一种具有隐身功能的增强型电小天线

摘要

本发明的一种具有隐身功能的增强型电小天线涉及一种可实现对探测波隐身和己方通讯信号增强的天线，目的是为了克服现有离子体隐身和增强装置中两套等离子体源同时工作时，由于相互之间可能存在干扰，等离子体参数的精准调控难度较大的问题，包括：外层等离子体罩是由外层等离子体所形成的球壳状等离子体罩，且外层等离子体罩中外层等离子体的密度和碰撞频率均匀分布；内层等离子体罩是由内层等离子体所形成的球壳状等离子体罩，且内层等离子体罩中内层等离子体的密度和碰撞频率均匀分布；内层等离子体罩设置在外层等离子体罩内部；电小偶极子天线为球形，该电小偶极子天线同心设置于内层等离子体罩内部，且电小偶极子天线与内层等离子体罩无间隙。

权利要求

1.一种具有隐身功能的增强型电小天线，其特征在于，包括外层等离子体罩(1)、内层等离子体罩(2)和电小偶极子天线(3)；

所述外层等离子体罩(1)是由外层等离子体所形成的球壳状等离子体罩，且所述外层等离子体罩(1)中外层等离子体的密度和碰撞频率均匀分布；

所述内层等离子体罩(2)是由内层等离子体所形成的球壳状等离子体罩，且所述内层等离子体罩(2)中内层等离子体的密度和碰撞频率均匀分布；

所述内层等离子体罩(2)设置在所述外层等离子体罩(1)内部；

所述电小偶极子天线(3)为球形，该电小偶极子天线(3)同心设置于所述内层等离子体罩(2)内部，且所述电小偶极子天线(3)与所述内层等离子体罩(2)之间无间隙；

外层等离子体罩(1)开启时内层等离子体罩(2)关闭，内层等离子体罩(2)开启时外层等离子体罩(1)关闭；

当外层等离子体罩(1)开启时，外层等离子体罩(1)中外层等离子体的参数应满足如下条件，用于实现通讯信号的全向增强：其中，rin和rout分别为外层等离子体罩(1)的内径和外径，νout为外层等离子体的碰撞频率，ωout为外层等离子体频率；din为内层等离子体罩(2)的厚度，电小偶极子天线(3)的半径为r0，λ1为电小偶极子天线(3)辐射的通讯信号的波长λ1＝2πc/ω1，ω1为电小偶极子天线(3)辐射的通讯信号的角频率，c为光在真空中的传播速度，ωout1为通讯信号在外层等离子体罩(1)上形成的高能级一阶杂化时对应的外层等离子体频率，表达式为：当外层等离子体罩(1)开启时，外层等离子体罩(1)中外层等离子体的参数应满足如下条件，用于实现通讯信号的全向增强：其中，ωout2为通讯信号在外层等离子体罩(1)上形成的低能级一阶杂化时对应的外层等离子体频率，表达式为：外层等离子体罩(1)中外层等离子体的参数应满足如下条件，用于实现基于偶极‑偶极法诺共振的全向隐身：或

其中，ω2为探测波角频率，且ωin/ω2>1；ωin为内层等离子体频率，ε0为真空中的介电常数，k1和k2为常数，取值范围分别为0.05≤k1≤0.2，0.05≤k2≤0.5；nout为外层等离子体的密度；me为电子质量，e表示元电荷量；ωout3表示探测波在外层等离子体罩(1)上形成的高能级一阶杂化时对应的外层等离子体频率，表示式为：外层等离子体罩(1)中外层等离子体的参数应满足如下条件，用于实现基于偶极‑四极法诺共振的背向隐身：或

其中，探测波的波长λ2＝2πc/ω2，k3为常数，取值范围为1.7≤k3≤1.9。

2.根据权利要求1所述的一种具有隐身功能的增强型电小天线，其特征在于，内层等离子体罩(2)与所述外层等离子体罩(1)之间具有间隙。

3.根据权利要求2所述的一种具有隐身功能的增强型电小天线，其特征在于，所述外层等离子体罩(1)与所述内层等离子体罩(2)偏心设置。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种具有隐身功能的增强型电小天线，其特征在于，还包括电源、外层等离子体发生装置和内层等离子体发生装置；

所述外层等离子体发生装置，用于生成外层等离子体罩(1)；

所述内层等离子体发生装置，用于生成内层等离子体罩(2)；

所述电源，同时与外层等离子体发生装置和内层等离子体发生装置连接，用于错时激励外层等离子体发生装置和内层等离子体发生装置。

5.根据权利要求4所述的一种具有隐身功能的增强型电小天线，其特征在于，r0满足r0×2π/λ1<0.5。

6.根据权利要求5所述的一种具有隐身功能的增强型电小天线，其特征在于，内层等离子体罩(2)开启时，内层等离子体罩(2)中内层等离子体的参数应满足如下条件：其中，νin为内层等离子体的碰撞频率，nin为内层等离子体的密度。

说明书

一种具有隐身功能的增强型电小天线

技术领域

[0001] 本发明涉及一种可实现对探测波隐身和己方通讯信号增强的天线。

背景技术

[0002] 等离子体隐身作为一种新兴的主动隐身技术，具有吸波频带宽，吸收率高，无需改变目标外形结构设计以及动态连续可调等独特的优势。然而，现阶段的等离子体隐身技术往往采用在通讯系统尚未工作时快速启动等离子体的方式实现隐身，持续性和稳定性较差。一个重要的原因是，等离子体在对探测波隐身的同时，也会屏蔽己方的通讯信号。

[0003] 另一方面，纳米光学和等离子体激元学的快速发展，使得我们能够在亚波长尺度下更加灵活、有效地调控电磁波的行为。虽然这些原理和方法的提出和实验验证主要集中在光学波段，但是当我们所研究系统的归一化特征参数(例如，尺寸、介电常数、磁导率)与相应的光学频段的参数一致时，相关的原理和方法就可以推广到气体放电等离子体所处的微波波段，并为等离子体领域的发展提供源源不断的动力。

[0004] 对于等离子体隐身技术来说，这些原理和方法正是提高等离子体隐身性能和解决其通讯瓶颈问题的新思路。对于前者，散射抵消法、Kerker效应、法诺共振是调制目标散射特性强有力的工具。散射抵消法的基本原理是使探测波在外层隐身介质中激发与内层目标中方向相反的电极化矢量，进而从整体上减小目标散射能力，实现全向隐身。特别地，当目标相对介电常数小于0或为完美电导体时，外层隐身介质的相对介电常数应处于0～1。Kerker效应的基本原理是通过改变目标散射场中的各阶电分量或磁分量，从而抑制特定方向上的散射。例如，电偶极散射和磁偶极散射或电四极散射相长干涉可实现背向隐身，电偶极散射和磁偶极散射相消干涉可实现前向隐身。法诺共振是一种由连续态和离散的局域态干涉形成非对称散射的一种现象。对于纳米球壳结构，内外表面的偶极共振的干涉或者外表面的偶极和四极共振的干涉都会导致法诺极小值，即散射的极小值。

[0005] 对于后者，近年来研究人员将等离子体激元学中的局域等离子体激元理论成功推广到气体放电等离子体领域，通过亚波长等离子体薄层近场包覆电小偶极子天线，在MHz～GHz频段内实现了全向增强电小偶极子天线的辐射能力。亚波长等离子体调制增强微波电磁辐射技术的成功实践为解决等离子体隐身技术中的通讯瓶颈问题提供了新的研究思路。

[0006] 围绕这一思路，申请号为CN201610356451.8的专利中公开的“采用等离子体调制增强小型化全向型天线电磁辐射的装置”利用单层等离子体包覆小型化全向型天线解决了传统金属导体天线不能同时实现高增益和小型化，等离子体天线增益小且噪声大的问题。此外，由于等离子体对探测波的吸收和散射作用，该装置可以实现隐身功能。但是该专利没有给出具体的实现增强时等离子体尺寸、密度、碰撞频率应满足的条件。此外，对于通讯增强，大量实验和数值模拟研究表明，实现增强的条件是等离子体频率大于通讯波的角频率且等离子体对电磁波的吸收作用较弱。当等离子体对探测波的吸收作用较强时，虽然能减小系统的雷达散射截面，实现吸收型等离子体隐身，但增强效果也会变差。对于隐身，当系统尺寸远小于探测波波长时，由散射抵消法相关的理论知，实现隐身的条件是探测波角频率大于等离子体频率；当系统尺寸接近或大于探测波波长时，实现散射型隐身的前提是探测波频率远大于通讯波频率且等离子体存在一定的密度梯度。总的来说，该专利同时实现隐身和通讯增强的前提是等离子体对电磁波的吸收作用不太强且探测波频率大于通讯波频率。

[0007] 申请号为CN201910678454.7的专利中公开的“信号增强型等离子体隐身天线窗”首次采用双层等离子体包覆电小偶极子天线的结构，实现了隐身和通讯增强的协同作用，其中低密度、低碰撞频率外层等离子体罩用于减小天线窗的雷达散射截面，高密度、低碰撞频率内层等离子体罩用于增强通讯信号。2020年，Chen等人分析了0.6GHz探测波和1GHz通讯波组合下，这种双层等离子体结构实现隐身和通讯增强协同作用的物理机制并进一步将协同作用延拓到其他探测波和通讯波的组合。但是总的来说，这种双层等离子体结构仍存在三方面的问题：

[0008] (1)现有的双层等离子体实施方案通常采用低密度外层等离子体包覆高密度内层等离子体。从本质上讲，低密度外层等离子体对高密度内层等离子体隐身的原理是散射抵消法。这种方法适合于探测波频率小于通讯波频率情况下隐身和通讯增强的协同作用。当探测波频率大于或等于通讯波频率时，需要进一步提高外层等离子体密度，此时外层等离子体对内层等离子体主导的增强效应的削减作用较强，且由等离子体杂化理论知，双层结构下最佳的增强频率点相对于仅内层作用的情况存在较大偏差，不利于实现较好的隐身和通讯增强协同作用，特别是给定通讯波和探测波频率情况下的协同作用；

[0009] (2)现有的双层等离子体结构采用同时激励的模式，通常需要使用两套对应的电源和匹配设备，系统较为复杂和笨重，会严重影响可移动通讯设备的整体性能；

[0010] (3)当两套等离子体源同时工作时，由于相互之间可能存在干扰，等离子体参数的精准调控难度较大。

[0011] 综上，当前基于等离子体实现隐身和通讯增强协同作用的方案局限于某一类通讯波和探测波的频率组合，缺少一种更具一般性可同时实现隐身和通讯增强的等离子体结构和参数设计方案。

发明内容

[0012] 本发明的目的是为了克服现有离子体隐身和增强装置中两套等离子体源同时工作时，由于相互之间可能存在干扰，等离子体参数的精准调控难度较大的问题，提供了一种具有隐身功能的增强型电小天线。

[0013] 本发明的一种具有隐身功能的增强型电小天线，包括外层等离子体罩、内层等离子体罩和电小偶极子天线；

[0014] 外层等离子体罩是由外层等离子体所形成的球壳状等离子体罩，且外层等离子体罩中外层等离子体的密度和碰撞频率均匀分布；

[0015] 内层等离子体罩是由内层等离子体所形成的球壳状等离子体罩，且内层等离子体罩中内层等离子体的密度和碰撞频率均匀分布；

[0016] 内层等离子体罩设置在外层等离子体罩内部；

[0017] 电小偶极子天线为球形，该电小偶极子天线同心设置于内层等离子体罩内部，且电小偶极子天线与内层等离子体罩之间无间隙。

[0018] 进一步地，内层等离子体罩与外层等离子体罩之间具有间隙。

[0019] 进一步地，外层等离子体罩与内层等离子体罩偏心设置。

[0020] 进一步地，还包括电源、外层等离子体发生装置和内层等离子体发生装置；

[0021] 外层等离子体发生装置，用于生成外层等离子体罩；

[0022] 内层等离子体发生装置，用于生成内层等离子体罩；

[0023] 电源，同时与外层等离子体发生装置和内层等离子体发生装置连接，用于错时激励外层等离子体发生装置和内层等离子体发生装置，使得外层等离子体罩开启时内层等离子体罩关闭，内层等离子体罩开启时外层等离子体罩关闭。

[0024] 进一步地，电小偶极子天线的半径为r0，且r0满足r0×2π/λ1<0.5；

[0025] 其中，λ1为电小偶极子天线辐射的通讯信号的波长λ1＝2πc/ω1，ω1为电小偶极子天线辐射的通讯信号的角频率，c为光在真空中的传播速度。

[0026] 进一步地，内层等离子体罩开启时，内层等离子体罩中内层等离子体的参数应满足如下条件：

[0027]

[0028] 其中，ωin为内层等离子体频率，din为内层等离子体罩的厚度，νin为内层等离子体的碰撞频率，nin为内层等离子体的密度，ε0为真空中的介电常数，me为电子质量，e表示元电荷量。

[0029] 进一步地，当外层等离子体罩开启时，外层等离子体罩中外层等离子体的参数应满足如下条件，用于实现通讯信号的全向增强：

[0030]

[0031] 其中，rin和rout分别为外层等离子体罩的内径和外径，νout为外层等离子体的碰撞频率，ωout为外层等离子体频率；ωout1为通讯信号在外层等离子体罩上形成的高能级一阶杂化时对应的外层等离子体频率，表达式为：

[0032]

[0033] 进一步地，当外层等离子体罩开启时，外层等离子体罩中外层等离子体的参数应满足如下条件，用于实现通讯信号的全向增强：

[0034]

[0035] 其中，ωout2为通讯信号在外层等离子体罩上形成的低能级一阶杂化时对应的外层等离子体频率，表达式为：

[0036]

[0037] 进一步地，外层等离子体罩中外层等离子体的参数应满足如下条件，用于实现基于偶极‑偶极法诺共振的全向隐身；：

[0038]

[0039] 或

[0040]

[0041] 其中，ω2为探测波角频率，且ωin/ω2>1；k1和k2为常数，取值范围分别为0.05≤k1≤0.2，0.05≤k2≤0.5；nout为外层等离子体的密度；ωout3表示探测波在外层等离子体罩上形成的高能级一阶杂化时对应的外层等离子体频率，表示式为：

[0042]

[0043] 进一步地，外层等离子体罩中外层等离子体的参数应满足如下条件，用于实现基于偶极‑四极法诺共振的背向隐身：

[0044]

[0045] 或

[0046]

[0047] 其中，k3为常数，取值范围为1.7≤k2≤1.9。

[0048] 本发明的有益效果是：

[0049] (1)拓宽了可实现隐身和通讯增强协同作用的探测波和通讯波频率组合范围，即探测波频率既可以小于通讯波频率，也可以大于和等于通讯波频率；

[0050] (2)相比于现有的双层等离子体结构，本发明中内外层等离子体采用错时激励的模式，只需要一套电源和匹配设备即可实现，有效地优化了系统整体结构和重量，且更有利于实现等离子体参数的精准调控。

附图说明

[0051] 图1为本发明的一种具有隐身功能的增强型电小天线的剖视结构示意图。

具体实施方式

[0052] 具体实施方式一、本实施方式的目的是解决等离子体隐身技术中的通讯瓶颈问题，从等离子体的动态可调性和探测/通讯波时序差异性角度出发，基于法诺共振和等离子体杂化理论提供一种更具一般性的可同时实现隐身和通讯增强的等离子体发生装置的设计方法。

[0053] 本实施方式的一种具有隐身功能的增强型电小天线，可同时实现隐身和通讯增强，包括球壳型外层等离子体罩，球壳型内层等离子体罩和球形电小偶极子天线。

[0054] 内层等离子体罩2位于外层等离子体罩1内，内层等离子体罩2的中心与外层等离子体罩1的中心可重合或处于偏心状态；

[0055] 球形电小偶极子天线3与内层等离子体罩2同轴嵌套，且球形电小偶极子天线3与内层等离子体罩2无间隙。

[0056] 内层和外层等离子体罩中等离子体密度和碰撞频率均匀分布。

[0057] 当不需要隐身时，仅开启内层等离子体，通过内层等离子体增强电小偶极子天线的辐射信号；当需要隐身时，关闭内层等离子体，开启外层等离子体，一方面保持对电小偶极子天线的辐射信号的增强作用，另一方面，相比于仅内层等离子体开启的情况，减小系统在探测波下的雷达散射截面。

[0058] 根据实际的通讯波和探测波频率设计内外层等离子体罩的参数。具体方法如下，设电小偶极子天线辐射的通讯信号的角频率为ω1，波长λ1＝2πc/ω1，探测波的角频率为ω2，波长λ2＝2πc/ω2，其中c为光在真空中的传播速度。设球形电小偶极子天线的半径为r0，且r0满足r0×2π/λ1<0.5。

[0059] 仅开启内层等离子体时，为了使内层等离子体对电小偶极子天线辐射的通讯信号的增强效果大于10dB，内层等离子体参数应满足式(1‑1)—(1‑4)

[0060] 1<ωin/ω1≤2.5                          (1‑1)

[0061] 0

[0062] νin/ω1≤0.1                            (1‑3)

[0063] nin＝ωin2ε0me/e2                         (1‑4)

[0064] 其中，ωin为内层等离子体频率，din为内层等离子体厚度，νin为内层等离子体碰撞频率，nin为内层等离子体密度，ε0表示真空中的介电常数，me表示电子质量，e表示元电荷量。

[0065] 仅开启外层等离子体时，一方面为了使外层等离子体能够全向增强电小偶极子天线辐射的通讯信号，由等离子体杂化理论知，外层等离子体尺寸、碰撞频率和外层等离子体频率应满足式(1‑6)—(1‑8)和(1‑9)或(1‑10)

[0066] rin≥din+r0                           (1‑6)

[0067] (rout‑rin)/λ1≤0.06                        (1‑7)

[0068] νout/ω1≤0.1                           (1‑8)

[0069] ‑0.1≤(ωout1‑ωout)/ω1≤0.1                    (1‑9)

[0070] ‑0.2≤(ωout2‑ωout)/ω1≤0.2                   (1‑10)

[0071] 其中，rin和rout代表外层等离子体球壳的内外径，νout表示外层等离子体的碰撞频率，ωout为外层等离子体频率，ωout1和ωout2分别表示通讯波在外层等离子体球壳上形成的高和低能级一阶杂化时对应的外层等离子体频率，二者的表达式分别为

[0072]

[0073]

[0074] 另一方面，相比于仅开启内层等离子体的情况，为了减小系统整体的雷达散射截面，探测波角频率需满足式(1‑13)

[0075] ωin/ω2>1         (1‑13)

[0076] 在此基础上，需要分为两种情况讨论。

[0077] 第一种情况是借助偶极‑偶极法诺共振实现全向隐身，考虑到实现隐身的同时，需要保证外层等离子体对电小偶极子天线的增强效果，则外层等离子体频率需满足式(1‑14)和(1‑15)

[0078] ‑0.2≤(ωout3‑ωout1)/ω1≤0.1                    (1‑14)

[0079] ωout＝ωout3+k1ω2                        (1‑15)

[0080] 或者式(1‑16)和(1‑17)

[0081] ‑0.5≤(ωout3‑ωout1)/ω1≤0.1                    (1‑16)

[0082] ωout＝ωout3+k2ω2                       (1‑17)

[0083] 其中k1和k2为常数，取值范围分别为0.05≤k1≤0.2，0.05≤k2≤0.5，ωout3表示探测波在外层等离子体球壳上形成的高能级一阶杂化时对应的外层等离子体频率，表示式为[0084]

[0085] 上述式(1‑14)和(1‑15)或者式(1‑16)和(1‑17)也可以独立出来，仅用于实现借助偶极‑偶极法诺共振实现全向隐身而不必必须与外层等离子体能够全向增强电小偶极子天线辐射的通讯信号功能同时实现。

[0086] 第二种情况是借助偶极‑四极法诺共振实现背向隐身，考虑到实现隐身的同时，需要保证外层等离子体对电小偶极子天线的增强效果，则外层等离子体尺寸和频率需满足式(1‑9)或(1‑10)以及(1‑19)和(1‑20)

[0087] 0.13≤rout/λ2≤0.2或0.13≤rin/λ2≤0.2             (1‑19)

[0088] ωout＝k3ω2                          (1‑20)

[0089] 其中k3为常数，取值范围为1.7≤k2≤1.9。

[0090] 上述式(1‑19)和(1‑20)也可以独立出来，仅用于实现借助偶极‑偶极法诺共振实现全向隐身而不必必须与外层等离子体能够全向增强电小偶极子天线辐射的通讯信号功能同时实现。

[0091] 已知外层等离子体频率，则可通过式(1‑21)求得外层等离子体密度nout[0092] nout＝ωout2ε0me/e2      (1‑21)

[0093] 最佳实施例一，本实施例是对实施方式一的进一步说明，本实施例中的一种具有隐身功能的增强型电小天线，是一种基于法诺共振和等离子体杂化效应的可同时实现隐身和通讯增强的装置，包括内外2个球壳型等离子体罩和球形电小偶极子天线。

[0094] 外层等离子体罩1与内层等离子体罩2同轴嵌套，内层等离子体罩与球形电小偶极子天线3紧密接触，且无间隙。

[0095] 设探测波频率为0.9GHz，通讯波频率为1GHz，球形电小偶极子天线的半径r0＝0.6cm，内层等离子体厚度din＝1cm，νin＝0.1GHz，外层等离子体的内外径rin和rout分别为
1.6cm和2.1cm，νout＝0.1GHz。

[0096] 当无需隐身时，仅开启内层等离子体，使内层等离子体的密度为nin＝3.66×1016m‑3(ωin/ω1＝1.72)，此时相比于无等离子体包覆的情况，电小偶极子天线的辐射增益为
28.815dB。另外，仅开启内层等离子体时，系统的背向、前向和空间平均雷达散射截面分别为‑31.995dBsm，‑31.968dBsm，‑34.639dBsm。

[0097] 当需要隐身时，关闭内层等离子体，开启外层等离子体，已知探测波、通讯波频率和外层等离子体尺寸，可求得ωout1＝1.08×2πGHz，ωout2＝2.63×2πGHz，ωout3＝0.97×2πGHz。此时由于(ωout3‑ωout1)/ω1＝‑0.11满足式(1‑14)，则系统可实现全向隐身和全向增强。由式(1‑15)和(1‑21)，取实际的外层等离子体频率和密度分别为ωout＝1.13×2πGHz，16 ‑3
nout＝1.58×10 m 。此时相比于无等离子体包覆的情况，电小偶极子天线的辐射增益为
14.84dB；系统的背向、前向和空间平均雷达散射截面分别为‑48.727dBsm，‑46.851dBsm，‑
50.202dBsm。相比于仅内层等离子体包覆的情况，背向、前向和空间雷达散射截面分别下降了16.732dBsm，14.833dBsm，15.563dBsm。

[0098] 最佳实施例二，本实施例是对实施方式一的进一步说明，本实施例中的一种具有隐身功能的增强型电小天线，是一种基于法诺共振和等离子体杂化效应的可同时实现隐身和通讯增强的装置，包括内外2个球壳型等离子体罩和球形电小偶极子天线。

[0099] 外层等离子体罩1与内层等离子体罩2同轴嵌套，内层等离子体罩与球形电小偶极子天线3紧密接触，且无间隙。

[0100] 设探测波频率为1GHz，通讯波频率为1GHz，球形电小偶极子天线的半径r0＝0.6cm，内层等离子体厚度din＝1cm，νin＝0.1GHz，外层等离子体的内外径rin和rout分别为
1.6cm和2.1cm，νout＝0.1GHz。

[0101] 当无需隐身时，仅开启内层等离子体，使内层等离子体的密度为nin＝3.66×1016m‑3(ωin/ω1＝1.72)，此时相比于无等离子体包覆的情况，电小偶极子天线的辐射增益为
28.815dB。另外，仅开启内层等离子体时，系统的背向、前向和空间平均雷达散射截面分别为‑19.845dBsm，‑19.816dBsm，‑22.497dBsm。

[0102] 当需要隐身时，关闭内层等离子体，开启外层等离子体，已知探测波、通讯波频率和外层等离子体尺寸，可求得ωout1＝1.08×2πGHz，ωout2＝2.63×2πGHz，ωout3＝1.08×2πGHz。此时由于(ωout3‑ωout1)/ω1＝0满足式(1‑14)，则系统可实现全向隐身和全向增强。由式(1‑15)和(1‑21)，取实际的外层等离子体频率和密度分别为ωout＝1.13×2πGHz，nout＝16 ‑3
1.58×10 m 。此时相比于无等离子体包覆的情况，电小偶极子天线的辐射增益为
14.84dB；系统的背向雷达散射截面，前向雷达散射截面和空间平均雷达散射截面分别为‑
28.563dBsm，‑28.065dBsm，‑30.983dBsm。相比于仅内层等离子体包覆的情况，背向、前向和空间雷达散射截面分别下降了8.718dBsm，8.249dBsm，8.486dBsm。

[0103] 最佳实施例三，本实施例是对实施方式一的进一步说明，本实施例中的一种具有隐身功能的增强型电小天线，是一种基于法诺共振和等离子体杂化效应的可同时实现隐身和通讯增强的装置，包括内外2个球形等离子体罩和球形电小偶极子天线。

[0104] 外层等离子体罩1与内层等离子体罩2同轴嵌套，内层等离子体罩与球形电小偶极子天线3紧密接触，且无间隙。

[0105] 设探测波频率为1.5GHz，通讯波频率为1GHz，球形电小偶极子天线的半径r0＝0.6cm，内层等离子体厚度din＝1cm，νin＝0.1GHz，外层等离子体的内外径rin和rout分别为
1.6cm和2.6cm，νout＝0.1GHz。

[0106] 当无需隐身时，仅开启内层等离子体，使内层等离子体的密度为nin＝3.66×1016m‑3(ωin/ω1＝1.72)，此时相比于无等离子体包覆的情况，电小偶极子天线的辐射增益为
28.815dB。另外，有内层等离子体时，系统的背向、前向和空间平均雷达散射截面分别为‑
40.253dBsm，‑39.462dBsm，‑42.531dBsm。

[0107] 当需要隐身时，关闭内层等离子体，开启外层等离子体，已知探测波、通讯波频率和外层等离子体尺寸，可求得ωout1＝1.13×2πGHz，ωout2＝2.14×2πGHz，ωout3＝1.69×2πGHz。此时由于(ωout3‑ωout2)/ω1＝‑0.45满足式(1‑16)，则系统可实现全向隐身和全向增强。由式(1‑17)和(1‑21)，取实际的外层等离子体频率和密度分别为ωout＝1.98×2πGHz，16 ‑3
nout＝4.86×10 m 。此时相比于无等离子体包覆的情况，电小偶极子天线的辐射增益为
13.182dB；系统的背向、前向和空间平均雷达散射截面分别为‑50.004dBsm，‑43.518dBsm，‑
49.053dBsm。相比于仅内层等离子体包覆的情况，背向、前向和空间雷达散射截面分别下降了9.751dBsm，4.056dBsm，6.522dBsm。

[0108] 最佳实施例四，本实施例是对实施方式一的进一步说明，本实施例中的一种具有隐身功能的增强型电小天线，是一种基于法诺共振和等离子体杂化效应的可同时实现隐身和通讯增强的装置，包括内外2个球形等离子体罩和球形电小偶极子天线。

[0109] 外层等离子体罩1与内层等离子体罩2同轴嵌套，内层等离子体罩与球形电小偶极子天线3紧密接触，且无间隙。

[0110] 设探测波频率为1.5GHz，通讯波频率为1GHz，球形电小偶极子天线的半径r0＝0.6cm，内层等离子体厚度din＝1cm，νin＝0.1GHz，外层等离子体的内外径rin和rout分别为
1.6cm和2.6cm，νout＝0.1GHz。

[0111] 当无需隐身时，仅开启内层等离子体，使内层等离子体的密度为nin＝3.66×1016m‑3(ωin/ω1＝1.72)，此时相比于无等离子体包覆的情况，电小偶极子天线的辐射增益为
28.815dB。另外，有内层等离子体时，系统的背向、前向和空间平均雷达散射截面分别为‑
40.253dBsm，‑39.462dBsm，‑42.531dBsm。

[0112] 当需要隐身时，关闭内层等离子体，开启外层等离子体，由于rout/λ2＝0.13满足式(1‑19)，则可通过第二种隐身方式实现背向隐身。取ωout＝1.8ω2，则由式(1‑21)可计算得16 ‑3
到外层等离子体密度nout＝9.04×10 m 。此时相比于无等离子体包覆的情况，电小偶极子天线的辐射增益为12.56dB；系统的背向、前向和空间平均雷达散射截面分别为‑
57.552dBsm，‑19.55dBsm，‑27.914dBsm。相比于仅内层等离子体包覆的情况，背向雷达散射截面下降了17.299dBsm。