[发明专利]一种蜂窝型分布的可调控等离子体超材料窄带吸波器

说明书

本发明公开了一种蜂窝型分布的可调控等离子体超材料窄带吸波器，其周期性结构单元是采用蜂窝型特有的六边形结构，包括底层金属反射板以及金属板上方的介质基板和固态等离子体谐振单元，固态等离子体由PIN单元组成的阵列实现，通过其两端加载的可编程逻辑阵列来控制激励PIN单元阵列，以便得到固态等离子体。该等离子体超材料窄带吸波器对于TE极化波有很好的吸收效果，而且对于电磁波大角度入射有着良好的吸收效果，并通过编程方式控制固态等离子体构成的谐振单元的激励区域不但能实现对不同谐振单元的激励，从而达到对吸波器不同频率动态调控的目的，实现吸波器的窄带吸收，而且该吸波器的工作频率在激励区域选择合适的情况下能够覆盖整个X波段。

技术领域

本发明涉及一种蜂窝型分布的可调控等离子体超材料窄带吸波器，属于无线电通信、微波器件领域。

背景技术

随着信息技术的发展，微波器件已经广泛的应用于通信中的各类系统中。如发射端的天线、电磁屏蔽盒等。防止电磁干扰和电磁隐身在军事和民用领域有广泛的应用前景。电磁吸波器就满足这一需求所设计的一类微波器件，在通信领域得到了越来越广泛的应用。在军事领域，提高武器装备的电磁隐身特性，降低被敌侦测概率，是夺取现代战争胜利的前提。而在民用领域，无线通信中基本器件，医疗、保健以及常用消费级的电子产品都对电子器件有电子兼容的需求，都需要额外的屏蔽“不需要的”电磁信号。低剖面和小型化的吸波器在民用领域也有着强大的需求。为了满足以上需求，电磁超材料往往被应用于吸波器的设计当中。然而，传统意义上的超材料吸波器很难得到可调谐的吸收频谱，获得可调谐的吸收频谱不得不引入大量的集总元件，控制电路复杂而且不利于集成和芯片化一体制造。

等离子体超材料是开发由于光和金属-电介质材料相互作用而产生的表面等离子体的超材料。在特殊条件下，入射光和表面等离子体耦合产生自维持和传播称为表面等离子极化子的电磁波。这样的波一旦形成后，便沿金属-电介质的介面传播。与入射光相比，等离子极化波的波长要短得多，等离子超材料由复合材料组成；是用金属和电介质经过设计达到自然界没有的性质。这种性质来自复合材料的单一结构，其特点是被次波长距离所分开。

固态等离子体能够很好地解决这一问题，它是采用利用电或光激励的形式在半导体本征层形成的，当形成的固态等离子体内载流子浓度达到一定值时，其电导性可与金属相比拟。当未激发成固态等离子体时，其就是半导体材料表现出介质的特性，对电磁波没有响应具有低RCS的特性可实现其电磁隐身性能，因此可以用来制成可调谐/可重构的微波器件。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种蜂窝型分布的可调控等离子体超材料窄带吸波器，实现电磁波大角度入射时，吸波器仍然有良好的吸收效果，并且通过可编程的逻辑阵列来控制固态等离子体的激励区域的激励状态，以此来实现对不同频率的动态调控，达到窄带吸收的效果，另外可以通过动态的改变激励区域来实现对整个X波段的吸收的覆盖。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种蜂窝型分布的可调控等离子体超材料窄带吸波器，包括底层反射板，所述底层反射板上设置有介质基板，所述介质基板上设有呈蜂窝型阵列周期排布的若干固态等离子体谐振单元；

每个所述固态等离子体谐振单元为正六边形，其中心处是一个长方形固态等离子体单元，所述长方形固态等离子体单元的上方是一个开口向内的半圆环形固态等离子体单元，下方是两个开口向内的开口方环形固态等离子体单元构成的嵌套结构，左右两侧分别是一个倒三角环形固态等离子体单元的一半且与上方的半圆环形固态等离子体单元相连；

每个所述固态等离子体单元分别连接一个等离子体激励源进行激励，每个等离子体激励源的通断通过编程控制逻辑阵列进行控制。

作为本发明的进一步技术方案，所述介质基板是具有损耗角正切的FR-4。

作为本发明的进一步技术方案，所述固态等离子体由PIN单元组成的阵列实现，PIN单元之间有隔离层进行隔离。