CN115508798A - 一种雷达特征无源模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种雷达特征无源模拟器，包括龙伯透镜体、反射层和调制层；所述龙伯透镜体具有入射端以及与所述入射端相对应的底端，所述龙伯透镜体用于聚焦入射至其表面的电磁波；所述调制层与所述反射层共形，均为球冠状；所述调制层贴覆于所述龙伯透镜体的底端和所述反射层之间；所述发射层用于实现电磁波的反射，以产生雷达回波；所述调制层用于调制不同入射角下的雷达回波功率。本发明综合运用介质型反射器设计技术和吸波材料技术，在反射层和龙伯透镜体之间设置调制层，调制层能够以不同的幅度衰减不同区域的雷达回波，对不同入射角度下的雷达回波功率进行差异化调制，从而能够实现目标角域起伏特征的精细化无源模拟。

Description

一种雷达特征无源模拟器

技术领域

本发明涉及雷达目标特征模拟技术领域，特别涉及一种雷达特征无源模拟器。

背景技术

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。就雷达靶标而言，大多是将经济实用的小型运动平台进行电磁散射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，因而雷达特征无源模拟是靶标设计及研制的关键技术之一。

不同于海靶和陆靶，靶标的电磁散射特性改装基本不受运动平台的制约，而空天目标特性模拟靶标(简称空靶)的设计与研制很大程度上会受到平台载荷要求的严重局限。因此，空靶的雷达特征模拟通常通过在平台头部、腹部或机翼部位简单加载金属角反或龙伯球等反射器来实现；这种方式的优点是改装简单、经济性好、实施周期短，不足之处在于无法实现空天目标角域起伏特性的精细模拟。随着高分辨雷达的发展及应用，现有空靶的雷达特征模拟方式已逐渐无法满足现代军事的需求；因此，为了解决现有技术的不足，需要提供一种新的雷达无源特征模拟器以实现空天目标角域起伏特性的精细模拟。

发明内容

本发明实施例提供了一种雷达特征无源模拟器，能够实现空天目标角域起伏特性的精细模拟。

本发明实施例提供了一种雷达特征无源模拟器，包括龙伯透镜体、反射层和调制层；所述龙伯透镜体具有入射端以及与所述入射端相对应的底端，所述龙伯透镜体用于聚焦入射至其表面的电磁波；所述调制层与所述反射层共形，均为球冠状；所述调制层贴覆于所述龙伯透镜体的底端和所述反射层之间；所述反射层用于实现电磁波的反射，以产生雷达回波；所述调制层用于调制不同入射角下的雷达回波功率。

在一种可能的设计中，所述调制层包括多个区域，所述多个区域与目标模拟起伏特征划分的多个角域一一对应；

所述区域上盖覆有吸波贴片，不同区域上盖覆的吸波贴片的吸波率不同。

在一种可能的设计中，不同区域上盖覆的吸波贴片的吸波率，按照对应角域下的目标RCS值的增大而减小；

目标最大RCS值所对应区域不盖覆吸波贴片。

在一种可能的设计中，所述反射层的高度h满足以下公式：h＝(1-cos0.5θ)*R，式中，h为反射层的高度，R为龙伯透镜体的半径，θ为角域响应；θ≥140°。

所述反射层的边缘大于所述调制层边缘的1～2mm。

在一种可能的设计中，所述反射层为铝箔或铜箔中的一种；所述反射层的厚度不大于0.2mm。

在一种可能的设计中，所述龙伯透镜体包括核心层和多个球壳层；所述多个球壳层嵌套设置在所述核心层表面；

所述核心层与最里层的球壳层的层间间隙、相邻球壳层的层间间隙均不大于0.5mm。

在一种可能的设计中，所述龙伯透镜体由聚乙烯材料发泡而成；所述龙伯透镜体的半径为35～350mm。

在一种可能的设计中，所述雷达特征无源模拟器还包括蒙皮层，所述蒙皮层包覆在所述反射层的外表面，所述蒙皮层用于保护所述反射层、所述调制层和所述龙伯透镜体。

在一种可能的设计中，所述蒙皮层的厚度为0.5～1.0mm；所述蒙皮层的介电常数为1.0～1.1C²/(N·M²)。

本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：本发明综合运用介质型反射器设计技术和吸波材料技术，突破传统的龙伯透镜反射器成型方法，在龙伯透镜体和反射层之间设置调制层，调制层能够以不同的幅度衰减不同区域的雷达回波，对不同入射角度下的雷达回波功率进行差异化调制，从而能够实现目标角域起伏特征的精细化无源模拟；本发明克服了常规的雷达特征无源模拟器无法实现空天目标角域起伏特征模拟的瓶颈，在保证该类模拟器具有宽角域、高增益、易加工特点的基础上，同时使其具有小角域特征差异化和大动态范围的优良性能，进一步拓展了该类无源模拟器的应用领域，为具有大起伏电磁散射特性逼真模拟功能的靶标研制提供了现实可行的技术手段，对促进各类传感器的完善和发展有着极为积极的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种雷达特征无源模拟器的组成示意图；

图2是本发明实施例提供的一种雷达特征无源模拟器的反射层高度的设计示意图；

图3是本发明实施例提供的一种雷达特征无源模拟器的龙伯透镜体结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种雷达特征无源模拟器的调制层的结构示意图；

图中：1：蒙皮层；2：反射层；3：龙伯透镜体；4：调制层；

301：核心层；302：第一球壳层；303：第二球壳层；30N：最外球壳层；401：第一区域；402：第二区域；403：第三区域；40N：第N区域。

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。

针对现有技术中的龙伯透镜反射器无法实现空天目标角域特征起伏特征的精细模拟，本发明基于电磁波传输损耗机理，对现有的龙伯透镜反射器进行改进，在龙伯透镜体和反射层之间设置调制层，调制层能够对不同入射角下的雷达回波功率进行调节，从而实现目标角域起伏特征的精细化无源模拟。

如图1所示，本发明实施例提供了一种雷达特征无源模拟器，包括龙伯透镜体3、反射层2和调制层4；所述龙伯透镜体1具有入射端以及与所述入射端相对应的底端，所述龙伯透镜体1用于聚焦入射至其表面的电磁波；所述调制层4与所述反射层2共形，均为球冠状；所述调制层4贴覆于所述龙伯透镜体3的底端和所述反射层2之间，所述反射层2位于所述调制层4的外表面；所述发射层2用于实现电磁波的反射，以产生雷达回波；所述调制层4用于调制不同入射角下的雷达回波功率。

在一些实施方式中，所述调制层4包括多个区域，所述多个区域与目标模拟起伏特征划分的多个角域一一对应；所述区域上盖覆有吸波贴片，不同区域上盖覆的吸波贴片的吸波率不同。在该实施例中，调制层的区域划分可以根据用户对目标角域起伏的特征进行确定，例如，当用户对目标角域起伏特征的精细度要求较高时，可以根据目标模拟起伏特征划分为多个角域，此时调制层的划分区域数量也相应增加；当对目标角域起伏特征的精细度较低时，可以根据目标模拟起伏特征相应的减少划分角域，此时调制层的划分区域数量也相应减少；例如图1中所示，根据目标模拟起伏特征将调制层划分区域多个区域，并在各个区域上盖覆吸波率不同的吸波贴片，使得调制层能够以不同的幅度衰减不同区域的雷达回波，从而实现目标角域起伏特征的精细化无源模拟；所述调制层4的厚度不大于3mm；本发明中，调制层的厚度越大，所能模拟的目标起伏范围越大，但与此同时，电磁波的散焦效应也越严重，因此，工程应用中调制层的厚度应权衡起伏范围和最大RCS值两个指标进行考虑，本发明中通过对调制层厚度的设置能够尽量减少散焦效应，提高反射层对电磁波的反射效果。

在一些实施方式中，不同区域上盖覆的吸波贴片的吸波率，按照对应角域下的目标RCS值的增大而减小；目标最大RCS值所对应区域不盖覆吸波贴片。

在该实施例中，首先根据用户对目标模拟起伏的精细度确定角域划分数量，之后根据目标所要模拟起伏特征的角域划分情况对调制层的区域进行划分，其中调制层的各个区域与模拟起伏特征的各个角域一一对应，调制层由特定电磁波吸收率的吸波贴片构成球冠状，且调制层不同区域的吸波贴片的吸收率不尽相同，如图4所示，调制层可以包括第一区域401、第二区域402、第三区域403、……、第N区域40N，其中，第一区域401对应第一吸波贴片401、第二区域402对应吸波贴片402、第三区域对应吸波贴片403、……、第N区域40N对应吸波贴片40N，图中颜色不同的区域代表吸波贴片的吸波率不同；吸波贴片的吸波率根据对应角域下的目标RCS值的增大而减小，例如，目标最大RCS值所对应的区域的吸波贴片的吸波率最小，此时可以在相应的区域盖覆吸波率较小的吸波贴片，反射层产生的雷达回波穿过该调制层的区域时基本不发生能量衰减，本发明中优选为在目标最大RCS值所对应的区域不贴覆吸波贴片；目标最小RCS值所对应的区域的吸波贴片的吸波率最大，可以在与目标最小RCS值相对应的区域贴覆吸波率较大的吸波贴片，此时反射层产生的雷达回波穿过该调制层的区域时被全部吸收，雷达回波发生大幅度衰减，如此能够使得不同区域所对应角域下的雷达回波功率得到差异化调制，实现目标角域特征起伏的精细化模拟；在调制层中贴覆吸波贴片时，每一区域的吸波贴片可以是一层，也可以是多层，每层吸波贴片的吸收率可以相同或不同，只要保证该区域下吸波贴片的总的吸收率与目标相应的RCS值对应即可。

本发明中通过综合运用介质型反射器设计技术和吸波材料技术，突破传统的龙伯透镜反射器成型方法，在反射层和透镜单元之间加载调制层，基于电磁波在吸波材料中传输时的损耗机理，结合目标角域起伏特征模拟需求，将龙伯透镜反射器有效角域进行区域分割，并对各区域的雷达回波进行不同程度的幅度衰减，完成不同入射角度下雷达回波功率的差异化调制，从而实现目标角域起伏特征的精细化无源模拟。

在一些实施方式中，如图2所示，所述反射层2的高度h根据龙伯透镜体3的半径和角域响应要求θ设计而成，反射层2的高度满足以下公式：h＝(1-cos0.5θ)*R，式中，h为反射层的高度，R为龙伯透镜体的半径，θ为角域响应；θ≥140°，将反射层的高度按照上述公式进行确定，如此能够保证反射层具有较好的电磁波反射效应，从而更好的满足用户所需的角域相应要求。

在一些实施方式中，所述反射层的边缘大于所述调制层边缘的1～2mm；若反射层的边缘与调制层的边缘相同或大于调制层的边缘，则会使得经过调制层后的电磁波无法落入反射层范围内，从而不利于反射层对电磁波进行反射进而形成雷达回波。

在一些实施方式中，所述反射层2为铝箔或铜箔中的一种；在该实施例中，反射层2也可以为其他的金属箔；在具体实施时，反射层2可由整张金属箔裁剪而成，也可由多张金属箔片拼接而成，需要说明的是，采用多张金属箔片进行拼接时，相邻金属箔的拼接处最好不出现缝隙；反射层2还满足：反射层2的厚度不大于0.2mm，如此能够避免由于反射层过厚导致在其边缘产生较强的电磁散射，从而对整个雷达特征无源模拟器的反射性能分布产生不利影响。

如图3所示，在一些实施方式中，所述龙伯透镜体3包括核心层301和多个球壳层(如302、303……30N)；所述多个球壳层嵌套设置在所述核心层301表面；所述核心层301与最里层的球壳层的层间间隙、相邻球壳层的层间间隙均不大于0.5mm；

在该实施例中，龙伯透镜体3为多层球状结构，例如，包括由内向外依次设置核心层301、第一球壳层302、第二球壳层303，……，直至最外球壳层30N；核心层301由两个半球体组成，球壳层由两个半球壳组成，球壳层层层嵌套在核心层表现形成龙波透镜体，为了尽量避免产生散焦、波束倾斜以及方向图畸变等现象，在本发明中核心层301与最面层的球壳层(即第一球壳层302)的层间间隙，以及相邻球壳层(如第一球壳层302和第二球壳层303)之间的层间间隙不大于0.5mm。

在一些实施方式中，所述龙伯透镜体3由聚乙烯材料发泡而成；所述龙伯透镜体3的最外层球壳30N的半径为35～350mm；在具体实施时，龙伯透镜体的半径R可以根据需要模拟的RCS的量级进行灵活设置，在本发明中考虑到调制层的散焦效应，龙伯透镜体的半径R可以参照比所需模拟的最大RCS值大1～3dB进行确定。

在一些实施方式中，所述雷达特征无源模拟器还包括蒙皮层1，所述蒙皮层1包覆在所述反射层2的外表面，所述蒙皮层1用于保护所述反射层2、所述调制层4和所述龙伯透镜体3。

在该实施例中，在反射层2的外表面设置蒙皮层1，可以使得本发明中的雷达特征无源模拟器在使用、运输以及贮存过程中具备一定的机械强度而不容易遭到破坏，因此，蒙皮层1的材质应选用具有一定机械强度的材料，。此外，本发明中的蒙皮层主要由环氧树脂、无碱纤维玻璃布、聚酰胺树脂和四乙烯五胺固化形成，同时，为了使蒙皮层1尽量较少蒙皮层对电磁波的传输损耗，使其具有良好的透波性能，在一些实施方式中，蒙皮层1的厚度为0.5～1.0mm，蒙皮层1的介电常数为1.0～1.1C²/(N·M²)。如此，能够在保证蒙皮层较好的机械强度的同时，能够减少对电磁波的损耗。

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)

1.一种雷达特征无源模拟器，其特征在于：包括龙伯透镜体、反射层和调制层；所述龙伯透镜体具有入射端以及与所述入射端相对应的底端，所述龙伯透镜体用于聚焦入射至其表面的电磁波；所述调制层与所述反射层共形，均为球冠状；所述调制层贴覆于所述龙伯透镜体的底端和所述反射层之间；所述反射层用于实现电磁波的反射，以产生雷达回波；所述调制层用于调制不同入射角下的雷达回波功率。

2.根据权利要求1所述的雷达特征无源模拟器，其特征在于：

所述调制层包括多个区域，所述多个区域与目标模拟起伏特征划分的多个角域一一对应；

所述区域上盖覆有吸波贴片，不同区域上盖覆的吸波贴片的吸波率不同。

3.根据权利要求2所述的雷达特征无源模拟器，其特征在于：不同区域上盖覆的吸波贴片的吸波率，按照对应角域下的目标RCS值的增大而减小；

优选地，目标最大RCS值所对应区域不盖覆吸波贴片。

4.根据权利要求1所述的雷达特征无源模拟器，其特征在于：

所述反射层的高度h满足以下公式：h＝(1-cos0.5θ)*R，

式中，h为反射层的高度，R为龙伯透镜体的半径，θ为角域响应；θ≥140°。

5.根据权利要求1所述的雷达特征无源模拟器，其特征在于：

所述反射层的边缘大于所述调制层边缘的1～2mm。

6.根据权利要求1所述的雷达特征无源模拟器，其特征在于：

所述反射层为铝箔或铜箔中的一种；所述反射层的厚度不大于0.2mm。

7.根据权利要求1所述的雷达特征无源模拟器，其特征在于：

所述龙伯透镜体包括核心层和多个球壳层；所述多个球壳层嵌套设置在所述核心层表面；

优选地，所述核心层与最里层的球壳层的层间间隙、相邻球壳层的层间间隙均不大于0.5mm。

8.根据权利要求1所述的雷达特征无源模拟器，其特征在于：

所述龙伯透镜体由聚乙烯材料发泡而成；所述龙伯透镜体的半径为35～350mm。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的雷达特征无源模拟器，其特征在于：还包括蒙皮层，所述蒙皮层包覆在所述反射层的外表面，所述蒙皮层用于保护所述反射层、所述调制层和所述龙伯透镜体。

10.根据权利要求9所述的雷达特征无源模拟器，其特征在于：

所述蒙皮层的厚度为0.5～1.0mm；所述蒙皮层的介电常数为1.0～1.1C2/(N·M²)。

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