CN112363127A

CN112363127A - 一种雷达反射器

Info

Publication number: CN112363127A
Application number: CN202011153133.4A
Authority: CN
Inventors: 郭杰; 车永星; 李欣
Original assignee: Beijing Institute of Environmental Features
Current assignee: Beijing Institute of Environmental Features
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2021-02-12
Anticipated expiration: 2040-10-26
Also published as: CN112363127B

Abstract

本申请提供了一种雷达反射器包括：龙伯透镜、开关型FSS以及控制装置。控制装置与开关型FSS连接，用于控制开关型FSS反射电磁波或透过电磁波。本申请提供的雷达反射器，控制装置周期性地控制开关型FSS在带通状态与带阻状态之间切换，从而实现对雷达反射器返回的雷达回波的时域进行调制，最终达到多普勒特征复现的回波模拟效果，克服了常规雷达反射器局限于目标回波特性静态模拟的瓶颈，实现了雷达反射器在具有宽角域、高增益特点的基础上，同时可模拟多普勒特征的优良性能，进一步拓展了雷达反射器的应用领域，为具有动态电磁散射特性模拟功能的靶标的研制提供了现实可行的技术手段，对促进各类多普勒体制的传感器的完善和发展有着极为积极的意义。

Description

一种雷达反射器

技术领域

本申请涉及雷达技术领域，尤其涉及一种雷达反射器。

背景技术

目前，典型军事目标无论是舰船坦克，还是飞机导弹，其成为战略战术威胁时大多处于运动状态，因此运动目标是各类搜索、跟踪及制导雷达的重点作战对象。运动类装置的雷达回波的显著特征是其中蕴含着表征目标径向运动速度的多普勒频移。作为运动目标回波模拟的有效手段之一，多普勒特征物理复现技术日益受到各国学者的重视。

多普勒特征物理复现技术按照模拟方式可分为平台模拟、有源模拟、无源模拟三种类型。基于平台和有源模拟方式的多普勒特征物理复现技术目前国内外均已发展较为成熟，但在工程应用上存在固有的局限。无源模拟方式具有低成本、使用简便、相参性好、可靠性高等优点，能充分弥补前述两种方式的不足。然而现有的雷达反射器基本只适应于目标特性的静态模拟，即雷达波经反射后形成的回波载频不会发生多普勒频移，回波被接收天线截获经接收机处理后也提取不出多普勒特征，无法实现运动目标的径向速度及运动特性的有效模拟。

发明内容

本申请的目的是提供一种具有多普勒特征的雷达反射器，解决物理复现领域雷达反射器无法应用于径向运动目标回波特性模拟的技术瓶颈。

为了实现上述的目的，本申请提供了一种雷达反射器，包括：龙伯透镜，所述龙伯透镜具有入射端以及与所述入射端对应设置的底端；开关型FSS，所述开关型FSS设置在所述龙伯透镜的外表面上，并位于所述底端，所述开关型FSS呈球冠形；以及控制装置，所述控制装置与所述开关型FSS连接，用于控制所述开关型FSS反射电磁波或透过电磁波。

在其中的一些实施例中，所述开关型FSS的高度满足如下公式：h＝(1-cos0.5θ)*R；h为开关型FSS的高度，R为龙伯透镜的半径，θ为角域响应。

在其中的一些实施例中，所述开关型FSS包括：基底层，所述基底层设置在所述龙伯透镜上；二极管，所述二极管设置在所述基底层上；以及导电线路，所述导电线路分别与所述二极管及所述控制装置连接；其中，所述控制装置通过所述导电线路控制所述二极管的导通及关闭，用于控制所述开关型FSS反射电磁波或透过电磁波。

在其中的一些实施例中，所述龙伯透镜包括多个嵌套设置的球形壳体，相邻所述球形壳体之间的间隙小于等于0.5mm。

在其中的一些实施例中，所述龙伯透镜的半径为35mm～350mm。

在其中的一些实施例中，所述雷达反射器还包括：蒙皮层，所述蒙皮层包裹在所述龙伯透镜的外表面上，所述开关型FSS设置在所述蒙皮层与所述龙伯透镜之间。

在其中的一些实施例中，所述蒙皮层的厚度为0.5mm～1mm。

在其中的一些实施例中，所述蒙皮层的介电常数为1～1.1。

在其中的一些实施例中，所述蒙皮层由环氧树脂、无碱纤维玻璃布、聚酰胺树脂以及四乙烯五胺混合固化制成。

本申请的上述技术方案具有如下优点：本申请提供的雷达反射器，控制装置周期性地控制开关型FSS在带通状态(电磁波能够穿透开关型FSS)与带阻状态(电磁波被开关型FSS反射)之间切换，从而实现对雷达反射器返回的雷达回波的时域进行调制，最终达到多普勒特征复现的回波模拟效果，克服了常规雷达反射器局限于目标回波特性静态模拟的瓶颈，实现了雷达反射器在具有宽角域、高增益特点的基础上，同时可模拟多普勒特征的优良性能，进一步拓展了雷达反射器的应用领域，为具有动态电磁散射特性模拟功能的靶标的研制提供了现实可行的技术手段，对促进各类多普勒体制的传感器的完善和发展有着极为积极的意义。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，另外，本申请附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。其中：

图1是本申请所述雷达反射器第一种实施例的分解结构示意图；

图2是本申请所述雷达反射器处于带通状态的结构示意图；

图3是本申请所述雷达反射器处于带阻状态的结构示意图；

图4是本申请所述雷达反射器产生的雷达回波信号图；

图5是本申请所述雷达反射器的剖视结构示意图；

图6是本申请所述开关型FSS的局部结构示意图；

图7是本申请所述龙伯透镜的结构示意图；

图8是本申请所述雷达反射器第二种实施例的分解结构示意图。

其中，图1至图8的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

龙伯透镜10，球形壳层11,核心球形壳层111，第一球壳层112，第二球壳113，最外球壳层11N，开关型FSS 20，基底层21，二极管22，导电线路23，控制装置30，蒙皮层40。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

下述讨论提供了本申请的多个实施例。虽然每个实施例代表了申请的单一组合，但是本申请不同实施例可以替换，或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含A、B、C，另一个实施例包含B和D的组合，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本申请提供的雷达反射器包括：龙伯透镜10、开关型FSS 20(Frequency Selective Surface，频率选择表面)以及控制装置30。

龙伯透镜10具有入射端以及与入射端对应设置的底端。

开关型FSS 20设置在龙伯透镜10的外表面上，并位于底端，开关型FSS 20呈球冠形。

控制装置30与开关型FSS 20连接，用于控制开关型FSS 20反射电磁波或透过电磁波。

本申请提供的雷达反射器，如图2和图3所示，控制装置30周期性地控制开关型FSS20在带通状态(电磁波能够穿透开关型FSS 20)与带阻状态(电磁波被开关型FSS 20反射)之间切换，从而实现对雷达反射器返回的雷达回波的时域进行调制，最终达到多普勒特征复现的回波模拟效果，克服了常规雷达反射器局限于目标回波特性静态模拟的瓶颈，实现了雷达反射器在具有宽角域、高增益特点的基础上，同时可模拟多普勒特征的优良性能，进一步拓展了雷达反射器的应用领域，为具有动态电磁散射特性模拟功能的靶标的研制提供了现实可行的技术手段，对促进各类多普勒体制的传感器的完善和发展有着极为积极的意义。本申请雷达反射器产生的雷达回波信号具体见图4，雷达发射的信号为s_t(t)、常规雷达反射器产生的雷达回波信号为s(t)、本申请所述雷达反射器对常规雷达回波的调制信号为x(t)、本申请雷达反射器产生的雷达回波信号为s_r(t)。

如图5所示，在本申请的一个实施例中，开关型FSS 20的高度及面积满足如下公式：

S＝2πRh。h＝(1-cos0.5θ)*R。

S为开关型FSS 20的表面积，h为开关型FSS 20的高度，R为龙伯透镜10的半径，θ为角域响应。

如图6所示，在本申请的一个具体实施例中，开关型FSS 20包括：基底层21、二极管22以及导电线路23。

基底层21设置在龙伯透镜10上。

二极管22设置在基底层21上。

导电线路23分别与二极管22及控制装置30连接。

控制装置30通过导电线路23控制二极管22的导通及关闭，用于控制开关型FSS 20反射电磁波或透过电磁波。

二极管22类似可闭合的缝结构，控制装置30控制导电线路23向二极管22通电，电磁波无法穿透二极管22，使开关型FSS 20处于带阻状态，也就是“OFF”状态，开关型FSS 20类似于金属型反射面，此时雷达反射器处于反射状态，将入射的电磁波反射回去，形成雷达回波。反之，控制装置30通过导电线路23控制二极管22断电，电磁波能够穿透二极管22，FSS处于带通状态，也就是“ON”状态，此时雷达反射器处于透射状态，电磁波穿透龙伯透镜10进入自由空间。控制装置30周期性地控制二极管22在导通与断开的状态之间切换，即开关型FSS 20周期性地在带通状态与带阻状态之间切换，从而实现对雷达反射器返回的雷达回波的时域进行调制，最终达到多普勒特征复现的回波模拟效果。

在本申请的另一个具体实施例中，开关型FSS由可变阻抗层、间隔层和金属背衬构成，可变阻抗层通过控制装置的控制在带通状态与带阻状态之间切换。间隔层通常由低介电常数介质构成，起到支撑连接金属背衬和可变阻抗层的作用。

如图7所示，在本申请的一个实施例中，龙伯透镜10包括多个嵌套设置的球形壳体。具体地，龙伯透镜10呈多层球状结构，包括：由内向外依次设置的核心球形壳层111、多个球形壳层11。多个球形壳层11包括：第一球壳层112、第二球壳层113……，直至最外球壳层11N。其中，核心球形壳层111可由两个半球体组成，每个球形壳层11可由两个半球壳组成。在一优选实施方式中，为了尽量避免产生散焦、波束倾斜、方向图畸变、电磁波损耗等现象，龙伯透镜10还满足：核心球形壳层111与第一球壳层11的层间间隙、相邻球形壳层11的层间间隙均小于或等于0.5mm。不同的球形壳层11是由不同介电常数的发泡材质组成，所以电磁波经过多个球形壳体折射后汇聚于到开关型FSS20处。龙伯透镜10可由聚苯乙烯材料发泡而成。

在本申请的一个实施例中，龙伯透镜的直径可根据雷达反射器的量级进行灵活设置，其中，龙伯透镜的半径的优选范围为35mm～350mm。

如图8所示，在本申请的一个实施例中，雷达反射器还包括：蒙皮层40。

蒙皮层40包裹在龙伯透镜10的外表面上，开关型FSS 20设置在蒙皮层40与龙伯透镜10之间。

蒙皮层40包裹龙伯透镜10及开关型FSS 20，起到了保护龙伯透镜10及开关型FSS20的作用，使雷达反射器在使用、运输、贮存等过程中具备基本的机械强度，避免了使用、运输、贮存等过程中因磕碰而造成的损坏，从而延长了雷达反射器使用寿命，增加了产品的市场竞争力。

在本申请的一个实施例中，蒙皮层的厚度为0.5mm～1mm。

若蒙皮层的厚度小于0.5mm，蒙皮层的厚度较薄，导致蒙皮层的机械强度不高，蒙皮层不能很好的保护龙伯透镜及开关型FSS；若蒙皮层的厚度大于1mm，蒙皮层的厚度较厚，增加了电磁波在穿透蒙皮层的损耗量。因此，蒙皮层的厚度在0.5mm～1mm内，在保证了蒙皮层具有较好的机械强度情况下，电磁波在穿透蒙皮层的损耗量最低，从而提高了产品的市场竞争力。

在本申请的一个实施例中，蒙皮层的介电常数为1～1.1。

空气的介电常数为1左右，蒙皮层的介电常数在1～1.1之间，使蒙皮层的介电常数接近空气的介电常数，降低了蒙皮层对电磁波的传输损耗。

在本申请的一个实施例中，蒙皮层由环氧树脂、无碱纤维玻璃布、聚酰胺树脂以及四乙烯五胺混合固化制成。由上述材料制成的蒙皮层具有质轻而硬、不导电、性能稳定、机械强度高、回收利用少、耐腐蚀等优点。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。在本申请中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。在本申请中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种雷达反射器，其特征在于，包括：

龙伯透镜，所述龙伯透镜具有入射端以及与所述入射端对应设置的底端；

开关型FSS，所述开关型FSS设置在所述龙伯透镜的外表面上，并位于所述底端，所述开关型FSS呈球冠形；以及

控制装置，所述控制装置与所述开关型FSS连接，用于控制所述开关型FSS反射电磁波或透过电磁波。

2.根据权利要求1所述的雷达反射器，其特征在于，

所述开关型FSS的高度满足如下公式：h＝(1-cos0.5θ)*R；

h为开关型FSS的高度，R为龙伯透镜的半径，θ为角域响应。

3.根据权利要求1所述的雷达反射器，其特征在于，

所述开关型FSS包括：

基底层，所述基底层设置在所述龙伯透镜上；

二极管，所述二极管设置在所述基底层上；以及

导电线路，所述导电线路分别与所述二极管及所述控制装置连接；

其中，所述控制装置通过所述导电线路控制所述二极管的导通及关闭，用于控制所述开关型FSS反射电磁波或透过电磁波。

4.根据权利要求1所述的雷达反射器，其特征在于，

所述龙伯透镜包括多个嵌套设置的球形壳体，相邻所述球形壳体之间的间隙小于等于0.5mm。

5.根据权利要求1所述的雷达反射器，其特征在于，

所述龙伯透镜的半径为35mm～350mm。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的雷达反射器，其特征在于，

还包括：蒙皮层，所述蒙皮层包裹在所述龙伯透镜的外表面上，所述开关型FSS设置在所述蒙皮层与所述龙伯透镜之间。

7.根据权利要求6所述的雷达反射器，其特征在于，

所述蒙皮层的厚度为0.5mm～1mm。

8.根据权利要求6所述的雷达反射器，其特征在于，

所述蒙皮层的介电常数为1～1.1。

9.根据权利要求6所述的雷达反射器，其特征在于，

所述蒙皮层由环氧树脂、无碱纤维玻璃布、聚酰胺树脂以及四乙烯五胺混合固化制成。