[发明专利]一种地下多层介质涂层导体圆柱的隐身设计方法

权利要求书

1.一种地下多层介质涂层导体圆柱的隐身设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.计算透射波和散射波的具体表达式；

假设一TM波沿着+z轴方向在自由空间中传播，在z＝-d处垂直入射到无限大的均匀介电半空间，在z-d处存在的相对介电常数为ε_r1的介质，其中d为掩埋深度；利用无源麦克斯韦方程组和边界条件，求出入射波在z＝-d处的透射系数T和散射系数R，进而求出透射波和散射波的具体表达式；

步骤2.计算介质涂层导体圆柱外部整体的散射场；

将透射波作为介质涂层导体圆柱的入射波，并将入射波转化为圆柱坐标系下的标量波函数；将整个无限长介质涂层导体圆柱视作一个整体，多层介质涂层内部每层的场都能够视为是第一、二类贝塞尔函数的叠加形式，再在每一层利用边界条件和递推公式求出涂层圆柱外部的总散射场

步骤3.将无限长介质涂层导体圆柱的散射波再次作为入射波以垂直入射到地平面进行散射和透射，此散射波又一次作为介质涂层导体圆柱的入射波，循环往复；在整个过程中，根据介质分界面的镜像法求出在分界面上的散射波和透射波的表达式，再利用边界条件联立方程组得到局部坐标系下的散射场和全局坐标系下的透射场

步骤4.根据步骤1，2，3所述的地下多层介质涂层圆柱的计算方法，选取步骤3中的每次散射波入射到地平面所产生的透射波的总和作为适应度函数，利用遗传算法进行优化处理，计算出每层材料的最优的相对介电常数以及厚度。

2.根据权利要求1所述的一种地下多层介质涂层导体圆柱的隐身设计方法，其特征在于，步骤1具体方法如下；

所要求的散射系数R和透射系数T，以及在z＝-d处的散射场和透射场的具体计算如下：

在地面上方的区域是无限大的自由空间，其范围是z-d，其磁导率为μ₀＝4π×10^-7H/m，介电常数为ε₀＝1/36π×10^-9F/m，入射波为幅值大小为1的TM波沿着z轴正方向垂直入射到地平面，极化方向是x轴正方向，在地面下方充满参数为μ₁＝μ₀μ_1r，ε₁＝ε₀ε_1r的介质，其中μ_1r＝1和ε_1r分别是地下介质的相对磁导率和相对介电常；数在z＝-d的地表面处，入射波、散射波、透射波的电场和磁场的表达式如下：

上式中R和T分别是分界面处的散射系数和透射系数；透射波所在的空间为介质1，范围是z-d，该空间是无损耗介质；η₀是自由空间的本征阻抗，其值为无损耗介质的本征阻抗为是自由空间中平面波的波数，是介质1的波数，j为虚数单位；

介质1中掩埋有一半径为a的，涂层总厚度为b-a的多层介质涂层导体圆柱，涂层的每一层厚度分别是d₂,d₃...d_m，每层涂层的相对介电常数从内到外依次为ε_2r,ε_3r...ε_mr，相对磁导率均为1；由在z＝-d的介质分界面的边界条件可列出方程组：

将z＝-d代入(7)式能够求解出介质分界面处的透射系数T和散射系数R的表达式分别为：

计算散射系数R和透射系数T的值，并将获得的散射系数R和透射系数T的值带入(7)式中，得到介质表面的散射波和透射波的电场值。