[发明专利]电场调控二维全向金属-介质复合隐身器件及制作方法

说明书

本发明公开了一种电场调控二维全向金属‑介质复合隐身器件，包括隐身器件主体和电场调控系统，隐身器件主体包括第一电介质板、第二电介质板和环形金属十字阵列；第一电介质板和第二电介质板交替排列构成层状堆叠结构，层状堆叠结构为具有圆柱状空间的圆环柱状体；第一电介质板的两侧面上分别附着N层环形金属十字阵列，每层环形金属十字阵列包括多个长方体晶格单元；电场调控系统用于使隐身器件主体的频率特性曲线发生移动，实现对隐身器件工作频率的调谐。本发明实现对不同频段的电磁波的隐身，适用范围大、控制方便、结构简单合理、装配方便且结构稳定性高。本发明还公开了一种电场调控二维全向金属‑介质复合隐身器件的制作方法。

技术领域

本发明涉及电磁波控制技术领域，尤其是涉及一种电场调控二维全向金属-介质复合隐身器件及制作方法。

背景技术

传统的隐身技术是利用吸波材料减少对雷达波的反射来实现隐身，但在面对地空雷达以及多基地雷达等更为先进的探测技术时，通常难以继续保持隐身效果。近年来逐渐兴起的基于变换光学的隐身技术为解决这一难题带来了希望。利用特定空间分布的各向异性电磁参数，变换光学隐身器件能够控制电磁波的传播路径，使其在隐身介质中传播时绕过隐身区域，并且在出射时回到原来的入射方向，使得空间中的电磁场分布与该区域内没有物体时无异，从而实现真正意义上的完美隐身。

然而，基于变换光学的隐身器件需要非均匀及各向异性的复杂电磁参数，目前所实现的电磁波隐身器件一般采用相位近似的方法减小非均匀性，并通过规定入射波偏振方向的方式将隐身器件的工作范围从三维空间降至二维空间，以使非均匀及各向异性的电磁参数得到简化。尽管如此，简化后的参数仍然需要借助于人工构造的电磁超材料来实现。现有的超材料利用电磁谐振来实现特定的等效电磁参数，具有严重的色散特性，其结构一旦确定，工作频段也随之固定，工作频率难以调谐；超材料不同方向上电磁谐振间的耦合使得对等效各向异性电磁参数的精准调控较为困难，需要消耗大量的时间和计算资源来对结构进行优化设计；此外超材料往往需要借助于支撑框架或基板来实现电磁谐振单元的周期性空间分布，这容易引起装配误差并且降低了结构稳定性，限制了隐身器件的应用范围。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电场调控二维全向金属-介质复合隐身器件，可以实现对不同频段的电磁波的隐身，适用范围大、控制方便、结构简单合理、装配方便且结构稳定性高。

根据本发明第一方面实施例的电场调控二维全向金属-介质复合隐身器件，包括：

隐身器件主体，所述隐身器件主体包括第一电介质板、第二电介质板和环形金属十字阵列；其中，所述第一电介质板的介电常数高于所述第二电介质板的介电常数，所述第一电介质板和所述第二电介质板均为圆环柱状，所述第一电介质板和所述第二电介质板交替排列构成层状堆叠结构，所述层状堆叠结构为具有圆柱状空间的圆环柱状体；所述第一电介质板的两侧面上分别附着N层所述环形金属十字阵列，所述N为大于1的整数，每层所述环形金属十字阵列包括多个长方体晶格单元，其中，每个所述晶格单元内包含有两个对称分布于所述第一电介质板两侧面的金属十字，每层所述环形金属十字阵列的所述晶格单元和单元内的所述金属十字的几何尺寸相同，不同层所述环形金属十字阵列的所述晶格单元和单元内的所述金属十字的几何尺寸不同；

电场调控系统，所述电场调控系统包括直流稳压电源、直流偏压线和直流电压控制器；其中，所述直流稳压电源用于对所述第一电介质板施加稳定的直流电压，以使所述第一电介质板处于稳定直流电场中；所述第一电介质板的两侧面上的所述环形金属十字阵列通过所述直流偏压线分别与所述直流稳压电源的正极和负极相连；所述直流电压控制器用于控制所述直流稳压电源的输出电压以调节施加于所述第一电介质板的所述直流电场，从而改变所述第一电介质板本身的介电常数，使所述隐身器件主体的频率特性曲线发生移动，实现对所述隐身器件工作频率的调谐。