[發(fā)明專利]一種多頻段全向匹配隱身結(jié)構(gòu)

在審

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• 申請日: 2023-05-25
• 公開（公告）號: CN116505278A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡曉俊;黃識翰;葉德信
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q17/00;F41H3/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種多頻段全向匹配隱身結(jié)構(gòu)。隱身結(jié)構(gòu)從外到內(nèi)分別為半圓環(huán)柱體金屬片腔、半圓柱體腔、矩形柱體金屬片腔和三角形柱體腔，半圓環(huán)柱體金屬片腔和矩形柱體金屬片腔共同圍成四邊形的隱形區(qū)域，隱形區(qū)域用于放置被隱身的物品，半圓環(huán)柱體金屬片腔和矩形柱體金屬片腔分別設(shè)有非均勻法布里佩羅諧振腔陣列和均勻法布里佩羅諧振腔陣列，非均勻法布里佩羅諧振腔陣列和均勻法布里佩羅諧振腔陣列均由若干個金屬片間隔排列組成，各個金屬片之間填充有介質(zhì)材料，半圓柱體腔和三角形柱體腔內(nèi)布置慢光速材料。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計方便、與自由空間匹配、散射較小、可工作在多個頻段，可廣泛用于雷達、目標(biāo)隱身和傳感等各種軍事領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于人工電磁媒質(zhì)領(lǐng)域的一種隱身結(jié)構(gòu)，具體涉及了一種多頻段全向匹配隱身結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

自從Pendry等人提出基于變換光學(xué)方法設(shè)計的完美電磁隱身結(jié)構(gòu)后，利用人工電磁材料設(shè)計隱身結(jié)構(gòu)成了國際上相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)家的研究熱點。從直流一直到光波段，覆蓋各種頻段、適用各種極化波的電磁隱身結(jié)構(gòu)相繼被提出并被實驗演示。然而，能在自由空間實現(xiàn)全向完美匹配的理想全參數(shù)電磁隱身結(jié)構(gòu)迄今未被實現(xiàn)。其根本原因是：全向完美匹配隱身結(jié)構(gòu)需要在自由空間中構(gòu)造兩個互相電磁隔離的區(qū)域，并通過調(diào)控入射電磁波在其中一個區(qū)域繞行傳播來使另一個區(qū)域隱身，從變換光學(xué)角度來說，其涉及將空間中的一個點變換成一個面。這種變換必然導(dǎo)致在隱身區(qū)域的外表面產(chǎn)生極值(無窮大)參數(shù)要求，而繞行區(qū)域的傳播路徑比自由空間直行的傳播路徑要長，故繞行區(qū)域材料必須無損且折射率要小于空氣，以此保持幅度不變并提供相位補償，即需要超光速透明傳輸材料。更重要的是，繞行區(qū)域的材料需滿足與自由空間全向匹配，故對應(yīng)區(qū)域的電磁參數(shù)是各向異性的，有時甚至是空間非均勻的(隨空間變化)。上述這種極值參數(shù)、超光速傳輸及全向完美匹配透明等苛刻條件，長期阻礙著完美隱身結(jié)構(gòu)從理論走向現(xiàn)實。法布里佩羅諧振腔的提出使得上述材料的實現(xiàn)成為了可能。其一般由金屬片按一定的間隔周期排列而成，構(gòu)成諧振腔，腔內(nèi)填充空氣。當(dāng)TM極化電磁波在其中走過的光學(xué)路徑等于波長的整數(shù)倍時，其能實現(xiàn)全透射，并且透射波與入射波保持相位的一致。然而，這種結(jié)構(gòu)一般會帶來較大的散射。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種多頻段全向匹配隱身結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

所述隱身結(jié)構(gòu)包括橫截面呈三角形的柱狀內(nèi)腔和橫截面呈半圓形的柱狀外腔，柱狀內(nèi)腔位于隱身結(jié)構(gòu)的中心，所述柱狀內(nèi)腔的外周環(huán)繞分布有三個柱狀外腔，且三個柱狀外腔的矩形側(cè)面分別與柱狀內(nèi)腔的三個矩形側(cè)面重合；

柱狀內(nèi)腔和柱狀外腔中均設(shè)置有金屬片，通過合理設(shè)置金屬片的排布方式，從而降低隱身結(jié)構(gòu)對橫磁極化波的反射，進而實現(xiàn)隱身結(jié)構(gòu)在橫磁極化波中的隱身效果。

所述的柱狀外腔主要由半圓柱體腔和半圓環(huán)柱體金屬片腔組成，半圓柱體腔和半圓環(huán)柱體金屬片腔分別位于柱狀外腔的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，半圓柱體腔和半圓環(huán)柱體金屬片腔同軸設(shè)置，半圓柱體腔的矩形側(cè)面和半圓環(huán)柱體金屬片腔的矩形側(cè)面在同一平面上，半圓柱體腔的弧形側(cè)面和半圓環(huán)柱體金屬片腔的內(nèi)弧形側(cè)面重合；所述的半圓環(huán)柱體金屬片腔內(nèi)設(shè)置有非均勻法布里佩羅諧振腔陣列；

所述的柱狀內(nèi)腔包括三角形柱體腔、矩形柱體金屬片腔和隱形區(qū)域，三角形柱體腔位于柱狀內(nèi)腔的中心，三角形柱體腔和柱狀內(nèi)腔同軸設(shè)置，且三角形柱體腔的三個矩形側(cè)面分別與柱狀內(nèi)腔的三個矩形側(cè)面平行，所述三角形柱體腔的外周環(huán)繞分布有三個矩形柱體金屬片腔，且三個矩形柱體金屬片腔的一側(cè)面分別與三角形柱體腔的三個矩形側(cè)面重合，三個矩形柱體金屬片腔的另一側(cè)面分別與三個半圓柱體腔的矩形側(cè)面重合；所述隱形區(qū)域為柱狀內(nèi)腔中除三角形柱體腔和矩形柱體金屬片腔之外的區(qū)域；所述的矩形柱體金屬片腔內(nèi)設(shè)置有均勻法布里佩羅諧振腔陣列。

所述的非均勻法布里佩羅諧振腔陣列主要由若干個金屬片沿著半圓柱體腔的周向均勻間隔排布形成，非均勻法布里佩羅諧振腔陣列中金屬片的寬度方向平行于半圓柱體腔的徑向，長度方向平行于半圓柱體腔的軸向，半圓環(huán)柱體金屬片腔中相鄰的兩個金屬片之間設(shè)置有第一介質(zhì)材料和空氣；