[发明专利]多频段微波可调吸收的超材料吸收装置

说明书

本发明涉及一种多频段微波可调吸收的超材料吸收装置，旋转控制框架底座、旋转控制龙骨框架和旋转控制框架顶盖固定安装后形成上下两层框架；微波吸收器组由数个圆柱型微波吸收器组成，每个微波吸收器从旋转控制框架顶盖上的圆孔插入到对应的旋转控制框架底座孔槽中，使得一个个微波吸收器紧挨竖直一字排在空间；旋转控制旋钮通过齿条带动微波吸收器组中的每个微波吸收器同步旋转；每个微波吸收器内部设计的基于谐振环的非对称结构，并由液态或固态金属材料填充每个微波吸收器内部空余空间。装置不仅可通过旋转角度进行频率切换，还可通过改变谐振环开口的个数和位置来实现单频段和多频段的完美吸收，解决现有的超材料吸收器只能对特定频段响应的问题。

技术领域

本发明涉及一种微波超材料领域，特别涉及一种多频段微波可调吸收的超材料吸收装置。

背景技术

超材料是一种人工设计制造的复合结构或复合材料，具有自然材料没有的独特性质。超材料可构造的奇异特性包括负折射现象、逆多普勒效应、完美透镜效应等，由于这些新奇特性，使得超材料在诸多领域有着很多前所未有的新应用，如在天线、相位成像、吸收器、光谱检测以及隐身技术等领域。

完美超材料吸收器由Landy等人首次提出，可对特定频率实现近乎100％的完美吸收，其单元结构包括顶层的金属谐振环，中间的介质隔离层，还有底部的窄带金属。其中底部的窄带金属可以减少器件对电磁波的透射，再通过调节顶层的金属谐振环结构和底部的窄带金属结构，使整个吸收器的表面阻抗和空气阻抗匹配，从而减少整个结构对电磁波的反射，进而实现器件对入射电磁波的完美吸收。之后，人们在此基础上对超材料吸收器进行改进，出现了单频带、双频带、三频带以及宽频带等吸收器。但这些大都只能固定吸收特定频段的电磁波，大大限制了超材料吸收器的应用领域，特别是那些需要动态切换功能的地方。后来人们又研究出频带可调的吸收器，主要通过电调、液晶控、热控、光控等方式来实现对电磁波的动态调制，但这些器件制作成本及工艺复杂度都较高。

发明内容

本发明是针对现有的超材料吸收器只能对特定频段完美响应，对多频响应成本高、工艺复杂的问题，提出了一种多频段微波可调吸收的超材料吸收装置，通过简单的旋转器件角度，可实现对入射电磁波的动态调控，并且制作简单、成本低廉、操作方便。

本发明的技术方案为：一种多频段微波可调吸收的超材料吸收装置，，包括旋转控制框架底座、齿条、旋转控制旋钮、旋转控制龙骨框架、旋转控制框架顶盖、旋转控制的微波吸收器组；旋转控制框架底座、旋转控制龙骨框架和旋转控制框架顶盖固定安装后形成上下两层框架；微波吸收器组由数个圆柱型微波吸收器组成，每个微波吸收器从旋转控制框架顶盖上的圆孔插入到对应的旋转控制框架底座孔槽中，使得一个个微波吸收器紧挨竖直一字排在空间；旋转控制旋钮带动齿条直线运动，齿条带动微波吸收器组中的每个微波吸收器同步旋转；每个微波吸收器内部设计有基于谐振环的非对称结构，非对称结构由一个或多个几何参数不同的开口谐振环结构组成，并由液态或固态金属材料填充入每个微波吸收器内部非对称结构中。

所述微波吸收器组与初始入射平面电磁波极化方向垂直，或将微波吸收器组转动到相对应角度以适配入射电磁波的偏振态；再通过微波吸收器组转动改变其面向入射电磁波的角度时，调整对微波的吸收频率。

所述微波吸收器组中各个微波吸收器内部谐振环非对称结构由单个或两个以上几何参数不同的开口谐振环结构组成，在微波吸收器组排列时保证每个微波吸收器中开口谐振环结构中有一个开口与其他微波吸收器内对应谐振环开口朝向保持一致。

所述微波吸收器组内部谐振环开口的数量实现对应数目的吸收频段数；谐振环腔体大小确定吸收频段位置；谐振环开口正对入射电磁波时，谐振环对电磁波吸收强度最大。

所述多频段微波可调吸收的超材料吸收装置，当谐振环结构的数个开口同时进入入射电磁波照射范围时，可同时激活对应吸收频段。

所述微波吸收器外壳选择PLA、TPU、PMMA中的一种材料，通过3D打印的方式制作而成，打印后的空余空间形成非对称结构。