本发明专利技术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。本发明专利技术结构简单、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。和传感等领域。和传感等领域。
【技术实现步骤摘要】
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
[0001]本专利技术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。
技术介绍
[0002]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。
技术实现思路
[0003]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术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。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]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。
[0006]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；
[0007]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。
[0008]通过正方形柱体隐形区域腔将中正方环形柱体腔划分为沿圆周间隔分布的四个中柱体腔结构，处于同一对角线上的两个中柱体腔结构内布置有沿该对角线平行布置的多个金属片，且多个金属片等间隔布置；每个中柱体腔结构通过中正方环形柱体腔的对角面分为两个中柱体腔子结构，从而总共形成八个中柱体腔子结构；通过正方形柱体隐形区域腔以及大正方环形柱体腔的对角面将大正方环形柱体腔划分为沿圆周间隔分布的八个大柱体腔结构，对于每个大柱体腔结构，沿周向非均匀间隔布置多个金属片，多个金属片从大正方环形柱体腔的内侧柱面到外侧柱面以间距逐渐增大方式布置；
[0009]中正方环形柱体腔和大正方环形柱体腔各自中相邻的两个金属片之间均形成谐振腔；并且，在中正方环形柱体腔和大正方环形柱体腔的对角面处均设置一个金属片且对应连接，每个正方形柱体隐形区域腔四周的每周柱面均设置一个金属片，使得正方形柱体隐形区域腔内形成封闭的空间；中正方环形柱体腔中的中柱体腔子结构和大正方环形柱体腔的大柱体腔结构设置的金属片数量相同且一一对应连接，即中柱体腔子结构中的每个金属片外端和各自对应的大柱体腔结构的一个金属片外端连接。
[0010]所述的中正方环形柱体腔的谐振腔内为空气；大正方环形柱体腔的谐振腔内布置由空气和介质材料，介质材料的两侧分别和谐振腔两侧的金属片之间具有间隙，以谐振腔内沿周向方向的介质材料的厚度和谐振腔的厚度相除的比值作为介质布置参数，谐振腔内沿各处周向方向的介质布置参数相同，大正方环形柱体腔内的不同谐振腔的介质布置参数不同，且沿周向方向变化，TM波入射到的全向匹配隐身结构后进入谐振腔中，在每个谐振腔中走过的光学路径均等于工作波长的整数倍，进而使得在大正方环形柱体腔的外侧柱面处的TM波和在小正方形柱体腔的外侧柱面处的TM波的相位保持一致。
[0011]工作波长为工作频率的倒数。
[0012]所述的小正方形柱体腔内的慢光速材料是由多个基本单元沿柱体方向与四边方向层叠延伸布置形成，每个基本单元是由从下到上层叠布置的下介质层、下金属层、中介质层、上金属层和上介质层构成，下金属层和上金属层上均布置由金属镂空结构。
[0013]下金属层和上金属层按照田字形划分为四个区域，每个区域中均布置一个金属镂空结构，各个区域中布置的金属镂空结构形状尺寸相同，下金属层/上金属层的在同一层中相邻的两个区域的金属镂空结构以相位相差90度布置，下金属层和上金属层中上下相邻的两个区域的金属镂空结构也以相位相差90度布置。
[0014]所述的金属镂空结构主要由两个均带有缺口的半开环间隔布置构成，两个半开环以各自的缺口相对布置而布置。
[0015]所述的小正方形柱体腔内填充充满慢光速材料，慢光速材料为任意在工作频率的折射率大于周围环境的折射率、且等效介电常数与等效磁导率在工作频率处相等的超材料。
[0016]工作频率是指全向匹配隐身结构的工作频率，全向匹配隐身结构要接收工作频率下的电磁波，实现全向隐身。本专利技术的全向隐身是指电磁波沿全向匹配隐身结构整体的柱状结构周围的360度圆周的全向角度入射。
[0017]所述的周围环境为大正方环形柱体腔以外的环境。
[0018]所述金属片为任意电导率较大的材料，具体是大于100的金属材料。
[0019]所述的正方形柱体隐形区域腔内用于放置不被探测到的物体或者材料。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]本专利技术能实现全向匹配隐身，在自身结构保持隐身的同时，任何放置于大正方环形柱体腔与小正方形柱体腔四个边长之间的正方形柱体隐形区域腔的物品能不被探测到。
[0022]本专利技术结构简单，与自由空间匹配，可广泛用于雷达、目标隐身和传感等各种军本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的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，其特征在于：通过正方形柱体隐形区域腔将中正方环形柱体腔划分为沿圆周间隔分布的四个中柱体腔结构，处于同一对角线上的两个中柱体腔结构内布置有沿该对角线平行布置的多个金属片，且多个金属片等间隔布置；每个中柱体腔结构通过中正方环形柱体腔的对角面分为两个中柱体腔子结构，从而总共形成八个中柱体腔子结构；通过正方形柱体隐形区域腔以及大正方环形柱体腔的对角面将大正方环形柱体腔划分为沿圆周间隔分布的八个大柱体腔结构，对于每个大柱体腔结构，沿周向非均匀间隔布置多个金属片，多个金属片从大正方环形柱体腔的内侧柱面到外侧柱面以间距逐渐增大方式布置；中正方环形柱体腔和大正方环形柱体腔各自中相邻的两个金属片之间均形成谐振腔；并且，在中正方环形柱体腔和大正方环形柱体腔的对角面处均设置一个金属片且对应连接，每个正方形柱体隐形区域腔四周的每周柱面均设置一个金属片，使得正方形柱体隐形区域腔内形成封闭的空间；中正方环形柱体腔中的中柱体腔子结构和大正方环形柱体腔的大柱体腔结构设置的金属...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓俊，叶德信，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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