率 μ和介电常数ε，磁导率μ和介电常数ε分别满足W下条件：
[0034] 在第一象限和第二象限内：
[0040]其中，X为隐形介质区域1的短轴方向的坐标，y为隐形介质区域1长轴方向的坐标， Z为隐形介质区域1高度方向的坐标，R为隐身区域1的短轴半径，η为楠圆区域长轴半径与短 轴半径的比值，第一象限、第二象限、第Ξ象限和第四象限分别对应X轴正方向区域和y轴正 方向区域、X轴负方向区域和y轴正方向区域、X轴负方向区域和y轴负方向区域、X轴正方向 区域和y轴负方向区域。通过对隐形介质区域1不同位置设置不同的电磁参数，从而实现对 电磁波传播路径与相位的控制，使电磁波在隐身介质区域1内传播，绕过隐身区域2,达到隐 身的效果。
[0041] 在本发明的一个实施例中，隐形介质区域1包括多个平行于y轴方向的带状区域。 每个带状区域的电磁参数由区域中屯、点处的电磁参数代替，对每个带状区域内的电磁参数 矩阵进行对角化，使电磁参数矩阵只有χ/，/和个方向的分量。在每个所述带状区域内 放置超材料结构单元来实现该区域内Ξ个方向的电磁参数。
[0042] 具体地，请参考图3,由于隐身介质区域1的电磁参数只与X轴坐标相关，因此可W 把隐身介质划分为多个平行于y轴的宽度为亚波长尺度的带状区域.每个区域内的电磁参 数由区域中屯、点处的电磁参数代替，运样电磁参数就由连续分布离散成了阶梯分布，便于 用构造超材料的方式实现。
[0043] 在本发明一个实施例中，超材料结构是由亚波长尺度的金属开口环(5)阵列构成， 金属开日环（5)为"凹"字形结构，金属开日环（5)的开日位于"凹"字形结构的凹进部，用印 刷电路板的方式在PCB基板(7)上加工有周期分布的金属开口环(5)阵列，将沿χ/方向和/ 方向分布的金属开口环(5)阵列通过PCB基板(7)上的凹槽(6)连接在一起构成一个带状区 域内的金属开口环超材料结构。
[0044] 具体地，请参考图4,金属开口环5的法向为χ/或/方向，当处于交变电磁场中时， 金属开口环5内产生交变电流，在法向产生磁谐振，改变金属开口环5的几何参数，可W在法 向实现所需的磁导率;PCB基板7上的凹槽的往χ/或/方向分布，用于沿两个方向分布的电路 板之间相互固定。
[0045] 在本发明的一个实施例中，隐身器件的底面短轴方向的半径R和所述隐身器件的 高度可调整，W实现不同大小的障碍物的隐身。
[0046] 为使本领域人员能够更加清楚的了解本发明，将通过下述实施例说明本发明的二 维单向楠圆隐身器件。
[0047] [实施例一]
[0048] 取η为2,则在第一、二象限内，构成隐身介质区域1的材料具有如下的电磁参数：
[0051 ]在第Ξ、四象限内，构成隐身介质的材料具有如下的电磁参数：
[0054]对隐身介质区域1的电磁参数进行离散化处理，W第一象限内中屯、点位于
处的带状区域为例，该区域内的电磁参数等于中屯、点处的电磁参数：
[0化5]
[0056]对其进行对角化处理，使之能用超材料实现，具有电磁参数：
[0化7] μ心=0.3558
[005引 μ/ =ε/ =2.8109 [0化9] μζ, =εζ'=2.0000
[0060] 其中χ/轴和/轴为X轴和y轴顺时针旋转54.92°得到，轴与ζ轴重合。在该带状区 域内放置具有上述电磁参数的超材料结构单元如金属开口环5作为该隐身介质区域1。
[0061] [实施例二]
[0062] 取η为3,则在第一、二象限内，构成隐身介质区域1的材料具有如下的电磁参数：
[0063]
[006引对隐身介质区域1的电磁参数进行离散化处理，W第一象限内中屯、点位于 巧，λ/Ι挤)处的带状区域为例，该区域内的电磁参数等于中屯、点处的电磁参数：
[0069]
[0070] 对其进行对角化处理，使之能用超材料实现，具有电磁参数：
[0071] μ 心=0.4514
[0072] μ/ =ε/ =2.2153
[0073] μζ, =εζ'=1.5000
[0074] 其中χ/轴和/轴为X轴和y轴顺时针旋转50.45°得到，轴与ζ轴重合。在该带状区 域内放置具有上述电磁参数的超材料结构单元如金属开口环5作为该区域的隐身介质。
[007引[实施例立]
[0076]取η为4,则在第一、二象限内，构成隐身介质的材料具有如下的电磁参数：
[0082] 对隐身介质的电磁参数进行离散化处理，W第一象限内中屯、点位于 (i巧，^巧)处的带状区域为例，该区域内的电磁参数等于中屯、点处的电磁参数： 2 4·
[0083]
[0084] 对其进行对角化处理，使之能用超材料实现，具有电磁参数：
[00 化]=εχ^ =0.4910
[0086] μ/ =ε/ =2.0368
[0087] μζ'=εζ'=1.3333
[00则其中χ/轴和/轴为X轴和y轴顺时针旋转47.58°得到，轴与ζ轴重合。在该带状区 域内放置具有上述电磁参数的超材料结构单元如金属开口环来作为该区域的隐身介质。
[0089] 另外，本发明实施例的二维单向楠圆隐身器件的其它构成W及作用对于本领域的 技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做寶述。
[0090] 在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可W在任何 的一个或多个实施例或示例中W合适的方式结合。
[0091] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可W理解:在不 脱离本发明的原理和宗旨的情况下可W对运些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本 发明的范围由权利要求及其说明书等同限定。
【主权项】
1. 一种二维单向楠圆隐身器件，其特征在于，所述隐身器件为楠圆柱体结构，所述隐身 器件由圆柱体结构且中空的隐身区域（2)和位于隐身区域（2)外侧的隐形介质区域（1)组 成，所述隐身器件的底面的楠圆形结构在短轴方向的两个端点处外切于隐身区域(2)的底 面的圆形结构，隐形介质区域（1)的电磁参数包括磁导率y和介电常数e，磁导率y和介电常 数e分别满足W下条件： 在第一象限和第二象限内：在第S象限和第四象限内：其中，X为隐形介质区域（1)的短轴方向的坐标，y为隐形介质区域（1)长轴方向的坐标， Z为隐形介质区域(1)高度方向的坐标，R为隐身区域（1)的短轴半径，n为楠圆区域长轴半径 与短轴半径的比值。2. 根据权利要求1所述的二维单向楠圆隐身器件，其特征在于，隐形介质区域（1)包括 多个平行于y轴方向的带状区域，每个所述带状区域的电磁参数由区域中屯、点处的电磁参 数代替，对每个所述带状区域内的电磁参数矩阵进行对角化，使所述电磁参数矩阵只有， /和个方向的分量，在每个所述带状区域内放置超材料结构单元来实现该区域内=个 方向的电磁参数。3. 根据权利要求2所述的二维单向楠圆隐身器件，其特征在于，所述超材料结构是由亚 波长尺度的金属开日环(5)阵列构成，金属开日环(5)为"凹"字形结构，金属开日环(5)的开 口位于"凹"字形结构的凹进部，用印刷电路板的方式在PCB基板(7)上加工有周期分布的金 属开口环(5)阵列，将沿方向和/方向分布的金属开口环(5)阵列通过PCB基板(7)上的凹 槽(6)连接在一起构成一个带状区域内的金属开口环超材料结构。
【专利摘要】本发明公开了二维单向椭圆隐身器件，为椭圆柱体结构，隐身器件由圆柱体结构且中空的隐身区域和位于隐身区域外侧的隐形介质区域组成，隐身器件的底面的椭圆形结构在短轴方向的两个端点处外切于隐身区域的底面的圆形结构，对隐形介质区域的电磁参数进行离散化处理，用每个单位区域内中心点处的电磁参数代替区域内的电磁参数。本发明具有如下优点：隐身范围限定于对二维平面内单向入射的电磁波，简化了所需隐身介质的电磁参数；可以根据需要调节隐身器件的尺寸参数，设计出适用于不同大小障碍物的隐身器件。
【IPC分类】H01Q15/08, H01Q15/00
【公开号】CN105655718
【申请号】
【发明人】赵乾, 彭瑞光, 肖宗祺, 孟永钢
【申请人】清华大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月31日