CN113567930B

CN113567930B - 一种回波增强器

Info

Publication number: CN113567930B
Application number: CN202110854428.2A
Authority: CN
Inventors: 郭杰; 李欣; 聂文君; 张辉
Original assignee: Beijing Institute of Environmental Features
Current assignee: Beijing Institute of Environmental Features
Priority date: 2021-07-28
Filing date: 2021-07-28
Publication date: 2023-05-19
Anticipated expiration: 2041-07-28
Also published as: CN113567930A

Abstract

本申请提供了一种回波增强器包括：反射壳体以及介质体。反射壳体具有反射腔，反射腔具有用于电磁波进入的入射口，反射腔的腔壁用于反射电磁波。介质体设置在反射腔内，并填充反射腔，介质体具有用于电磁波进入的入射面，入射面填充入射口。本申请提供的回波增强器，克服了常规的金属型雷达反射器无法具备宽响应角域的瓶颈，实现了该类反射器在具有高增益、易加工特点的基础上，同时可具有宽角域的优良性能，进一步拓展了该类反射器的应用领域，为具有大RCS量级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，对促进各类面向海杂波干扰的传感器的完善和发展有着极为积极的意义。

Description

一种回波增强器

技术领域

本申请涉及信号特征控制领域，尤其涉及一种回波增强器。

背景技术

目前，随着实战化要求的推广，具有高逼真度的特性模拟靶标日益成为重要的参试设备。靶标大多是将经济实用的小型运动平台进行目标特性适应性改装而成，根据改装方式可分为有源靶和无源靶两种类型。有源靶具有灵活、高效、可重复度高等优点，但就散射机理而言，无源靶更贴近实战化需求。运动平台多数物理尺寸较小,需要进行电磁散射特性增强才能实现对外军装备实物的有效模拟,因而无源雷达回波增强是靶标设计及研制的关键技术之一。

无源雷达回波增强通常通过加载雷达反射器实现，常用的反射器有介质型和金属型两类，两者各有优缺点。介质型雷达反射器具有体积小、重量轻、反射效率高、响应角域宽、使用维护简便等优点，但工艺比较复杂，性能受介质原材自身的影响较大，而且很难实现大尺寸产品的研制及生产，因此舰船等大RCS量级目标的特征模拟大都选择金属型雷达回波增强器。但该型增强器也有应用上的局限，最显著的就是响应角域较窄，使得所模拟而成的电磁散射特性对姿态过于敏感。尤其是在舰船类目标模拟情形下，当海况较为恶劣靶标运动平台晃动剧烈时，所产生的模拟效果与真实特性相去甚远。

发明内容

本申请的目的是提供一种能够实现宽响应角域特征的回波增强器。

为了实现上述至少之一的目的，本申请提供了一种回波增强器，包括：反射壳体，所述反射壳体具有反射腔，所述反射腔具有用于电磁波进入的入射口，所述反射腔的腔壁用于反射电磁波；以及介质体，所述介质体设置在所述反射腔内，并填充所述反射腔，所述介质体具有用于电磁波进入的入射面，所述入射面填充所述入射口；其中，所述介质体的各参数满足如下公式：ε＝n²，ε为介质体的介电常数，n为介质体的折射率；所述介质体的介电常数大于1，所述介质体的折射率大于1。

在其中的一些实施例中，所述电磁波穿过所述介质体后的损耗L小于3dB，且损耗L满足如下公式:

δ为介质体的介质损耗角，λ为电磁波在真空中波长，H为电磁波在介质体中的传播路程。

在其中的一些实施例中，所述介质体采用满足如下参数要求的材料制成：材料的介质损耗角正切值为10^-5～10^-3，材料的介电常数为2～3。

在其中的一些实施例中，所述反射腔的腔壁的粗糙度小于0.05mm，所述介质体与所述反射腔的腔壁接触的平面的粗糙度小于0.05mm。

在其中的一些实施例中，回波增强器还包括：固定件，所述固定件安装在所述反射壳体上，并抵压在所述入射面上。

在其中的一些实施例中，所述固定件包括：两个压杆，两个压杆分别位于所述反射壳体的两端，并抵压在所述入射面上；以及锁定件，所述锁定件位于所述压杆的两端，并与所述反射壳体的外表面固定连接。

在其中的一些实施例中，所述压杆包括并排设置的多个子杆，多个子杆抵压在所述入射面上。

在其中的一些实施例中，所述压杆与所述入射面之间设置有缓冲垫。

在其中的一些实施例中，所述入射面与所述入射口位于同一平面。

本申请的上述技术方案具有如下优点：克服了常规的金属型雷达反射器无法具备宽响应角域的瓶颈，实现了该类反射器在具有高增益、易加工特点的基础上，同时可具有宽角域的优良性能，进一步拓展了该类反射器的应用领域，为具有大RCS(Radar Crosssection、雷达散射截面)量级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，对促进各类面向海杂波干扰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是本申请所述回波增强器第一种实施例的结构示意图；

图2是图1所示回波增强器的分解结构示意图；

图3是电磁波进入介质体的结构示意图

图4是本申请所述回波增强器第二种实施例的结构示意图；

图5是本申请所述回波增强器第三种实施例的结构示意图；

图6是本申请所述回波增强器第四种实施例的局部剖视结构示意图。

其中，图1至图6的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

反射壳体10，入射口11，反射腔12，介质体20，入射面21，固定件30，压杆31，子杆311，锁定件32，缓冲垫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。

所述反射壳体即是由金属平面或曲面围绕形成的凹腔状金属型反射壳体，反射壳体包括二面角反射壳体、三面角反射壳体、内锥面角反射壳体以及其他凹面或凹腔体。下面以反射壳体为二面角反射壳体作为例具体阐述回波增强器的具体结构：

如图1和图2所示，本申请提供的回波增强器包括：反射壳体10以及介质体20。

反射壳体10具有反射腔12，反射腔12具有用于电磁波进入的入射口11，反射腔12的腔壁用于反射电磁波。反射壳体10为二面角反射壳体10。

介质体20设置在反射腔12内，并填充反射腔12，介质体20具有用于电磁波进入的入射面21，入射面21填充入射口11。在本申请的一个具体实施例中，入射面21与入射口11位于同一平面。

介质体20的各参数满足如下公式：ε＝n²，ε为介质体20的介电常数，n为介质体20的折射率；介质体20的介电常数大于1，介质体20的折射率大于1。

如图3所示，当电磁波(雷达波)从空气中以角度θ_i入射到介质体20的入射面21时，电磁波会穿透空气及介质体20两者的界面，进入介质体20内继续传播。由于两者介电常数及折射率不同，因而雷达波的传播会产生折射现象，记电磁波在介质体20内的折射角为θ_r，根据折射定律，折射角θ_r和入射角θ_i与折射率n满足如下关系：

由于介质体20折射率n恒大于1，所以入射角θ_i恒大于折射角θ_r。当θ_r取值为反射壳体10响应角域的一半时，则2θ_i为回波增强器的响应角域，显然大于反射壳体10的响应角域2θ_r。

以单独的反射壳体10作为反射器时，当电磁波垂直于反射壳体10的入射口11入射时，反射器呈现出最大RCS值，该入射方向业内定义为方位和俯仰两个方向的0°入射角。当电磁波的入射方向沿方位面(或俯仰面)偏离时，反射器的RCS值会逐渐减小。记θ_0.5为反射器的RCS值降为最大值的一半时入射方向偏离0°方向的角度，则2θ_0.5即为该反射器的方位(或俯仰)响应角域，简称响应角域应。

本申请提供的回波增强器，基于折射定律中电磁波从光疏介质入射光密介质时折射角小于入射角的原理，当电磁波从空气进入及介质体20内后，电磁波的入射角度变小，从而使电磁波进入反射壳体10的响应角域内，有效扩展了回波增强器的响应角域，增加了回波增强器的使用范围，能够对更广范围的电磁波进行回波增强。克服了常规的金属型雷达反射器无法具备宽响应角域的瓶颈，实现了该类反射器在具有高增益、易加工特点的基础上，同时可具有宽角域的优良性能，进一步拓展了该类反射器的应用领域，为具有大RCS(Radar Cross section、雷达散射截面)量级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，对促进各类面向海杂波干扰的传感器的完善和发展有着极为积极的意义。

在本申请的一个实施例中，电磁波穿过介质体20后的损耗L小于3dB，且损耗L满足如下公式:

δ为介质体20的介质损耗角，λ为电磁波在真空中波长，H为电磁波在介质体20中的传播路程，ε为介质体20的介电常数。

由上述公式可知，介电常数越大，损耗越大，给回波增强器的性能造成的负面影响也越大。在实际工程应用中，通常综合考虑电磁波工作频率、反射器自身特性等多方面的因素，选择合适的介质体20类型，以期得到恰当的介质损耗角正切和介电常数参数，使损耗L控制在3dB之内。制成介质体20的材料最优情形是具有低介质损耗角正切和高介电常数的材料。制成介质体20的材料可为聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯等材料，上述材料的介质材料损耗角正切在10^-5～10^-3之间，介电常数在2～3之间，为工程应用中常选的数种介质材料。

在本申请的一个实施例中，反射腔的腔壁的粗糙度小于0.05mm，介质体与反射腔的腔壁接触的平面的粗糙度小于0.05mm。

上述粗糙度的设置，保证了反射腔的内壁与介质体的外表的平滑度，从而保证了反射腔的内壁与介质体的外表之间无间隙接触，使在介质体中传播的电磁波从介质体射出后，直接被反射腔的腔壁反射形成电磁回波，避免了能量损耗。

如图4所示，在本申请的一个实施例中，回波增强器还包括：固定件30。

固定件30安装在反射壳体10上，并抵压在入射面21上。

固定件30将介质体20紧压在反射壳体10上，使反射腔12的内壁与介质体20的外表之间贴合的更加的紧密，从而保证了反射腔12的内壁与介质体20的外表之间无间隙接触，使在介质体20中传播的电磁波从介质体20射出后，直接被反射腔12的腔壁反射形成电磁回波，避免了能量损耗。

如图4所示，在本申请的一个实施例中，固定件30包括：两个压杆31以及锁定件32。

两个压杆31分别位于反射壳体10的两端，并抵压在入射面21上。

锁定件32位于压杆31的两端，并与反射壳体10的外表面固定连接。

两个压杆31分别对介质体20的两端施加压力，将介质体20紧压在反射壳体10上，使反射腔12的内壁与介质体20的外表之间贴合的更加的紧密，从而保证了反射腔12的内壁与介质体20的外表之间无间隙接触，使在介质体20中传播的电磁波从介质体20射出后，直接被反射腔12的腔壁反射形成电磁回波，避免了能量损耗。

如图5所示，在本申请的一个实施例中，压杆31包括并排设置的多个子杆311，多个子杆311抵压在入射面21上。

多个子杆311的设置，增加了压杆31与入射面21之间的接触面积，使压杆31与入射面21之间的受力均匀，降低了因压杆31与入射面21之间应力集中而损坏的概率，从而延长了产品的使用寿命。

如图6所示，在本申请的一个实施例中，压杆31与入射面21之间设置有缓冲垫40。

缓冲垫40的设置，增加了压杆31与入射面21之间的接触面积，使压杆31与入射面21之间的受力均匀，降低了因压杆31与入射面21之间应力集中而损坏的概率，从而延长了产品的使用寿命。

在本申请的一个实施例中，可采用一体铸造成型工艺将熔融的材料注入反射壳体内，并冷却后再反射壳体内形成介质体。采用上述方法制造的介质体，反射腔的内壁与介质体的外表之间无间隙接触，使在介质体中传播的电磁波从介质体射出后，直接被反射腔的腔壁反射形成电磁回波，避免了能量损耗。

在本申请的一个具体实施例中，介质体包括多个介质层，在从入射面到反射腔的腔壁的方向上，相邻介质层的折射率逐渐增大，从而进一步有效扩展了回波增强器的响应角域，增加了回波增强器的使用方位，能够对更广范围的电磁波进行回波增强。

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。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。