一种阶梯筒状谐振结构及多频电磁波的吸收体的制作方法

1.本发明涉及电磁波吸收技术领域，特别是涉及一种阶梯筒状谐振结构及多频电磁波的吸收体。


背景技术：

2.超材料作为一种人工设计的复合材料，由于独特的物理性质引起了学界的高度重视。以超材料作为吸波体，具有设计灵活、响应可调和厚度薄的优点。此外，超材料吸波体可以实现超宽带和极窄带宽，广泛应用于隐身材料、太赫兹成像、生物医学、智能通信以及光电探测等领域。近年来，研究人员在多频段超材料吸波体方向进行了大量研究，但目前的多频段超材料吸波体对于大角度入射的电磁波的吸收率很低，大大限制了吸波体的应用。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种阶梯筒状谐振结构及多频电磁波的吸收体，能够提高大角度入射电磁波的吸收效率。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种阶梯筒状谐振结构，包括：
6.多个圆筒结构；
7.多个所述圆筒结构的圆同轴设置于同一平面上，多个所述圆筒结构的半径由内到外依次增大；多个所述圆筒结构的高度由内到外依次降低。
8.可选的，任意两个相邻圆筒结构的高度差相等；任意两个相邻圆筒结构的半径差相等。
9.可选的，多个所述圆筒结构的厚度均相等。
10.一种多频电磁波的吸收体，所述吸波体，包括：
11.多个吸收单元；
12.多个所述吸收单元的结构和尺寸均相同；多个所述吸收单元呈周期性连续排列；
13.所述吸收单元具体包括：
14.介质基板和上述的阶梯筒状谐振结构；
15.所述阶梯筒状谐振结构嵌设于所述介质基板内。
16.可选的，所述介质基板的底部覆盖有金属膜。
17.可选的，所述金属膜的材料为铜。
18.可选的，所述介质基板的材料为光敏树脂。
19.可选的，所述阶梯筒状谐振结构的材料为导电银浆。
20.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
21.本发明提供了一种阶梯筒状谐振结构及多频电磁波的吸收体，阶梯筒状谐振结构包括：多个圆筒结构；多个所述圆筒结构的圆同轴设置于同一平面上，多个所述圆筒结构的半径由内到外依次增大；多个所述圆筒结构的高度由内到外依次降低。本发明提供的阶梯
筒状谐振结构，增大了电磁波的吸收面积，提高大角度入射电磁波的吸收效率。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明实施例中阶梯筒状谐振结构示意图；
24.图2为本发明实施例中吸收单元的结构示意图；
25.图3为本发明实施例中吸收单元的俯视图；
26.图4为本发明实施例中吸收单元的剖面图；
27.图5为本发明实施例中多频电磁波的吸收体的垂直入射吸收率仿真结果图；
28.图6为本发明实施例中在te(transverse electric，横向电)极化波的不同极化角的电磁波吸收率对比图；
29.图7为本发明实施例中在te极化波下斜入射角θ＝15
°
时的吸收率仿真结果图；
30.图8为本发明实施例中在te极化波下斜入射角θ＝30
°
时的吸收率仿真结果图；
31.图9为本发明实施例中在te极化波下斜入射角θ＝45
°
时的吸收率仿真结果图；
32.图10为本发明实施例中在te极化波下斜入射角15
°‑
45
°
时的吸收率对比图；
33.附图说明：1
‑
介质基板；2
‑
阶梯筒状谐振结构；3
‑
金属膜。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.本发明的目的是提供一种阶梯筒状谐振结构及多频电磁波的吸收体，能够提高大角度入射电磁波的吸收效率。
36.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
37.图1为本发明实施例中阶梯筒状谐振结构示意图，如图1所示，本发明提供了一种阶梯筒状谐振结构，包括：
38.多个圆筒结构；多个圆筒结构的圆同轴设置于同一平面上，多个圆筒结构的半径由内到外依次增大；多个圆筒结构的高度由内到外依次降低。
39.具体的，任意两个相邻圆筒结构的高度差相等；任意两个相邻圆筒结构的半径差相等。
40.多个圆筒结构的厚度均相等。
41.图2为本发明实施例中吸收单元的结构示意图；图3为本发明实施例中吸收单元的俯视图；图4为本发明实施例中吸收单元的剖面图；如图2
‑
3所示，本发明还一种多频电磁波的吸收体，包括：
42.多个吸收单元；
43.多个吸收单元的结构和尺寸均相同；多个吸收单元呈周期性连续排列；
44.吸收单元具体包括：
45.介质基板1和上述阶梯筒状谐振结构2；
46.阶梯筒状谐振结构2嵌设于介质基板1内。
47.具体的，介质基板的底面为正方形，厚度为h＝1.75mm，正方形边长为a＝5mm；阶梯筒状谐振结构层包括7个同心圆筒，圆筒厚度为d＝0.05mm，相邻圆筒的内径差均为r＝0.3mm，相邻圆筒的高度差为h＝0.2mm，最靠近圆心的圆筒内径为r1＝0.25mm，高度为h1＝1.4mm，最靠近圆心的圆筒顶面到介质基板上表面的距离l1＝0.1mm；圆筒底面到介质基板下表面的距离l2＝0.25mm。
48.此外，本发明提供的的多频电磁波的吸收体，介质基板1的底部覆盖有金属膜3。
49.具体的，金属膜的材料为铜。
50.介质基板的材料为光敏树脂；介电常数为2.9，损耗角正切值为0.02。
51.阶梯筒状谐振结构的材料为导电银浆；导电系数为5.88
×
105s/m。
52.图5为本发明实施例中多频电磁波的吸收体的垂直入射吸收率仿真结果图；如图5所示，本发明提供的吸收体在12.84ghz、15.44ghz和18.68ghz处产生三个谐振频点，三处的吸收率均达到95％以上。
53.图6为本发明实施例中在te极化波的不同极化角的电磁波吸收率对比图。如图6所示，本发明提供的吸波体对于不同极化角下入射的电磁波的吸波率曲线一致，因此，本发明提供的吸波体具有极化不敏感特性。
54.图7为本发明实施例中在te极化波下斜入射角θ＝15
°
时的吸收率仿真结果图。图8为本发明实施例中在te极化波下斜入射角θ＝30
°
时的吸收率仿真结果图图9为本发明实施例中在te极化波下斜入射角θ＝45
°
时的吸收率仿真结果图图10为本发明实施例中在te极化波下斜入射角15
°‑
45
°
时的吸收率对比图；其中，图5
‑
10中的横坐标均为电磁波频率，纵坐标均为电磁波吸收率；如图7
‑
10所示，本发明提供的吸波体在大入射角下也有很高的吸收率，在45
°
斜入射角下三个谐振峰的吸收均达到90％，且吸收频率随入射角度变化很小，具有优良的频率稳定性。
55.本发明提出的阶梯筒状谐振结构及多频电磁波的吸收体具有高度对称性，因此具有极化不敏感特性，能够吸收不同极化类型的电磁波以及以不同极化角度入射的电磁波，对于在大入射角下也有很高的吸收率，本发明的吸收率几乎不受电磁波入射角度的影响，具有优良的频率稳定性。
56.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
57.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。