Analysis and design of ultra thin EM absorbers comprising resistively loaded-HIS-chinese

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图3。不同单元形状的窄带高损表面吸收剂的反射系数。基板参数：厚度为1 mm,

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第五节 宽带参数

正如强调的那样，通过电路的方法，共振取决于FSS的电容性阻抗与介电狭缝的电感性阻抗的并联，且输入阻抗的实部增大。这可以合成良好的吸收体中的对应的HIS共振，输入阻抗的值增加。这允许制造一个性能优良的高阻抗表面吸收剂。通过选择一个栅瓣的FSS形状的共振结构，例如十字型结构或环， FSS和基板可以产生第二并联谐振。当FSS的电感性阻抗与基板电容性阻抗为相同的值时，可以得到这样的共振。如众所周知，当电介质基板的厚度变厚超过四分之一波长时表现为电容特性。因此，有必要采用稍微厚的基板，以产生在感兴趣的频率范围内的电容行为。选择一个相当厚的基板保证了足够高的两个并联谐振的阻抗的实部。此外，在工作频带内，基板的厚度等于λ/4时作为一个高阻抗壁，而FSS阻抗从容性变为感性显示出了纯粹的实数阻抗的行为。这些情况下，在工作频带的中心[17] ，该结构表现为一个传统的Salisbury屏作用[24]，[25]。该结构的工作原理可以用图形解释。让我们考虑一个由环形阵列组成的FSS，周期D等于11毫米，表面电阻Rs为70 Ω/sq，印刷在5毫米介电基板上（图1为吸收结构三维草图）。

在图4，电介质基板和FSS的阻抗，通过检索全波的反射系数数据反演计算得到。前面提到的这两种共振和Salisbury屏在图中突出显示。通过增加表面电阻Rs的值，对应的共振阻抗ZR的实部降低。当ZR的实部大约是400 Ω/sq时，能在很宽的频率范围内较好性能的Rs最佳值为70 Ω/sq。ZR的实部的第二值降低，最大之前HIS的第二谐振，因为其值主要由基

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板阻抗的平方决定[见关系式（6）]，有很深的最小值低于第二谐振。在图5中反射系数通过一个周期矩量法（MoM），用等效电路的方法通过Ansoft HFSS 10计算得到。在电路的方法中，集总电阻的计算的由关系式（8）在适度的校正后得到，这与第三章一致。改结构总厚度只有5毫米，却能够在从7 GHz至20 GHz的波段内达到-15分贝的反射率。这样的性能不能通过轻质的Jaumann屏[26]或其他商业低于9-10毫米厚度的非磁性多层结构实现[27]。

图4。 5毫米的基板，周期为11 mm的环形FSS的阻抗。突出显示的是高损耗表面。

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图5：5毫米基板，环形FSS结构的反射系数。

尽管固有的周期性结构，相对于相同尺寸的PEC板其周期尺寸可以减小到4 *4，保持几乎相同的吸收性能。

这里提出的吸收剂不反射在其它方向上的能量，不像其他的RAM设计那样[28]，但它消耗入射能量通过在很宽的频率范围内的达到的匹配条件 怎样实现的？。能量将反射到其它方向上，仅当FSS周期大于一个波长（像[13]中的那样）。在本设计中，频率大于27千兆赫后能量开始朝向栅瓣散射。

对于为了完整起见，我们在图 6中给出了倾斜入射时吸收体的性能。

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图6。环状FSS 结构，5毫米介电基地的吸波体斜入射时的反射系数。

该吸收结构的最大可接受角为30度，但它在45度后开始恶化。然而值得强调的是，本文的目的是介绍和讨论这种结构的吸收机制，而不是优化吸收剂斜入射角。改善的吸收体斜入射性能的方法包括采用一个额外的上层电介质[11]或通过迭代法优化设计。

第六节 实验验证

该薄壁结构的可行性，由两个实验证明。由丝网印刷技术，通过蚀刻后得到样品，图案代表有损频率选择性表面。图7 为窄带样品的图。图8为测得的反射系数，与模拟结果对比。