CN205303688U - 吸波结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种吸波结构。所述吸波结构包括：至少一个叠层结构，所述叠层结构包括基板和位于基板上的电阻层；所述电阻层上错位排列有多个第一镂空结构和第二镂空结构，其中所述第一镂空结构为十字框形镂空结构，所述第二镂空结构为口字框形镂空结构，其中所述口字框形镂空结构为扁平状。该吸波结构可以用作特定频段的电磁波的吸波材料，并且表现出对入射的TE波和TM波的极化选择性。

Description

吸波结构

技术领域

本实用新型涉及电磁波吸收材料，更具体地涉及吸波结构。

背景技术

吸波材料可以减少电子系统的电磁波泄露，从而可以用于减少电子系统之间的干扰，改善电磁兼容性。

此外，如果将吸波材料作为飞行器的蒙皮，则可以减小飞行器的雷达散射截面积(RCS，即RadarCrossSection)。例如，飞机的机翼是机体RCS的重要来源。采用吸波材料覆盖的可以显著减小机体的RCS，从而减小飞机的雷达可探测性，实现隐身效果。

根据不同的用途，吸波材料不仅要求有良好的吸波性能，而且对重量、厚度和带宽等其他性能也有要求。单一的吸波材料难以能够满足带宽和机械强度方面的综合要求。吸波结构是获得轻质宽频带吸波材料的重要手段。

然而，随着技术发展，对吸波材料的性能要求越来越高。期望进一步开发的吸波结构具有改善的吸波性能以及对TE波和TM波表现出极化选择性。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型要解决的问题是提供一种通过电阻层的设计来改善吸波性能的吸波结构。

根据本实用新型的一方面，提供一种吸波结构，包括：至少一个叠层结构，所述叠层结构包括基板和位于基板上的电阻层；所述电阻层上错位排列有多个第一镂空结构和第二镂空结构，其中所述第一镂空结构为十字框形镂空结构，所述第二镂空结构为口字框形镂空结构，其中所述口字框形镂空结构为扁平状。

优选的，所述第一镂空结构和第二镂空结构相互间隔的多行排列，并且每个所述第二镂空结构位于四个相邻的所述第一镂空结构之间，形成导电几何结构。

优选的，所述导电几何结构包括多个结构单元，每个结构单元的形状为矩形，包括彼此隔开的第一至第三导电图案，所述第一导电图案为位于结构单元周边的矩形框，并且在所述矩形框各个侧边的中间开口，所述第二导电图案为具有矩形中空区域的的第一矩形块，并且在所述第一矩形块的各个侧边的中间设置有朝向所述开口突出的突起，所述第三导电图案为位于所述矩形中空区域内的第二矩形块，所述第一矩形块和所述第二矩形块之间形成所述口字框形镂空结构。

优选的，所述结构单元的第一方向为所述第二矩形块宽度延伸的方向，第二方向为与所述第二矩形块相垂直的方向；在第一方向上和第二方向上，相邻的结构单元的矩形框彼此连接，且相邻结构单元的所述突起之间彼此连接。

优选的，所述第二导电图案相对第一导电图案居中设置，所述第三导电图案相对第二导电图案居中设置。

优选的，所述突起为矩形，并且该矩形的外端面平行于所述矩形框的外端面。

优选的，所述第三导电图案的第二矩形块平行于所述矩形框的位于长度方向的侧边。

优选的，所述导电几何结构夹在两个基板之间。

优选的，还包括支撑层，所述支撑层位于所述导电几何结构和所述基板之间。

优选的，所述支撑层为柔性层。

优选的，所述基板包括依次平行设置的第一基板、第二基板和第三基板，所述导电几何结构为两层，并分别位于所述第一基板和第二基板以及第二基板和第三基板之间。

本实用新型通过在基板上设计电阻层，通过相关叠层结构的电磁响应特征来改变吸波特性，从而可以改善吸波结构的吸波性能。该吸波结构对TE波和TM波表现出不同的吸收性能，虽然对TE波和TM波均能实现双频段吸波，但吸波的频段不同，从而获得了极化选择性。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出作为对照例的吸波结构的立体结构示意图；

图2示出根据本实用新型实施例的吸波结构的立体结构示意图；

图3示出在根据本实用新型实施例的吸波结构中采用的结构单元的俯视图；

图4示出根据本实用新型实施例的吸波结构的仿真特性曲线。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。

应当理解，在描述某个结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将该结构翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“A直接在B上面”或“A在B上面并与之邻接”的表述方式。

本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1示出作为对照例的吸波结构的立体结构示意图。吸波结构100包括基板1和设置在基板1上的多个导电几何结构2，所述导电几何结构2包括多个规则排布的结构单元3，所述结构单元3为轴对称结构，由三个十字框套在一起形成，所述三个十字框之间相互隔离的设置，包括由内向外依次排布的第一十字框31、第二十字框32和第三十字框33。

所述多个结构单元阵列在所述基板1上，并且相邻的所述结构单元3之间间隔一定距离的设置。

该吸波结构100可以有效吸收雷达发出的电磁波，并且对TE波和TM波均吸收。

图2示出根据本实用新型实施例的吸波结构的立体结构示意图。所述吸波结构包括至少一个叠层结构，所述叠层结构包括基板和位于基板上的电阻层；所述电阻层上错位排列有多个第一镂空结构1000和第二镂空结构2000，其中所述第一镂空结构为十字框形镂空结构，所述第二镂空结构为口字框形镂空结构，其中所述口字框形镂空结构为扁平状。所述电阻层为由导电材料形成的板状结构，例如铜板。

所述第一镂空结构1000和第二镂空结构2000相互间隔的多行排列，并且每个所述第二镂空结构位于四个相邻的所述第一镂空结构之间，形成导电几何结构。

在一个实施例中，第一导电几何结构215夹在第一基板112和第二基板116之间，形成第一叠层结构。第二导电几何结构225夹在第三基板122和第二基板116之间，形成第二叠层结构。为了示出第一导电几何结构215，在图1中将第二基板116分离表示，图中的箭头指示第二基板116的实际位置应该覆盖于第一导电几何结构215。

在图2所示的实施例中虽然未示出，但是第一叠层结构还可包括附加的第一支撑层，用于支撑第一导电几何结构215。第二叠层结构还可包括附加的第二支撑层，用于支撑第二导电几何结构225。例如，第一支撑层和第二支撑层由与第一至第三基板类似的材料组成，只是厚度较小，以提供机械强度和柔韧性，便于加工工艺的实现。

第一导电几何结构215和第二导电几何结构225分别是由多个结构单元2150组成的阵列。图3示出在根据本实用新型实施例的吸波结构中采用的结构单元的俯视图。每个结构单元2150为轴对称分布图案，每个结构单元的形状为矩形，包括彼此隔开的第一至第三导电图案，所述第一导电图案2151为位于结构单元周边的矩形框，并且在所述矩形框各个侧边的中间开口，所述第二导电图案2152为具有中空区域的第一矩形块，并且在所述第一矩形块的各个侧边的中间设置有朝向所述开口突出的突起，所述第三导电图案2153为位于所述中空区域内的第二矩形块，所述第一矩形块和所述第二矩形块之间形成所述口字框形镂空结构。所述中空区域和第三导电图案2153均沿着所述结构单元的长度方向延伸，形成所述口字框形镂空结构的扁平状结构。

所述多个结构单元2150阵列排布，并且相邻的结构单元之间彼此连接。所述第二导电图案2152相对第一导电图案2151居中设置，所述第三导电图案2153相对第二导电图案2152居中设置，所述第三导电图案2153的线条平行于所述矩形框的位于长度方向的侧边。所述突起均为矩形，并且该矩形的外端面平行于所述矩形框的外端面。

该结构单元2150的长度表示为L1，宽度表示为W1，矩形块的长度和宽度分别表示为L2和W2，第三导电图案的线条的长度和宽度分别表示为L3和W3；所述突起包括第一突起10和第二突起20，所述第一突起沿着所述结构单元的长度方向延伸，所述第二突起沿着所述结构单元的宽度方向延伸，这里将第一突起10的长度和宽度分别表示为L4和W4，将第二突起20的长度和宽度分别表示为L5和W5。所述中空区域和第三导电图案2153均沿着所述结构单元的长度方向延伸，形成所述口字框形镂空结构的扁平状结构。

在第一导电几何结构215和第二导电几何结构225中，多个结构单元2150排列成阵列。在所述结构单元的长度和宽度方向上，相邻的结构单元的矩形框彼此连接，且相邻结构单元的所述突起之间彼此连接。第一导电几何结构215和第二导电几何结构225可以由任意的导电材料组成。这里的导电材料，可以是金、银、铜等导电性能良好的金属材料，或者主要成分为金、银、铜中的一种或两种的合金材料，也可以是碳纳米管、掺铝氧化锌、铟锡氧化物等可以导电的非金属材料。在本实用新型中，第一导电几何结构215和第二导电几何结构225的材料优选铜或银。第一导电几何结构215和第二导电几何结构225可以是任意物质形态。这里的物质形态，可以是选自固体、液体、流状体和粉状物中的一种，只要其可以维持特定的形状即可。例如液体的导电材料可以容纳在空腔、管道、胶囊之中并且限定其形状。

第一支撑层、第二支撑层、第一基板112、第二基板116、第三基板122可以分别为介质基板。介质基板的材料有多种选择，例如陶瓷、FR4、F4B(聚四氟乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯，HighDensityPolyethylene)、ABS(AcrylonitrileButadieneStyrene)等。例如，介质基板的相对介电常数大于2、损耗角正切小于0.1。第一导电几何结构215和第二导电几何结构225可以通过印刷、镀敷、粘接、热压等方式附着于介质基板上。

在一个实例中，第一导电几何结构215和第二导电几何结构225是介质基板上的图案化金属层。第一导电几何结构215和第二导电几何结构225通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻等多种方法附着在介质基板上。其中，蚀刻是较优的制造工艺，其步骤是在设计好合适的人造微结构的平面图案后，先将一张金属箔片整体地附着在介质基板上，然后通过蚀刻设备，利用溶剂与金属的化学反应去除掉人造微结构预设图案以外的箔片部分，余下的即可得到人造微结构。在另一个实例中，第一导电几何结构215和第二导电几何结构225可以由导电油墨印刷形成在介质基板上。

图4示出根据本实用新型实施例的吸波结构的仿真特性曲线。该吸波结构中的结构单元如图3所示，吸波结构如图2所示，包括第一至第二叠层结构。

在仿真中，假设第一导电几何结构215、第二导电几何结构225和第三导电几何结构235的构造相同，其中，每个结构单元2150的长度W1和宽度L1分别为15毫米和10毫米，厚度为0.02毫米。所述第一导电几何结构215和第二导电几何结构225的电阻值不同，分别为35Ω/Sq和400Ω/Sq。在每个结构单元2150中，矩形块的长度L2和宽度W2分别为13.5毫米和8.5毫米，第三导电图案的线条的长度L3和宽度W3分别为6.5毫米和0.5毫米；第一突起10的长度L4和宽度W4分别为0.75毫米和1毫米，第二突起20的长度L5和宽度W5分别为1.5毫米和0.75毫米。第一基板112、第二基板116、第三基板122的材料相同，相对介电常数3.0、损耗角正切0.008，第一基板112和第二基板116的厚度均为6.8毫米，所述第三基板122的厚度为0.4毫米。

对于上述参数的吸波结构进行仿真的结果表明，当入射波是TE波时，电磁波会在2.30至8.99GHz及17.00至20.73GHz被吸收，被反射的电磁波能量会低于-10GHz，这是对TE波双频段吸波，如S11所示。当入射波是TM波时，电磁波会在4.26至8.06GHz及16.54至20.30GHz被吸收，被反射的电磁波能量会低于-10GHz，这是对TM波双频段吸波，如S12曲线所示。由此可知，本吸波结构对TE波和TM波均能实现双频段吸波，只是吸波的频段不同。

在以上的描述中，对公知的结构要素和步骤并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来实现相应的结构要素和步骤。另外，为了形成相同的结构要素，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本实用新型的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本实用新型的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本实用新型的范围之内。

Claims (11)

1.一种吸波结构，其特征在于，包括：

至少一个叠层结构，所述叠层结构包括基板和位于基板上的电阻层；

所述电阻层上错位排列有多个第一镂空结构和第二镂空结构，其中所述第一镂空结构为十字框形镂空结构，所述第二镂空结构为口字框形镂空结构，其中所述口字框形镂空结构为扁平状。

2.根据权利要求1所述的吸波结构，其特征在于，所述第一镂空结构和第二镂空结构相互间隔的多行排列，并且每个所述第二镂空结构位于四个相邻的所述第一镂空结构之间，形成导电几何结构。

3.根据权利要求2所述的吸波结构，其特征在于，所述导电几何结构包括多个结构单元，每个结构单元的形状为矩形，包括彼此隔开的第一至第三导电图案，所述第一导电图案为位于结构单元周边的矩形框，并且在所述矩形框各个侧边的中间开口，所述第二导电图案为具有矩形中空区域的第一矩形块，并且在所述第一矩形块的各个侧边的中间设置有朝向所述开口突出的突起，所述第三导电图案为位于所述矩形中空区域内的第二矩形块，所述第一矩形块和所述第二矩形块之间形成所述口字框形镂空结构。

4.根据权利要求3所述的吸波结构，其特征在于，所述结构单元的第一方向为所述第二矩形块宽度延伸的方向，第二方向为与所述第一方向相垂直的方向；

在第一方向上和第二方向上，相邻的结构单元的矩形框彼此连接，且相邻结构单元的所述突起之间彼此连接。

5.根据权利要求3所述的吸波结构，其特征在于，所述第二导电图案相对第一导电图案居中设置，所述第三导电图案相对第二导电图案居中设置。

6.根据权利要求3所述的吸波结构，其特征在于，所述突起为矩形，并且该矩形的外端面平行于所述矩形框的外端面。

7.根据权利要求5所述的吸波结构，其特征在于，所述第三导电图案的第二矩形块平行于所述矩形框的位于长度方向的侧边。

8.根据权利要求4所述的吸波结构，其特征在于，所述导电几何结构夹在两个基板之间。

9.根据权利要求8所述的吸波结构，其特征在于，还包括支撑层，所述支撑层位于所述导电几何结构和所述基板之间。

10.根据权利要求9所述的吸波结构，其特征在于，所述支撑层为柔性层。

11.根据权利要求9所述的吸波结构，其特征在于，所述基板包括依次平行设置的第一基板、第二基板和第三基板，所述导电几何结构为两层，并分别位于所述第一基板和第二基板以及第二基板和第三基板之间。