РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ УГОЛКОВЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ Российский патент 2016 года по МПК H01Q15/18 

Изобретение относится к радиолокационной технике и может служить в качестве калибровочного отражателя при калибровке радиолокационных станций (РЛС).

Известны различные варианты радиолокационных отражателей, предназначенные для калибровки радиолокационных станций, например металлические сферы, уголковые отражатели (УО).

Металлические сферы являются удобными эталонными рассеивателями, эффективная поверхность рассеяния (ЭПР) которых может быть вычислена точно [1] стр. 141, [2] стр. 204. Эталонная сфера обладает тем преимуществом для калибровки РЛС, что в силу симметрии величина ЭПР у нее постоянна [2] стр. 205. Недостаток сферического отражателя - малая ЭПР [3] стр. 235, [4] стр. 37. Кроме того, сферический отражатель невозможно использовать для калибровки РЛС круговой поляризации, так как такой отражатель невидим для радиолокаторов, работающих на волнах круговой поляризации при параллельном приеме отраженных сигналов [3] стр. 103.

Поэтому в качестве калибровочных отражателей чаще используют трехгранные уголковые отражатели, имеющие по сравнению со сферическими отражателями существенно большую ЭПР [5] стр. 37. Основной недостаток металлических трехгранных уголковых отражателей заключается в том, что они также невидимы для радиолокаторов, работающих на волнах круговой поляризации при параллельном приеме [3] стр. 181.

Наиболее близким аналогом является двугранный уголковый отражатель, представляющий собой конструкцию из двух взаимно перпендикулярных металлических пластин (прототип). Двугранный УО обладает в пределах основного лепестка индикатрисы рассеяния одинаковыми рассеивающими свойствами на горизонтальной, вертикальной и двух круговых поляризациях при параллельном приеме отраженных сигналов [3] стр. 146.

К одной из основных технических характеристик, определяющих применимость эталонных средств, относится диапазон углов наблюдения, в пределах которого сохраняется приблизительное постоянство ЭПР [6] стр. 24.

К недостаткам прототипа следует отнести то, что основной лепесток индикатрисы рассеяния в горизонтальной плоскости имеет заостренную форму, что ведет к сильной зависимости ЭПР двугранного уголкового отражателя из двух взаимно перпендикулярных металлических пластин от величины утла между направлением падающего луча и биссектрисой угла между гранями [3] стр. 144.

Вследствие этого для обеспечения потенциальной точности и воспроизводимости результатов калибровки РЛС необходимы стабилизация положения двугранного УО и высокоточная юстировка максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния двугранного УО из двух взаимно перпендикулярных металлических пластин в направлении калибруемой РЛС.

Другим недостатком прототипа является недостаточная жесткость конструкции двугранного уголкового отражателя.

Технический результат изобретения заключается в расширении диапазона углов основного лепестка индикатрисы рассеяния двугранного УО в горизонтальной плоскости, в пределах которого его эффективная поверхность рассеяния является практически постоянной величиной, и в повышении жесткости конструкции УО.

Указанный технический результат достигается тем, что грани 1 уголкового отражателя, выполненные из радиоотражающих или проводящих пластин в форме полудисков, развернуты под углом α в диапазоне от (90-Δ) до (90+Δ) градусов, где Δ определяется из соотношения:

0<Δ<18λ/а,

λ - длина волны радиолокационной станции;

а - размер грани уголкового отражателя (фиг.2).

Дополнительно введено основание 2 из радиопрозрачного материала, причем на верхней части основания по линии симметрии, проходящей через центр основания, выполнен V-образный паз или углубление V-образной формы 3. При этом величина угла V-образного паза или углубления V-образной формы равна величине угла α между гранями уголкового отражателя (фиг. 3).

Кроме того, уголковый отражатель, грани которого выполнены из радиоотражающих или проводящих пластин, размещен и жестко закреплен на основании из радиопрозрачного материала таким образом, что ребро уголкового отражателя совмещено с внутренним ребром V-образного паза или углубления V-образной формы. Причем грани уголкового отражателя, выполненные из радиоотражающих или проводящих пластин, расположены на верхней части основания из радиопрозрачного материала V-образно. При этом биссектриса угла между гранями уголкового отражателя в плоскости, перпендикулярной середине ребра, совпадает с продольной осью основания из радиопрозрачного материала.

Кроме того, основание из радиопрозрачного материала выполнено в форме прямого кругового цилиндра.

Кроме того, грани уголкового отражателя выполнены в форме полудисков.

Кроме того, радиус граней уголкового отражателя, выполненных в форме полудисков, равен радиусу основания, выполненного в форме прямого кругового цилиндра.

Существует вариант, в котором верхняя часть основания, выполненного в форме прямого кругового цилиндра, представляет собой две наклонные плоскости, образованные сечением основания, выполненного в форме прямого кругового цилиндра, двумя плоскостями, пересекающимися по диаметру основания, причем угол β наклона плоскостей может принимать значения от 0 до (45-Δ/2) градусов, где Δ определяется из соотношения:

0<Δ<18λ/а,

λ - длина волны калибруемой РЛС;

а - радиус полудиска грани уголкового отражателя (фиг. 5).

Существует вариант, в котором основание из радиопрозрачного материала выполнено в форме правильной призмы.

Существует вариант, в котором грани уголкового отражателя из радиоотражающих или проводящих пластин выполнены в форме геометрической фигуры, образованной делением правильного многоугольника, лежащего в основании призмы, по линии симметрии, проходящей через центр данного многоугольника.

Существует вариант, в котором верхняя часть основания из радиопрозрачного материала в форме правильной призмы представляет собой две наклонные плоскости, образованные сечением основания, выполненного в форме правильной призмы, двумя плоскостями, пересекающимися по линии симметрии, проходящей через центр правильного многоугольника, лежащего в основании призмы, причем угол β наклона плоскостей может принимать значения от 0 до (45-Δ/2) градусов, где Δ определяется из соотношения:

0<Δ<18λ/а,

λ - длина волны калибруемой РЛС;

а - размер грани уголкового отражателя.

Существует вариант, в котором грани уголкового отражателя выполнены из пластика.

Существует вариант, в котором на грани уголкового отражателя, выполненные из пластика, нанесено отражающее покрытие.

Существует вариант, в котором на отражающее покрытие граней уголкового отражателя, выполненных из пластика, дополнительно нанесен радиопрозрачной защитный слой.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1-5.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого радиолокационного отражателя с основанием, выполненным в форме прямого кругового цилиндра.

На фиг. 2 и фиг. 3 изображен предлагаемый радиолокационный отражатель с основанием, выполненным в форме прямого кругового цилиндра, где 1 - грани уголкового отражателя; 2 - основание в форме прямого кругового цилиндра; 3 - V-образный паз или углубление V-образной формы; α - угол между гранями уголкового отражателя; 4 - биссектриса угла между гранями уголкового отражателя в плоскости, перпендикулярной середине ребра; 5 - ось основания, выполненного в форме прямого кругового цилиндра.

Фиг. 4 - сечение плоскостью XOZ основного лепестка пространственной индикатрисы рассеяния 6 уголкового отражателя, при значении угла α между гранями в диапазоне от (90-Δ) градусов до (90+Δ) градусов, где Δ - определяется из соотношения:

0<Δ<18λ/а,

λ - длина волны калибруемой РЛС;

а - размер грани уголкового отражателя.

Для сравнения пунктиром изображено сечение плоскостью XOZ основного лепестка пространственной индикатрисы рассеяния 7 уголкового отражателя при значении угла между гранями, равном 90 градусов.

На фиг. 5 изображен предлагаемый радиолокационный отражатель с основанием из радиопрозрачного материала, выполненным в форме прямого кругового цилиндра, верхняя часть основания которого представляет собой две наклонные плоскости 8, где 1 - грани уголкового отражателя; 2 - основание из радиопрозрачного материала; β - угол наклона плоскостей 8; 4 - биссектриса угла между гранями уголкового отражателя в плоскости, перпендикулярной середине ребра; 5 - ось основания в форме прямого кругового цилиндра.

Радиолокационный уголковый отражатель состоит из двух граней. Грани двугранного уголкового отражателя выполнены из радиоотражающих или проводящих пластин и развернуты под углом α в диапазоне от (90-Δ) до (90+Δ) градусов, где Δ определяется из соотношения:

0<Δ<18λ/а,

λ - длина волны радиолокационной станции;

а - размер грани уголкового отражателя (фиг. 2 и фиг. 3).

Дополнительно введено основание из радиопрозрачного материала. На верхней части основания по линии симметрии, проходящей через центр основания, выполнен V-образный паз или углубление V-образной формы.

Величина угла V-образного паза или углубления V-образной формы равна величине угла α между гранями уголкового отражателя.

Уголковый отражатель размещен и жестко закреплен на основании из радиопрозрачного материала. Грани уголкового отражателя, выполненные из радиоотражающих или проводящих пластин, расположены на верхней части основания V-образно, при этом биссектриса угла между гранями уголкового отражателя в плоскости, перпендикулярной середине ребра, совпадает с продольной осью основания из радиопрозрачного материала.

Принцип работы радиолокационного отражателя заключается в следующем.

При падении плоской электромагнитной волны между гранями возникает двукратное или многократное переотражение, и электромагнитная волна распространяется в направлении, обратном направлению падения. При этом, за счет того, что угол между гранями α находится в диапазоне от (90-Δ) до (90+Δ) градусов, где Δ определяется из соотношения:

0<Δ<18λ/а,

λ - длина волны радиолокационной станции;

а - размер грани уголкового отражателя,

форма основного лепестка индикатрисы рассеяния 6 в горизонтальной плоскости уплощается (фиг. 4).

Таким образом, использование УО с гранями, развернутыми на заданный угол α в диапазоне от (90-Δ) градусов до (90+Δ) градусов, позволяет достичь «уплощения» формы основного лепестка индикатрисы рассеяния уголкового отражателя в горизонтальной плоскости. В результате этого сектор углов основного лепестка индикатрисы рассеяния двугранного УО в горизонтальной плоскости, в котором его ЭПР является практически постоянной величиной, составляет 20°(±10°), [3] стр. 150, рис. 4.7, кривые 2, 3.

Введение основания из радиопрозрачного материала и закрепление на нем V-образно уголкового отражателя таким образом, что биссектриса угла между гранями уголкового отражателя в плоскости, перпендикулярной середине ребра, совпадает с продольной осью основания, позволяет ориентировать основной лепесток индикатрисы рассеяния УО в требуемом направлении.

Размещение и закрепление на основании из радиопрозрачного материала УО таким образом, что ребро уголкового отражателя совмещено с внутренним ребром V-образного паза или углубления V-образной формы придает конструкции предлагаемого радиолокационного уголкового отражателя из двух граней механическую жесткость.

Это позволяет сделать вывод о возможности использования предлагаемого двугранного уголкового отражателя в качестве эталона ЭПР, размещая его на подвижных носителях, например на космическом аппарате, так как в этом случае колебания индикатрисы рассеяния двугранного уголкового отражателя не окажут существенного влияния на точность и воспроизводимости результатов калибровки РЛС [7] стр. 62.

Источники информации

1. Перунов Ю.М., Мацукевич В.В., Васильев А.А. Зарубежные радиоэлектронные средства / под ред. Перунова Ю.М. Кн. 3. Антенны. М.: Радиотехника. 2010. С. 141.

2. Майзельс Е.Н., Торгованов В.А. Измерение характеристик рассеяния радиолокационных целей / под ред. М.А. Колосова. М.: Советское радио. 1972. С. 204-213.

3. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели / под ред. О.Н. Леонтьевского. М.: Советское радио. 1975. С. 103, с. 139, с. 144, с. 146, с. 150, с. 152, с. 181, с. 235.

4. Леонов А.И., Леонов С.А., Нагулинко Ф.В. и др. Испытания РЛС / под ред. А.И. Леонова. М.: Радио и связь. 1990. С. 37.

5. Леонтьев В.В. Методика калибровки РЛС при измерениях эффективной площади рассеяния над морем. Измерительная техника. 2002. №11. С.37.

6. Белокуров А.А., Глыбовский С.И. Методы и средства калибровки радиолокационных систем дистанционного наблюдения земной поверхности. Зарубежная радиоэлектроника. 1990. №2. С. 24.

7. Малые космические аппараты информационного обеспечения / под ред. Фатеева В.Ф. М.: Радиотехника. 2010. С. 62.

Изобретение относится к радиолокационной технике. Особенностью заявленного уголкового отражателя является то, что грани уголкового отражателя, выполненные из радиоотражающих или проводящих пластин, развернуты под углом α в диапазоне от (90-Δ) до (90+Δ) градусов, где Δ определяется из соотношения:0<Δ<18λ/a, λ - длина волны радиолокационной станции; a - размер грани уголкового отражателя, дополнительно введено основание из радиопрозрачного материала, причем на верхней части основания по линии симметрии, проходящей через центр основания, выполнен V-образный паз или углубление V-образной формы. Техническим результатом является расширение диапазона углов основного лепестка индикатрисы рассеяния двугранного уголкового отражателя в горизонтальной плоскости. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Радиолокационный уголковый отражатель, состоящий из двух граней, отличающийся тем, что грани уголкового отражателя, выполненные из радиоотражающих или проводящих пластин, развернуты под углом α в диапазоне от (90-Δ) до (90+Δ) градусов, где Δ определяется из соотношения:
0<Δ<18λ/a,
λ - длина волны радиолокационной станции;
a - размер грани уголкового отражателя,
дополнительно введено основание из радиопрозрачного материала, причем на верхней части основания по линии симметрии, проходящей через центр основания, выполнен V-образный паз или углубление V-образной формы, при этом величина угла V-образного паза или углубления V-образной формы равна величине угла α между гранями уголкового отражателя, кроме того, уголковый отражатель, грани которого выполнены из радиоотражающих или проводящих пластин, размещен и жестко закреплен на основании из радиопрозрачного материала таким образом, что ребро уголкового отражателя совмещено с внутренним ребром V-образного паза или углубления V-образной формы, а грани уголкового отражателя, выполненные из радиоотражающих или проводящих пластин, расположены на верхней части основания из радиопрозрачного материала V-образно, при этом биссектриса угла между гранями уголкового отражателя в плоскости, перпендикулярной середине ребра, совпадает с продольной осью основания из радиопрозрачного материала.

2. Радиолокационный уголковый отражатель по п. 1, отличающийся тем, что основание из радиопрозрачного материала выполнено в форме прямого кругового цилиндра.

3. Радиолокационный уголковый отражатель по п. 2, отличающийся тем, что грани уголкового отражателя выполнены в форме полудисков.

4. Радиолокационный уголковый отражатель по п. 3, отличающийся тем, что радиус граней уголкового отражателя, выполненных в форме полудисков, равен радиусу основания, выполненного в форме прямого кругового цилиндра.

5. Радиолокационный уголковый отражатель по п. 2, отличающийся тем, что верхняя часть основания, выполненного в форме прямого кругового цилиндра, представляет собой две наклонные плоскости, образованные сечением основания, выполненного в форме прямого кругового цилиндра, двумя плоскостями, пересекающимися по диаметру основания, причем угол β наклона плоскостей может принимать значения от 0 до (45-Δ/2) градусов, где Δ определяется из соотношения:
0<Δ<18λ/а,
λ - длина волны калибруемой РЛС;
а - радиус полудиска грани уголкового отражателя.

6. Радиолокационный уголковый отражатель по п. 1, отличающийся тем, что основание из радиопрозрачного материала выполнено в форме правильной призмы.

7. Радиолокационный уголковый отражатель по п. 6, отличающийся тем, что грани уголкового отражателя из радиоотражающих или проводящих пластин выполнены в форме геометрической фигуры, образованной делением правильного многоугольника, лежащего в основании призмы, по линии симметрии, проходящей через центр данного многоугольника.

8. Радиолокационный уголковый отражатель по п. 6, отличающийся тем, что верхняя часть основания из радиопрозрачного материала в форме правильной призмы представляет собой две наклонные плоскости, образованные сечением основания, выполненного в форме правильной призмы, двумя плоскостями, пересекающимися по линии симметрии, проходящей через центр правильного многоугольника, лежащего в основании призмы, причем угол β наклона плоскостей может принимать значения от 0 до (45-Δ/2) градусов, где Δ определяется из соотношения:
0<Δ<18λ/а,
λ - длина волны калибруемой РЛС;
а - размер грани уголкового отражателя.

9. Радиолокационный уголковый отражатель по п. 1, отличающийся тем, что грани уголкового отражателя выполнены из пластика.

10. Радиолокационный уголковый отражатель по п. 9, отличающийся тем, что на грани уголкового отражателя, выполненные из пластика, нанесено отражающее покрытие.

11. Радиолокационный уголковый отражатель по п. 10, отличающийся тем, что на отражающее покрытие граней уголкового отражателя, выполненных из пластика, дополнительно нанесен радиопрозрачный защитный слой.