[發明專利]可調諧全介質梯度磁導率二維全向隱身器件及制作方法

在審

• 申請號: 202010576065.6
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111799562A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 趙乾;彭瑞光;孟永鋼;周濟
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王佳璐

本發明公開了一種可調諧全介質梯度磁導率二維全向隱身器件，包括多層環形高介電常數的電介質顆粒陣列和溫度控制系統，電介質顆粒陣列呈圓環柱狀，每層電介質顆粒陣列包括幾何尺寸相同的多個長方體晶格單元，同一層的電介質顆粒陣列中的多個長方體晶格單元內包含幾何尺寸相同的長方體電介質顆粒，不同層的電介質顆粒陣列的多個長方體晶格單元及長方體電介質顆粒的幾何尺寸不同；溫度控制系統用于控制電介質顆粒陣列所處的環境溫度，改變多層環形高介電常數的電介質顆粒陣列的諧振頻率，從而實現對隱身器件工作頻率的調諧。本發明還公開了一種隱身器件的制作方法。本發明的隱身器件可以對不同頻段的電磁波實現隱身，適用范圍大，結構簡單且易于制作。

技術領域

本發明涉及電磁波控制技術領域，尤其是涉及一種可調諧全介質梯度磁導率二維全向隱身器件及制作方法。

背景技術

隱身從古到今一直是人們所向往的目標。科學家在飛機表面上覆蓋吸波材料，并通過對飛機外形、幾何尺寸的設計，使雷達波照射到飛機上后被吸收，減少飛機對雷達波的反射，制成了隱形戰機。但隨著雷達技術的發展以及地空雷達的廣泛運用，通過吸收入射波的隱身方式已逐漸顯露其不足之處，已無法再實現“隱身”。

現有技術中，一種基于變換光學的非吸收的隱身方式逐漸興起，其原理是利用變換光學設計出具有特定電磁參數的隱身介質，控制電磁波在隱身器件內的傳播路徑，繞過隱身區域，并且在電磁波出射時對其幅值和相位進行修復，使出射波與該區域內沒有物體時無異。這對于從真正意義上實現隱身、電磁屏蔽等方面具有重要意義。

然而，基于變換光學的隱身器件需要非均勻及各向異性的復雜電磁參數，目前所實現的電磁波隱身器件一般采用相位近似的方法減小非均勻性，并通過規定入射波偏振方向的方式將隱身器件的工作范圍從三維空間降至二維空間，以使非均勻及各向異性的電磁參數得到簡化。盡管如此，簡化后的電磁參數仍然難以通過天然材料獲得，往往需要利用人工構造的超材料來實現，并且復雜的各向異性結構對超材料的制造技術提出了很高的要求。另外，目前的變換光學隱身器件利用超材料結構單元的電磁諧振實現特定的電磁參數，具有強烈的色散特性，其結構一旦確定，工作頻段也隨之固定，工作頻率難以調諧。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種可調諧全介質梯度磁導率二維全向隱身器件，可以對電磁波傳播路徑與相位進行控制，進而可以對不同頻段的電磁波實現隱身，適用范圍大，結構簡單且易于制作。

根據本發明第一方面實施例的可調諧全介質梯度磁導率二維全向隱身器件，包括：

多層環形高介電常數的電介質顆粒陣列，多層所述環形高介電常數的電介質顆粒陣列呈圓環柱狀，每層所述環形高介電常數的電介質顆粒陣列包括幾何尺寸相同的多個長方體晶格單元，同一層的所述環形高介電常數的電介質顆粒陣列中的多個所述長方體晶格單元內包含幾何尺寸相同的高介電常數的長方體電介質顆粒，不同層的所述環形高介電常數的電介質顆粒陣列的多個所述長方體晶格單元及所述長方體電介質顆粒的幾何尺寸不同；

溫度控制系統，所述溫度控制系統用于控制多層所述環形高介電常數的電介質顆粒陣列所處的環境溫度，以改變多層所述環形高介電常數的電介質顆粒陣列中所有所述長方體電介質顆粒本身的介電常數，使多層所述環形高介電常數的電介質顆粒陣列的諧振頻率特性曲線發生移動，實現對所述隱身器件工作頻率的調諧。