基于坐标变换的雷达幻觉器件研究

来源 :2013年全国微波毫米波会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:naonao19890925
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  近年来,人工电磁材料的蓬勃发展,为人们设计各种各样功能新颖的电磁器件提供了材料基础。变换光学在这个背景下应运而生,它是基于麦克斯韦方程的协变性得到的,通过将空间坐标的变换等效为电磁参数的变化来自由控制电磁波的传播。根据费马原理,光线总是沿极值路径传播,通过精心设计材料的非均匀性和各向异性,就可以得到各种各样功能新颖的电磁器件,实现对光传播的自由控制,其中最著名的就是隐身器件。基于变换光学的隐身器件可实现完美隐身,既无前向散射,也无后向散射。然而与完美的性能相伴随的是及其复杂的材料(非均匀性、各向异性、奇异性),工程上几乎不可能实现,各国科学家为此不懈努力,从简化材料参数(去除磁性、去除奇异性)到简化隐身器件的形状(隐形地毯),得到的隐身效果都差强人意。如果我们换一种思路,不是要将目标完全隐身,而是把它变换成另外一个目标,实现了伪装,也就达到了隐身的目的。最近,有学者提出了幻觉器件,但都是基于负介电常数和负磁导率,或者是基于谐振单元,存在损耗大、频带窄的缺点。有鉴于此,本文基于坐标变换提出了一种新型雷达幻觉器件并在微波段进行了实验实现。该幻觉器件可将一个金属圆柱目标变换为两个扇形的介质目标,也可以将一个金属圆柱目标变换为两个扇形介质目标和一个面积缩小了的金属圆柱目标。该幻觉器件不仅改变了目标的数目(由1个变为2个或3个)和材料属性(由金属变为介质),而且改变了目标的位置(两个介质目标位于金属圆柱的两侧,中心发生了较大偏移)。该器件由两部分构成,分别由两种不同的非谐振单元排列而成,通过精心设计每个单元结构的尺寸,以满足幻觉器件的电磁参数要求。测试结果与仿真结果吻合的非常好,该幻觉器件在军事伪装中具有广阔的应用前景。
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