及手性材料等。

目前单负和双负材料又分为谐振型及传输线型两类，根据其等效的介电常数或磁导率正负得以区分。单负材料由于具有负介电系数或负的磁导率，电磁波在其中为倏逝波、无法传播，所以具有极好的带阻特性，可用于设计屏蔽材料及空间滤波器。

无论是在民用还是军事领域，对电磁脉冲尤其是微波电磁脉冲的电磁防护都非常重要，滤波或选择好的屏蔽材料，就可以尽量避免电磁脉冲辐射可能带来的危害。由于材料的单负特性，电磁波在其中无法传播，能够对特定频段的电磁波实施无损耗的反射,具有良好的屏蔽特性，同时对于金属丝结构的负介电系数人工电磁材料，其负参数频带宽，可以由直流一直到微波频段，且结构简单，周期单元间存在缝隙，可以同时解决通风散热的问题，且无需考虑高频接地的问题，具有极其优异的电磁屏蔽性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超宽带的电磁屏蔽材料。为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种人工电磁屏蔽材料，包括10层以上的介质板，每层介质板上印有连续或不连续的金属丝构成的金属丝阵列，所述金属丝阵列为大于8行且行间距为ax的连续金属丝，或者为行数大于8、列数大于8且行间距及列间距分别为ax和ay的非连续金属丝，所述行间距及列间距ax和ay同时都要小于λg/2，即所述金属丝阵列错开布拉格散射条件，λg为所需要屏蔽的截止波长。

设定10层以上的介质板的原因在于：根据FDTD方法进行数值计算表明，每增加一层屏蔽材料，对波的抑制增加4dB，每增加一个金属丝，抑制增加3dB。当为10层以上时，就可以使得屏蔽效果约40dB(目前一般屏蔽材料的屏蔽性能)。

非连续金属丝设定行数及列数大于8是为了能使屏蔽效能达到40dB，小于8列或8行则屏蔽效能达不到40dB。

当入射电磁波沿介质板方向垂直入射，电场方向与金属丝平行时，构成了与等离子体或形成了谐振系统，使得材料在等离子频率一下或是谐振频率与等离子体频率之间具有负的等效介电常数，从而电磁波在这一频段内不能传播。

作为优选方式，所述行间距ax＝(1/10-1/5)λg，列间距ay＝(1/10-1/5)λg。这样设定能够更好的避开布拉格散射条件(a＝λg/2)。

作为优选方式，至少两层相邻的介质板中的金属丝阵列相互垂直设置。

相互垂直的多层结构使得在垂直金属丝的方向也具有屏蔽效能，从而使得整个材料具有任意极化特性的垂直入射平面波都有屏蔽效能。

作为优选方式，每层介质板之间设有间隙az，所述间隙az错开布拉格散射条件，即1/(10λg)＜az＜1/(5λg)。

作为优选方式，所述多层介质板为压制在一起的无间隙的整体。