[实用新型]基于连通矩形谐振环的双波段左手材料吸波器

说明书

技术领域

本实用新型属于人造材料吸收电磁波技术领域，尤其涉及一种基于连通矩形谐振环的双波段左手材料吸波器。

背景技术

微波真空电子器件(Vacuum Electronics Device，VED)是现代军事装备中重要的核心器件。提高频率、增大功率、减小体积是目前VED发展的主要趋势，但同时受到成本、体积和尺寸共渡等三个主要因素的制约。随着工作频率不断提升，VED的尺寸将大大减小，但这又会导致产生功率容量降低、脉宽缩短、发生电击穿等问题。小型化、平面型行波管是减小行波管的制造成本、缩减体积和突破频率上限的主要途径。

但在行波管中，电子注同慢波电路中行进的微波场发生相互作用，将动能连续不断地交给微波信号场，会产生反射波震荡。曲折波导作为一类新型全金属慢波结构，在实现大功率容量的同时，具有良好的带宽性能。同时，可以采用微细加工技术来制作。故而曲折波导慢波结构在国内外受到了广泛的关注。

但由于目前我国尚不具备研制微型螺旋线的工艺条件与技术手段，因此，必须另辟蹊径提出符合我国国情的实现小型化行波管的思路。从构成行波管关键元部件与材料结构上开拓创新，可为快速研制小型化、平面型行波管探究一条可行之路。

所以为抑制震荡的发生，设计超材料吸波器来吸收反射波。

目前，吸波结构已经有了很大的发展。2008年，Landy等首先提出了基于超材料的完美吸收器的概念，通过合理的设计和选择参数，利用开口环、短截线和分隔层构成的电磁谐振器对入射电磁波的电磁分量产生耦合，使入射到超材料表面的特定频率电磁波既不产生反射也不产生透射，实现完美吸收。Diem等从理论和实验上展示了宽角度太赫兹波段吸收器，垂直入射时吸收率达99.7％，入射角在70°时吸收率仍维持在80％以上。Liu等利用空间分布吸收能力不同的单元结构实现了红外波段的吸收成像，首次展示了超材料用于高光谱成像的巨大潜力。朱豪杰等基于同向裂口谐振环(CSRR)平面特异材料设计出了具有双极化特性的超宽带吸波材料。沈晓鹏教授等人通过利用方环嵌套的偶极子谐振单元组成紧凑型单元结构，利用双环实现了双波段完美吸收，通过入射电磁场在上下两层金属之间产生水平方向的磁谐振，在上层金属环的两侧边及对应的下金属地板上激发反向电流，当等效介电常数和磁响应等效磁导率接近即阻抗匹配时可产生完美吸收，由于单元结构具有旋转对称性，因而对于任意偏振模式的电磁波都有很好的吸收特性。由于采用了嵌套闭合环的紧凑结构，采用不同数目、不同大小的环组合，可以方便的实现单波段、双波段、三波段甚至更多波段的吸收。设计出的结构在入射角达到50°时可以达到吸收率为83％。

但是，电磁超材料仍然存在吸收率低、吸收频带窄等一些不足，限制了它在具体器件中的应用。尽管上述吸波器具有各自的优缺点，但是适合于VED的平行吸波结构方面还未完美的设计出来，在现有的结构中并没有高吸收率的双频段吸波结构。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本实用新型提出一种基于连通矩形谐振环的双波段左手材料吸波器。

技术方案：为实现上述设计目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于连通矩形谐振环的双波段左手材料吸波器，包括若干吸波器单元；每个吸波器单元内部设有 m*n方阵的连通矩形谐振环结构单元。

连通矩形谐振环结构单元为五层结构，包括顶层、第二层、第三层、第四层和底层；其中，顶层为微带线，第二层是介质层，第三层是吸波层，第四层是介质层，底层为铜板。微带线和吸波层的材料为铜。

有益效果：本实用新型的吸波器能够工作于电磁波平行入射情况下，利用左手材料明显的损耗特性，通过等效电路法，改变参数大小，调整周期结构间隔，使波阻抗与空气匹配，结合谐振损耗特性实现不同频率的吸波。

吸波单元由三层构成，顶层为两个铜制CRRs，底层为平面铜板，顶层金属结构单元与下方金属板构成一个电磁共振结构单元，共振模式与入射电磁波耦合将导致入射电磁波的吸收；这两层与垂直的电场之间形成电谐振，被介质层隔开，电磁波最终在介质层中被转化为热能而消耗掉。

附图说明

图1是CRRs吸波器整体示意图；

图2是CRRs单元结构示意图；

图3是CRRs单元结构侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

实施例1