CN113346252A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

本发明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。

Description

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
技术领域
本发明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。
背景技术
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。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明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。
本发明采用的技术方案如下：
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。
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。
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。
工作波长为工作频率的倒数。
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。
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。
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。
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。
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。本发明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。
所述的周围环境为大正方环形柱体腔以外的环境。
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。
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。
本发明的有益效果是：
本发明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。
本发明结构简单，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事领域。
附图说明
图1为本发明结构平面图；
图2为均匀法布里佩罗谐振腔结构示意图；
图3为本发明非均匀法布里佩罗谐振腔阵列内填充介质材料后的示意图；
图4为本发明小正方形柱体腔内填充慢光速材料的结构图；
图4中的(a)为上金属层的俯视图，(b)为下金属层的俯视图，(c)为慢光速材料基本单元的侧视结构图，(d)为镂空结构示意图；
图5为本发明小正方形柱体腔内填充慢光速材料的等效电参数反演图；
图6为本发明放置于点源中的仿真结果图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属本发明的保护范围。
全向匹配隐身结构在特定频率的TM波能实现全向匹配隐形，如图1所示，全向匹配隐身结构整体为柱状结构，主要在空间中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，且小正方形柱体腔、中正方环形柱体腔和大正方环形柱体腔的四周的侧柱面均对应平行布置。
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，即正方形柱体隐形区域腔的一个对角面重合于该两个外侧柱面之间的中正方环形柱体腔的外侧柱面。
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经全向匹配隐身结构隐形透射出去，具体是入射到全向匹配隐身结构中相邻金属片之间的间隙中。
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，每个柱体腔结构呈梯形柱体结构，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，中正方环形柱体腔中相邻的两个金属片之间均形成均匀两种法布里佩罗谐振腔，大正方环形柱体腔中相邻的两个金属片之间均形成非均匀两种法布里佩罗谐振腔；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。
如图1中，其中的线为一个金属片，为一个金属片的截面，金属片沿垂直于图1的纸面方向延伸。
中正方环形柱体腔的谐振腔内为空气；如图3所示，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，每个谐振腔内填充了不同比值的介质布置参数的介质材料，工作频率的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。使得TM波在小正方形柱体腔内走过的光学路径与没有法布里佩罗谐振腔阵列时TM波在大正方环形柱体腔和中正方环形柱体腔内走过的光学路径保持一致。
具体实施中，将介质材料和金属片通过全向匹配隐身结构整体柱状结构的两端端面设置部件或者固定端进而实现固定。
如图4的(c)所示，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，慢光速材料是由至少一个基本单元构成，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。
如图4的(a)和(b)所示，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。
金属镂空结构主要由两个均带有缺口的半开环相正对间隔布置构成，两个半开环以各自的缺口相对布置而布置。具体实施，如图4的(d)所示，半开环为半圆的环形结构，在半圆的环形结构的直径边中间开设缺口，两个半圆的环形结构以缺口正对布置。
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，只需要满足波在小正方形柱体腔内走过的光学路径与在结构外面走过的光学路径相同。
非均匀法布里佩罗谐振腔阵列中，每个谐振腔内填充的介质材料为任意低损耗非磁性材料，根据介质材料填充占比的不同，每个谐振腔内的环境等效为不同折射率的介质，使得电磁波在谐振腔内走过的光学路径等于工作波长的整数倍。介质材料具体通常例如为特氟龙板材、罗杰斯板材等，但不限于此。
正方形柱体隐形区域腔内填充介质为空气，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，放置任何材料均不被探测到。
具体实施的非均匀法布里佩罗谐振腔阵列中，多个金属片的外端部均平齐位于大正方环形柱体腔的外侧柱面上，多个金属片的内端部均平齐位于大正方环形柱体腔的内侧柱面上；均匀法布里佩罗谐振腔阵列中，多个金属片的外端部均平齐位于中正方环形柱体腔的外侧柱面上，多个金属片的内端部均平齐位于中正方环形柱体腔的内侧柱面上。大正方环形柱体腔的内侧柱面和中正方环形柱体腔的外侧柱面重合，中正方环形柱体腔的内侧柱面和小正方形柱体腔的外侧柱面重合。
本发明的工作原理为：
根据变换光学原理，有一各向异性材料，电参数满足ε＝μ＝{a,1/a,1/a}，其中a表示常数，ε表示等效介电常数，μ表示等效磁导率。当a→∞时，材料可视为光学空洞，当光波穿过它时，光没有任何的相位累积。然而这种具有极端奇异的性质现实中很难实现。为此可以考虑如图2所示的金属狭缝周期阵列结构，该结构能够支持表面等离子体的传播。金属片的厚度为p金属片之间的空气间隙为q，拱形金属片的周期长度为d＝p+q。
这里λ＞＞d，λ表示工作波长，周期金属阵列可以看成εx＝∞,εy＝1/(1-f),μz＝1-f的有效介质，其中f＝p/d代表了金属片厚度所占周期长度的比例，εx和εy分别表示x方向的等效介电常数与y方向的等效介电常数，μz表示z方向的等效磁导率，f表示工作频率，当波长满足如下关系：
Figure BDA0003089245910000071
其中，x1'表示电磁波入射进入介质的坐标，x'2表示电磁波射出介质的坐标，m表示整数，n表示折射率，λ表示工作波长，x'表示变量。
均匀法布里佩罗谐振腔阵列能取得较好的透射效果，并且不引起相位的变化。在此基础上提出了非均匀法布里佩罗谐振腔，如图3所示。金属片之间的间隙不是处处相等的并且腔体内填充了不同比例的低损耗非磁性介质，按照厚度占比的不同，腔体内等效为不同折射率的介质，使得
Figure BDA0003089245910000072
即特定频率的TM波在腔体内走过的电长度等于波长的整数倍。这些非均匀法布里佩罗谐振腔能将正方环形柱体腔四边的场变换至小正方形的四边而不引起相位的变化。同时，由于TM波在小正方形柱体腔内走过的路径比在大正方环形柱体腔外面走过的路径短，为了保证相位的一致，在小正方形柱体腔需填充慢光速材料，即折射率大于周围环境并且在工作频率等介电常数与磁导率相等的材料，使得波在材料中走过的光学路径与在大正方环形柱体腔外走过的光学路径相同，因此所设计的结构能实现全向匹配隐身。
具体实施例：本发明柱面的截面结构如图1所示，由8组大小不一的区域1的100片铜片与大小相同的区域2的100片0.03m的铜片按一定的间隙构成大正方环形柱体腔内含一个小正方形柱体腔的结构，大正方环形柱体腔的外边长为0.13658m，小正方形柱体腔的外边长为0.052m。同时，如图1左上角所示，区域1中的金属片及金属片之间填充的不同比例的介质可分为上下完全相同对称的两部分(Ⅰ、Ⅱ)。大正方环形柱体腔的四个边长与小正方形柱体腔的四个边长之间各包含一个正方形柱体腔隐形区域腔，该隐身区域腔边长为0.03m。所有金属片高0.16m，高度方向即沿图1的垂直于纸面方向。
区域1中的金属片具体参数按照图1中的模型如表所示：
Figure BDA0003089245910000073
Figure BDA0003089245910000081
上述金属片的结构参数还不足以使10GHz的TM波在其中走过的光学路径等于波长的整数倍，为此需要在金属片所构成的法布里佩罗谐振腔内填充不同比例的材料，在本结构中该介质材料采用了进口尼龙，其介电常数为2.53，损耗正切角为0.005。谐振腔填充介质的方式如图3所示，厚度占比为：填充介质宽度/谐振腔宽度＝b/a，尽管谐振腔是非均匀的，但在不同位置，厚度占比始终保持一致。在图1的区域1的大柱体腔结构中，谐振腔内填充介质的厚度占比可分为上下完全相同对称的两部分(Ⅰ、Ⅱ)，区域1中不同谐振腔内填充介质的厚度占比与等效折射率如下表所示。
Figure BDA0003089245910000082
Figure BDA0003089245910000091
上表中，例如1-2表示图1中的区域1的大柱体腔结构内第一个金属片和第二个金属片之间的间隙。
此外，小正方形柱体腔内所填充的慢光速材料，其单个单元的结构如图4所示。单元的周期长度a＝8mm，有三层结构，从上到下分别是特氟龙、超材料、特氟龙，厚度h1＝1mm，h2＝2.55mm，特氟龙的介电常数为2。每个超材料单元的正反两面各有四个相同大小的圆盘，每个圆盘旋转90度得到相邻的圆盘。圆盘的尺寸为c＝0.32mm，r＝1.52mm，g＝0.1253mm，w＝0.22mm。如图5的电参数反演图所示，在10GHz处该慢光速材料的介电常数与磁导率等效为εreal＝μreal＝2.63。
按照上述实施例布置，利用COMSOL软件进行仿真得到点源情况下的全向隐身效果如图6所示，图中微弱散射是由于外面考虑实验加工精度，设计的FPC尺寸不够小引起的，可以通过降低腔体尺寸及腔体壁进一步消除。
以上的实例并非对本发明作任何形式上的限定，任何熟悉本专业的技术人员可以利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实例所作的任何的简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

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。
3.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：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有空气和介质材料，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。
4.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：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。
5.根据权利要求4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：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。
6.根据权利要求4或5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：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。
7.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：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。
8.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：所述的正方形柱体隐形区域腔放置于任何物体或者材料，所放置的任何物体或者材料能不被探测到。
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