[发明专利]一种凹凸曲形地毯隐身衣及其设计方法

说明书

本发明公开了一种凹凸曲形地毯隐身衣及其设计方法，所述凹凸曲形地毯隐身衣由M*N个超表面单元在空间内等间距周期延拓排列组成，每个所述超表面单元从上到下包括三层结构，第一层为打印有双环金属谐振器的超薄介质板，第二层为树脂介质层，第三层为超薄金属板；所述超薄介质板共形在所述树脂介质层上，所述超薄金属板共形在所述树脂介质层的底部；所述树脂介质层为曲面结构，通过3D打印技术制备加工；每个所述超表面单元的超薄介质板的一面均通过PCB技术打印有双环金属谐振器，另一面全腐蚀。本发明中的地毯隐身衣能够与具有任意外形的被隐身目标实现共形，而且还能够避免现有的二维平面拼接结构在拼接位置处产生的棱角影响地毯隐身衣的工作性能。

技术领域

本发明涉及超表面隐身技术领域，尤其涉及一种凹凸曲形地毯隐身衣及其设计方法。

背景技术

超表面因其独特的电磁属性和强大的电磁操控能力在电磁工程领域受到了广泛关注。与三维体积的超材料相比，超表面剖面薄、重量轻、易共性和易集成的优点更是应用在了各种电磁器件的设计和装备战斗力提升等方面，如超透镜、极化转换器和涡旋波束产生器等。其中，为提高装备在战场上的战斗力和生存力，基于超表面的雷达隐身技术为装备在未来战场上抢先发现并消灭敌人提供了可能。目前，电磁超表面通过相位调控实现入射波均匀散射或者利用电阻材料损耗入射波两种方案来实现雷达散射截面(Radar Cross-Section，RCS)减缩，从而达到雷达隐身的目的。然而，以上两种方案仅仅能对以空气为背景信息的目标起到很好的隐身效果，对隐身地面目标仍然存在很大的局限性。因此，通过分析目标和地面的电磁散射特征，有研究者提出了地毯隐身衣的概念。

然而，由于工程加工技术的限制，目前所报道的超表面地毯隐身衣大部分都是由二维平面结构拼接而成，在不同拼接位置处产生的棱角严重影响了地毯隐身衣的工作性能。即使已有工作报道了拱形地毯隐身衣，但是该隐身衣仍然不能实现对凹面外形目标的隐身。更重要的是，这种拼接结构不能与具有任意外形的被隐身目标实现共形，这严重限制了超表面地毯隐身衣在复杂电磁环境中的应用。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种凹凸曲形地毯隐身衣及其设计方法，基于相位补偿原理，通过亚波金属谐振器调控相位实现对凹面外形目标的隐身，当电磁波入射在地毯隐身衣表面时，地毯隐身衣可以将反射波前恢复到与地平面反射波前相类似的效果，从而欺骗敌方探测雷达，实现对地面目标的隐身。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种凹凸曲形地毯隐身衣，其特征在于：从上到下包括三层结构，第一层为打印有双环金属谐振器的超薄介质板，第二层为树脂介质层，第三层为超薄金属板；所述超薄介质板共形在所述树脂介质层上，所述超薄金属板共形在所述树脂介质层的底部；所述树脂介质层为曲面结构；

所述凹凸曲形地毯隐身衣由M*N个超表面单元在空间内等间距周期延拓排列组成，每个所述超表面单元也包含打印有双环金属谐振器的超薄介质板、树脂介质层和超薄金属板三层，每个所述超表面单元的超薄介质板的一面均通过PCB技术打印有双环金属谐振器，另一面全腐蚀；

所述超表面单元上的双环金属谐振器包括外环和内环，所述外环与所述内环均为正方形金属条，且所述外环与所述内环中心点相同，外环的边长为a，内环边长为a/2，金属条的宽度均为w；h₁和h₂分别为超薄介质板和树脂介质的厚度；每个所述超表面单元的边长为p；不同超表面单元上的双环金属谐振器的a不同；

所述双环金属谐振器具有双模谐振和四重旋转对称性，保证了地毯隐身衣在x和y极化波下具有相同的电磁响应。