[发明专利]一种集成损耗型超表面和SSPPs吸收体的微波宽带吸波器

说明书

本发明提出了一种集成损耗型超表面和SSPPs吸收体的微波宽带吸波器，该吸波器由上至下包括损耗型超表面、SSPPs吸收体和金属底板。其中SSPPs层采用了一种新型渐变金属条结构，在中轴上垂直附有周期性、镜像对称、平行排列的渐变金属条。通过调节金属条的数目和尺寸可以调控结构的色散曲线，进而调控吸波性能，此为一种吸波机制；损耗型超表面对进入其自身的电磁波能产生明显的电阻损耗，这种吸波机制有效拓展了由SSPPs引起的吸收带宽，使得其性能更为优异。本发明通过合理设计微波宽带吸波器的SSPPs和损耗性超表面，使得这两种吸波机制能被很好的组合，最终实现了宽带吸波。而且，该吸波器充分利用了三维空间，具有结构简单、加工容易、质量轻的特点。

技术领域

本发明涉及电磁波吸收技术领域，特别涉及人工表面等离激元(Spoof SurfacePlasmon Polaritons，SSPPs)型宽带吸波器和损耗型超表面。

背景技术

在国防军事领域，吸波材料能避开敌方雷达的跟踪和探测，使武器装备消失在敌方雷达探测器的视野中，从而提升武器装备的战场生存能力；在日常生活方面，吸波材料可用于减少各种电子设备的电磁泄露现象，减轻电磁波对人体和环境的负面影响。因此，吸波材料在军民领域均有广泛用途。

SSPPs具有与表面等离激元类似的色散曲线，可以在金属结构表面激起一种表面波，其群速度小于真空中光速，成为慢波模式的激发。人们可以通过调节人工结构的参数来调控SSPPs的色散特性，从而在指定频段激发慢波，再通过引入损耗性介质实现对电磁波的吸收，此为吸收机制一。

超表面是一种二维平面周期结构，其厚度小于波长。损耗型油墨超表面在不增大吸波材料厚度的基础上，可实现对电磁波的电阻损耗吸收，此为吸收机制二。

理想的吸波材料应具有厚度薄、重量轻、吸收频带宽、结构简单等特点，三维立体吸波结构能更好地利用空间，实现性能更好的电磁波吸收。

目前，已有基于SSPPs的电磁波吸收研究，如文献(Pang Y Q，Wang J F，Qu S B，etal.Spatial k-dispersion engineering of spoof surface plasmon polaritons forcustomized absorption[J].Scientific Reports,2016,6:29429.)提出了一种可定制化吸收的宽频带电磁波吸收器，但是该吸波器的吸收带宽较窄，仍有提升的空间。

目前，也有SSPPs吸波器与其他吸波结构组合的研究，如文献(Yang S，Zhang J Q，Qu S B，et al.Tailoring multi-order absorptions of a Salisbury screen based ondispersion engineering of spoof surface plasmon polariton[J].J.Phys.D:Appl.Phys,2018,6:315103.)提出了一种集成Salisbury屏的欧姆损耗和SSPPs的宽带吸波器，实现了对电磁波的定制化多阶吸收，但是该吸波器的多个吸收峰不连续，吸波带宽间存在缝隙，且该吸波器未能很好利用欧姆损耗带来的吸收带宽。

发明内容

发明目的：针对现有技术的上述不足，本发明目的在于提供一种集成损耗型超表面和SSPPs吸收体的微波宽带吸波器，通过对吸波器三维结构进行优化设计，较好地结合了两种电磁波吸收机制实现宽带吸收，且吸收峰连续，吸波带宽内无缝隙，还具有厚度薄、重量轻、结构简单等特点。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：