Радиолокационный отражатель Советский патент 1992 года по МПК H01Q15/18 

Изобретение относится к устройствам для отражения радиоволн и может быть использовано в качестве радиолокационного отражателя, формирующего кодированный ответный сигнал и устанавливаться на навигационных знаках и других объектах с целью улучшения их распознавания на экране радиолокационной станции (РЛС)

Известны пассивные радиолокационные отражатели, предназначенные для ис- куственного увеличения мощности отраженного импульса электромагнитной волны РЛС. Эти отражатели формируют точечный эхосигнал на экране РЛС.

Известны радиолокационные приемо- ответчики. формирующие при облучении ра- диолокационной волной ответный кодированный сигнал, хорошо заметный на экране РЛС. Ьсе они представляют собой сложные радиотехнические устройства различной степени сложности

Известен радиолокационный отражатель, содержащий установленные друг над другом пассивные отражатели грани которых покрыты слоем диэлектрика. Отражатель предназначен только для отражения радиолокационных волн и формирует на экране РЛ С один точечный эхосигнал. Поэтому при наличии большого числа отражающих объектов эхосигнал отданного отражателя трудно распознаваем на экране РЛС на фоне других точечных эхосигналов. Это затрудняет ориентировку судоводителя или пилота по эхосигналу от данного отражателя.

Цель изобретения - обеспечение кодирования отраженного сигнала облучающей импульсной радиолокационной станции с помощью пассивных радиолокационных отражателей, более простым, чем в радиолокационных приемоответчиках способом, что позволит улучшить распознавание эхосиг- нала от пассивных отражателей на экране РЛС и облегчить ориентировку судоводителей и пилотов, а также снизить затраты на содержание радиолокационных ответчиков по сравнению с затратами на содержание

(Л

С

XI 00

О х|

со

существующих радиолокационных приемо- ответчиков.

Предлагаемый отражатель радиолокационных волн (см. фиг. 1) собран из пассивных отражателей и может иметь различные формы и, в частности, форму колонны. Колонну отражателей можно условно разбить на несколько частей. Каждая часть состоит из одного или нескольких пассивных, например, уголковых отражателей. Первая часть состоит из ничем не заполненных обычных уголковых отражателей 1. Следующая часть состоит из уголковых отражателей 2, внутренняя поверхность которых покрыта слоем вещества с большой диэлектрической проницаемостью ей прозрачного для радиолокационных волн.

Таким веществом может быть, например, один из сегнетоэлектриков. Толщина слоя этого вещества имеет определенную величину h Al, a

AI

D

2(Ve-1)где Д1 - разница в толщине слоя вещества, покрывающего грани уголковых отражателей соседних частей рефлектора;

D - разрешающая способность облучающей РЛС по дальности;

Ј- диэлектрическая проницаемость вещества, покрывающего грани уголковых отражателей.

Следующая третья часть состоит из уголковых отражателей 3, грани которых покрыты слоем этого же вещества, но большей толщины равной la h + Al. Четвертая часть рефлектора состоит из уголковых отражателей 4, покрытых слоем этого вещества толщиной 1з 12 + Д1 и т.д.

Можно также использовать для покрытия граней уголковых отражателей различных частей радиолокационного отражателя вещества с различной диэлектрической проницаемостью. При этом толщина слоя покрывающих веществ для различных частей отражателя может быть одинаковой или отличаться на определенную величину в зависимости от потребных характеристик кодируемого ответного сигнала и разницы в величинах диэлектрических проницаемо- стей этих веществ.

Принцип формирования координированного ответного сигнала на рефлекторе заключается в следующем.

Как известно, скорость распространения электромагнитной волны зависит от диэлектрической и магнитной проницаемости среды.

«С

VEU

Eft

где с - скорость распространения электромагнитной волны в вакууме;

Ј - диэлектрическая проницаемость

среды;

ц - магнитная проницаемость среды. Таким образом, электромагнитная волна (ЭМВ), проходя через вещество с большой диэлектрической проницаемостью, заметно отстает от ЭМВ, распространяющийся в вакууме или в воздухе, диэлектрическая проницаемость которого близка к единице. Как известно, антенны судовых

РЛС излучают энергию короткими электромагнитными импульсами (ЭМИ), имеющими узкую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости. При попадании такого электромагнитного импульса на

предлагаемый рефлектор часть фронта ЭМВ сразу отразится от обычных уголковых отражателей 1. Другая часть фронта ЭМВ, попавшая на уголковые отражатели 2, 3 и 4, пройдет сквозь диэлектрик, отразится от поверхности граней уголкового отражателя и, повторно пройдя сквозь диэлектрик, вернется к антенне РЛС. Но, при этом, эта часть ЭМВ будет отставать от ЭМВ, распространяющейся только в воздухе (т.е. отразившейся от непокрытых диэлектриком отражателей 1) на некоторое время и расстояние. Это отставание будет тем больше, чем больше диэлектрическая проницаемость вещества, покрывающего грани отражателей и, чем толще слой этого вещества. Это отставание может быть выражено следующей зависимостью

40

Д D L (VJT- 1),

где AD - отставание фронта электромагнитной волны, прошедшей сквозь диэлектрик от электромагнитной волны, распространяющейся только в воздухе;

L - расстояние, проходимое ЭМВ в диэлектрике.

Таким образом, отраженный импульс как бы раздваивается и на экране РЛС будут видны две отметки, расположенные на одном радиусе от центра экрана.

Ближняя к центру, более яркая метка, образованная сигналом, пришедшим от незаполненных диэлектриком отражателей 1, будет соответствовать действительному положению рефлектора относительно судна. Вторая, третья и т.д. метки будут образованы сигналами от частей ЭМВ, прошедшими через слой диэлектрика и позволят выделить сигнал or рефлектора на фоне других сигналов на экране РЛС.

Метки будут видны на экране РЛС раздельно при условии, что второй отраженный сигнал будет отставать от первого на расстояние ДО1, превышающее разрешающую способность РЛС по дальности D. Например, для РЛС Миус разрешающая способность по дальности равна D 25 м. Следовательно, если радиолокационная волна проходит в диэлектрике расстояние в один метр, то для обеспечения ее отставания в ДО 25 м от радиолокационной вол- ны, распространяющейся в воздухе, необходимо иметь вещество с диэлектрической проницаемостью

Ј(Јт + 1)2, т.е.

Если отраженные импульсы будут отставать друг от друга на расстояние ДО 25 м, то они будут видны на экране РЛС Ми- ус в виде ряда отдельных точечных сигналов, расположенных вдоль одного радиуса экрана. Если же два последовательных отраженных импульса будет разделять расстояние ДО1 25 м, то они образуют на экране РЛС сплошной, вытянутый вдоль радиуса экрана сигнал - тире

Таким образом, путем подбора толщины диэлектрика в разных частях радиолока- ционного отражателя или подбором различных веществ с различной диэлектрической проницаемостью можно создать на экране РЛС различные серии отраженных сигналов с любым сочетанием точек и тире. Это позволит выделить каждый ориентир с помощью своего кода на фоне множества эхосигналов.

Необходимо отметить, что энергия ЭМВ при отражении от угловых отражателей, грани которых покрыты слоем диэлектрика;де- лится на несколько частей. Часть энергии ЭМВ отразится от поверхности диэлектрика не проникая в него, Другая часть энергии ЭМВ продет сквозь слой диэлектрика только на одной грани, третья часть энергии ЭМВ пройдет сквозь слой диэлектрика на двух гранях и какая то доля энергии пройдет сквозь диэлектрик на всех трех гранях. Распределение энергии между этими частями ЭМВ зависит от свойств диэлектрика (в частности, от величины f) и от угла падения ЭМВ на поверхность диэлектрика на разных гранях.

При перемещении РЛС относительно отражателя распределение будет меняться в некоторых пределах

На фиг. 1 показан один из вариантов радиолокационного отражателя при виде сверху, сбоку и в изометрии; на фиг. 2 - пример конкретного выполнения радиолокационного отражателя в фронтальной проекции.

Радиолокационный отражатель (фиг. 2) выполнен из угловых отражателей 1, 2, 3 собранных в колонну квадратного сечения и

способен отражать радиолокационные волны с любого направления.

Длина стороны каждого углового отражателя равна двум метрам. Каждая из сторон колонны рефлектора состоит из трех

угловых отражателей. Нижний уголковый отражатель 3 каждой стороны полностью заполнен сегнетоэлектриком. Толщина слоя сегнетоэлектрика при этом составляет один метр Сегнетоэлектрик представляет из себя твердый раствор1

(1 - x)Pb(Fe2/3Wi/3)03 - - Xi/2Pb2(Lh/aFei/2)W06.

где 0,1 Х 0,5 при X 0,2 - это будет раствор

0,8Pb(Fe2/3Wi/3)03 - 0,2i/2Pb2(LIi/2Fei/2)WOe Данный раствор имеет диэлектрическую проницаемость е 700 - 1100 в интервале температур t -30° - +50°С и низкие диэлектрические потери в СВЧ-диапазоне tg д (1-2) х частоте 3 х 109 Гц. Магнитная проницаемость (м) раствора незначительно отличается от магнитной проницаемости воздуха.

Внутренняя поверхность среднего (на каждой стороне) уголкового отражателя 2 отделена от наружного воздуха полуметровым слоем этого же сегнетоэлектрика. Верхние уголковые отражатели 1 не заполнены сегнетоэлектриком. Для защиты от атмосферных воздействий снаружи вся колонна отражателей закрыта пластмассовым кожухом 5, не оказывающим, практически, никаКОГо влияния на скорость распространения радиолокационных волн.

Радиолокационная волна„достигнув ре- флектора„отразится от всех трех уголковых отражателей 1, 2, 3. При этом в нижнем

уголковом отражателе 3 она пройдет в сег- нетоэлектрике расстояние два метра, в среднем уголковом отражателе 2 расстояние один метр, а в верхнем отражателе 1 она будет проходить только в воздухе. При этом

на экране РЛС появится три точечных эхо- сигнала, сформированных рефлектором, которые будут расположены по одному пеленгу на экране.

Ближний к центру экрана эхосигнал будет показывать место рефлектора на экране, а дальше по пеленгу будут высвечиваться еще две точечных отметки: одна на расстоянии 25- 30 м, а вторая - 50-60 м от основной первой отметки (в масштабе шкалы). Эти отметки позволят хорошо выделить отметку рефлектора на экране РЛС, на фоне других сигналов.

Формула изобретения

Радиолокационный отражатель, содержащий решетку из пассивных отражателей.

грани которых покрыты слоем диэлектрика, отличающийся тем, что. с целью кодирования отраженного сигнала облучающей импульсной радиолокационной станции, по крайней мере один из параметров

(толщина или диэлектрическая проницаемость) слоя диэлектрика в соседних пассивных отражателях выбран отличающимся.

Использование: в качестве пассивных радиолокационных навигационных знаков и других обьектов с целью улучшения их распознавания на экране облучающей радиолокационной станции. Сущность изобретения: радиолокационный отражатель содержит решетку из пассивных отражателей, грани которых покрыты слоем диэлектрика. По крайней мере один из параметров (толщина или диэлектрическая проницаемость слоя диэлектрика в соседних пассивных отражателях) выбран отличающимся, что обеспечивает кодирование отраженного сигнала облучающей импульсной РЛС. 2 ил.

(UU8.1

Вещество с большой димек тричвснай лро- мицаемо&пью ((.) ц, прозрачное 0ля радиолокационных волны