CN109765537A - 一种极化可调节的角反射器和角反射器极化调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种极化可调节的角反射器和角反射器极化调节方法，所述角反射器的一实施方式包括：具有三块面板的三面角反射器、以及平行设置在所述三块面板之一的多根金属条；其中，所述三块面板两两垂直；每一金属条为高度相等、宽度相等的长方体，所述多根金属条等间距地排列在三块面板中一块面板的内表面，排列方向与该面板的一条直角边一致；相邻金属条之间形成多个凹槽；在保持所述多根金属条的排列间距和高度不变，改变所述凹槽的占空比时；其中，所述占空比为金属条排列间距与金属条宽度的差值与该排列间距的比值：所述角反射器的同极化RCS分量以及交叉极化RCS分量都发生改变。该实施方式能够实现角反射器极化可控以及极化比可调节。

Description

一种极化可调节的角反射器和角反射器极化调节方法

技术领域

本发明涉及电磁特性领域，尤其涉及一种极化可调节的角反射器和角反射器极化调节方法。

背景技术

角反射器是反射器的一类，是由相互垂直的金属面组成的刚性结构。角反射器是一种无源反射器，具有极强的回波反射特性，最常用的角反射器有三角形三面角反射器和正方形三面角反射器。

传统的角反射器由于在较宽的角度范围内具有很强的后向雷达散射截面RCS(Radar Cross Section)而被用作RCS增强器、定标体或靶标体，广泛应用于海上搜救、室内外目标特性测试、目标靶标等领域。

在靶标体应用中，传统角反射器由于其交叉极化(cross-polarization)响应远低于同极化(co-polarization)响应，甚至可以忽略不计，因此在靶标应用中只能模拟目标的同极化响应，对目标交叉极化响应的模拟能力不足。而当前靶标体应用中要求角反射器同时具备同极化和交叉极化的模拟能力，并且可以根据实际需要对交叉极化和同极化的极化比进行调节，当前的角反射器无法做到这一点。

因此，亟需一种能够实现极化可调节的角反射器，以增强角反射器应用的灵活性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何实现角反射器极化可调节以及极化比可调节的问题。

为了解决上述技术问题，在一个方面，本发明提供了一种极化可调节的角反射器。

本发明实施例的极化可调节的角反射器可包括：具有三块面板的三面角反射器、以及平行设置在所述三块面板之一的多根金属条；其中，所述三块面板两两垂直；每一金属条为高度相等、宽度相等的长方体，所述多根金属条等间距地排列在所述三块面板中一块面板的内表面，排列方向与该面板的一条直角边一致；相邻金属条之间形成多个凹槽；在保持所述多根金属条的排列间距和高度不变，改变所述凹槽的占空比时；或者，保持排列方向和排列间距，将所述多根金属条更换为平行排列在该面板内表面的多根高度相等、宽度相等的新的金属条时；其中，所述新的金属条与所述多根金属条的高度相等，所述新的金属条形成的凹槽与所述多根金属条形成凹槽的占空比不等，所述占空比为金属条排列间距与金属条宽度的差值与该排列间距的比值：所述角反射器的同极化雷达散射截面RCS分量以及交叉极化RCS分量都发生改变。

优选地，所述多根金属条设置在三面角反射器一个侧立板的内表面。

优选地，所述多根金属条的排列方向平行于水平面。

优选地，所述角反射器交叉极化RCS分量与同极化RCS分量的比值Ratio符合以下公式：

Ratio＝1.16(a/d)³-3.43(a/d)²+2.90(a/d)-0.0584

其中，a/d为金属条形成的凹槽的占空比。

优选地，所述三面角反射器为：三角形三面角反射器或者正方形三面角反射器。

在另一方面，本发明提供一种角反射器极化调节方法。

本发明实施例的角反射器极化调节方法包括：在具有三块面板的三面角反射器的其中一块面板内表面平行设置多根金属条；其中，所述三块面板两两垂直，每一金属条为高度相等、宽度相等的长方体；所述多根金属条等间距地排列在所述一块面板内表面，排列方向与该面板的一条直角边一致；相邻金属条之间形成多个凹槽；保持所述多根金属条的排列间距和高度不变，改变所述凹槽的占空比，使所述角反射器的同极化RCS分量以及交叉极化RCS分量都发生改变；其中，所述占空比为金属条排列间距与金属条宽度的差值与该排列间距的比值；或者，保持排列方向和排列间距，将所述多根金属条更换为平行排列在该面板内表面的多根高度相等、宽度相等的新的金属条，使所述角反射器的同极化RCS分量以及交叉极化RCS分量都发生改变；其中，所述新的金属条与所述多根金属条的高度相等，所述新的金属条形成的凹槽与所述多根金属条形成凹槽的占空比不等。

优选地，所述多根金属条设置在三面角反射器一个侧立板的内表面。

优选地，所述多根金属条的排列方向平行于水平面。

优选地，所述角反射器交叉极化RCS分量与同极化RCS分量的比值Ratio符合以下公式：

Ratio＝1.16(a/d)³-3.43(a/d)²+2.90(a/d)-0.0584

其中，a/d为金属条形成的凹槽的占空比。

优选地，所述三面角反射器为：三角形三面角反射器或者正方形三面角反射器。

本发明的上述技术方案具有如下优点：在本发明实施例中，提供了一种基于凹槽占空比的极化可控角反射器，解决了传统角反射器对交叉极化模拟能力的不足。具体地，本发明在传统角反射器侧立面的内表面增加周期排列的多根长方体金属条，通过调节相邻金属条形成凹槽的占空比即可获取多种交叉极化与同极化的极化比。实际应用中，可根据实际需要，选取合适的凹槽占空比，得到期望的同极化分量与交叉极化分量，实现对角反射器极化分量的控制。此外，本发明进一步给出凹槽占空比的选取公式。本发明满足了同时对同极化和交叉极化进行模拟的要求，克服了传统角反射器交叉极化模拟能力不足的缺陷，增强了角反射器的应用灵活性，为靶标模拟增加了有力手段，具有重要的工程应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例的三面角反射器示意图；

图2是本发明实施例的极化可调节的角反射器结构示意图；

图3是本发明实施例的金属条排列示意图；

图4是本发明实施例的极化可调节的角反射器极化比随凹槽占空比变化示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例的三面角反射器示意图。图2是本发明实施例的极化可调节的角反射器结构示意图。如图2所示，本发明实施例的极化可调节的角反射器可包括：三面角反射器以及多根金属条10。

具体地，三面角反射器的结构可如图1所示，其具有三块两两垂直的面板，即使用时与水平面平行的底板以及底板之上的两块侧立板。可以理解，底板、侧立板仅用于反映三块面板的实际位置，并不对面板的几何特征和结构特征进行限制。一般地，三面角反射器可以是较为常用的三角形三面角反射器或者正方形三面角反射器，前者的面板均为三角形，后者的面板均为正方形。

在本发明实施例中，多根金属条10平行、等间距地排列在三面角反射器的任一面板的内表面(即角反射器内部的表面)，排列方向与该面板的一条直角边一致。相邻的金属条之间可形成凹槽，凹槽高度等于金属条高度，凹槽占空比为金属条排列间距与金属条宽度的差值与该排列间距的比值。可以理解，固定金属条排列间距时，调节金属条宽度即可改变凹槽占空比。

特别地，在本发明实施例中，对于正方形三面角反射器来说，其任一面板的直角边为与其它面板相交的边。对于三角形三面角反射器来说，从图2中(图2中下方面板为底板)可以看到，若金属条排列在右方侧立板，则其排列方式为平行于水平面(即X、Y轴组成的平面)或者垂直于水平面。此外，每一金属条10为高度相等、宽度相等的长方体。可以理解，对于金属条10所在面板来说，上述高度对应垂直该面板内表面的方向(例如图2中的X轴方向)，宽度对应该面板内表面垂直于上述排列方向的方向(例如图2中的Z轴方向)，长度对应该面板内表面平行于上述排列方向的方向(例如图2中的Y轴方向)。也就是说，在图2中，以任一金属条10在X轴方向的尺寸作为其高度、Z轴方向的尺寸作为其宽度、Y轴方向的尺寸作为其长度。需要说明的是，本发明中各种尺寸的相同或者相等均基于一定误差范围，并不意味着绝对相同或者绝对相等。

图3是本发明实施例的金属条排列示意图，其与图2金属条的位置相对应。在图3中，金属条的高度为h，宽度为(d-a)，多根金属条的排列间距为d，相邻金属条形成凹槽的高度为h，占空比为a/d，Y轴指向纸面内部，其中，h、d、a均为正数。

作为一个优选方案，可将上述多根金属条设置在三面角反射器一个侧立板的内表面，将金属条的排列方向平行于水平面。此时，可根据实际需求，将角反射器在俯仰角30度到80度、方位角20度到70度范围内的RCS均值(例如算数平均值)作为考察目标，将加装不同凹槽占空比的金属条的角反射器极化比(即交叉极化RCS均值与同极化RCS均值之比)统计如下表。

将角反射器极化比随金属条高度的变化情况绘制为曲线即形成图4所示曲线。在图4中，横坐标为凹槽占空比，纵坐标为角反射器的极化比。

此外，角反射器极化比与凹槽占空比的对应关系可表示为如下公式：

Ratio＝1.16(a/d)³-3.43(a/d)²+2.90(a/d)-0.0584

其中，Ratio为角反射器交叉极化RCS分量与同极化RCS分量的比值，a/d为金属条形成的凹槽的占空比，占空比数值可以在0到1之间。

具体应用中，可基于上述公式选取凹槽占空比，以控制角反射器同极化分量与交叉极化分量的大小，使角反射器达到所需极化比。一般地，有如下两种方法调整金属条高度：

1.预先将每一金属条设计为凹槽占空比可变结构。调整时，保持上述多根金属条的排列间距和高度不变，改变凹槽占空比(可以理解，这种情形等同于保持排列间距不变，改变金属条宽度)。

2.若凹槽占空比不可变(即金属条宽度不可变)，则可在固定排列间距和高度的前提下，更换为宽度不同的金属条。具体地，在调整时，保持排列方向和排列间距，将上述多根金属条更换为平行排列在该面板内表面的多根高度相等、宽度相等的新的金属条时；其中，上述新的金属条与上述多根金属条的高度相等，上述新的金属条与上述多根金属条的宽度不等。这样，即可实现凹槽占空比的改变。

通过上述设置，即可实现凹槽占空比的调整，从而使角反射器实现对同极化和交叉极化的模拟。

在本发明实施例中，进一步提供一种角反射器极化调节方法，该方法可按照以下步骤执行：

1.在具有三块面板的三面角反射器的其中一块面板内表面平行设置多根金属条；其中，所述三块面板两两垂直，每一金属条为高度相等、宽度相等的长方体；所述多根金属条等间距地排列在所述一块面板内表面，排列方向与该面板的一条直角边一致；相邻金属条之间形成多个凹槽。

2.保持所述多根金属条的排列间距和高度不变，改变所述凹槽的占空比，使所述角反射器的同极化RCS分量以及交叉极化RCS分量都发生改变；其中，所述占空比为金属条排列间距与金属条宽度的差值与该排列间距的比值。

3.该步骤可与上一步骤并列，实际使用中可执行本步骤或者上一步骤。本步骤具体为：保持排列方向和排列间距，将所述多根金属条更换为平行排列在该面板内表面的多根高度相等、宽度相等的新的金属条，使所述角反射器的同极化RCS分量以及交叉极化RCS分量都发生改变；其中，所述新的金属条与所述多根金属条的高度相等，所述新的金属条形成的凹槽与所述多根金属条形成凹槽的占空比不等。

较佳地，在本发明实施例中，所述多根金属条设置在三面角反射器一个侧立板的内表面。

作为一个优选方案，所述多根金属条的排列方向平行于水平面。

具体应用中，所述角反射器交叉极化RCS分量与同极化RCS分量的比值Ratio符合以下公式：

Ratio＝1.16(a/d)³-3.43(a/d)²+2.90(a/d)-0.0584

其中，a/d为金属条形成的凹槽的占空比。

此外，在本发明实施例中，所述三面角反射器为：三角形三面角反射器或者正方形三面角反射器。

综上所述，在本发明实施例的技术方案中，提供了一种基于凹槽占空比的极化可控角反射器，解决了传统角反射器对交叉极化模拟能力的不足。具体地，本发明在传统角反射器侧立面的内表面增加周期排列的多根长方体金属条，通过调节相邻金属条形成凹槽的占空比即可获取多种交叉极化与同极化的极化比。实际应用中，可根据实际需要，选取合适的凹槽占空比，得到期望的同极化分量与交叉极化分量，实现对角反射器极化分量的控制。此外，本发明进一步给出凹槽占空比的选取公式。本发明满足了同时对同极化和交叉极化进行模拟的要求，克服了传统角反射器交叉极化模拟能力不足的缺陷，增强了角反射器的应用灵活性，为靶标模拟增加了有力手段，具有重要的工程应用价值。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种极化可调节的角反射器，其特征在于，包括：具有三块面板的三面角反射器、以及平行设置在所述三块面板之一的多根金属条；其中，

所述三块面板两两垂直；

每一金属条为高度相等、宽度相等的长方体，所述多根金属条等间距地排列在所述三块面板中一块面板的内表面，排列方向与该面板的一条直角边一致；相邻金属条之间形成多个凹槽；

在保持所述多根金属条的排列间距和高度不变，改变所述凹槽的占空比时；或者，保持排列方向和排列间距，将所述多根金属条更换为平行排列在该面板内表面的多根高度相等、宽度相等的新的金属条时；其中，所述新的金属条与所述多根金属条的高度相等，所述新的金属条形成的凹槽与所述多根金属条形成凹槽的占空比不等，所述占空比为金属条排列间距与金属条宽度的差值与该排列间距的比值：

所述角反射器的同极化雷达散射截面RCS分量以及交叉极化RCS分量都发生改变。

2.根据权利要求1所述的角反射器，其特征在于，所述多根金属条设置在三面角反射器一个侧立板的内表面。

3.根据权利要求2所述的角反射器，其特征在于，所述多根金属条的排列方向平行于水平面。

4.根据权利要求3所述的角反射器，其特征在于，所述角反射器交叉极化RCS分量与同极化RCS分量的比值Ratio符合以下公式：

Ratio＝1.16(a/d)³-3.43(a/d)²+2.90(a/d)-0.0584

其中，a/d为金属条形成的凹槽的占空比。

5.根据权利要求1-4任一所述的角反射器，其特征在于，所述三面角反射器为：三角形三面角反射器或者正方形三面角反射器。

6.一种角反射器极化调节方法，其特征在于，包括：

在具有三块面板的三面角反射器的其中一块面板内表面平行设置多根金属条；其中，所述三块面板两两垂直，每一金属条为高度相等、宽度相等的长方体；所述多根金属条等间距地排列在所述一块面板内表面，排列方向与该面板的一条直角边一致；相邻金属条之间形成多个凹槽；

保持所述多根金属条的排列间距和高度不变，改变所述凹槽的占空比，使所述角反射器的同极化RCS分量以及交叉极化RCS分量都发生改变；其中，所述占空比为金属条排列间距与金属条宽度的差值与该排列间距的比值；或者

保持排列方向和排列间距，将所述多根金属条更换为平行排列在该面板内表面的多根高度相等、宽度相等的新的金属条，使所述角反射器的同极化RCS分量以及交叉极化RCS分量都发生改变；其中，所述新的金属条与所述多根金属条的高度相等，所述新的金属条形成的凹槽与所述多根金属条形成凹槽的占空比不等。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多根金属条设置在三面角反射器一个侧立板的内表面。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述多根金属条的排列方向平行于水平面。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述角反射器交叉极化RCS分量与同极化RCS分量的比值Ratio符合以下公式：

Ratio＝1.16(a/d)³-3.43(a/d)²+2.90(a/d)-0.0584

其中，a/d为金属条形成的凹槽的占空比。

10.根据权利要求6-9任一所述的方法，其特征在于，所述三面角反射器为：三角形三面角反射器或者正方形三面角反射器。