一种基于榫卯结构的微波吸波体

技术领域

本发明涉及吸波材料技术领域，具体地，涉及一种基于榫卯结构的微波吸波体。

背景技术

随着现代通信和雷达系统的不断发展，微波技术在众多领域中得到广泛应用。然而，与微波通信和雷达系统的普及和不断扩大的需求相伴而来的是电磁波辐射污染的日益严重。电磁波辐射不仅对人体健康和电子设备造成潜在危害，还可能干扰和损害其他电子系统的正常运行。

传统的电磁屏蔽技术通常依赖于吸波材料，这些材料能够将电磁波转化为热能并耗散掉，从而降低电磁辐射。然而，传统吸波材料在宽频段内的吸收性能存在一定的限制。它们通常有效吸收高频电磁波，但在低频段的吸收能力较差，导致整体吸收峰较低，限制了其在宽频段应用中的效果。

电磁超材料的出现为克服传统吸波材料的局限性提供了一种新的可能性。电磁超材料是通过合成具有特殊电磁特性的人工复合结构或复合材料而实现的，这些特性是天然材料无法提供的。超材料的吸收性能主要取决于单元结构的几何形状、尺寸和排布，因此通过合理设计单元结构，可以实现超材料吸波体的吸收特性的精密调控。通常，超材料吸波体由多层组分构成，包括顶层金属谐振层、中间介质层和金属底板层。

尽管电磁超材料为宽频段吸波提供了新的可能性，但目前仍存在一些挑战，例如其有效吸收频段较窄，限制了其在实际应用中的广泛应用。为此，本发明提出了一种基于榫卯结构的类拱形结构微波吸波体，旨在克服传统超材料吸波体的一些限制，实现2.5-40GHz超宽频段内的电磁波吸收。

发明内容

为解决现有技术超材料吸波体存在有效吸收频段较窄的技术问题，本发明提供了一种基于榫卯结构的微波吸波体，本发明采用的技术方案是：

一种基于榫卯结构的微波吸波体，包括金属底板以及吸波主体，所述吸波主体包括第一固定吸波块、n个活动吸波块以及第二固定吸波块，其中n为正整数；所述第一固定吸波块以及所述第二固定吸波块分别设于所述金属底板两侧，所述第一固定吸波块、所述n个活动吸波块以及所述第二固定吸波块依次榫卯连接。

作为一种优选方案，在所述n个活动吸波块中，每个活动吸波块用于连接的两个侧面的夹角α为预设值；所述第一固定吸波块和第二固定吸波块用于连接的侧面的夹角β为预设值。

作为一种优选方案，在所述n个活动吸波块中，每个活动吸波块用于连接的两个侧面的夹角α的取值范围为10-15°。

作为一种优选方案，所述第一固定吸波块和第二固定吸波块用于连接的侧面的夹角β为整数。

作为一种优选方案，所述第一固定吸波块和第二固定吸波块用于连接的侧面的夹角β的取值范围为50-75°。

作为一种优选方案，在所述n个活动吸波块中，每个活动吸波块用于连接的两个侧面的夹角α与夹角β的关系式为：

α＝(β/n)

其中，α表示每个活动吸波块用于连接的两个侧面的夹角，β表示所述第一固定吸波块和第二固定吸波块用于连接的侧面的夹角，n表示活动吸波块的总个数。

作为一种优选方案，所述吸波主体的材料采用磁性吸波剂。

作为一种优选方案，所述磁性吸波剂为羰基铁粉。

作为一种优选方案，所述第一固定吸波块、所述n个活动吸波块以及所述第二固定吸波块竖直方向上厚度设置为a。

作为一种优选方案，所述第一固定吸波块、所述n个活动吸波块以及所述第二固定吸波块依次榫卯连接形成类拱形吸波主体，所述类拱形吸波主体外弧长为l

相较于现有技术，本发明具有的有益效果是：

本发明具体通过吸波块的榫卯连接形成类拱形结构来实现，榫卯结构的类拱形微波吸波体使电磁波的传播路径得到延伸，加强了电磁波散射，进而提高吸波材料对电磁波的衰减能力，从而实现宽频带的微波吸收。

附图说明

图1为本实施例提供的一种基于榫卯结构的微波吸波体整体示意图；

图2为本实施例提供的本发明与榫卯长方体结构吸波体的结构示意图；

图3为本实施例提供的本发明在电磁波垂直入射下的吸收率仿真效果图(a＝5.0mm，a＝5.1mm，a＝5.2mm，a＝5.3mm，a＝5.4mm，a＝5.5mm)；

图4为本实施例提供的电磁波垂直入射下的榫卯长方体结构吸波体反射损耗仿真结果图；

图5为本实施例提供的电磁波垂直入射下的榫卯类拱形结吸波体反射损耗仿真结果图；

图6为本实施例提供的电磁波垂直入射下的榫卯类拱形结吸波体吸收率仿真结果图。

附图标记说明：1、金属底板；2、第一固定吸波块；3、n个活动吸波块；4、第二固定吸波块。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1

请参考图1，本实施例提供了一种基于榫卯结构的微波吸波体，包括金属底板1以及吸波主体，所述吸波主体包括第一固定吸波块2、n个活动吸波块3以及第二固定吸波块4，其中n为正整数；所述第一固定吸波块2以及所述第二固定吸波块4分别设于所述金属底板两侧，所述第一固定吸波块2、所述n个活动吸波块3以及所述第二固定吸波块4依次榫卯连接。

相较于现有技术，本发明具有的有益效果是：

本发明具体通过吸波块的榫卯连接形成类拱形结构来实现，榫卯结构的类拱形微波吸波体使电磁波的传播路径得到延伸，加强了电磁波散射，进而提高吸波材料对电磁波的衰减能力，从而实现宽频带的微波吸收。

实施例2

请参考图1以及图2，本实施例提供了一种基于榫卯结构的微波吸波体，包括金属底板1以及吸波主体，所述吸波主体包括第一固定吸波块2、n个活动吸波块3以及第二固定吸波块4，其中n为正整数；所述第一固定吸波块2以及所述第二固定吸波块4分别设于所述金属底板两侧，所述第一固定吸波块2、所述n个活动吸波块3以及所述第二固定吸波块4依次榫卯连接。

在一个具体的实施例中，在所述n个活动吸波块3中，每个活动吸波块用于连接的两个侧面的夹角α为预设值；所述第一固定吸波块2和第二固定吸波块4用于连接的侧面的夹角β为预设值。

在一个具体的实施例中，在所述n个活动吸波块3中，每个活动吸波块用于连接的两个侧面的夹角α的取值范围为10-15°。

在一个具体的实施例中，所述第一固定吸波块2和第二固定吸波块4用于连接的侧面的夹角β为整数。

在一个具体的实施例中，所述第一固定吸波块2和第二固定吸波块4用于连接的侧面的夹角β的取值范围为50-75°。

在一个具体的实施例中，在所述n个活动吸波块3中，每个活动吸波块用于连接的两个侧面的夹角α与夹角β的关系式为

α＝(β/n)

其中，α表示每个活动吸波块用于连接的两个侧面的夹角，β表示所述第一固定吸波块2和第二固定吸波块4用于连接的侧面的夹角，n表示活动吸波块的总个数。

在一个具体的实施例中，所述吸波主体的材料采用磁性吸波剂。

在一个具体的实施例中，所述磁性吸波剂为羰基铁粉。

在一个具体的实施例中，所述第一固定吸波块2、所述n个活动吸波块3以及所述第二固定吸波块4竖直方向上厚度设置为a。

在一个具体的实施例中，所述第一固定吸波块2、所述n个活动吸波块3以及所述第二固定吸波块4依次榫卯连接形成类拱形吸波主体，所述类拱形吸波主体外弧长为l

相较于现有技术，本发明具有的有益效果是：

本发明具体通过吸波块的榫卯连接形成类拱形结构来实现，榫卯结构的类拱形微波吸波体使电磁波的传播路径得到延伸，加强了电磁波散射，进而提高吸波材料对电磁波的衰减能力，从而实现宽频带的微波吸收。

实施例3

请参考图1至图3，本实施例提供了一种基于榫卯结构的微波吸波体，包括金属底板1以及吸波主体，所述吸波主体包括第一固定吸波块2、n个活动吸波块3以及第二固定吸波块4，其中n为正整数；所述第一固定吸波块2以及所述第二固定吸波块4分别设于所述金属底板两侧，所述第一固定吸波块2、所述n个活动吸波块3以及所述第二固定吸波块4依次榫卯连接；

具体地，所述活动吸波块3设有5个。

在一个具体的实施例中，在所述5个活动吸波块3中，每个活动吸波块用于连接的两个侧面的夹角α为预设值；所述第一固定吸波块2和第二固定吸波块4用于连接的侧面的夹角β为预设值。

在一个具体的实施例中，在所述5个活动吸波块3中，每个活动吸波块用于连接的两个侧面的夹角α的取值范围为10-15°。

在一个具体的实施例中，所述第一固定吸波块2和第二固定吸波块4用于连接的侧面的夹角β为整数。

在一个具体的实施例中，所述第一固定吸波块2和第二固定吸波块4用于连接的侧面的夹角β的取值范围为50-75°；

具体地，所述第一固定吸波块2和第二固定吸波块4用于连接的侧面的夹角β为50°。

在一个具体的实施例中，在所述5个活动吸波块3中，每个活动吸波块用于连接的两个侧面的夹角α与夹角β的关系式为

α＝(β/n)

其中，α表示每个活动吸波块用于连接的两个侧面的夹角，β表示所述第一固定吸波块2和第二固定吸波块4用于连接的侧面的夹角，n表示活动吸波块的总个数。

在一个具体的实施例中，所述吸波主体的材料采用磁性吸波剂。

在一个具体的实施例中，所述磁性吸波剂为羰基铁粉；

具体地，所述羰基铁粉的介电常数为0.7-3.1，磁导率为0.9-2.0。

在一个具体的实施例中，所述第一固定吸波块2、所述n个活动吸波块3以及所述第二固定吸波块4竖直方向上厚度设置为a；

具体地，所述第一固定吸波块2、所述n个活动吸波块3以及所述第二固定吸波块4竖直方向上厚度a取值为5.5mm。

进一步地，请参考图3，当所述第一固定吸波块2、所述n个活动吸波块3以及所述第二固定吸波块4竖直方向上厚度a取值为5.0mm-5.4mm时，本发明吸波体在2.5-40GHz内反射损耗不符合均在-10dB以下的要求，吸收率全频段没有达到90％，无法满足发展需求。

进一步地，请参考图3，当a取值为5.5mm，本发明的吸波体不仅保持了上述原有吸收频段，并且在2.5-2.63GHz、31-32.4GHz两个频段内的反射损耗均在-10dB以下，吸收率均达到90％以上，成功扩宽了吸收宽带，最终在2.5-40GHz频段内实现了完美吸收。

在一个具体的实施例中，请参考图2，所述第一固定吸波块2、所述n个活动吸波块3以及所述第二固定吸波块4依次榫卯连接形成类拱形吸波主体，所述类拱形吸波主体外弧长为l

具体地，所述类拱形吸波主体外弧长l

相较于现有技术，本发明具有的有益效果是：

本发明具体通过吸波块的榫卯连接形成类拱形结构来实现，榫卯结构的类拱形微波吸波体使电磁波的传播路径得到延伸，加强了电磁波散射，进而提高吸波材料对电磁波的衰减能力，从而实现宽频带的微波吸收。

实施例4

请参考图1至图6，本实施例提供了一种基于榫卯结构的微波吸波体，包括金属底板1以及吸波主体，所述吸波主体包括第一固定吸波块2、n个活动吸波块3以及第二固定吸波块4，其中n为正整数；所述第一固定吸波块2以及所述第二固定吸波块4分别设于所述金属底板两侧，所述第一固定吸波块2、所述n个活动吸波块3以及所述第二固定吸波块4依次榫卯连接。

进一步地，请参考图2，将本发明与榫卯长方体结构结构吸波体进行对比，其中l

如图4所示，榫卯长方体结构吸波体在12.7-37.6GHz频段内，反射损耗均在-10dB以上，吸收率不足90％。

如图5所示，本发明吸波体在2.5-40GHz频段内，反射损耗均在-10dB以下，吸收率均超过90％。

如图5、图6所示，本发明提出的榫卯类拱形结吸波单元吸波体，不仅保持了榫卯长方体结构吸波体原有的宽带，并且在12.7-37.6GH频段的反射损耗均在-10dB以下，并且该频段的吸收率均高达90％以上，成功扩宽了吸收宽带，最终在2.5-40GHz频段内实现了完美吸收。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。