CN102769207B - 一种超材料隐身装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超材料隐身装置，其包括多层折射率分布不同的匹配超材料片层以及多层折射率分布相同的核心超材料片层，所述多层匹配超材料片层的折射率最小值小于所述核心超材料片层的折射率最小值；所述核心超材料片层与所述匹配超材料片层的折射率分布为：以各片层中心点为圆心，各片层被划分为一个圆形区域和多个环形区域，在圆形区域和每个环形区域内，相同半径处的折射率相同，随着半径增大，折射率从超材料片层的最小值逐渐增加到最大值；圆形区域的半径与各个环形区域的间距相等。本发明通过超材料原理制备隐身装置，设计简单、成本较低。

Description

一种超材料隐身装置

技术领域

本发明涉及超材料技术领域，尤其涉及一种超材料隐身装置。

背景技术

雷达是利用电磁波探测物体的装置，对飞行物体尤其有效。雷达的优点包括：全天候工作、三维定位，能决定扫描方向与扫描距离，探测距离远、定位精度，因此现有的隐身装置的功能大部分为降低雷达探测或缩小雷达探测距离。

雷达探测的方法先是产生功率大、频率和波形非常稳定的电磁波，再将电磁波发射到某个特定方向，然后接收可能由目标物体反射回来的电磁波，如果接收到自己发出的电磁波，那就表示在发射方向有目标物体，计算机根据等待接收电磁波时间的长短，计算出物体和自己之间的距离。雷达的扫描方向和计算机算出的物体距离即能准确定位到目标物体所在的空间位置。

在探测得到目标物体的距离后，雷达还可以根据反射回来的电磁波特性分析出目标物体的大小、组成物质以及运行状态；具体如下：

（1）计算目标物体的几何截面（Geometric Cross Section），目标物体越大，则反射回来的电磁波越强；

（2）计算目标物体的反射性。任何物质都不能把电磁波百分之百反射回去，有一部分能量会被吸收转换为热能。不同物质对电磁波有不同的反射性，根据电磁波的反射性反推出目标物体的组成物质；

（3）计算目标物体的方向性。当电磁波照射到目标物体的时候，并不是所有电磁波都会反射回到原来雷达照射的方向，例如当雷达照射的目标物体是一个非常光滑的平面体时，反射的方向与照射的方向会符合反射角等于入射角的原则。所以目标物体的方向性可通过目标物体反射到雷达方向的功率除以平均全方位反射的功率得到。

人们把上述三个数量的乘积定义为雷达截面（Radar Cross Section，简称RCS)，即雷达截面=几何截面X反射性X方向性。雷达截面跟目标物体被雷达探测到可能性成正比，雷达截面越大，物体越可能被雷达探测得到。

现有的隐身材料结构过于复杂，设计耗时较长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种设计简便、成本较低、对雷达隐身效果较好的超材料隐身装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是提出一种超材料隐身装置，其包括多层折射率分布不同的匹配超材料片层以及多层折射率分布相同的核心超材料片层，所述多层匹配超材料片层的折射率最小值小于所述核心超材料片层的折射率最小值；所述核心超材料片层与所述匹配超材料片层的折射率分布为：以各片层中心点为圆心，各片层被划分为一个圆形区域和多个环形区域，在圆形区域和每个环形区域内，相同半径处的折射率相同，随着半径增大，折射率从超材料片层的最小值逐渐增加到最大值；圆形区域的最大半径与各个环形区域的间距相等。

进一步地，所述核心超材料片层共有M层，沿电磁波入射方向，匹配超材料片层分为第一至第N层匹配超材料片层；第一层匹配超材料片层的折射率分布均匀，为n_1min，第二至第N层匹配超材料片层的折射率分布为n_jmin+K_j[n(r)-n_jmin]，j表示第二至第N层匹配超材料片层的序号，K_j表示第j层匹配超材料片层的比例系数，n(r)为核心超材料片层的折射率分布；核心超材料片层上，距圆心半径为r处的折射率为：

n(r)=n_min+mod(RI(r)-n_min，n_max-n_min)；

$\mathrm{RI}\left(r\right)=n_{\min }+\frac{r}{d}\sin \left(\mathrm{\θ}\right);$

$n_{\max }=n_{\min }+\frac{a}{d}\sin \left(\mathrm{\θ}\right);$

d=2*(k₂+k₃+....+k_n+M)*A；

其中，n_min为核心超材料片层的最小折射率值，θ为超材料隐身装置将电磁波偏移的角度，每层核心超材料片层与每层匹配超材料片层厚度均为A，mod为取余运算，a为圆形区域最大半径。

进一步地，所述多片匹配超材料片层和多片核心超材料片层均包括基材以及周期排布于基材上的多个人造微结构以改变匹配超材料片层和核心超材料片层每点的折射率值。

进一步地，所述人造微结构为人造金属微结构，所述人造金属微结构拓扑图案呈各向同性。

进一步地，所述人造金属微结构呈平面雪花状，其具有相互垂直平分的第一金属线及第二金属线，所述第一金属线与第二金属线的长度相同，所述第一金属线两端连接有相同长度的两个第一金属分支，所述第一金属线两端连接在两个第一金属分支的中点上，所述第二金属线两端连接有相同长度的两个第二金属分支，所述第二金属线两端连接在两个第二金属分支的中点上，所述第一金属分支与第二金属分支的长度相等。

进一步地，所述平面雪花状的人造金属微结构的每个第一金属分支及每个第二金属分支的两端还连接有完全相同的第三金属分支，相应的第三金属分支的中点分别与第一金属分支及第二金属分支的端点相连。

进一步地，所述平面雪花状的金属微结构的第一金属线与第二金属线均设置有两个弯折部，所述平面雪花状的金属微结构绕垂直于第一金属线与第二金属线交点的轴线向任意方向旋转90度的图形都与原图重合。

进一步地，所述多个人造金属微结构以平面雪花状金属微结构为基本形状演变得到，平面雪花状金属微结构包括相互垂直平分的第一金属线及第二金属线，所述第一金属线与第二金属线的长度相同，所述第一金属线两端连接有相同长度的两个第一金属分支，所述第一金属线两端连接在两个第一金属分支的中点上，所述第二金属线两端连接有相同长度的两个第二金属分支，所述第二金属线两端连接在两个第二金属分支的中点上，所述第一金属分支与第二金属分支的长度相等；演变方式为：（1）从正方形金属块向其四边生长金属形成第一金属线及第二金属线，第一金属线与第二金属线逐渐生长成最大值；（2）第一金属线与第二金属线生长成最大值后从第一金属线两端以及第二金属线两端分别生长第一金属分支和第二金属分支，第一金属分支和第二金属分支逐渐生长成最大值。

进一步地，超材料隐身装置共包括4层匹配超材料片层与17至18层核心超材料片层，核心超材料片层的最小折射率值为3.1，第一至第四匹配超材料片层的最小折射率值分别为1.5、1.5、2、2.5。

进一步地，所述基材为吸波材料。

本发明通过超材料原理制备隐身装置，设计简单、成本较低。

附图说明

图1为构成超材料的基本单元的立体结构示意图；

图2为本发明超材料隐身装置中核心超材料片层和匹配超材料片层的纵剖视图的折射率分布示意图；

图3为本发明超材料隐身装置中核心超材料片层和匹配超材料片层的正视图的折射率分布示意图；

图4为本发明一实施例中的人造微结构的拓扑图案；

图5为图4所示拓扑图案的一种衍生结构；

图6为图4所示拓扑图案的一种变形结构；

图7为平面雪花状的金属微结构的拓扑形状演变的第一阶段；

图8为平面雪花状的金属微结构的拓扑形状演变的第二阶段；

图9为本发明超材料隐身装置在第一仿真条件下的RCS dB测试结果图；

图10为本发明超材料隐身装置在第二仿真条件下的RCS dB测试结果图。

具体实施方式

光，作为电磁波的一种，其在穿过玻璃的时候，因为光线的波长远大于原子的尺寸，因此我们可以用玻璃的整体参数，例如折射率，而不是组成玻璃的原子的细节参数来描述玻璃对光线的响应。相应的，在研究材料对其他电磁波响应的时候，材料中任何尺度远小于电磁波波长的结构对电磁波的响应也可以用材料的整体参数，例如介电常数ε和磁导率μ来描述。通过设计材料每点的结构使得材料各点的介电常数和磁导率都相同或者不同从而使得材料整体的介电常数和磁导率呈一定规律排布，规律排布的磁导率和介电常数即可使得材料对电磁波具有宏观上的响应，例如汇聚电磁波、发散电磁波等。该类具有规律排布的磁导率和介电常数的材料称之为超材料。

如图1所示，图1为构成超材料的基本单元的立体结构示意图。超材料的基本单元包括人造微结构2以及该人造微结构附着的基材1。人造微结构可为人造金属微结构，人造金属微结构具有能对入射电磁波电场和/或磁场产生响应的平面或立体拓扑结构，改变每个超材料基本单元上的人造金属微结构的图案和/或尺寸即可改变每个超材料基本单元对入射电磁波的响应。优选地，人造微结构2上还可覆盖有覆盖层3，覆盖层3、人造微结构2以及基材1构成超材料的基本单元。多个超材料基本单元按一定规律排列即可使得超材料对电磁波具有宏观的响应。由于超材料整体需对入射电磁波有宏观电磁响应因此各个超材料基本单元对入射电磁波的响应需形成连续响应，这要求每一超材料基本单元的尺寸小于入射电磁波波长的五分之一，优选为入射电磁波波长的十分之一。本段描述中，人为的将超材料整体划分为多个超材料基本单元，但应知此种划分方法仅为描述方便，超材料可由多个超材料基本单元拼接或组装而成，也可将人造金属微结构周期排布于基材上即可构成，工艺简单且成本低廉。周期排布即指上述人为划分的各个超材料基本单元上的人造金属微结构能对入射电磁波产生连续的电磁响应。

本发明即利用上述超材料基本原理，通过设计超材料整体的折射率分布使得雷达扫描到超材料隐身装置后的电磁波不能反射回到原来雷达照射的方向，以降低超材料隐身装置的方向性进而降低超材料隐身装置的雷达截面，达到隐形的效果。

本发明超材料隐身装置包括多层折射率分布相同的核心超材料片层、多层折射率分布不同的匹配超材料片层。雷达发射的电磁波经过匹配超材料片层和核心超材料片层后被超材料隐身装置附着的物体反射，反射的电磁波并不是从原方向反射回去而是向两侧扩散反射，从而达到降低雷达截面的效果。

请参照图2，图2为本发明超材料隐身装置中核心超材料片层和匹配超材料片层的纵剖视图的折射率分布示意图。超材料片层纵剖面的折射率分布以其中心轴线为对称轴成上下对称分布，且超材料片层被分为多段，每段长度相等，均为a且每段超材料片层上随着距超材料片层中心轴线的距离增加折射率从超材料片层的最小值逐渐增加到最大值。本发明将超材料片层分为多段的原因在于：超材料片层的折射率变化梯度值决定超材料片层对超材料片层的电磁波的折射响应，梯度值变化越大则折射角度越大，但是由于超材料片层的折射率值为人为设置，若超材料片层上的最小折射率非常小，最大折射率非常大，则会超出制备工艺的极限值。将超材料片层分为多段后，折射率梯度的变化被化解为每段内部的变化，能将折射率的变化范围限定在合理范围内，能降低工艺要求也可以降低超材料片层的厚度。

超材料片层整体的折射率分布即以超材料片层纵剖面的中心轴线为旋转轴，将纵剖面的超材料片层折射率分布旋转一周得到，如图3所示。即超材料片层整体的折射率分布为：以超材料片层中心点为圆心，超材料片层被划分为一个圆形区域和多个环形区域，在圆形区域和每个环形区域内，相同半径处的折射率相同，随着半径增大，折射率从超材料片层的最小值逐渐增加到最大值。圆形区域的半径为a，各个环形区域的间距也为a。

本发明中，为节省成本，多片匹配超材料片层的折射率最小值与多片核心超材料片层的折射率最小值不相等，核心超材料片层的折射率最小值大于匹配超材料片层的折射率最小值。因为核心超材料片层层数较多，如此设置即能进一步降低工艺要求，降低成本。

本发明中，核心超材料片层共有M层，匹配超材料片层共有N层，沿电磁波入射方向，匹配超材料片层为第一至第N层匹配超材料片层，核心超材料片层的最小折射率为n_min，第一至第N层匹配超材料片层的最小折射率分别为n_1min、n_2min···n_nmin；核心超材料片层的折射率分布为n(r)，第一层匹配超材料片层的折射率分布为n_1min，第二至第N层匹配超材料片层的折射率分布为n_jmin+K_j[n(r)-n_jmin]。其中j表示第二至第N层匹配超材料片层的序号，K_j表示第j层匹配超材料片层的比例系数。一般地，K₂至K_n依次增大。可根据需要调整K_j的数值以达到良好的匹配效果。

核心超材料片层上，距圆心半径为r处的折射率为：

n(r)=n_min+mod(RI(r)-n_min，n_max-n_min)；

$\mathrm{RI}\left(r\right)=n_{\min }+\frac{r}{d}\sin \left(\mathrm{\θ}\right);$

$n_{\max }=n_{\min }+\frac{a}{d}\sin \left(\mathrm{\θ}\right);$

d=2*(k₂+k₃+....+k_n+M)*A；

其中，n_min为核心超材料片层的最小折射率值，θ为超材料隐身装置将电磁波偏移的角度，每层核心超材料片层与每层匹配超材料片层厚度均为A，mod为取余运算。

获得核心超材料片层和各匹配超材料片层的整体折射率分布后，在基材上周期排布人造微结构，改变基材每点的折射率值以获得核心超材料片层和各匹配超材料片层的折射率分布。

不同的人造微结构的拓扑形状和尺寸对应不同的折射率值，可通过利用计算机大规模运算的方式从数据库中选取每点对应的人造微结构的拓扑形状和尺寸。选取的人造微结构一方面需要满足各点折射率分布值的要求，另一方面也需要满足核心超材料片层和匹配超材料片层的最小折射率值要求。

如图4所示其为本发明一实施例中的人造微结构的拓扑图案。该人造微结构拓扑结构为呈各向同性的平面雪花型。各向同性是指沿微结构中心点将微结构在微结构所在平面上，按任意方向旋转90°后得到的新图案都与原图案重合。采用各向同性的微结构能简化设计，其对垂直微结构所在平面入射的各个方向的电磁波均具有相同的电磁响应，具有很好的一致性。

平面雪花型的微结构具有相互垂直平分的第一金属线J1及第二金属线J2，所述第一金属线J1与第二金属线J2的长度相同，所述第一金属线J1两端连接有相同长度的两个第一金属分支F1，所述第一金属线J1两端连接在两个第一金属分支F1的中点上，所述第二金属线J2两端连接有相同长度的两个第二金属分支F2，所述第二金属线J2两端连接在两个第二金属分支F2的中点上，所述第一金属分支F1与第二金属分支F2的长度相等。

图5是图4所示的平面雪花状的金属微结构的一种衍生结构。其在每个第一金属分支F1及每个第二金属分支F2的两端均连接有完全相同的第三金属分支F3，并且相应的第三金属分支F3的中点分别与第一金属分支F1及第二金属分支F2的端点相连。依此类推，本发明还可以衍生出其它形式的金属微结构。

图6是图4所示的平面雪花状的金属微结构的一种变形结构，此种结构的金属微结构，第一金属线J1与第二金属线J2不是直线，而是弯折线，第一金属线J1与第二金属线J2均设置有两个弯折部WZ，但是第一金属线J1与第二金属线J2仍然是垂直平分，通过设置弯折部的朝向与弯折部在第一金属线与第二金属线上的相对位置，使得图6所示的金属微结构绕垂直于第一金属线与第二金属线交点的轴线向任意方向旋转90度的图形都与原图重合。另外，还可以有其它变形，例如，第一金属线J1与第二金属线J2均设置多个弯折部WZ。

得到微结构的具体拓扑图案后，可通过将微结构按照比例缩小、放大的方式获得核心超材料片层和匹配超材料片层的折射率分布，也可通过以具体的一个微结构图案为基本图形，以通过演变获得基本图形的方式来获得核心超材料片层和匹配超材料片层的折射率分布。

下面详细介绍以平面雪花型为基本图形，通过演变方式获得核心超材料片层和匹配超材料片层折射率分布的具体步骤：

（1）确定微结构的附着基材。当超材料片层还包括覆盖层时，覆盖层的材质与基材材质相同。基材材质可选取FR-4、F4B或PS材料，无论选取何种材料，均可确定基材的折射率值。

（2）确定超材料单元的尺寸。超材料单元的尺寸由其所响应的电磁波频段的中心频点得到，利用该中心频点得到其波长，再取小于波长的五分之一的一个数值作为超材料单元的长度CD与宽度KD。

（3）确定微结构的材料及拓扑结构。本实施例中，微结构的材料为铜，微结构的拓扑结构为图4所示的平面雪花状的金属微结构，其线宽W各处一致；此处的拓扑结构，是指拓扑形状演变的基本图形。

（4）确定金属微结构的拓扑形状参数。如图4所示，本实施例中，平面雪花状的金属微结构的拓扑形状参数包括金属微结构的线宽W，第一金属线J1的长度a，第一金属分支F1的长度b。

（5）确定金属微结构的拓扑形状的演变限制条件。本实施例中，金属微结构的拓扑形状的演变限制条件有，金属微结构之间的最小间距WL（即如图4所示，金属微结构与超材料单元的长边或宽边的距离为WL/2），金属微结构的线宽W，超材料单元的尺寸；由于加工工艺限制，WL一般应大于等于0.1mm，同样，线宽W也是要大于等于0.1mm。限制线宽和超材料单元的尺寸后，金属微结构的拓扑形状参数只有a和b两个变量。金属微结构的拓扑形状的通过如图7至图8所示的演变方式，对应于某一特定频率（例如4GHZ），可以得到一个连续的折射率变化范围。

具体地，所述金属微结构的拓扑形状的演变包括两个阶段（拓扑形状演变的基本图形为图4所示的金属微结构）：

第一阶段：根据演变限制条件，在b值保持不变的情况下，将a值从最小值变化到最大值，此演变过程中的金属微结构均为“十”字形（a取最小值时除外）。在第一阶段中，金属微结构的拓扑形状的演变如图7所示，其从边长为W的正方形JX1向其四边生长金属并逐渐演变成最大的“十”字形拓扑形状JD1。在第一阶段中，随着金属微结构的拓扑形状的演变，与其对应的超材料单元的折射率连续增大。在第一阶段中，可确定核心超材料片层和匹配超材料片层上的最小折射率值，也即当金属微结构形状为边长为W的正方形JX1时的折射率值。

第二阶段：根据演变限制条件，当a增加到最大值时，a保持不变；此时，将b从最小值连续增加到最大值，此演变过程中的金属微结构均为平面雪花状。在第二阶段中，金属微结构的拓扑形状的演变如图8所示，即从最大的“十”字形拓扑形状JD1四个端点分别生长金属并逐渐演变成最大的平面雪花状的拓扑形状JD2，此处的最大的平面雪花状的拓扑形状JD2是指，第一金属分支J1与第二金属分支J2的长度b已经不能再伸长，否则第一金属分支与第二金属分支将发生相交。在第二阶段中，随着金属微结构的拓扑形状的演变，与其对应的超材料单元的折射率连续增大。在第二阶段中，可确定核心超材料片层和匹配超材料片层上的最大折射率值，也即当金属微结构形状为最大的平面雪花状拓扑形状JD2时的折射率值。

在上述第一阶段和第二阶段的演变过程中，均需要保证演变过程中的微结构的拓扑图案为各向同性的拓扑图案。

通过上述演变得到超材料单元的折射率变化范围需满足设计需要。如果上述演变得到超材料单元的折射率变化范围不满足设计需要，例如最大值太小，则变动WL与W，重新仿真，直到得到我们需要的折射率变化范围。

通过上述方法获得核心超材料片层和匹配超材料片层后，仿真超材料隐身装置的隐身效果，仿真时以360°全方向向超材料隐身装置发射电磁波，计算返回到原来发射方向的电磁波功率以计算超材料隐身装置的雷达截面，查看其隐身效果。第一仿真条件为：设置4层匹配超材料片层与17层核心超材料片层，核心超材料片层的最小折射率值n_min为3.1，第一匹配超材料片层的最小折射率值n_1min为1.5，第二匹配超材料片层的最小折射率值n_2min为1.5，第三匹配超材料片层的最小折射率值n_3min为2，第四匹配超材料片层的最小折射率值n_4min为2.5；电磁波偏移角度θ为30°，第二至第四匹配超材料片层的比例系数K₂、K₃、K₄分别为0.17、0.42、0.69，圆形区域最大半径值a值为0.09米，每一核心超材料片层和每一匹配超材料片层的厚度均为0.818毫米，因此本实施例中超材料隐身装置的总厚度为1.7178厘米。RCS dB值测试结果如图9所示，从图9可知，当电磁波在0°时效果最佳，在其他角度效果也较好，仅在25°时，RCS dB值超过10dB。

第二仿真条件与第一仿真条件的不同之处仅在于，第二仿真条件采用4层匹配超材料片层与18层核心超材料片层，超材料隐身装置总厚度为1.7996厘米。其RCS dB值测试结果如图10所示，从图10中可知，第二仿真条件的结果比第一仿真条件结果有较明显改善，电磁波在大多数地方的RCS值均低于10dB，可以令大部分正面过来的电磁波被屏蔽，隐身效果较佳。

本发明通过超材料原理制备隐身装置，设计简单、成本较低。可以想象地，如果利用吸波效果优良的材料制成本发明超材料隐身装置中匹配超材料片层和核心超材料片层的基材，则本发明超材料隐身装置的隐身效果会更好。这主要是因为吸波材料能吸收部分电磁波降低返回原方向的电磁波功率。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种超材料隐身装置，其特征在于：包括多层折射率分布不同的匹配超材料片层以及多层折射率分布相同的核心超材料片层，所述多层匹配超材料片层的折射率最小值小于所述核心超材料片层的折射率最小值；所述核心超材料片层与所述匹配超材料片层分别整体划分为多个超材料基本单元，所述核心超材料片层与所述匹配超材料片层的折射率分布为：以各片层中心点为圆心，各片层被划分为一个圆形区域和多个环形区域，在圆形区域和每个环形区域内，相同半径处的折射率相同，随着半径增大，折射率从超材料片层的最小值逐渐增加到最大值；圆形区域的最大半径与各个环形区域的间距相等。

2.如权利要求1所述的超材料隐身装置，其特征在于：所述核心超材料片层共有M层，沿电磁波入射方向，匹配超材料片层分为第一至第N层匹配超材料片层；第一层匹配超材料片层的折射率分布均匀，为n_1min，第二至第N层匹配超材料片层的折射率分布为n_jmin+K_j[n(r)-n_jmin]，j表示第二至第N层匹配超材料片层的序号，K_j表示第j层匹配超材料片层的比例系数，n(r)为核心超材料片层的折射率分布；核心超材料片层上，距圆心半径为r处的折射率为：

n(r)＝n_min+mod(RI(r)-n_min，n_max-n_min)；

$\mathrm{RI}\left(r\right)=n_{\min }+\frac{r}{d}\sin \left(\mathrm{\θ}\right);$

$n_{\max }=n_{\min }+\frac{a}{d}\sin \left(\mathrm{\θ}\right);$

d＝2*(k₂+k₃+····+k_n+M)*A；

其中，n_min为核心超材料片层的最小折射率值，θ为超材料隐身装置将电磁波偏移的角度，每层核心超材料片层与每层匹配超材料片层厚度均为A，mod为取余运算，a为圆形区域最大半径。

3.如权利要求2所述的超材料隐身装置，其特征在于：所述多层匹配超材料片层和多层核心超材料片层均包括基材以及周期排布于基材上的多个人造微结构以改变匹配超材料片层和核心超材料片层每点的折射率值。

4.如权利要求3所述的超材料隐身装置，其特征在于：所述人造微结构为人造金属微结构，所述人造金属微结构拓扑图案呈各向同性。

5.如权利要求4所述的超材料隐身装置，其特征在于：所述人造金属微结构呈平面雪花状，其具有相互垂直平分的第一金属线及第二金属线，所述第一金属线与第二金属线的长度相同，所述第一金属线两端连接有相同长度的两个第一金属分支，所述第一金属线两端连接在两个第一金属分支的中点上，所述第二金属线两端连接有相同长度的两个第二金属分支，所述第二金属线两端连接在两个第二金属分支的中点上，所述第一金属分支与第二金属分支的长度相等。

6.如权利要求5所述的超材料隐身装置，其特征在于：所述平面雪花状的人造金属微结构的每个第一金属分支及每个第二金属分支的两端还连接有完全相同的第三金属分支，相应的第三金属分支的中点分别与第一金属分支及第二金属分支的端点相连。

7.如权利要求5所述的超材料隐身装置，其特征在于：所述平面雪花状的金属微结构的第一金属线与第二金属线均设置有两个弯折部，所述平面雪花状的金属微结构绕垂直于第一金属线与第二金属线交点的轴线向任意方向旋转90度的图形都与原图重合。

8.如权利要求4所述的超材料隐身装置，其特征在于：所述多个人造金属微结构以平面雪花状金属微结构为基本形状演变得到，平面雪花状金属微结构包括相互垂直平分的第一金属线及第二金属线，所述第一金属线与第二金属线的长度相同，所述第一金属线两端连接有相同长度的两个第一金属分支，所述第一金属线两端连接在两个第一金属分支的中点上，所述第二金属线两端连接有相同长度的两个第二金属分支，所述第二金属线两端连接在两个第二金属分支的中点上，所述第一金属分支与第二金属分支的长度相等；演变方式为：(1)从正方形金属块向其四边生长金属形成第一金属线及第二金属线，第一金属线与第二金属线逐渐生长成最大值；(2)第一金属线与第二金属线生长成最大值后从第一金属线两端以及第二金属线两端分别生长第一金属分支和第二金属分支，第一金属分支和第二金属分支逐渐生长成最大值。

9.如权利要求1至8任一项所述的超材料隐身装置，其特征在于：超材料隐身装置共包括4层匹配超材料片层与17至18层核心超材料片层，核心超材料片层的最小折射率值为3.1，第一至第四匹配超材料片层的最小折射率值分别为1.5、1.5、2、2.5，圆形区域最大半径值a为0.09米。

10.如权利要求3所述的超材料隐身装置，其特征在于：所述基材为吸波材料。