Ложная цель Российский патент 2017 года по МПК F41J2/02 

Изобретение относится к военной технике, а именно к конструкциям ложных целей, предназначенных для отвлечения средств радиоэлектронного вооружения от реальной цели, что увеличивает вероятность преодоления цели противоракетной обороны (ПРО) противника.

Известны ложные цели, выполнены в виде дипольных отражателей, которые изготавливают из проводящих нитей или полос длиной полволны, на дискретные значения длин волн (Теоретические основы радиолокации под редакцией Я.Д. Ширмана. М., Советское радио, 1970). Из диполей формируют облака на внеатмосферном участке траектории, которые, маскируют цель на дискретных значениях длин волн, но не могут имитировать цель по ее сигнальным характеристикам, что является их недостатком.

Известна конструкция ложной цели, выполненная в виде трехгранного уголкового отражателя, принятая за прототип изобретения (Теоретические основы радиолокации под редакцией Я.Д. Ширмана. М., Советское радио, 1970). Ложная цель содержит трехгранный уголковый отражатель. Прототип имеет рабочий диапазон длин волн шириной ±20%, в котором отклонение значений диаграммы направленности от максимума не превышает 3 дБ.

Признак прототипа, совпадающий с признаком изобретения - отражатель.

Технический результат изобретения - увеличение поддиапазонов длин волн ложной цели в N+1 раз (N>0).

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен продольный осевой разрез ложной цели (ЛЦ), где введены обозначения: 1 - первый сетчатый отражатель; 2 - второй сетчатый отражатель; 3 - диэлектрический стержень; 4 - короткозамкнутый круглый волновод.

На фиг. 2 представлена конструкция сетчатого отражателя, где обозначены: bi - размер квадратных ячеек сеток i-го сетчатого отражателя (i=1, 2, …, N); di - диаметр i-го сетчатого отражателя.

Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что ложная цель (ЛЦ) содержит закороченную антенну поверхностных волн, которая включает круглый волновод 4, диэлектрический стержень 3 и N сетчатых отражателей (СО) (фиг. 1).

Стержень имеет цилиндрическую и коническую части. Длина цилиндрической части стержня 3 равна длине волновода 4, длина конической части стержня L больше четверти максимальной длины волны в воздухе диапазона ЛЦ.

Стержень 3 выполнен из диэлектрического материала с малыми потерями (тангенс угла потерь меньше 10^-3), например из полистирола или фторопласта.

В стержне выполнено N сквозных поперечных разрезов, в которые плотно и соосно вставлены сетчатые отражатели (СО) в виде плоских круглых сеток из тонких проводников с разными размерами квадратных ячеек bi и диаметрами di, равными диаметру волновода 4 или меньше (фиг. 2).

Первый сквозной разрез выполнен на расстоянии от края апертуры волновода, достаточном для крепления в волноводе передней части стержня с конусным концом, в который плотно вставлен первый сетчатый отражатель самого длинноволнового поддиапазона ложной цели.

Последующие разрезы в стержне выполнены на расстоянии, равном минимальной длине волны в круглом волноводе (λig)max i-го поддиапазона волн ЛЦ, где i=1, 2, …, N.

Максимальные (λig)max и минимальные (λig)min длины волн поддиапазонов и размеры квадратных ячеек bi сетчатых отражателей удовлетворяют равенству

Из этого равенства следует, что минимальная (λig)min и максимальная (λig+1)max длины волн в волноводе и удвоенное значение размера bi квадратных ячеек СО i-го поддиапазона волн равны.

Максимальная длина волны в волноводе в i+1-м поддиапазоне равна минимальной длине волны в предыдущем i-м поддиапазоне.

Длину волны в круглом волноводе λg через длину волны в воздухе λо и критическую длину волны в волноводе λcg определяют по формуле

где к - первый корень функции Бесселя первого рода J1(π⋅d⋅/λo)=0 основной волны в круглом волноводе, который равен 1,841;

λcg - критическая длина волны в волноводе;

λо - длина волны в воздухе;

d - диаметр круглого волновода;

ε - относительная диэлектрическая проницаемость материала стержня ЛЦ;

v - параметр, равный числителю дроби формулы (2).

Наибольшая рабочая длина волны (λ1о)mах в воздухе, которая может пройти через полосу пропускания волновода диаметром d, ограничена его критической длиной волны λcg:

Критическая длина волны λcg в волноводе не распространяется, затухает по экспоненциальному закону. За максимальную длину волны в воздухе первого длинноволнового поддиапазона, из условия допустимых потерь - долей дБ на длину волны, ее значение принимают короче критической длины волны на 15-20%. Путем изменения размера квадратных ячеек bi СО в пределах 0,5(λig)min>bi>0,25(λig)min регулируют минимальную длину волны (λig)min i-го поддиапазона ЛЦ.

При условии 0,5(λig)min>bi>0,25(λig)min часть мощности падающих на ЛЦ волн просачивается через i-й СО в следующий i+1 поддиапазон, для того чтобы волны (λig)min отражались от следующего СО в фазе, с отражениями от предыдущего СО, расстояния между соседними СО должны быть равными 0,5λ(λig)min.

При размерах квадратных ячеек bi, равных 0,25(λig)min или меньше, от СО отражается более 99% мощности падающих волн.

Определим допустимый минимальный диаметр круглого волновода при минимальной длине волны в воздухе первого поддиапазона (λ1o)min, равной, например, 30 см. Для чего значение критической длины волны λcg волновода по сравнению с длиной волны в воздухе λ1o увеличим на 15% - 35 см. По значению λcg минимальный диаметр d круглого волновода определим по преобразованной формуле (3) к виду

Пример определения сигнальных характеристик ЛЦ: ЭПР и угловой ширины диаграммы направленности в поддиапазонах волн.

По значению в воздухе минимальной длины волны в 1-м поддиапазоне - 30 см и максимальным значениях длин волн во 2-м и 3-м поддиапазонах, равных 15 см и 7,5 см, и размерах квадратных ячеек bi, равных 0,25(λig)min, по формуле (2) определены длины волн в волноводе в 3-х поддиапазонах, которые равны (λ1g)min=22,8 см, (λ2g)max=11,8 см и (λ3g)max=5,6 см. Размеры ячеек bi в i-м СО соответственно равны: b1=5,7 см, b2=2,95 см.

Максимальное значение ЭПР (λoi) ЛЦ на длине волны λoi для i-х СО в форме диска определяют по формуле (5)

где (λoi) - максимальное значение ЭПР ЛЦ на длине волны в воздухе λoi;

Ki - коэффициент усиления антенны по мощности на длине волны λoi;

di - диаметр СО i-го поддиапазона волн;

λoi - длина волны в воздухе i-го поддиапазона волн.

При значениях величин, равных π³=31; (Ki)²=16; (d1/2)⁴=10⁴ см; (λо1)²=(30 см)², значение (λo1) равно

.

Ширина диаграммы направленности (ДН) ЛЦ, по половинной мощности 2θ° на длине волны, оценивается по формуле

где λcp1 - средняя длина волны (30 см + 30/√ε)/2=(30 см + 30/√2,5)/2=(30 см + 19)/2=24,5 см, при таком же значении длины L, угловая ширина ДН 2θ° по половинной мощности равна 30°.

Угловая ширина ДН ЛЦ, по половинной мощности 2θ°, во втором поддиапазоне при L=2λ2ср равна 21°, а в третьем при L=3λ3ср равна 15°.

Формулы 2, 3, 5 и 6 заимствованы из монографий: Саусворта Дж. К. «Принципы и применения волноводной передачи», М., Советское радио, 1955, Я.Н. Фельда и Л.С. Бененсона. Антенно-фидерные устройства. Издание ВВАИ проф. Н.Е Жуковского, 1959 и Е.Н. Майзельса, В.А. Торгованова, Измерение характеристик рассеяния радиолокационных целей, М., Сов. Радио, 1972.

Отличительные признаки изобретения

Отражатель выполнен в виде короткозамкнутой антенны поверхностных волн, которая содержит круглый диэлектрический стержень с конусным концом, плотно вставленным цилиндрической частью в круглый волновод до торца.

Стержень выполнен из диэлектрического материала с малыми потерями, длина цилиндрической части диэлектрического стержня равна длине волновода, длина конической части стержня больше четверти максимальной длины волны в воздухе диапазона ложной цели.

В стержне выполнено N сквозных поперечных разрезов, в которые плотно и соосно вставлены сетчатые отражатели, выполненные в виде плоских круглых сеток из тонких проводников с разными размерами квадратных ячеек и диаметрами, равными диаметру волновода или меньше.

Первый сквозной разрез выполнен на расстоянии от края апертуры волновода, достаточном для крепления в волноводе передней части стержня с конусным концом, в который плотно вставлен первый отражатель самого длинноволнового поддиапазона ложной цели.

Последующие разрезы выполнены в стержне на расстоянии, равном минимальной длине волны в круглом волноводе (λig)min i-го поддиапазона волн, где i=1,2, N.

Максимальные (λig)max и минимальные (λig)min длины волн поддиапазонов и размеры квадратных ячеек bi сетчатых отражателей удовлетворяют равенству

(λig+1)max=2bi=(λig)min.

Ложная цель выполнена в виде короткозамкнутой антенны поверхностных волн и содержит круглый диэлектрический стержень с конусным концом, плотно вставленный цилиндрической частью в круглый волновод до торца. Длина цилиндрической части стержня равна длине волновода, длина конической части больше четверти максимальной длины волны в воздухе диапазона ложной цели. В стержне выполнено N сквозных поперечных разрезов. В разрезы плотно вставлены сетчатые отражатели в виде плоских круглых сеток из тонких проводников с разными размерами квадратных ячеек и диаметрами, равными диаметру волновода. В первый, от апертуры волновода, сквозной разрез вставлен сетчатый отражатель самого длинноволнового поддиапазона, последующие разрезы выполнены в стержне на расстоянии, равном минимальной длине волны в круглом волноводе (λig)min i-го поддиапазона волн. Максимальные (λig)max и минимальные (λig)min длины волн поддиапазонов и размеры квадратных ячеек bi сетчатых отражателей удовлетворяют равенству (λig+1)max=2bi=(λig)min. Технический результат изобретения - увеличение поддиапазонов длин волн ложной цели в N+1 раз (N>0). 2 ил.

Ложная цель, содержащая отражатель, отличающаяся тем, что отражатель выполнен в виде короткозамкнутой антенны поверхностных волн, которая содержит круглый диэлектрический стержень с конусным концом, плотно вставленным цилиндрической частью в круглый волновод до торца, причем стержень выполнен из диэлектрического материала с малыми потерями, длина цилиндрической части диэлектрического стержня равна длине волновода, длина его конической части больше четверти максимальной длины волны в воздухе диапазона ложной цели, кроме того, в стержне выполнено N сквозных поперечных разрезов, в которые плотно и соосно вставлены сетчатые отражатели, выполненные в виде плоских круглых сеток из тонких проводников с разными размерами квадратных ячеек и диаметрами, равными диаметру волновода или меньше, причем первый сквозной разрез выполнен на расстоянии от края апертуры волновода, достаточном для крепления в волноводе передней части стержня с конусным концом, в первый разрез плотно вставлен сетчатый отражатель самого длинноволнового поддиапазона ложной цели, последующие разрезы выполнены в стержне на расстоянии, равном минимальной длине волны в круглом волноводе (λig)min i-го поддиапазона волн ложной цели, где i=1, 2, …, N, кроме того, максимальные (λig)max и минимальные (λig)min длины волн поддиапазонов и размеры квадратных ячеек bi сетчатых отражателей удовлетворяют равенству (λig+1)max=2bi=(λig)min.