[发明专利]一种基于非均匀法布里佩罗谐振腔阵列的全向匹配隐身结构

说明书

本发明公开了一种基于非均匀法布里佩罗谐振腔阵列的全向匹配隐身结构。由从内向外依次布置的小正方形柱体腔、中和大正方环形柱体腔，中正方环形柱体腔和大正方环形柱体腔内开设有正方形柱体隐形区域腔；正方环形柱体腔中沿对角线布置有多个间隔均匀分布的金属片而形成均匀法布里佩罗谐振腔阵列；大正方环形柱体腔中沿对角线布置有多个间隔非均匀分布的金属片而形成非均匀法布里佩罗谐振腔阵列；小正方形柱体腔内布置慢光速材料；从全向匹配隐身结构整体的柱状结构四周柱面入射的TM波能完全透过该结构。本发明结构简单、厚度薄、质量轻、与自由空间匹配，可广泛用于雷达目标建模和传感等领域。

技术领域

本发明属于人工电磁媒质领域的一种隐身结构，具体涉及一种基于非均匀法布里佩罗谐振腔阵列的全向匹配隐身结构。

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。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种基于非均匀法布里佩罗谐振腔阵列的全向匹配隐身结构，通过金属片来构造非均匀法布里佩罗谐振腔阵列，进而构成大正方环形柱体腔中内嵌一个小正方形柱体腔与四个隐形正方柱体腔区域的结构。大正方环形柱体腔四个边长处的TM波通过非均匀法布里佩罗谐振腔阵列变换至小正方形柱体腔的四边，小正方形柱体腔填充慢光速材料以补偿相位。放置于隐身正方体柱体腔区域内的任何物体能不被探测到，并且结构自身放置于特定频率的TM极化电磁波内可以不被探测到，从而实现全向匹配隐身。

本发明采用的技术方案如下：

所述的全向匹配隐身结构整体为柱状结构，主要由从内向外依次布置的小正方形柱体腔、中正方环形柱体腔和大正方环形柱体腔。

对于小正方形柱体腔和大正方环形柱体腔的四周的每一周侧，小正方形柱体腔和大正方环形柱体腔各自的两个外侧柱面相对应平行布置，在该两个外侧柱面之间的中正方环形柱体腔和大正方环形柱体腔内开设有正方形柱体隐形区域腔，正方形柱体隐形区域腔贯穿于中正方环形柱体腔和大正方环形柱体腔设置，正方形柱体隐形区域腔的四周侧柱面和该两个外侧柱面均成45度夹角布置，正方形柱体隐形区域腔的其中一个对角布置的两条侧棱分别位于小正方形柱体腔和大正方环形柱体腔的两个外侧柱面的沿柱向方向的中心线上，正方形柱体隐形区域腔的另一个对角布置的两条侧棱位于该两个外侧柱面之间的中正方环形柱体腔的外侧柱面上；

除了正方形柱体隐形区域腔以外的中正方环形柱体腔中沿对角线布置有多个间隔均匀分布的金属片，形成均匀法布里佩罗谐振腔阵列；除了正方形柱体隐形区域腔以外的大正方环形柱体腔中沿对角线布置有多个间隔非均匀分布的金属片，形成非均匀法布里佩罗谐振腔阵列；小正方形柱体腔内布置慢光速材料；TM波从全向匹配隐身结构整体的柱状结构四周柱面入射而透射过全向匹配隐身结构。