CN203480023U - 回波对消系统、罩壳 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种回波对消系统，包括：天线（2）、移相装置（6），以及将所述天线（2）和移相装置（6）连接起来的环形器（4）。本实用新型还提供一种具有上述回波对消系统的罩壳。通过天线与移相装置的配合实现回波消弱。

Description

回波对消系统、罩壳

技术领域

本实用新型涉及一种回波对消系统、以及具有该回波对消系统的罩壳。 

背景技术

在电磁波回波方面，例如对于雷达系统来说，目标的信息源是目标在雷达接收方向的电磁辐射的散射，空间任意一点的散射信号，可以展开为一个频谱，在任一给定的时间，每个频率分量都对应着一定的幅度和相位。目标散射回波本身就是频率、极化、幅度的复杂函数。为了实现对目标对象的回波的削弱或对消，现有技术有如下多种处理方式： 

（1）优化目标对象本身的外形设计。但是，这通常对目标对象的制造提出较高的要求从而使得成本较高，例如通常会要求避免目标对象的外形出现任何较大平面和凸状弯曲面、边缘、棱角、尖端、间隙、缺口和垂直交叉的接面，要求目标对象成为一种平滑过度曲线形体，并且为了避免二次辐射通常对目标对象各元件之间结合部的缝隙的公差要求严格。因此，这种技术手段的缺陷在于，由于要求较高而导致制造成本太高，并且在不改变目标对象外形的情形下如何消除或减弱电磁回波。主要是低频的时候，外形设计基本起不到作用了。 

（2）采用电磁波吸波材料，吸收衰减入射的电磁波，并将电磁能转换成热能而耗散掉，或使电磁能量分散到另外方向上的这种材料。这种转换型削弱电磁回波的方式，是材料与电磁波相互作用时，产生磁滞损耗或介质损耗，使电磁波能量转为热能而散发掉。通常这样的材料成本较高，而且对于无法或没有必要采用这种材料的目标对象，显然是不适用的。低频时所需的吸波材料较厚。 

对于电磁回波，例如雷达反射回波对消的技术问题，在不对目标对象本身（例如外观或材料等）提出过高要求的情形下，如何消弱或对消电磁 波回波，现有技术没有有效的相应技术方案。 

针对上述情况，现有技术不仅没有提供有效的回波对消的技术方案，更没有对变频回波对消的有效技术方案，也无法实现在减小系统所需空间的情形下实现回波对消。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种回波对消系统、以及具有该回波系统的罩壳，通过天线与移相装置的配合实现回波消弱。 

为实现上述目的，本实用新型提供了一种回波对消系统，包括：天线、移相装置，以及将所述天线和移相装置连接起来的环形器。 

优选地，所述天线为收发一体天线。 

优选地，所述收发一体天线为微带天线缝隙天线、偶极子天线等等，任何天线都可以，不限于这几种。 

优选地，所述天线为双极化天线。 

优选地，回波对消系统还包括：判断由所述天线接收的雷达信号频率的鉴频模块、以及根据所述鉴频模块获得的频率信息控制移相装置进行移相的控制模块，所述鉴频模块通过所述控制模块与所述移相装置连接。 

优选地，回波对消系统还包括放大/衰减装置，设在所述移相装置与所述环形器之间的连接线路上。 

优选地，所述放大/衰减装置和所述移相装置中均集成有模数转换器。 

另一方面，本实用新型还提供一种罩壳，具有前述任一回波对消系统。 

优选地，所述回波对消系统中的天线嵌在所述罩壳的蒙皮中。 

优选地，所述罩壳具有雷达波透射区，该雷达波透射区为由从内到外依次设置的内蒙皮、透射雷达波的基体、以及外蒙皮形成的夹层结构，所述天线嵌入所述基体中。 

优选地，所述基体为蜂窝状结构。 

优选地，所述基体的材料为玻璃钢。 

优选地，所述罩壳的嵌入有所述天线的部分的外表面，呈平滑过度曲线形体。 

优选地，所述平滑过度曲线形体为凹陷状。 

优选地，所述天线与所述罩壳共形化。 

优选地，所述回波对消系统整个嵌入在所述罩壳的蒙皮中。 

优选地，所述外蒙皮和内蒙皮为对雷达波具有透波作用的玻璃钢板。 

优选地，所述罩壳的外表面中除了蒙皮之外的外表面上涂有雷达吸波涂层。 

优选地，所述罩壳为飞机的机翼、或机舱门的罩壳。 

本实用新型的有益技术效果在于： 

（1）本实用新型自动实现有源对消波与目标散射回波频率相同，其中移相装置使从天线接收的雷达信号的相位调整为相比于目标散射回波有相位差（最优选为相位相差180°，但可以有误差），然后经天线发射出有源对消波对目标散射回波进行消弱，从而能够实现对回波，例如雷达信号（无论是变频或非变频雷达信号）反射回波消弱。 

（2）显然，当移相装置采用的是使得有源入射对消波与目标散射回波的相位相差180°的移相装置时，并且采用放大/衰减装置将有源对消波强度调整为与目标散射回波强度相当（或相等），则本实用新型能够使得有源对消波与目标散射回波幅度相当且相位自动相反，实现对回波对消，例如实现对雷达反射回波对消。 

（3）当本实用新型包括鉴频模块、控制模块时，鉴频模块判断由天线的第一信号接收端接收的雷达信号频率，而控制模块根据鉴频模块获得的频率信息控制移相装置进行移相（改变相位），最终实现有源对消波对目标反射回波进行消弱，从而能够实现对变频回波消弱。 

（4）当本实用新型中天线为收发一体天线时，有利于缩小本实用新型系统所需要的空间。本实用新型对消系统不会改变频率和极化方式，因此有源对消波与目标散射回波频率和极化自动相同。 

（5）当本实用新型中天线为微带天线形式时，微带天线重量轻，剖面薄，适于制作共形天线，有利于在飞行器上应用。 

（6）当本实用新型对消系统中将天线设计为双极化天线时，本实用新型能够自动应对雷达信号极化方向的变化。 

（7）本实用新型采用自适应应对方式，反应迅速能够满足实时性要求。 

（8）具有本实用新型回波对消系统的罩壳取得了上述相应的技术效果。并且由于采用了蒙皮技术而具有蒙皮带来的所有优点。 

附图说明

图1为本实用新型回波对消系统的一个实施例的结构框图； 

图2为本实用新型回波对消系统的另一个实施例的结构框图； 

图3是本实用新型罩壳的局部结构示意图，其中示出了基体、以及覆盖在基体上表面上的外蒙皮和覆盖在基体下表面上的内蒙皮。 

具体实施方式

以下参见附图描述本实用新型的具体实施方式。 

参见图1，本实用新型的回波对消系统包括：天线2、移相装置6、以及将天线和移相装置6连接起来的环形器4。移相装置6对天线2接收的雷达信号的相位进行改变，相位改变后的信号由移相装置6输出，再经天线2发射出有源对消波对目标散射回波进行消弱，从而本实用新型能够实现对回波消弱。本实用新型中，有源对消波与目标散射回波频率自动相同。 

更详细地，本实用新型的回波对消系统的组成元件之间的连接关系，可以如下所述。天线2具有第一信号接收端和第一信号发射端。环形器4具有第一信号通道和第二信号通道。移相装置6具有输入端和输出端，移相装置6的输入端通过第一信号通道与第一信号接收端连接，移相装置6的输出端通过第二信号通道与天线2的第一信号发射端连接。在工作时，移相装置6对从天线2的第一信号接收端接收的雷达信号进行相位改变。环形器4还可以由类似环形器的器件代替，环形器可以具有第一、第二、第三、第四端口，第一和第二端口连通形成所述第一信号通道，第三和第四端口连通形成所述第二信号通道，这两个信号通道可传输不同频率信号。 

从图1还可看出，本实用新型回波对消系统还包括：放大/衰减装置8以对信号强度进行调整（放大或衰减），该放大/衰减装置8设在移相装置6的输出端与环形器4的第二信号通道之间的连接线路上。此时，从移相装 置6输出的被改变相位后的信号经放大/衰减装置8调整幅度后，从环形器4的第二信号通道传输给天线2，天线2的第一信号发射端发射出有源对消波，该有源对消波能够对目标散射回波进行消弱（为了与目标散射回波的幅度相同或相当，放大/衰减装置8可以相应地放大或衰减有源对消波的幅度）。所谓的目标散射回波为雷达发射的雷达信号由目标对象返回的波。当移相装置6为使得有源入射对消波与目标散射回波的相位相差180°（可以有一定误差）的移相装置时，本实用新型能够使得有源对消波与目标散射回波相位自动相反，实现对回波对消。 

为了实现模数转换，或者数模转换，放大/衰减装置8和移相装置6中可以集成有相应的模数转换器（例如，图2中以标记14示出）或数模转换器。本实用新型中，模数转换器和数模转换器视具体情形而定，也不是必须的。 

为了缩小本实用新型系统所需要的空间，本实用新型中天线为收发一体天线。优选地，该收发一体天线为微带天线、缝隙天线、偶极子天线等等，任何天线都可以，不限于这几种。 

参见图2，描述本实用新型的另一个示例，相比于图1而言，图2中回波对消系统还包括鉴频模块10、以及控制模块12。鉴频模块10判断由天线2（例如，由天线2的第一信号接收端）接收的雷达信号频率，控制模块12根据鉴频模块10获得的频率信息控制移相装置6进行移相。换而言之，移相装置6在进行相位改变之前所需的频率信息由鉴频模块10提供。当包括鉴频模块、控制模块时，最终实现有源对消波对目标反射回波进行消弱，从而能够对变频回波消弱。优选地，当将天线设计为双极化天线时，本实用新型能够自动应对雷达信号极化方向的变化。为了能够保证本实用新型系统对任意方向雷达信号进行消弱甚至对消，将具有宽主瓣，低副瓣辐射图的天线组阵。本实用新型回波对消系统收发一体，采用自适应应对方式，当经移相装置调整相位后的有源入射对消波与目标散射回波的相位相差180°时能够实现对任意方向雷达信号对消。在一个示例性实施例中，所设计天线需要满足200M～300M的带宽要求。另外，所设计天线应尽量保证有保证有宽主瓣，低副瓣的辐射图。图2中涉及放大/衰减装置集成数 模转换器的情形与参见图1和描述相同，不再重复。 

本实用新型还可以采用智能蒙皮技术，将天线以及部分或全部系统共形蒙皮化。从而本实用新型的回波对消系统将具备智能蒙皮技术的各种优点。本实用新型优选地适用于米波波段，但是不局限于此，也可以适用于其它频段。将本实用新型安装或设置在目标对象上即可实现电磁波回波削弱甚至对消。 

基于上述提及的蒙皮，本实用新型还提供一种罩壳，其具有本实用新型前述任一回波对消系统。本实用新型中天线设在罩壳的蒙皮中、或者回波对消系统整个设置在罩壳的蒙皮中，其中“设置在蒙皮中”的含义是由蒙皮包裹，或者设置在蒙皮包围的空间内。优选地，本实用新型的罩壳可以为飞机的机翼、或机舱门的罩壳，但不局限于此。 

具体地，参见图3描述本实用新型的罩壳，其具有供雷达波透视的雷达波透射区，该透射区为由基体5、以及覆盖在基体5上表面上的外蒙皮1和覆盖在基体5下表面上的内蒙皮3构成的夹层结构。其中基体5是透射雷达波的基体。本实用新型回波对消系统，或者回波对消系统的天线嵌入在基体5中。 

继续参见图3，基体5的优选结构为图3示出的蜂窝状结构。基体5的材料优选为玻璃钢。至于内蒙皮和外蒙皮的材料要求能够对雷达波具有透波作用，例如可以是玻璃钢板。本实用新型中涉及的“蒙皮”，与无人机的智能蒙皮天线中涉及的蒙皮基本相同。另外，罩壳的外表面中除了蒙皮之外的外表面上还可以涂有雷达吸波涂层，从而至少对例如毫米波段雷达波、厘米波段雷达波、米波段雷达波具有吸波作用。 

另外，出于吸收雷达波的考虑，对于天线嵌入前述基体5中的情形，还可以将罩壳的嵌入有天线的部分的外表面，设置为呈平滑过度曲线形体（例如凹陷状）。当然，对于整个回波对消系统嵌入基体5的情形而言，也可将罩壳的相应部分的外表面设置为呈平滑过度曲线形体。 

在本实用新型的罩壳中，回波对消系统的天线与罩壳共形化。为了便于理解“共形”的含义，在此举例说明如下：例如，共形天线通常指一个非平面的、与特定物体形状共形的天线通常会作为飞机等高速运动物体表 面的一部分。共形天线和一些结构一体化天线的重要区别在于，共形天线是同机身表面平滑集成在一起的，不需要在机身结构上开孔。对于例如飞机而言，由于共形天线同所附物体的结构融为一体，不产生额外的气动阻力，减少了油耗，相应地就提高了飞机的航程。采用共形天线对平台设计也将带来极大的方便,天线的形状和大小对飞机设计而言是很难控制的因素，而共形阵列将使飞机的设计变得容易，同时由于无常规天线罩，信号传输和发射特性也容易预测。本实用新型罩壳由于采用了蒙皮技术而具有蒙皮技术带来的所有优点。 

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (19)

1.一种回波对消系统，其特征在于，包括： 

天线（2）、移相装置（6），以及将所述天线（2）和移相装置（6）连接起来的环形器（4）。 

2.根据权利要求1所述的回波对消系统，其特征在于， 

所述天线（2）为收发一体天线。 

3.根据权利要求2所述的回波对消系统，其特征在于， 

所述收发一体天线为微带、缝隙天线、偶极子天线中任一种。 

4.根据权利要求1所述的回波对消系统，其特征在于， 

所述天线（2）为双极化天线。 

5.根据权利要求1-4中任一项所述的回波对消系统，其特征在于，还包括： 

判断由所述天线接收的雷达信号频率的鉴频模块（10）、以及根据所述鉴频模块（10）获得的频率信息控制移相装置（6）进行移相的控制模块（12）， 

其中，所述鉴频模块（10）通过所述控制模块（12）与所述移相装置（6）连接。 

6.根据权利要求1-4中任一项所述的回波对消系统，其特征在于， 

还包括放大/衰减装置（8），设在所述移相装置（6）与所述环形器（4）之间的连接线路上。 

7.根据权利要求6所述的回波对消系统，其特征在于， 

所述放大/衰减装置（8）和所述移相装置（6）中均集成有模数转换器（14）。 

8.一种罩壳，其特征在于，具有前述任一权利要求所述的回波对消系统。 

9.根据权利要求8所述的罩壳，其特征在于，所述回波对消系统中的天线嵌在所述罩壳的蒙皮中。 

10.根据权利要求8所述的罩壳，其特征在于，所述罩壳具有雷达波透射区，该雷达波透射区为由从内到外依次设置的内蒙皮（1）、透射雷达 波的基体（5）、以及外蒙皮（3）形成的夹层结构，所述天线嵌入所述基体（5）中。 

11.根据权利要求10所述的罩壳，其特征在于，所述基体（5）为蜂窝状结构。 

12.根据权利要求10-11中任一项所述的罩壳，其特征在于，所述基体（5）的材料为玻璃钢。 

13.根据权利要求9-11中任一项所述的罩壳，其特征在于，所述罩壳的嵌入有所述天线的部分的外表面，呈平滑过度曲线形体。 

14.根据权利要求13所述的罩壳，其特征在于，所述平滑过度曲线形体为凹陷状。 

15.根据权利要求9-11中任一项所述的罩壳，其特征在于，所述天线与所述罩壳共形化。 

16.根据权利要求8所述的罩壳，其特征在于，所述回波对消系统整个嵌入在所述罩壳的蒙皮中。 

17.根据权利要求10-11中任一项所述的罩壳，其特征在于，所述外蒙皮和内蒙皮为对雷达波具有透波作用的玻璃钢板。 

18.根据权利要求9或16所述的罩壳，其特征在于，所述罩壳的外表面中除了蒙皮之外的外表面上涂有雷达吸波涂层。 

19.根据权利要求8所述的罩壳，其特征在于，所述罩壳为飞机的机翼、或机舱门的罩壳。 

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