CN113156377A

CN113156377A - 一种二面角反射器

Info

Publication number: CN113156377A
Application number: CN202110438833.6A
Authority: CN
Inventors: 梁维斌; 孙旭光; 张志孝
Original assignee: CETC 39 Research Institute; Aerospace Information Research Institute of CAS
Current assignee: CETC 39 Research Institute; Aerospace Information Research Institute of CAS
Priority date: 2021-04-22
Filing date: 2021-04-22
Publication date: 2021-07-23

Abstract

本发明提供一种二面角反射器，包括：可拆卸连接的反射体以及反射体支架；所述反射体支架包括反射体连接件、撑腿、底板、滚动机构以及俯仰机构；所述撑腿安装在所述底板上；所述反射体连接件安装在所述滚动机构的转轴虎口上；所述反射体连接件与所述反射体可拆卸连接；所述滚动机构的一端驱动连接所述反射体连接件，用于驱动所述反射体连接件与所述反射体绕所述滚动机构的中心轴旋转；所述俯仰机构一端连接所述滚动机构的另一端，所述俯仰机构另一端连接所述撑腿，用于调整所述反射体的俯仰角度。本发明同时满足不同极化旋转角二面反射体的不同俯仰角度调节。

Description

一种二面角反射器

技术领域

本发明涉及遥感技术领域，进一步涉及一种极化雷达信号反射器，即二面角反射器。

背景技术

角反射器又名雷达反射器，它是通过金属板材(或碳纤维等导电材料)根椐不同用途做成的不同规格的雷达波反射器。一般的角反射器为三面角反射器和二面角反射器。

其中二面角反射器由两块矩形金属或导电材料板材成垂直连接组成，形成夹角90°开口状雷达信号反射设备。在这个90°开口范围内，其中一块板接收到雷达信号后反射到另一块板上，再经另一块板反射出去，形成二次反射信号。其电轴位于两块反射板90°夹角内，并与两块板夹角成45°且由两块板交线中点射出，电轴为一条虚拟的射线。

二面角反射器绕其电轴按照右手螺旋法则进行旋转，可以形成不同旋转角度的二面角反射器，当两块板交线水平时定义为0°二面角反射器。不同旋转角度的二面角反射器具有不同的极化雷达特性，因此旋转角度也称为极化旋转角度。

在二面角反射器工作时，其电轴要指向雷达。为了使二面角反射器的电轴指向雷达，需要调整电轴的俯仰角度(即电轴与水平面的夹角，定义电轴与水平面夹角为45°时的俯仰角为0°，往上为正，往下为负。)和方位角度(即电轴在水平面投影与正北方向的夹角)。

角反射器具有雷达截面积值(RCS)大、性能稳定、不受波段限制、加工简单、成本低廉等优点，在地面雷达，如合成孔径雷达(SAR)，定标、质量评定及真实性检验等试验中，得到大量和广泛的使用。

发明内容

本发明旨在提供一种二面角反射器，以同时满足不同极化旋转角度反射体和不同俯仰角度调节。

根据本发明的第一方面，一种二面角反射器，包括：包括反射体以及反射体支架；所述反射体支架包括反射体连接件、撑腿、底板、滚动机构以及俯仰机构；所述撑腿安装在所述底板上；所述反射体连接件安装在所述滚动机构的转轴虎口上；所述反射体连接件与所述反射体可拆卸连接；

所述滚动机构的一端驱动连接所述反射体连接件，用于驱动所述反射体连接件带动所述反射体绕所述滚动机构的中心线旋转；所述俯仰机构一端连接所述滚动机构的另一端，所述俯仰机构另一端与所述撑腿铰接,用于调整所述反射体的俯仰角度。

进一步地，所述滚动机构包括：转轴及第一轴承、第二轴承、固定在转轴两端的第一轴承座和第二轴承座、以及外套筒；所述转轴两端通过第一轴承和第一轴承座及第二轴承和第二轴承座连接外套筒，转轴一端连接所述反射体连接件，其另一端连接所述俯仰机构；所述外套筒上设置有至少一个销钉定位孔，用于通过销钉穿过设置在所述转轴与外套筒间的所述销钉定位孔定位预设的滚动角度位置。

进一步地，所述俯仰机构包括丝杠、第三轴承、第三轴承座、把手、备紧螺母以及螺母，

所述丝杠一端与所述撑腿铰接连接；所述螺母螺纹连接在所述丝杠上；所述把手连接所述螺母；所述第三轴承安装在所述第三轴承座上；所述螺母与所述第三轴承座固定，所述第三轴承与所述外套筒或第二轴承座通过连接件连接；所述备紧螺母螺纹连接在丝杠上且对应所述螺母与所述撑腿之间的位置，所述把手带动所述螺母沿着丝杠轴向运动以通过所述滚动机构传动调整反射体的俯仰角度。

进一步地，所述滚动机构的转轴虎口通过螺栓连接所述反射体连接件。

进一步地，所述俯仰机构另一端连接所述撑腿的定位销。

进一步地，所述反射体包括两块反射面板以及背架，所述两块反射面板互相垂直，且通过角钢连接；所述背架与所述两块反射面板整体设置，用于加强所述两块反射面板的刚性。

进一步地，所述背架包括螺栓连接的垂直背架、水平背架以及底部支撑；所述垂直背架安装于所述水平背架上；所述底部支撑位于所述水平背架底部，两块所述反射面板对应安装在所述垂直背架和水平背架上，用于加强所述水平背架的刚性。

进一步地，所述垂直背架设计为L型，采用角钢焊接而成,所述水平背架采用一整根角钢；所述底部支撑呈三角形。

进一步地，所述底板包括底板以及撑腿，所述底板为角钢焊接而成，所述撑腿由方形钢管焊接而成。

进一步地，所述预设的滚动角度位置包括0°、22.5°及45°；所述反射体的俯仰角度为-20°～+30°。

本发明二面角反射器中反射体与反射体支架可拆卸为相互独立的两部分可便于运输，所述滚动机构可驱动反射体绕滚动机构的中心轴旋转，所述俯仰机构可调整所述反射体的俯仰角度，俯仰、滚动一体化设计，两种调整方式互不影响，各自工作，可同时满足不同角度反射体不同俯仰角度调节。

参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本发明的其他特性特征和优点将变得清晰。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种二面角反射器实施例的总装示意图；

图2为本发明一种二面角反射器实施例中反射体以及反射体支架的拆分示意图；

图3为本发明一种二面角反射器实施例中反射体的结构示意图；

图4为本发明一种二面角反射器实施例中反射体的背架结构示意图；

图5为本发明一种二面角反射器实施例中反射体的背架连接示意图；

图6为本发明一种二面角反射器实施例中反射面板的截面图；

图7为图6A处的放大示意图；

图8为本发明一种二面角反射器实施例中底部支撑结构示意图；

图9为本发明一种二面角反射器实施例中反射体支架结构示意图；

图10为本发明一种二面角反射器实施例中反射体连接件与滚动机构连接示意图；

图11为本发明一种二面角反射器实施例中俯仰及滚动机构示意图；

图12为本发明一种二面角反射器实施例中俯仰机构示意图；

图13为本发明一种二面角反射器实施例中滚动机构示意图；

图14为本发明一种二面角反射器实施例中底板及撑腿固定连接示意图；

图15为本发明一种二面角反射器实施例绕电轴旋转0°、仰角0°时姿态的主视图；

图16为本发明一种二面角反射器实施例绕电轴旋转0°、仰角0°时姿态的侧视图；

图17为本发明一种二面角反射器实施例绕电轴旋转0°、仰角0°时姿态的俯视图；

图18为本发明一种二面角反射器实施例绕电轴旋转22.5°、仰角0°时姿态的主视图；

图19为本发明一种二面角反射器实施例绕电轴旋转22.5°、仰角0°时姿态的侧视图；

图20为本发明一种二面角反射器实施例绕电轴旋转22.5°、仰角0°时姿态的俯视图；

图21为本发明一种二面角反射器实施例绕电轴旋转45°、仰角0°时姿态的主视图；

图22为本发明一种二面角反射器实施例绕电轴旋转45°、仰角0°时姿态的侧视图；

图23为本发明一种二面角反射器实施例绕电轴旋转45°、仰角0°时姿态的俯视图；

图24为本发明一种二面角反射器实施例测量设备放置平面示意图；

图25为本发明一种二面角反射器实施例链接虎口处的示意图；

图26为本发明一种二面角反射器实施例链接虎口处的示意图。

以下附图标记为：

1、反射体，11、反射面板，111、铝蜂窝夹芯胶层，112铝合金蒙皮，113弯角件，12、反射体背架，121、垂直背架、122、水平背架，123、底部支撑，13、面板连接角钢，2、反射体支架，21、反射体连接件，22、撑腿，23、底板，24、滚动机构，241、外套筒，242、转轴，243、转轴虎口，244、第一轴承座，245、第一轴承，246、第二轴承座，247、第二轴承，248、销钉定位孔，249、中心线，25、俯仰机构，251、俯仰轴，252、把手，253、螺母，254、丝杠，255、备紧螺母，256、第三轴承座，257、第三轴承，258、连接件，259、支撑定位销轴。

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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1所示，本发明一种二面角反射器，包括：可拆卸连接的反射体1以及反射体支架2；所述反射体支架2包括反射体连接件21、撑腿22、底板23、滚动机构24以及俯仰机构25；所述撑腿22安装在所述底板23上；所述反射体连接件21安装在所述滚动机构24的转轴虎口243上；所述反射体连接件21与所述反射体1可拆卸连接；

所述滚动机构24的一端驱动连接所述反射体连接件21,用于驱动所述反射体连接件21与所述反射体1绕所述滚动机构24的中心线249旋转；所述俯仰机构25一端连接所述滚动机构24的另一端，所述俯仰机构25另一端连接所述撑腿22,用于调整所述反射体1的俯仰角度。

本实施例二面角反射器中反射体1与反射体连接件21可以用螺栓相互连接；反射体1与反射体支架2可拆卸为相互独立的两部分可便于运输，所述滚动机构24可驱动反射体1绕滚动机构24的中心轴旋转，所述俯仰机构25可调整所述反射体1的俯仰角度，俯仰、滚动一体化设计，两种调整方式互不影响，各自工作，可同时满足不同角度反射体1不同俯仰角度调节。

如图2-图6所示，本发明提供一种二面角反射器的反射体1包括两块反射面板11及反射体背架12，反射面板11与背架12间可以采用销钉定位并用螺栓及面板连接角钢13加强连接，以提高安装效率并方便运输。反射体1是二面角反射器的主体单元，其反射面精度、二面角精度等直接决定了角反射器的可靠性。

具体如图5所示,反射体的两块反射面板背部设计该背架，背架加强面板刚性，而且两块反射面板上背架制作成了一个整体，背架两链接面相互垂直，两块反射面板对接处(中缝)设计有面板连接角钢，反射体支架上设计有角反射体连接件，以多重保证二面角反射体刚性和垂直度。

具体如图6所示,反射面板采用“铝板—铝蜂窝夹层—铝板”的负压粘贴结构，内部用矩形方铝加强，方铝与面板间胶粘、补铆。蜂窝夹层面板结构的主要优点是有高的比强度、比刚度，也有高的耐疲劳性能和抗冲击性能。蜂窝夹层结构，实际上是类似于一种工字梁的力学结构，而工字梁结构本身从力学的角度看是一种很合理的结构，蜂窝夹层板实际上是由大量工字梁结构组成的集合体，其中的蜂窝芯相当于工字梁的腹板，蜂窝夹层板的面板相当于工字梁的翼板。因此，蜂窝夹层板具有很高的抗弯性能。采用此工艺完全可以保证反射体面板的刚度和平面度。

具体如图4所示,反射体背架12包括垂直背架121、水平背架122及固定在所述水平背架下端的底部支撑123，三个部件之间螺栓连接。其中垂直背架设计为L型，采用角钢焊接而成，焊接时采用工装(如图7)支持固定，保证焊接L边垂直度。水平背架采用一整根角钢，保证其连接面的平面度，同时为保证水平背架刚性，在其底部设计有三角的底部支撑123。整个焊接完成后进行退除焊接应力处理，并经机械加工以充分保证其直角度，具有刚性大、可靠性好等优点。

如图8及9所示,反射体支架2主要包括反射体连接件21、撑腿22、底板23、滚动机构24以及俯仰机构25组成；反射体连接件21与滚动机构24的转轴虎口螺栓连接，滚动机构24与俯仰机构25通过支撑定位销链接，底板与撑腿22螺栓连接。其中反射体连接件是可拆卸式，对于不同尺寸二面角反射器，可通过替换反射体连接件大小，反射体支架2为通用支架。

具体如图10及图11所示,反射体支架2采用俯仰机构25、滚动机构24一体化设计，两种调整方式互不影响，其中俯仰机构原理为螺母－丝杠的结构形式，旋转其上的把手，使丝杠收缩或伸展，从而实现俯仰角度的-20°～30°调整。滚动机构24实现反射体1绕电轴0°、22.5°及45°的角度旋转。

具体如图12所示,滚动机构24按轴－轴承－轴承座的结构形式进行设计，在转轴242与外套筒241上端分别对应通过第一轴承座244和第一轴承245，第二轴承座246和第二轴承247连接，且两轴承座之间的外套筒上设计有销钉定位孔248，以保证其0°、22.5°及45°的滚动角度位置可采用销钉定位；撑腿22上端与外套筒241上端通过俯仰轴251转动连接，且其下端通过支撑定位销轴259与俯仰机构铰接。滚动机构24的中心线249即转轴242的中心线，需要反射体绕转轴242的中心线旋转时，旋转转轴到预定位置，然后用销钉定位。本次设计滚动机构采用双轴承结构，可保证转轴旋转过程稳定性及安装时转轴242与外套筒241同轴度。

俯仰机构25采用螺母—丝杠的调整方式，转动把手252，使螺母253与丝杠254间相互转动，使螺母252与丝杠254间沿丝杠轴向产生位移，从而实现反射器的角度调整，丝杠254上设计备紧螺母255，螺母253与第三轴承座256固定，第三轴承257与外套筒241或第二轴承座246通过连接件258连接可使反射器角度调整定位。

具体如图13所示,底板23是角反射体姿态调整及稳定的基础，其结构合理性，将直接影响反射体的指向精度，同时又影响反射体的稳定性，所以反射体支架2设计是保证角反射体1使用的重要环节。底板23与撑腿22由角钢焊接而成，撑腿22由U形钢管焊接而成，底部钢板上设计有锚孔，可布设8根地锚，提高设备抗风能力。

具体可以参见图14-16,夹角为90度的二面角反射体，反射面尺寸为1600×800毫米，二面角反射体可绕转轴242(电轴)旋转，旋转角度分别为为0°，22.5°，45°。根据这些要求，结合以往角反射体设计经验，考虑到二面角不像三面间那样可以构成一个稳定的腔体结构，设计重点主要集中在风载条件下二面角的结构刚性上。当然，单块面板平面度、二面角度精度、非工作面的反射、等问题设计中也予以了考虑。具体参数可以设计如下：

w反射面板22尺寸1.6×0.8m，尺寸误差≤3mm；

w直角度误差：≤±0.1°；

w俯仰调整范围：-20°～+30°；

w平面度：≤3mm

可绕转轴(电轴)双向旋转，并在各向22.5°、45°位置可定位固定。

如图17-图19所示,考虑角反射体1工作过程旋转角度及俯仰角度的测量，分别在转轴242及外套筒241上设计有两个测量设备放置平面3。其中转轴上设备放置平面主要用于反射体绕转轴(电轴)旋转时角度的测量，外套筒上平面用于测量设备测量俯仰时角度。转轴上连接的转轴虎口243内侧面设计有一系列凹槽，此设计可以使转轴虎口243与角反射体连接件能够切合紧密链接。

本发明二面角反射器主体部分角反射体包括两块反射面板11及背架12，反射面板11是由铝合金蒙皮112与高强度耐久铝蜂窝夹芯胶111粘制作的轻型高刚性平板通过弯角件113连接，该结构在同等体积下的刚结构相比，大大降低了系统重量，而且具有足够高的强度和刚性，从而在设备的基本结构上实现了系统的轻型化和高机动性，同时，也易于搬运、拆装与调整。用该反射面板组成的反射体与同等厚度的铝结构反射体相比，其结构简洁、美观、重量轻、易于人工搬运、操作。采用俯仰、滚动一体化设计，两种调整方式互不影响，各自工作。可同时满足不同角度反射体不同俯仰角度调节。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

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

1.一种二面角反射器，其特征在于，包括反射体以及反射体支架；所述反射体支架包括反射体连接件、撑腿、底板、滚动机构以及俯仰机构；所述撑腿安装在所述底板上；所述反射体连接件安装在所述滚动机构的转轴虎口上；所述反射体连接件与所述反射体可拆卸连接；

所述滚动机构的一端驱动连接所述反射体连接件，用于驱动所述反射体连接件带动所述反射体绕所述滚动机构的中心线旋转；所述俯仰机构一端连接所述滚动机构的另一端，所述俯仰机构另一端与所述撑腿铰接，用于调整所述反射体的俯仰角度。

2.根据权利要求1所述的二面角反射器，其特征在于，所述滚动机构包括：转轴及第一轴承、第二轴承、固定在转轴两端的第一轴承座和第二轴承座、以及外套筒；所述转轴两端通过第一轴承和第一轴承座及第二轴承和第二轴承座连接外套筒，转轴一端连接所述反射体连接件，其另一端连接所述俯仰机构；所述外套筒上设置有至少一个销钉定位孔，用于销钉穿过设置在所述转轴与外套筒间的所述销钉定位孔定位预设的滚动角度位置。

3.根据权利要求2所述的二面角反射器，其特征在于，所述俯仰机构包括丝杠、第三轴承、第三轴承座、把手、备紧螺母以及螺母，

4.根据权利要求3所述的二面角反射器，其特征在于，所述滚动机构的转轴虎口通过螺栓连接所述反射体连接件。

5.根据权利要求4所述的二面角反射器，其特征在于，所述俯仰机构另一端连接所述撑腿的定位销。

6.根据权利要求5所述的二面角反射器，其特征在于：所述反射体包括两块反射面板以及背架，所述两块反射面板互相垂直，且通过角钢连接；所述背架与所述两块反射面板整体设置。

7.根据权利要求6所述的二面角反射器，其特征在于，所述背架包括螺栓连接的垂直背架、水平背架以及底部支撑；所述垂直背架安装于所述水平背架上；所述底部支撑位于所述水平背架底部；两块所述反射面板对应安装在所述垂直背架和水平背架上。

8.根据权利要求7所述的二面角反射器，其特征在于，所述垂直背架设计为L型，所述水平背架采用一整根角钢；所述底部支撑呈三角形。

9.根据权利要求8所述的二面角反射器，其特征在于，所述预设的滚动角度位置包括0°、22.5°及45°。