CN216361536U - 一种用于无人机防御系统的等电平导波管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于无人机防御系统的等电平导波管，涉及无人机防御技术领域，尤其是一种用于无人机防御系统的等电平导波管，其包括：本体，所述本体为管状导体，所述本体设有贯穿所述本体内外表面的槽孔，所述槽孔沿所述本体轴线排列，所述槽孔排列方式为所述槽孔非完全等间距排列；或所述槽孔与所述本体轴线呈一定的夹角，所述槽孔与所述本体轴线夹角非完全一致排列。本实用新型通过上述两种设置槽孔的方式，弥补因导波管传输过程中因导波管起始段衰减少，辐射区域大，末段衰减大，辐射区域小的问题，使得导波管传输覆盖区域的辐射范围趋于一致，从而一定程度上避免辐射范围大容易干扰无线电设备，辐射范围小容易有盲区的问题。

Description

一种用于无人机防御系统的等电平导波管

技术领域

本实用新型涉及无人机防御技术领域，尤其是一种用于无人机防御系统的等电平导波管。

背景技术

现在导航诱骗无人机防护系统采用的技术方法及其不足：

A.全向天线

全向天线，波束覆盖范围方位角0-360°，俯仰角0-90°，可以均匀覆盖半球空间，这种方式部署简单。信号覆盖整个防护区域，并且为了确保防护效果，还有向外延伸，给系统留有处置的时间和空间。这种形式，导航诱骗信号将会对防护区域及其周边的左右区域造成持续影响，而且为了还会对高空航路造成影响，是副作用最大的一种方式，也是目前应用最为广发的方式，亟待改进；

B.宽波束定向天线

一般采用螺旋天线的形式，天线的增益可以设计到9dB左右，波束水平和俯仰半波功率宽度一般在60°左右，利用单个或多个天线的组合，可以剪裁拼接波束覆盖指定的角度范围。这种形式一般用来安装在防护区域周界向防护区域外面照射，防御外部无人机入侵。这样就解决了对防护区域内导航信号的干扰问题，但是，却加大的对周边区域导航信号的影响。而且在实际部署时，还要综合考虑气象、植被、地形的影响，天线功率配置难以取舍，会对周边较大防卫造成严重影响。从2019年石化行业的应用反馈来看，对周边移动通讯基站、车辆人员的定位导航都造成了严重影响。这一弊端严重制约了电磁对抗无人机防御技术的应用，严重影响了无人机管控的效果。

C.转台窄波束定向天线阵列

将天线阵列组合成锥状波束，在雷达和光电侦测设备的影响下，对无人机进行精确反制。这一技术精度高，对防护区域内和防护区域周边的环境的影响小。但是这种形式，对目标引导的要求高，造价高昂，而且由于小型、微小型无人机低慢小的特点，再加贴近地面复杂的植被、建筑、和复杂的电磁环境，雷达、无线电和光学侦测设备漏报、丢失或误报的机率较高，难以保证引导效果，尤其是对于近距离贴地放飞的民用小型无人机，防御效果更是难以保证。

D.多信号源组合天线定制波束

不论是采用何种天线形式，由于防护目标的地形、防爆要求、植被和生产设备遮挡，一个天线发射点，难以满足实战防御部署的需求，通常是采用多个天线的方法，每个天线负责向防护区域外的一面发射导航诱骗信号。但是这种方法存在单个天线辐射空域范围很难精确控制，多个天线协同配合难，电磁信号容易重叠干扰或者存在盲区。另外，单个天线在其辐射波束角范围内，辐射能量并不均匀，通常取半功率波束角为其辐射宽度，这样势必导致防御距离会因天线在波束角范围内辐射能量的不均匀性而不同。

申请号为：CN202010523607.3，名称为：一种基于电磁围栏技术的无人机防御系统的发明专利公开了一种以漏泄电缆为电磁波辐射终端的无人机防御系统，其包括：信号发生单元、功率放大单元以及电磁围栏。该技术中的电磁围栏是利用漏泄同轴电缆(以下无特殊说明漏泄电缆均为漏泄同轴电缆的简称)来实现的。其基本原理是将经过功率放大的无人机电磁防御信号辐射到防御区域边界上，生成界限清楚的信号辐射区域。解决了在防御无人机侵入时，不对周边和防护区域造成影响，同时有可以不受地形、植被和建筑的影响，不受城镇复杂电磁环境的限制，完美的提供了类似墙壁的无人机电磁防御围栏。

由于漏泄同轴电缆的辐射特性是沿着轴向衰减，通常采用线路放大器或直放站将不同段的漏泄同轴电缆级联的方法来解决漏泄同轴电缆轴线衰减过大的问题，但是即使这样，漏泄同轴电缆与线路放大器连接的近端和远端信号强度仍有较大差。在实际使用中，这种问题会导致无人机防御信号，在级联漏泄同轴电缆的近端防御信号强，而防御距离远，在级联漏泄同轴电缆的远端方向防御信号弱，而导致防御距离缩短，无法达到在漏泄同轴电缆轴向方向实现基本等距的防御效果。

另外，漏泄同轴电缆的辐射特性沿着径向辐射，但无论是耦合型还是辐射型漏泄同轴电缆都具有很大的辐射范围，因此通过这类漏泄同轴电缆发射的无人机防御信号，会传播到中、高空区域，可能会对中、高空电磁频谱造成干扰。在某些应用中,希望减小漏泄同轴电缆的径向辐射角度，让无人机防御信号控制在低空或者期望的高度内。

发明内容

本实用新型提供了一种用于无人机防御系统的等电平导波管，用于解决现有技术中漏泄同轴电缆和/或漏泄波导辐射不均匀的问题。

本实用新型采用如下技术方案：

一种用于无人机防御系统的等电平导波管，包括：本体，所述本体为管状导体，所述本体设有贯穿所述本体内外表面的槽孔，所述槽孔沿所述本体轴线排列，所述槽孔排列方式为所述槽孔非完全等间距排列；

或所述槽孔与所述本体轴线呈一定的夹角，所述槽孔与所述本体轴线夹角非完全一致排列。

进一步地，所述槽孔间距为等比数列。

进一步地，至少两个所述槽孔组成槽孔组，所述槽孔组内的所述槽孔等周期长度排列；所述槽孔组的周期长度呈等比数列。

进一步地，所述槽孔与所述本体轴线夹角的正弦值为等比数列。

进一步地，至少两个所述槽孔组成槽孔组，所述槽孔组内的所述槽孔与所述本体轴线等周期夹角排列；所述槽孔组的周期夹角的正弦值呈等比数列。

进一步地，所述等比数列的比值大于1。

进一步地，所述等比数列的比值与导波管的传输损耗系数乘积为1。

进一步地，还包括绝缘介质，所述绝缘介质设置在所述本体内部。

进一步地，所述槽孔为缝隙孔。

进一步地，所述槽孔形状为：矩形孔、椭圆孔、长圆孔、线性阵列矩形孔、线性阵列椭圆孔或线性阵列长圆孔。

本实用新型的积极效果如下

一种用于无人机防御系统的等电平导波管，包括：本体，所述本体为管状导体，所述本体设有贯穿所述本体内外表面的槽孔，所述槽孔沿所述本体轴线排列，所述槽孔排列方式为所述槽孔非完全等间距排列；或所述槽孔与所述本体轴线呈一定的夹角，所述槽孔与所述本体轴线夹角非完全一致排列。

本实用新型通过上述两种设置槽孔的方式，弥补因导波管传输过程中因导波管起始段衰减少，辐射区域大，末段衰减大，辐射区域小的问题，使得导波管传输覆盖区域的辐射范围趋于一致，从而一定程度上避免辐射范围大容易干扰无线电设备，辐射范围小容易有盲区的问题。

本实用新型导波管，槽孔间距等比排列，或槽孔组周期排列，相邻槽孔组的周期间距等比排列，由于导波管与线路放大器或直放站连接的近端辐射信号强，而在远端辐射信号弱，如果我们在导波管近端开较少的槽孔，而在远端开较多的槽孔，那么在近端因为槽孔数量少，辐射的能量就少，而在远端由于槽孔数量多，辐射的能量就多，因此本实用新型导波管能够实现向外辐射等电平信号的技术效果。

本实用新型导波管，槽孔与导波管轴线夹角正弦值等比排列，或槽孔组周期夹角正弦值等比排列，由于导波管与线路放大器或直放站连接的近端辐射信号强，而在远端辐射信号弱，如果我们在导波管近端开设的槽孔与导波管轴线夹角小，终端接收天线接收的信号弱，耦合衰减大，而在远端开设的槽孔与导波管轴线夹角大，终端接收天线接收的信号强，耦合衰减小，因此本实用新型导波管能够实现向外辐射等电平信号的技术效果。

本实用新型导波管等比数列的比值与传输损耗系数乘积为1，则达到通过增加槽孔密度抵消传输损耗的效果，也即通过增加孔的密度，增加辐射的能量，增加的辐射能量与传输损耗的能量两者幅值相等，实现理想的等电平效果。

本实用新型导波管设有绝缘介质，一种优选的绝缘介质为发泡聚乙烯，发泡聚乙烯具有较低的介电常数，低介电常数意味着同样体积、重量的前提下，其绝缘性能更好,损耗更小，对于满足设计要求的导波管，采用低介电常数的材料作为中间绝缘层，其可以做到更小的体积，更轻的重量。

本实用新型导波管的槽孔可以采用多种形式，如椭圆形、圆形、十字形行等各种可能的槽孔形状，但优选为缝隙孔，缝隙孔在辐射电磁波的角度和强度上有明显的优势。

本实用新型导波管，通过其特殊设计的槽孔切斜角实现小辐射角的技术效果，小辐射角意味着，其辐射定向准确度高，对周边设备干扰小，在应用在基于漏泄电缆或漏泄波导的无人机防御系统时，其形成的辐射界限清楚准确，在达到防御无人机的同时，将电磁波干扰区域降低到最低。

本实用新型提出了一种用于无人机防御系统的等电平导波管，通过精心设计，该导波管在一定长度内，前后辐射电平基本相等，解决了无人机防御系统在使用传统漏泄电缆或漏泄波导时，辐射电平不均匀，防御距离远近端差异较大，影响中、高空电磁频谱的难题，具有一定的实用价值。

附图说明

图1为本实用新型实施方式导波管槽孔第一设置方式原理图；

图2为本实用新型实施方式导波管槽孔第二设置方式原理图；

图3为本实用新型实施方式导波管槽孔第三设置方式原理图；

图4为本实用新型实施方式导波管槽孔第四设置方式原理图；

图5为本实用新型实施方式漏泄电缆横截面剖视图。

图中：

1本体；

2槽孔；

3外护套；

4外导体；

5绝缘体；

6内导体。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-5所示，一种用于无人机防御系统的等电平导波管，包括：本体1，所述本体1为管状导体，所述本体1设有贯穿所述本体1内外表面的槽孔2，所述槽孔2沿所述本体 1轴线排列，所述槽孔2排列方式为所述槽孔2非完全等间距排列；

或所述槽孔2与所述本体1轴线呈一定的夹角，所述槽孔2与所述本体1轴线夹角非完全一致排列。

更为具体地，本实用新型所称无人机包括无人飞行器、无人车以及无人船。

以下无特殊说明漏泄电缆均为漏泄同轴电缆的简称。

导波管为一种电磁波辐射器，用于将加载到导波管的高频电能传输并辐射到周边区域。

导波管可以应用在漏泄波导或漏泄电缆中。

漏泄波导主体是一种主体为管状物的导体，通常在漏泄波导的两端还设有法兰。漏泄波导主体上设有贯穿主体表面的槽孔2，漏泄波导通过槽孔2向外辐射能量，从而使得接收终端的天线接收到来自漏泄波导的电磁波信号。简单理解而言，漏泄波导是一种发射电磁波信号的天线。本实用新型的导波管即为主体部分，应用时可以在两端加设法兰，从而构成一个漏泄波导。

漏泄电缆是一种电缆，通常包括如下几个部分：内导体6、绝缘体5、外导体4以及外护套3；内导体6通常为一种导电丝，内置在绝缘体5的内部，外导体4为筒型结构，套接在绝缘体5的外表面。

外护套3主要用于防护外导体4，套设在外导体4的外表面，具有耐磨、防腐蚀、阻燃功能。

内导体6以及外导体4通常为金属材质，最为常用的材质为铜。

外导体4开设有槽孔2，漏泄电缆通过外导体4的槽孔2向外辐射电磁波。

本实用新型导波管在应用在漏泄电缆时，作为外导体4使用。

现有技术中导波管在应用到漏泄波导或漏泄电缆中时，槽孔2均为等间距排列，且槽孔2与导波管的轴线夹角为恒定值。

本实用新型提供了同一发明构思的技术方案，通过调整槽孔2与导波管轴线夹角从而调整导波管与接收终端天线间的耦合系数，或者通过调整导波管设置的槽孔2的密度调整导波管的漏泄能量的功率。

申请号为：CN202010523607.3，名称为：基于电磁围栏技术的无人机防御系统的发明专利公开了一种基于泄漏电缆的无人机防御系统，基于漏泄电缆的无人机防御系统的信号辐射单元通常包括线路放大器和漏泄电缆两部分，线路放大器用于将上级信号加强后送入漏泄电缆，漏泄电缆将电磁波信号辐射出去，信号在漏泄电缆内部逐渐的衰减也即通常所说的传输损耗，其起始段也即与放大器连接的一端信号强，而远离放大器连接的一端信号弱，当漏泄电缆辐射的信号衰减到一定程度前，需要在该漏泄电缆末段再次增加一级的线路放大器以及漏泄电缆，如此往复。

用于无人机防御系统的漏泄电缆，对其电磁波的辐射强度和辐射角度有较高的要求，辐射强度大，则辐射范围广，优点是能够加大辐射范围，缺点是可能会干扰到其它同频段工作的无线电设备，辐射小则可能存在防御的盲区。

我们希望漏泄电缆的辐射强度从其起始段到期末段辐射强度趋向于相等，以达到辐射范围均匀，辐射强度可控的目的，以避免辐射强度过大或强度过小的问题，也即本实用新型声称的等电平的技术效果。

在实施上，在起始段因为导波管的衰减少，此时，应当设置的槽孔2的密度小，以减少辐射的电磁波的能量；或者应当设置的槽孔2与轴线的夹角较小，以使得与接收终端的天线间的耦合系数变小，实现电磁波覆盖有效区域变小。

在末段因为导波管的衰减多，此时，应当设置的槽孔2的密度大，以增大辐射的电磁波的能量；或者应当设置的槽孔2与轴线的夹角较大，以使得与接收终端的天线间的耦合系数变小，实现电磁波覆盖有效区域变大。

以上所述夹角是指槽孔2与导波管轴线不大于90度的夹角。

本实用新型通过上述两种设置槽孔2的方式，弥补因导波管传输过程中因导波管起始段衰减少，辐射区域大，末段衰减大，辐射区域小的问题，使得导波管传输覆盖区域的辐射范围趋于一致，从而一定程度上避免辐射范围大容易干扰无线电设备，辐射范围小容易有盲区的问题。

进一步地，所述槽孔2间距为等比数列。

进一步地，至少两个所述槽孔组成槽孔组，所述槽孔组内的所述槽孔2等周期长度排列；所述槽孔组的周期长度呈等比数列。

更为具体地，在非完全等间距排列方式上，可以采用两种技术方案：

第一种实施方案为相邻两个槽孔2间的间距不相等，槽孔2间的间距依次变化，槽孔2间的间距呈等比数列。如一种具体的实施方式为，第一槽孔2与第二槽孔2的间距为L1，第二槽孔2与第三槽孔2的间距为L2，第四槽孔2与第三槽孔2的间距为L3，依次类推直至最后一个槽孔2Ln，则有L2/L1＝L3/L2＝……＝Ln/Ln-1。

第二种实施方案为槽孔2分为若干组，每个组内的相邻两个槽孔2间距相等，也即线性周期排列，组内相邻两个槽孔2的间距称之为周期长度，相邻两组的周期长度相同。如一种实施方式中，每个槽孔组的槽孔2数量均为三个，第一槽孔组相邻两个槽孔2间距为L1，第二槽孔组相邻两个槽孔2间距为L2，第三槽孔组相邻两个槽孔2间距为L3，依次类推，直至最后一个槽孔组相邻两个槽孔2间距为Ln，则有L2/L1＝L3/L2＝……＝Ln/Ln-1。

本实用新型导波管采用梯度设计、线性变化打孔使得辐射强度与传输损耗的变化之差相等。

在实施方案上，至少包括两种可行的技术方案：第一种实施方案为等比数列间距排列的孔，该方案实现的技术效果达到抵消漏泄电缆传输损耗的效果，但该种方案存在开模具成本高的问题。

第二种方案为分段式排列，该方案也可以到达抵消漏泄电缆传输损耗的效果，虽然在实施上可能存在不是完全理想的状态，但是因开模具成本低、加工简单的特点，更适合实际应用。

本实用新型导波管，槽孔2间距等比排列，或槽孔组周期排列，相邻槽孔组的周期间距等比排列，由于导波管与线路放大器或直放站连接的近端辐射信号强，而在远端辐射信号弱，如果我们在导波管近端开较少的槽孔2，而在远端开较多的槽孔2，那么在近端因为槽孔2数量少，辐射的能量就少，而在远端由于槽孔2数量多，辐射的能量就多，因此本实用新型漏泄电缆能够实现向外辐射等电平信号的技术效果。

进一步地，所述槽孔2与所述本体1轴线夹角的正弦值为等比数列。

进一步地，至少两个所述槽孔组成槽孔组，所述槽孔组内的所述槽孔2与所述本体1 轴线等周期夹角排列；所述槽孔组的周期夹角的正弦值呈等比数列。

更为具体地，在非完全等夹角排列方式上，可以采用两种技术方案：

第一种实施方案为槽孔2与轴线的夹角依次变化，距离线路放大器近的一端的夹角小，距离线路放大器远的一段夹角大。且呈规律性变化，夹角的正弦值为等比数列。如一种具体的实施方式为，第一槽孔2与导波管的轴线夹角α1的正弦值为0.5，第二槽孔2与导波管的轴线夹角α2的正弦值为0.51，第三槽孔2与导波管的轴线夹角α3的正弦值为0.52，第四槽孔2与导波管的轴线夹角α4的正弦值为0.53，以此类推，直至最末端的槽孔2与导波管的轴线的夹角αn的正弦值为1，也即最末段的槽孔2与导波管的轴线的夹角为90°。

第二种实施方案为槽孔2分为若干组，每个组内的槽孔2与导波管轴线的夹角相等，也即周期夹角排列，相邻两组的周期夹角正弦值等比数列规律变化。如一种实施方式中，每个槽孔组的槽孔2数量均为两个，均为汉字“八”字形排列，第一槽孔组两个槽孔2 与导波管的夹角α1正弦值均为0.5，第二槽孔组两个槽孔2与导波管夹角α2的正弦值均为0.52，第三槽孔组两个槽孔2与导波管夹角α3的正弦值为0.54，以此类推，最末段的槽孔组两个槽孔2与导波管轴线的夹角αn的正弦值为1，也即最末段的槽孔2与导波管的轴线的夹角为90°。

本实用新型导波管，槽孔2与导波管轴线夹角正弦值等比排列，或槽孔组周期夹角正弦值等比排列，由于导波管与线路放大器或直放站连接的近端辐射信号强，而在远端辐射信号弱，如果我们在导波管近端开设的槽孔2与导波管轴线夹角小，终端接收天线接收的信号弱，耦合衰减大，而在远端开设的槽孔2与导波管轴线夹角大，终端接收天线接收的信号强，耦合衰减小，因此本实用新型导波管能够实现向外辐射等电平信号的技术效果。

进一步地，所述等比数列的比值大于1。

进一步地，所述等比数列的比值与导波管的传输损耗系数乘积为1。

更为具体地，本实用新型导波管等比数列的比值与传输损耗系数乘积为1，则达到通过增加槽孔2密度抵消传输损耗的效果，也即通过增加孔的密度，增加辐射的能量，增加的辐射能量与传输损耗的能量两者值相等，实现理想的等电平效果。

进一步地，还包括绝缘介质，所述绝缘介质设置在所述本体1内部。

更为具体地，本实用新型导波管设有绝缘介质，一种优选的绝缘介质为发泡聚乙烯，发泡聚乙烯具有较低的介电常数，低介电常数意味着同样体积、重量的前提下，其绝缘性能更好，对于满足设计要求的导波管，采用低介电常数的材料作为中间绝缘层，其可以做到更小的体积，更轻的重量。

进一步地，所述槽孔2为缝隙孔。

更为具体地，本实用新型导波管的槽孔2可以采用多种形式，如椭圆形、圆形、十字形行等各种可能的槽孔2形状，但优选为缝隙孔，缝隙孔在辐射电磁波的角度和强度上有明显的优势，缝隙孔是指长宽比大于3的长孔，如椭圆孔、矩形孔。

进一步地，所述槽孔2形状为：矩形孔、椭圆孔、长圆孔、线性阵列矩形孔、线性阵列椭圆孔或线性阵列长圆孔。

更为具体地，本实用新型导波管，通过其特殊设计的槽孔切斜角实现小辐射角的技术效果，小辐射角意味着，其辐射定向准确度高，对周边设备干扰小，在应用在基于漏泄电缆的无人机防御系统时，其形成的辐射界限清楚准确，在达到防御无人机的同时，将电磁波干扰区域降低到最低。

以上实施方式仅为本实用新型的优选实施例，而并非本实用新型可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本实用新型原理和精神的前提下对其所做出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于无人机防御系统的等电平导波管，包括：本体（1），所述本体（1）为管状导体，所述本体（1）设有贯穿所述本体（1）内外表面的槽孔（2），所述槽孔（2）沿所述本体（1）轴线排列，其特征在于，所述槽孔（2）排列方式为所述槽孔（2）非完全等间距排列；

或所述槽孔（2）与所述本体（1）轴线呈一定的夹角，所述槽孔（2）与所述本体（1）轴线夹角非完全一致排列。

2.根据权利要求1所述的一种用于无人机防御系统的等电平导波管，其特征在于，所述槽孔（2）间距为等比数列。

3.根据权利要求1所述的一种用于无人机防御系统的等电平导波管，其特征在于，至少两个所述槽孔组成槽孔组，所述槽孔组内的所述槽孔（2）等周期长度排列；所述槽孔组的周期长度呈等比数列。

4.根据权利要求1所述的一种用于无人机防御系统的等电平导波管，其特征在于，所述槽孔（2）与所述本体（1）轴线夹角的正弦值为等比数列。

5.根据权利要求1所述的一种用于无人机防御系统的等电平导波管，其特征在于，至少两个所述槽孔组成槽孔组，所述槽孔组内的所述槽孔（2）与所述本体（1）轴线等周期夹角排列；所述槽孔组的周期夹角的正弦值呈等比数列。

6.根据权利要求2至5任一权利要求所述的一种用于无人机防御系统的等电平导波管，其特征在于，所述等比数列的比值大于1。

7.根据权利要求2至3任一权利要求所述的一种用于无人机防御系统的等电平导波管，其特征在于，所述等比数列的比值与导波管的传输损耗系数乘积为1。

8.根据权利要求1至5任一权利要求所述的一种用于无人机防御系统的等电平导波管，其特征在于，还包括绝缘介质，所述绝缘介质设置在所述本体（1）内部。

9.根据权利要求1至5任一权利要求所述的一种用于无人机防御系统的等电平导波管，其特征在于，所述槽孔（2）为缝隙孔。

10.根据权利要求1至5任一权利要求所述的一种用于无人机防御系统的等电平导波管，其特征在于，所述槽孔（2）形状为：矩形孔、椭圆孔、长圆孔、线性阵列矩形孔、线性阵列椭圆孔或线性阵列长圆孔。

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