Изобретение относится к радионавигации и может использоваться на внутренних водных путях в составе створных знаков для обозначения судового хода одновременно в радиолокационном и оптическом диапазонах волн.
Известен навигационный радиооптический уголковый отражатель направленного действия, работающий одновременно в радиолокационном и оптическом диапазонах волн [1]. Этот радиооптический уголковый отражатель (УО) содержит в своем составе трехгранный УО с взаимно перпендикулярными металлическими или металлизированными отражающими треугольными гранями одинаковых размеров, источник света, фотоавтомат управления сигнальным огнем и источник питания постоянного тока. Источник света выполнен в виде полупроводникового светоизлучающего диода с белым, красным, зеленым или желтым цветом свечения сигнального огня, который своим, анодным выводом подключен через фотоавтомат к положительному полюсу источника питания, а катодным выводом непосредственно подключен к отрицательному полюсу источника питания постоянного тока. Светоизлучающий диод установлен в вершине трехгранного УО, которая является его фокусом в оптическом диапазоне волн [1] и фазовым центром рассеяния УО в радиолокационном диапазоне волн [1, 2].
В радиолокационном диапазоне волн электрическая ось радиооптического УО, в направлении которой эффективная поверхность рассеяния (ЭПР) максимальна
где
При этом геометрическая ось симметрии проходит через вершину перпендикулярно плоскости раскрыва УО со стороны внутренних отражающих поверхностей треугольных граней [1, 2]. Причем ширина диаграммы обратного рассеяния в области главного лепестка
Причем фазовый центр рассеяния УО всегда располагается в его вершине независимо от поляризации падающей волны и ракурса облучения [2].
В оптическом диапазоне волн оптическая ось, в направлении которой сила света максимальна
Недостаток навигационного радиооптического УО направленного действия [1] заключается в его ограниченных функциональных возможностях в радиолокационном диапазоне волн. Этот недостаток обусловлен тем, что трехгранный УО, составленный из взаимно перпендикулярных металлических или металлизированных треугольных граней, является поляризационно-изотропным объектом, матрица рассеяния (МР) которого имеет вид [3, 4]
где
Такой трехгранный УО эффективно отражает электромагнитные волны любой линейной поляризации и при отражении не меняет поляризацию падающей линейно поляризованной волны [3, 4]. В тоже время волны круговой поляризации при отражении изменяют направление вращения, т.е. становятся ортогонально поляризованными. [2 - 4] Поэтому все волны линейной поляризации являются собственными поляризациями для поляризационно-изотропного объекта и имеют максимальную ЭПР
Известен радиолокационный УО направленного действия обладающий поляризационно-анизотропными свойствами [5]. Этот радиолокационный УО содержит трехгранный УО с взаимно перпендикулярными треугольными гранями, две боковые грани из которых выполнены в виде недеполяризующей металлической или металлизированной отражающей поверхности, а третья нижняя треугольная грань выполнена в виде горизонтально расположенной поляризационной решетки состоящей из параллельных между собой круглых проводников (или проводящих круглых стержней), расстояние
где
Такой поляризационно-анизотропный УО максимально эффективно отражает электромагнитные линейно поляризованные волны в плоскости, согласованной со структурой горизонтально параллельно ориентированных проводников поляризационной решетки. Т.е. когда вектор напряженности электрического поля падающей волны совпадает с ориентацией поляризационной решетки. Выбор необходимых размеров
Таким образом, размещение поляризационной решетки из горизонтальных проводников на нижней грани трехгранного УО придает ему поляризационно-анизотропные свойства и позволяет эффективно работать на волнах не только горизонтальной, но и на волнах двух круговых поляризаций. Последнее обусловлено тем, что для них горизонтально поляризованная составляющая падающей волны круговой поляризации будет успешно отражаться от поляризационной решетки УО и после трехкратного отражения от треугольных граней отраженная волна будет распространяться в направлении, обратном направлению падения и поэтому будут видимы для радиолокаторов, работающих на волнах круговой поляризации. Причем ЭПР на круговых поляризациях будет на 3 дБ меньше из-за поляризационных потерь [2].
Недостаток радиолокационного УО, обладающего поляризационно-анизотропными свойствами [5] заключается в ограниченных функциональных возможностях обусловленных тем, что он работает только в радиолокационном диапазоне волн и не работает в оптическом диапазоне волн так, как не способен обеспечить подачу активных светосигнальных огней в навигационных целях.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявленному навигационному радиооптическому поляризационно-анизотропному уголковому отражателю направленного действия со светоотражающими гранями является навигационный радиооптический уголковый отражатель направленного действия со светоотражающими гранями [6]. Этот радиооптический УО направленного действия со светоотражающими гранями содержит в своем составе трехгранный УО с взаимно перпендикулярными металлизированными или металлическими отражающими треугольными гранями одинаковых размеров, покрытых с их внутренней стороны радиопрозрачным светоотражающим покрытием с белым, красным, зеленым или желтым цветом свечения, источник света, фотоавтомат управления сигнальным огнем и источник питания постоянного тока. Источник света выполнен в виде полупроводникового светоизлучающего диода с белым, красным, зеленым или желтым цветом свечения сигнального огня соответствующего цвету светоотражающего покрытия треугольных граней и расположен в вершине трехгранного УО являющейся фазовым центром рассеяния УО в радиолокационном диапазоне волн и его фокусом в оптическом диапазоне волн. При этом светоизлучающий диод своим катодным выводом подключен непосредственно к отрицательному полюсу источника питания, а его анодный вывод через фотоавтомат управления сигнальным огнем подключен к положительному полюсу источника питания. Источник света располагается на оптической оси и его угол излучения в горизонтальной и вертикальной плоскостях составляет величину
Навигационный радиооптический уголковый отражатель направленного действия со светоотражающими гранями работает одновременно в радиолокационном и оптическом диапазонах волн следующим образом.
В радиолокационном диапазоне волн навигационный радиооптический уголковый отражатель с радиопрозрачным светоотражающим покрытием треугольных граней работает как обыкновенный радиолокационный трехгранный УО с треугольными плоскими взаимно перпендикулярными металлическими или металлизированными гранями одинаковых размеров и формы [2]. Известно [2], что внутренние поверхности треугольных отражающих граней образуют в радиолокационном диапазоне систему из трех зеркал при условии, что они достаточно велики по сравнению с длиной волны. Поэтому при падении на треугольные грани с радиопрозрачным светоотражающим покрытием электромагнитной волны, после трехкратного отражения, формируется электромагнитная волна, распространяющаяся в направлении, обратном направлению падения. При этом, как известно в [2], фазовый центр рассеяния располагается в его вершине и находится на электрической оси, проходящей через его вершину перпендикулярно плоскости раскрыва и совпадающей с геометрической осью симметрии УО. Пространственная индикатриса обратного рассеяния радиооптического УО, так же как у радиолокационного трехгранного УО, характеризуется шириной главного (основного) лепестка диаграммы обратного рассеяния в горизонтальной и вертикальной плоскостях на уровне
В оптическом диапазоне волн навигационный радиооптический УО направленного действия с радиопрозрачным светоотражающим покрытием треугольных граней работает следующим образом. Так как катодный вывод светоизлучающего полупроводникового диода подключен непосредственно к отрицательному полюсу источника питания постоянного тока, то при подключении его анодного вывода через фотоавтомат управления сигнальным огнем к положительному полюсу источника питания постоянного тока, светоизлучающий диод, установленный в фокусе УО на его оптической оси, излучает вдоль ее в вертикальной и горизонтальной плоскостях конический световой пучек с белым, красным, зеленым или желтым цветом свечения сигнального огня с угловой шириной
Управление работой светоизлучающего полупроводникового диода осуществляется фотоавтоматом управления сигнальным огнем, который обеспечивает постоянный или проблесковый режим горения светоизлучающего диода с автоматическим включением и выключением в зависимости от освещенности местности. Фотоавтомат управления сигнальным огнем выполнен по классической схеме серии ФАУСП [7] и в его состав входят: фотодатчик, выполненный, например, в виде фоторезистора СФЗ-1, и являющийся светочувствительной частью фотоавтомата, который вырабатывает сигнал на включение светоизлучающего диода при освещенности 20-100 лк и на выключение его, если освещенность превышает указанные значения; стабилизатор напряжения, который поддерживает на светоизлучающем диоде необходимое номинальное напряжение; усилитель, непосредственно включающий или выключающий светоизлучающий диод по сигналам фотодатчика; проблескатор, выполненный в виде мультивибратора, сигналы которого подаются на вход усилителя и определяют работу светоизлучающего диода в проблесковом или постоянном режимах горения светосигнального огня.
Недостаток навигационного радиооптического уголкового отражателя направленного действия со светоотражающими гранями заключается в ограниченных функциональных возможностях, проявляющихся в том, что в радиолокационном диапазоне волн он работает как обыкновенный радиолокационный трехгранный УО с треугольными взаимно перпендикулярными металлическими или металлизированными гранями одинаковых размеров который, как известно в [3, 4], является поляризационно-изотропным объектом и имеет МР вида (3). Известно также [2, 4], что такой трехгранный УО эффективно отражает электромагнитные волны любой линейной поляризации и при отражении не меняет поляризацию падающей линейно поляризованной волны. В тоже время волны круговой поляризации при отражении от поляризационно-изотропного трехгранного УО изменяют направление вращения и становятся ортогонально поляризованными по отношению к падающей волне и поэтому становятся невидимыми для радиолокаторов, работающих на волнах круговой поляризации при параллельном приеме [2, 4], что ограничивает функциональные возможности радиооптического УО, а также ограничивает его практическое использование в навигационных целях.
На фиг. 1 представлен общий вид навигационного радиооптического поляризационно-анизотропного уголкового отражателя направленного действия со светоотражающими гранями. Где обозначено: 1 – радиолокационный поляризационно-анизотропный трехгранный УО (вид спереди); 2, 3 – две боковые металлические или металлизированные треугольные грани с радиопрозрачным светоотражающим покрытием с белым, красным, зеленым или желтым цветом свечения; 4 – нижняя третья треугольная грань выполнена в виде горизонтальной поляризационной решетки из параллельно расположенных круглых металлических проводников диаметром
На фиг. 2 представлена обобщенная структурная электрическая схема автоматического устройства управления источником света 5, выполненного в виде светоизлучающего полупроводникового диода 12 с белым, красным, зеленым или желтым цветами свечения сигнального огня. В состав устройства входят источник питания постоянного тока 10, фотоавтомат управления сигнальным огнем 11 и светоизлучающий диод 12. При этом катодный вывод светоизлучающего диода 12 подключен непосредственно к отрицательному полюсу источника питания постоянного тока 10, а его анодный вывод через фотоавтомат управления 11 подключен к положительному полюсу источника питания постоянного тока 10.
На фиг. 3 представлена обобщенная функциональная схема фотоавтомата управления сигнальным огнем 10 серии ФАУСП, выполненного по классической схеме [7] и включающего в себя фотодатчик 13, стабилизатор напряжения 14, проблескатор 15 и усилитель 16.
Навигационный радиооптический поляризационно-анизотропный уголковый отражатель направленного действия со светоотражающими гранями работает одновременно в радиолокационном и оптическом диапазонах волн следующим образом.
В радиолокационном диапазоне волн заявляемый навигационный радиооптический УО направленного действия со светоотражающими гранями и обладающий поляризационно-анизотропными свойствами представляет собой трехгранный УО с взаимно перпендикулярными треугольными гранями одинаковых размеров 1 покрытых с их внутренней стороны радиопрозрачным светоотражающим покрытием с белым, красным, зеленым или желтым цветами свечения, две боковые треугольные грани 2, 3 из которых выполнены в виде металлической или металлизированной отражающей поверхности, а третья нижняя треугольная грань 4, с целью придания УО 1 поляризационно-анизотропных свойств, выполнена в виде горизонтально расположенной поляризационной решетки, состоящей из параллельных между собой круглых металлических проводников 4, расстояние
Действие поляризационной решетки заключается в том, чтобы она хорошо пропускала вертикально поляризованные падающие радиоволны с вектором поляризации ортогональным проводникам и эффективно отражала горизонтально поляризованные волны с вектором поляризации, параллельным проводникам [2], которые после трехкратного отражения от треугольных граней УО 1 распространяются в направлении обратном направлению падения. Это свойство обратного отражения сохраняется в широком спектре углов падения электромагнитной волны относительно геометрической оси симметрии 8 отражателя 6, проходящей через его вершину перпендикулярно плоскости раскрыва 7 со стороны внутренних поверхностей отражающих треугольных граней и совпадающей с электрической осью 8 отражателя 6.
Таким образом, в направлении электрической оси 8 положение вектора поляризации, соответствующее максимуму ЭПР
Известно [3, 4], что радиолокационный УО, у которого
В оптическом диапазоне волн заявляемый навигационный радиооптический поляризационно-анизотропный УО направленного действия с радиопрозрачным светоотражающим покрытием треугольных граней работает как в активном, так и в пассивном режимах и его работа аналогична работе радиооптическому УО, выбранного в качестве прототипа.
В активном режиме работы заявляемый радиооптический поляризационно-анизотропный УО с радиопрозрачным светоотражающим покрытием треугольных граней работает следующим образом. Так как катодный вывод светоизлучающего полупроводникового диода 12 подключен непосредственно к отрицательному полюсу источника питания постоянного тока 10, то при подключении его анодного вывода, через фотоавтомат управления сигнальным огнем 11 к положительному полюсу источника питания постоянного тока 10 (см. фиг.2), светоизлучающий диод 12, установленный в фокусе УО на его оптической оси 8, излучает вдоль её в вертикальной и горизонтальной плоскостях конический световой пучок с белым, красным, зеленым или желтым цветом свечения сигнального огня, определяемого типом светоизлучающего диода, с угловой шириной
В пассивном режиме работы заявляемый радиооптический поляризационно-анизотропный УО направленного действия с радиопрозрачным светоотражающим покрытием треугольных граней работает в оптическом диапазоне волн следующим образом.
В оптическом диапазоне волн внутренние поверхности треугольных граней 2, 3, 4, УО 1 (см. фиг. 1) со светоотражающим радиопрозрачным покрытием образуют систему из трех зеркал. Поэтому при падении светового потока от судового прожектора на треугольные грани 2, 3, 4 УО 1, после трехкратного отражения от них, формируется световой поток, распространяющийся в направлении, обратном направлению падения. При этом цвет свечения отраженного от радиооптического УО 1 светового потока белый, красный, зеленый или желтый соответствует цвету радиопрозрачного светоотражающего покрытия треугольных граней 2, 3, 4 и определяется сложившейся навигационной обстановкой на внутренних водных путях. Это свойство обратного отражения у радиооптического УО (см. фиг.1) так же как у радиолокационного трехгранного УО 1, сохраняется в широком спектре углов падения светового потока судового прожектора относительно геометрической оси симметрии отражателя 6, проходящей через его вершину перпендикулярно плоскости раскрыва 7 со стороны внутренних поверхностей светоотражающих треугольных граней и совпадает с оптической осью 8 отражателя 6. В направление оптической оси 8 сила света отраженного светового потока достигает своего максимального значения
В трехсантиметровом радиолокационном диапазоне волн заявляемый навигационный радиооптический поляризационно-анизотропный УО направленного действия со светоотражающим покрытием граней может быть выполнен на основе трехгранного УО с треугольными гранями, две боковые грани из которых могут быть изготовленны из фольгированного стеклотекстолита, а третья нижняя треугольная грань из не фольгированного стеклотекстолита, с расположенной на ней горизонтальной поляризационной решеткой из проводящей круглой проволоки. Для выбора диаметра проводников
По сравнению с навигационным радиооптическим УО направленного действия со светоотражающими гранями, заявляемый навигационный радиооптический поляризационно-анизотропный УО направленного действия со светоотражающими гранями обладает расширенными функциональными возможностями в радиолокационном диапазоне волн обусловленными его работой не только на волнах с линейной поляризацией, но и на волнах с круговыми поляризациями левого или правого вращения с которыми работают радиолокаторы при параллельном приеме.
Использованные источники информации
1. Гулько В.Л. Навигационный радиооптический уголковый отражатель направленного действия. Патент RU № 2572795, МПК H01Q15/00. Дата приоритета 01.09.2014г.
2. Кобак В.Д. Радиолокационные отражатели. М.: «Советское радио» - 1975 - 248 с.
3. Канарейкин Д.Б., Потехин В.А., Шишкин И.Ф. Морская поляриметрия. Л.:- Судостроение, 1968. 328 с.
4. Татаринов В.Н., Татаринов С.В., Лигхарт Л.П. Введение в современную теорию поляризации радиолокационных сигналов. Т.1. Томск. Издательство Томского университета, 2006. – 380с.
5. Журавлев В.Б. Радиолокационный отражатель. Патент RU № 1806431, МПК H01Q15/18. Дата приоритета 23.04.1990г. Бюл. № 12 30.03.1993.
6. Гулько В.Л., Блинковский Н.К., Мещеряков А.А. Навигационный радиооптический уголковый отражатель направленного действия со светоотражающими гранями. Патент RU № 2634550, МПК H01Q15/18. Приоритет от 15.04.2016г.
7. Шмерлин И.Е. Монтер судоходной обстановки. – М: « Транспорт», 1977-173с.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Навигационный радиооптический поляризационно-анизотропный отражатель направленного действия со светоотражающими треугольными гранями | 2022 |
|
RU2791862C1 |
НАВИГАЦИОННЫЙ РАДИООПТИЧЕСКИЙ УГОЛКОВЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ НАПРАВЛЕННОГО ДЕЙСТВИЯ СО СВЕТООТРАЖАЮЩИМИ ГРАНЯМИ | 2016 |
|
RU2634550C2 |
НАВИГАЦИОННЫЙ РАДИООПТИЧЕСКИЙ УГОЛКОВЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ НАПРАВЛЕННОГО ДЕЙСТВИЯ С ТРЕУГОЛЬНЫМИ ГРАНЯМИ, ПОКРЫТЫМИ АЛЮМИНИЕВОЙ ФОЛЬГОЙ | 2018 |
|
RU2709419C1 |
НАВИГАЦИОННЫЙ РАДИООПТИЧЕСКИЙ ГРУППОВОЙ ПОЛЯРИЗАЦИОННО-АНИЗОТРОПНЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ КРУГОВОГО ДЕЙСТВИЯ | 2022 |
|
RU2793083C1 |
НАВИГАЦИОННЫЙ РАДИООПТИЧЕСКИЙ ГРУППОВОЙ ОТРАЖАТЕЛЬ КРУГОВОГО ДЕЙСТВИЯ СО СВЕТООТРАЖАЮЩИМИ ГРАНЯМИ | 2017 |
|
RU2667325C1 |
НАВИГАЦИОННЫЙ РАДИООПТИЧЕСКИЙ ГРУППОВОЙ ОТРАЖАТЕЛЬ КРУГОВОГО ДЕЙСТВИЯ С ПОКРЫТЫМИ АЛЮМИНИЕВОЙ ФОЛЬГОЙ ГРАНЯМИ | 2018 |
|
RU2688959C1 |
НАВИГАЦИОННЫЙ РАДИООПТИЧЕСКИЙ ГРУППОВОЙ ОТРАЖАТЕЛЬ КРУГОВОГО В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ ДЕЙСТВИЯ С ПОКРЫТЫМИ АЛЮМИНИЕВОЙ ФОЛЬГОЙ ГРАНЯМИ | 2020 |
|
RU2749753C1 |
НАВИГАЦИОННЫЙ РАДИООПТИЧЕСКИЙ ГРУППОВОЙ ОТРАЖАТЕЛЬ КРУГОВОГО ДЕЙСТВИЯ В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ | 2019 |
|
RU2728326C1 |
НАВИГАЦИОННЫЙ РАДИООПТИЧЕСКИЙ УГОЛКОВЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ НАПРАВЛЕННОГО ДЕЙСТВИЯ | 2014 |
|
RU2572795C1 |
НАВИГАЦИОННЫЙ РАДИООПТИЧЕСКИЙ ГРУППОВОЙ ОТРАЖАТЕЛЬ КРУГОВОГО ДЕЙСТВИЯ | 2015 |
|
RU2617799C1 |
Навигационный радиооптический поляризационно-анизотропный уголковый отражатель направленного действия со светоотражающими гранями представляет собой трехгранный уголковый отражатель с треугольными гранями одинаковых размеров, покрытых с их внутренней стороны радиопрозрачным светоотражающим покрытием с белым, красным, зеленым или желтым цветами свечения, две боковые треугольные грани из которых выполнены в виде металлической или металлизированной отражающей поверхности, а третья нижняя треугольная грань, с целью придания уголковому отражателю поляризационно-анизотропных свойств, выполнена в виде горизонтально расположенной поляризационной решетки, состоящей из параллельных круглых металлических проводников. В вершине уголкового отражателя установлен источник света в виде светоизлучающего полупроводникового диода, цвет излучения которого соответствует цвету светоотражающего покрытия граней. Достигается одновременная работа не только на волнах с линейной поляризацией, но и на волнах, имеющих круговые поляризации левого или правого направления вращения, на которых работают радиолокаторы при параллельном приеме. 3 ил.
Навигационный радиооптический поляризационно-анизотропный уголковый отражатель направленного действия со светоотражающими гранями, содержащий радиолокационный трехгранный уголковый отражатель направленного действия с радиопрозрачным светоотражающим покрытием треугольных граней с белым, красным, зеленым или желтым цветом свечения, источник света, фотоавтомат управления сигнальным огнем и источник питания постоянного тока, причем трехгранный уголковый отражатель состоит из трех плоских взаимно перпендикулярных отражающих треугольных граней одинаковых размеров, значительно превышающих длину волны, а источник света расположен в вершине трехгранного уголкового отражателя и подключен через фотоавтомат управления сигнальным огнем к источнику питания постоянного тока, при этом вершина трехгранного уголкового отражателя является фазовым центром рассеяния в радиолокационном диапазоне волн и его электрическая ось, в направлении которой эффективная поверхность рассеяния максимальна
НАВИГАЦИОННЫЙ РАДИООПТИЧЕСКИЙ УГОЛКОВЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ НАПРАВЛЕННОГО ДЕЙСТВИЯ | 2014 |
|
RU2572795C1 |
RU 2016114834 A, 19.10.2017 | |||
НАВИГАЦИОННЫЙ РАДИООПТИЧЕСКИЙ УГОЛКОВЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ НАПРАВЛЕННОГО ДЕЙСТВИЯ С ТРЕУГОЛЬНЫМИ ГРАНЯМИ, ПОКРЫТЫМИ АЛЮМИНИЕВОЙ ФОЛЬГОЙ | 2018 |
|
RU2709419C1 |
Авторы
Даты
2022-03-22—Публикация
2021-06-21—Подача