近日，围绕雷达探测条件下的三维电磁隐身与空间电磁调控问题，南京信息工程大学集成电路学院微电子科学与工程专业本科生赵家秋，在张玉禄老师指导下，于三维电磁隐身结构设计方向取得重要研究进展。研究团队提出了一种面向真实三维目标的超薄共形隐形斗篷设计方法，突破了传统隐身技术长期停留在“平面吸波或等效二维调控”的技术局限。相关成果以 “Design of Invisibility Cloak Assisted by 3-D Microwave Circuits” 为题，发表于国际权威期刊 IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters。
在雷达隐身领域，三维目标的电磁隐身始终是比平面结构更具挑战性的核心问题。与常见的平面吸波材料或二维超表面不同，真正的三维隐身并非通过耗散电磁能量来降低回波，而是需要在空间中重构电磁场分布，引导入射波在三维结构周围平滑绕射传播，并在远场恢复原始波前形态。现有多数隐身方案仍以平面结构为主，其工作机理本质上依赖吸收或局部散射抑制，难以适用于管状、柱状等三维目标，更难实现对复杂曲面结构的共形包覆。
针对上述瓶颈，研究团队提出了一种面向三维隐身的新设计范式。该方法不再将隐身结构视为简单的平面吸波或等效表面阻抗调制问题，而是将三维电磁场调控过程映射为三维微波电路网络问题。通过构建空间中的三维微波电路等效模型，将隐形斗篷在径向与轴向上的电磁响应统一描述为由传输线、电容等单元构成的网络系统，并结合全波仿真得到的电流分布，对电磁波在三维空间中的传播、分流与重构机理进行清晰刻画。该方法能够在保持波前连续性的前提下，引导电磁波绕过被遮蔽目标传播，从而实现非吸收式、非平面化的三维隐身效果。
为验证该三维隐身方法的可行性，研究团队以方形金属管这一典型三维目标为例，设计并制备了一种共形包覆式隐形斗篷原型。该斗篷并非平面贴附结构，而是沿目标外表面完整包覆，在三维空间中实现电磁场连续调控。其在最低工作频点处的结构厚度仅为自由空间波长的 1/35（λ/35），并采用工业兼容的电镀工艺加工于柔性塑料基板上，兼顾了超薄化与工程可实现性。实验结果表明，在 3.1–3.7 GHz 频段内，该三维隐形斗篷可实现 超过 10 dB 的雷达散射截面积减缩。周期结构仿真、三维全波散射仿真、等效电路计算结果与微波暗室实测数据之间高度一致，验证了所提出三维微波电路模型对实际三维隐身行为的准确描述能力。
该工作的突出创新在于：首次系统性地将三维隐身结构的设计问题，从传统的二维吸波或平面超表面思路，提升为三维微波电路辅助的空间波前重构问题。这一方法避免了对复杂各向异性材料的依赖，也显著降低了三维隐身结构在设计、优化与工程实现层面的难度。相关成果为未来面向复杂三维目标的超薄、共形、非吸收式隐身器件，以及天线遮挡消除和三维电磁环境调控等应用，提供了具有普适意义的全新设计路径。
论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11096026
