[发明专利]一种多频段全向匹配隐身结构

说明书

本发明公开了一种多频段全向匹配隐身结构。隐身结构从外到内分别为半圆环柱体金属片腔、半圆柱体腔、矩形柱体金属片腔和三角形柱体腔，半圆环柱体金属片腔和矩形柱体金属片腔共同围成四边形的隐形区域，隐形区域用于放置被隐身的物品，半圆环柱体金属片腔和矩形柱体金属片腔分别设有非均匀法布里佩罗谐振腔阵列和均匀法布里佩罗谐振腔阵列，非均匀法布里佩罗谐振腔阵列和均匀法布里佩罗谐振腔阵列均由若干个金属片间隔排列组成，各个金属片之间填充有介质材料，半圆柱体腔和三角形柱体腔内布置慢光速材料。本发明结构简单、设计方便、与自由空间匹配、散射较小、可工作在多个频段，可广泛用于雷达、目标隐身和传感等各种军事领域。

技术领域

本发明属于人工电磁媒质领域的一种隐身结构，具体涉及了一种多频段全向匹配隐身结构。

背景技术

自从Pendry等人提出基于变换光学方法设计的完美电磁隐身结构后，利用人工电磁材料设计隐身结构成了国际上相关领域科学家的研究热点。从直流一直到光波段，覆盖各种频段、适用各种极化波的电磁隐身结构相继被提出并被实验演示。然而，能在自由空间实现全向完美匹配的理想全参数电磁隐身结构迄今未被实现。其根本原因是：全向完美匹配隐身结构需要在自由空间中构造两个互相电磁隔离的区域，并通过调控入射电磁波在其中一个区域绕行传播来使另一个区域隐身，从变换光学角度来说，其涉及将空间中的一个点变换成一个面。这种变换必然导致在隐身区域的外表面产生极值(无穷大)参数要求，而绕行区域的传播路径比自由空间直行的传播路径要长，故绕行区域材料必须无损且折射率要小于空气，以此保持幅度不变并提供相位补偿，即需要超光速透明传输材料。更重要的是，绕行区域的材料需满足与自由空间全向匹配，故对应区域的电磁参数是各向异性的，有时甚至是空间非均匀的(随空间变化)。上述这种极值参数、超光速传输及全向完美匹配透明等苛刻条件，长期阻碍着完美隐身结构从理论走向现实。法布里佩罗谐振腔的提出使得上述材料的实现成为了可能。其一般由金属片按一定的间隔周期排列而成，构成谐振腔，腔内填充空气。当TM极化电磁波在其中走过的光学路径等于波长的整数倍时，其能实现全透射，并且透射波与入射波保持相位的一致。然而，这种结构一般会带来较大的散射。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种多频段全向匹配隐身结构。

本发明采用的技术方案如下：

所述隐身结构包括横截面呈三角形的柱状内腔和横截面呈半圆形的柱状外腔，柱状内腔位于隐身结构的中心，所述柱状内腔的外周环绕分布有三个柱状外腔，且三个柱状外腔的矩形侧面分别与柱状内腔的三个矩形侧面重合；

柱状内腔和柱状外腔中均设置有金属片，通过合理设置金属片的排布方式，从而降低隐身结构对横磁极化波的反射，进而实现隐身结构在横磁极化波中的隐身效果。

所述的柱状外腔主要由半圆柱体腔和半圆环柱体金属片腔组成，半圆柱体腔和半圆环柱体金属片腔分别位于柱状外腔的内侧和外侧，半圆柱体腔和半圆环柱体金属片腔同轴设置，半圆柱体腔的矩形侧面和半圆环柱体金属片腔的矩形侧面在同一平面上，半圆柱体腔的弧形侧面和半圆环柱体金属片腔的内弧形侧面重合；所述的半圆环柱体金属片腔内设置有非均匀法布里佩罗谐振腔阵列；

所述的柱状内腔包括三角形柱体腔、矩形柱体金属片腔和隐形区域，三角形柱体腔位于柱状内腔的中心，三角形柱体腔和柱状内腔同轴设置，且三角形柱体腔的三个矩形侧面分别与柱状内腔的三个矩形侧面平行，所述三角形柱体腔的外周环绕分布有三个矩形柱体金属片腔，且三个矩形柱体金属片腔的一侧面分别与三角形柱体腔的三个矩形侧面重合，三个矩形柱体金属片腔的另一侧面分别与三个半圆柱体腔的矩形侧面重合；所述隐形区域为柱状内腔中除三角形柱体腔和矩形柱体金属片腔之外的区域；所述的矩形柱体金属片腔内设置有均匀法布里佩罗谐振腔阵列。

所述的非均匀法布里佩罗谐振腔阵列主要由若干个金属片沿着半圆柱体腔的周向均匀间隔排布形成，非均匀法布里佩罗谐振腔阵列中金属片的宽度方向平行于半圆柱体腔的径向，长度方向平行于半圆柱体腔的轴向，半圆环柱体金属片腔中相邻的两个金属片之间设置有第一介质材料和空气；