[实用新型]一种基于3D打印的全介质超材料多频段完美吸波阵列

说明书

本实用新型公开了一种基于3D打印的全介质超材料段频段完美吸收阵列，属于人工电磁超材料吸波领域。一种基于3D打印的全介质超材料多频段完美吸波器，阵列的单元结构由三个正交并且相差60度的“工”型介质结构组成，使用ABS作为该超材料吸波阵列的介电材料，底部使用PEC材料阻挡电磁波，使得电磁波只有反射没有透射。该吸波器重量轻、体积小、成本低、易制备。在8GHZ‑18GHZ实现10个低于‑10dB(行业标准)的吸收峰，最强达到‑25dB。此外，由于该结构具有旋转对称性，吸波阵列对极化不敏感。

技术领域

本实用新型涉及基于3D打印的超材料多频带吸波阵列的设计方法，属于人工电磁超材料吸波领域，涉及一种基于全介质材料MIE共振的吸波现象，在实际应用中具有在X波段和Ku波段中(8GHz-18GHz)多个频段点吸收电磁波的能力。

背景技术

随着科技的发展和电磁波的广泛应用，各种电磁设备的使用会带来许多电磁辐射和干扰的问题，因此无论是武器产品还是民用设备都对电磁波吸收材料的需求越来越大。而传统完美吸波器通常为金属表面、介质中间层和底部反射底板这种“三明治”结构，这使得吸波器重量大、体积小，人们为了获得更完美的吸波效果和多频带的吸波能力，顶层金属不得不设计越来越精密，越来越复杂，这无疑更加增加了设计制备的难度和成本。而且金属易破碎热传导性高欧姆损耗高，在使用过程中往往伴随着损耗和升温，对环境的适应能力较差。

发明内容

针对以上人工电磁超材料吸波领域出现的问题，本发明的目的是提供一种基于3D打印超材料的重量轻、体积小、易制备、吸波能力强的多频带吸波阵列来有效改善这些问题。

本发明的实施例是这样实行的：

一种基于3D打印的全介质超材料多频段完美吸波器，阵列的单元结构由三个正交并且相差60度的“工”型介质结构组成，使用ABS作为该超材料吸波阵列的介电材料，底部使用PEC使得电磁波只有反射没有透射。ABS是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物，具有良好的性能和低廉的价格，是3D打印常用原材料之一。该材料的介电常数为2.7，损耗为0.01。图1(a)(b)为该频率选择器单元的设计，其中底座的尺寸L＝30mm，高度H＝30mm，壁厚度m＝2.2mm。

通过超材料单元尺寸结构形状的改变，不同的结构可以激发不同的谐振模式，在亚波长条件下，在某些谐振点，可以发生介电常数和磁导率的双负特性，而双负材料很难在自由空间阻抗匹配，因此实现带阻。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、结合3D打印技术，使用最常见的3D打印原材料ABS进行设计，重量轻、体积小、成本低、易制备。

2、在8GHZ-18GHZ实现10个低于-10dB(行业标准)的吸收峰，最强达到-25dB。

3、该材料采用中心对称设计，对极化不敏感。

附图说明

图1为超材料单元结构的俯视图与完整器件的示意图和该超材料的反射频谱：

图2为本发明中超材料吸波器在频率f1＝8.732GHz,f2＝11.739GHz,f3＝17.989GHz三个选定的峰的电磁场分布。

图3表示本发明中超材料吸波器在频率f1＝8.732GHz,f2＝11.739GHz,f3＝17.989GHz三个选定的峰的功率损耗密度分布。

图4表示本发明的实际产品图；

具体实施方式

为使本发明实施的方法、目的及技术方案更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案，性能指标进行更加详细的描述。