[发明专利]一种宽带磁隐身罩的设计方法

权利要求书

1.一种宽带磁隐身罩的设计方法，基于金属和磁性材料的特异结构实现三维宽带磁性隐身效果，其特征包括如下步骤：

步骤(1)基于超导材料和金属对于电磁屏蔽作用有一定的相似性，通过对基于超导材料的静磁场下的隐身衣进行理论的设计，确定材料的电磁特性参数和结构参数的初值范围以便进行后续优化设计；

步骤(2)针对不同尺寸要求的隐身装置和所需要隐身的频段，对金属外壳的厚度、磁性外壳的厚度和磁导率来进行优化设计，同时进一步的采用多层的金属和磁性材料混合的结构；从而获得理想的隐身效果；

步骤(3)选取满足性能需求的磁性材料和金属材料，然后进行加工设计，制造出所设计的隐身装置。

2.如权利要求1所述的一种宽带磁隐身罩的设计方法，其特征在于所述的步骤(1)中，在设计金属和磁性材料的复合结构来实现隐身效果的时候，首先需要对金属壳和磁性外壳对外加磁场的响应进行分析，在静磁场下，磁场的分布表示为磁标势的梯度，而磁标势通过拉普拉斯方程来求解，即：

其中H是静磁场强度，是磁标势，μ是不同介质中的磁导率；

三维情形的隐身设计主要在超导材料球外覆盖上一层特定厚度和磁导率的磁性外壳；由于超导材料的存在，外加磁场不能进入超导材料内部，所以在超导球内挖出一些空气腔室，则能够在其中隐藏一些金属和磁性材料而不被外加磁场探测；

设超导材料内空气腔为球状且半径为R₁，超导球的外半径为R₂，磁性壳的外半径为R₃；通过方程(1)和(2)，根据得到在球坐标系下拉普拉斯方程的一般性的解，即

其中为i＝1，2，3分别代表在空气、磁性材料和超导中；P_n(cosθ)是第n阶次的勒让德方程，r是球坐标的半径，而和是待求解的系数；

通过一系列边界条件计算得到磁性材料的磁导率μ_FM和结构参数之间的关系，即

${\mathrm{\μ}}_{FM}=\frac{2R_3^3+R_2^3}{2R_3^3-2R_2^3}---\left(4\right)$

虽然此时理论的计算只是针对超导材料在静磁场情况下的设计，但是在低频情况下，即准静态时通过公式4来进行近似；而在使用金属壳来代替超导材料进行设计的情形下，通过公式4作为初值来对特定频段进行优化设计，从而确定在材料的电磁特性参数和结构参数。

3.如权利要求2所述的一种宽带磁隐身罩的设计方法，其特征在于所述的步骤(2)中通过商业电磁软件COMSOL对材料的电磁特性参数和结构参数的初值进一步的优化。

4.如权利要求3所述的一种宽带磁隐身罩的设计方法，其特征在于所述的步骤(3)中选取相应的金属材料和磁性材料来加工出对应的结构，具体如下：在选取金属材料时，考虑到金属的电导率对电磁波的穿透深度、涡流损耗和等效的抗磁性的影响，金属材料选取了铜；在选择磁性材料的时候，考虑到非线性的磁滞回线、磁滞损耗和在低频工作时微分磁导率的线性度，选择镍锌铁氧体粉末与溶剂母体混合的加工方式。