RU2273924C1 - Radar antenna reflector - Google Patents
Radar antenna reflector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2273924C1 RU2273924C1 RU2004134242/09A RU2004134242A RU2273924C1 RU 2273924 C1 RU2273924 C1 RU 2273924C1 RU 2004134242/09 A RU2004134242/09 A RU 2004134242/09A RU 2004134242 A RU2004134242 A RU 2004134242A RU 2273924 C1 RU2273924 C1 RU 2273924C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reflector
- mirror
- length
- linear array
- vibrator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к антенным устройствам.The invention relates to antenna devices.
Радиолокационный антенный отражатель представляет собой двухзеркальную антенную систему, используемую в режиме переизлучения падающей плоской волны /1/. Основной задачей, которую он должен решать, является обеспечение большей, чем у равновеликой плоской отражающей пластины, эффективной площади рассеяния /2/.The radar antenna reflector is a two-mirror antenna system used in the reradiation mode of the incident plane wave / 1 /. The main task that he must solve is to provide a larger effective scattering area than with an equal flat reflecting plate / 2 /.
Известная антенна, которая может быть отражателем, состоит из зеркала в виде параболического цилиндра и линейного облучателя и применяется в том случае, когда необходимо получить диаграмму обратного отражения (ДОО), достаточно узкую в одной плоскости и широкую в другой, перпендикулярной первой. Наиболее близким по своему техническому решению является радиолокационный антенный отражатель (фиг.1), содержащий цилиндрическое зеркало 1 и дополнительный отражатель 2 в виде линейной решетки из большого числа синфазных вибраторов 3, оси которых расположены вдоль прямой на одинаковом расстоянии f от зеркала /3/. Совершенно очевидно, что для такой антенны, которая может быть одновременно отражателем, линейную решетку из вибраторов, в первую очередь, стремятся построить таким образом, чтобы главный лепесток диаграммы направленности имел требуемую ширину, а уровень боковых лепестков был минимальным. Соблюдение этих требований противоречит условиям, обеспечивающим увеличение эффективной площади рассеяния антенны как радиолокационного отражателя и является ее главным недостатком.A known antenna, which may be a reflector, consists of a mirror in the form of a parabolic cylinder and a linear irradiator and is used when it is necessary to obtain a back reflection (DOO) diagram, narrow enough in one plane and wide in another, perpendicular to the first. The closest in technical solution is a radar antenna reflector (figure 1), containing a
Цель изобретения - увеличение эффективной площади рассеяния.The purpose of the invention is to increase the effective scattering area.
Поставленная цель достигается при условии, когда в известной антенне с зеркалом в виде параболического цилиндра расстояние от оси линейной решетки до цилиндрического зеркала f, число вибраторов n, расположенных с шагом d в линейной решетке и длина волны λ будут связаны соотношениемThis goal is achieved provided that in a known antenna with a mirror in the form of a parabolic cylinder, the distance from the axis of the linear array to the cylindrical mirror f, the number of vibrators n located with step d in the linear array and wavelength λ will be related by the relation
λ/2π≤f<{2[(n-1)d]2}/λ,λ / 2π≤f <{2 [(n-1) d] 2 } / λ,
где d>λ, π=3,1415926... .where d> λ, π = 3,1415926 ....
Известно, что примером дополнительного отражателя может служить линейная решетка из большого числа синфазных вибраторов, оси которых расположены на одной прямой. При достаточно большой длине линейного отражателя можно считать, что в некоторой ограниченной области пространства отраженное от него поле имеет характер цилиндрических волн, пренебрегая при этом теми искажениями поля, которые неизбежно имеют место вблизи первого и последнего элемента (вибратора) дополнительного отражателя. На очень большом расстоянии от линейного отражателя отраженное поле имеет характер сферических волн. Отсюда следует, что область, где должно находиться цилиндрическое зеркало по отношению к линейному отражателю, определяется расстоянием, многим больше по сравнению с длиной волны, но меньшим, чем расстояние до волновой (дальней) зоны, где поле имеет характер сферических волн (фиг.2). Если длину линейного отражателя представить как (n-1)d, где n и d - соответственно число вибраторов и длина шага в решетке, а через f обозначить расстояние от оси линейного отражателя до зеркала (в плоскости, перпендикулярной образующей цилиндра), то все возможные значения f должны находиться в пределахIt is known that an example of an additional reflector is a linear array of a large number of in-phase vibrators whose axes are located on one straight line. With a sufficiently long linear reflector, we can assume that in a limited region of space the field reflected from it has the character of cylindrical waves, neglecting the field distortions that inevitably occur near the first and last element (vibrator) of the additional reflector. At a very large distance from the linear reflector, the reflected field has the character of spherical waves. It follows that the region where the cylindrical mirror should be in relation to the linear reflector is determined by the distance, much larger compared to the wavelength, but less than the distance to the wave (far) zone, where the field has the nature of spherical waves (figure 2 ) If the length of the linear reflector is represented as (n-1) d, where n and d are the number of vibrators and the step length in the grating, respectively, and f is the distance from the axis of the linear reflector to the mirror (in a plane perpendicular to the cylinder generatrix), then all possible f values must be within
λ/2π≤f<{2[(n-1)d]2}/λ,λ / 2π≤f <{2 [(n-1) d] 2 } / λ,
иначе зеркало окажется вне области цилиндрических волн. При отражении от параболического цилиндра фронт цилиндрической волны становится плоским, поэтому такой отражатель можно рассматривать как отражатель с прямоугольным раскрывом и синфазным распределением поля. При этом моностатическая эффективная площадь рассеяния (ЭПР) цилиндрического радиолокационного отражателя, облучаемого по нормали к раскрыву, определяется выражением σm= ΩS2/λ2, где Ω - выраженный в стерадианах угол телесного цилиндрического сегмента с вершиной на оси линейной решетки и ограниченного краями зеркала, S=hd(n-1). Если плоская волна падает на цилиндрический раскрыв под некоторым углом θ, то значение моностатической ЭПР быстро падает, при этом выражение для цилиндрической антенны в приближенном виде можно записать какotherwise the mirror will be outside the region of cylindrical waves. When reflected from a parabolic cylinder, the front of the cylindrical wave becomes flat, therefore, such a reflector can be considered as a reflector with a rectangular opening and in-phase distribution of the field. In this case, the monostatic effective scattering area (EPR) of a cylindrical radar reflector irradiated along the normal to the aperture is determined by the expression σ m = ΩS 2 / λ 2 , where Ω is the angle of the solid cylindrical segment expressed in steradians with a vertex on the axis of the linear grating and bounded by the edges of the mirror , S = hd (n-1). If a plane wave falls on a cylindrical opening at a certain angle θ, then the value of the monostatic EPR decreases rapidly, and the expression for a cylindrical antenna can be written in approximate form as
σ(θ)=σm[F(θ)]2,σ (θ) = σ m [F (θ)] 2 ,
где F(θ) - нормированная диаграмма направленности антенны по мощности в режиме излучения (приема). Для того чтобы значение моностатической ЭПР отражателя с изменением угла θ быстро не уменьшалось, предлагается создать условия, которые обеспечили бы появление в плоскости, совпадающей с осью линейной решетки (азимутальная плоскость), большого числа дифракционных максимумов. Их формирование происходит, когда d>λ. При этом число дифракционных максимумов i, приходящихся на единицу азимутального угла, определяется шагом решетки и приближенно равно i≈(4d/λ)cos((рад-1) /1/.where F (θ) is the normalized antenna radiation pattern in power in the radiation (reception) mode. In order that the value of the monostatic EPR of the reflector with a change in the angle θ does not decrease rapidly, it is proposed to create conditions that would ensure that a large number of diffraction maxima appear in the plane coinciding with the axis of the linear grating (azimuthal plane). Their formation occurs when d> λ. In this case, the number of diffraction maxima i per unit of azimuthal angle is determined by the lattice spacing and is approximately equal to i≈ (4d / λ) cos ((rad -1 ) / 1 /.
Отражатель работает следующим образом. На отражатель по нормали к его раскрыву падает плоская электромагнитная волна. Волна фокусируется цилиндрическим зеркалом 1. Цилиндрическая волна отражается нормально к вибраторам 3 линейной решетки 2, расположенной на заданном расстоянии от зеркала, возбуждает их и обратно переотражается к зеркалу в виде цилиндрической волны. Очевидно, что часть волны, рассеянной линейной решеткой после второго отражения от зеркала в виде плоской волны, вернется в направлении пришедшей волны. Так отражает синфазная апертура, приближенно равная площади цилиндрического раскрыва. При падении плоской электромагнитной волны на отражатель с направлений, отличных от нормального, линейная решетка вибраторов совместно с отражателем будет формировать сложную многолепестковую дифракционную картину в широком секторе углов наблюдения.The reflector works as follows. A plane electromagnetic wave is incident on the reflector along the normal to its opening. The wave is focused by the
Очевидно, что значение ЭПР каждого дифракционного максимума σI будет зависеть от значения ЭПР отдельного вибратора σn и их числа n в линейной решетке. Например, для полуволнового вибратора (0,5λ) значение его ЭПР в случае совпадающей с осью вибратора поляризацией падающей электромагнитной волны, примерно равно σn≈λ2. Таким образом, значение ЭПР дифракционного максимума будет определяться выражением σi≈(nλ)2 /1/. Выбор соотношения d/λ обеспечивает требуемое количество дифракционных максимумов в широком секторе углов азимутальной плоскости. Присутствие цилиндрического зеркала позволяет за счет многократных переотражений от него дополнительно увеличить значение ЭПР дифракционных максимумов примерно на порядок.Obviously, the EPR value of each diffraction maximum σ I will depend on the EPR value of a single vibrator σ n and their number n in the linear lattice. For example, for a half-wave vibrator (0.5λ), the value of its EPR in the case of the polarization of the incident electromagnetic wave coinciding with the vibrator axis is approximately equal to σ n ≈λ 2 . Thus, the diffraction peak value of the ESR will be given by σ i ≈ (nλ) 2/1 /. The choice of the d / λ ratio provides the required number of diffraction maxima in a wide sector of the angles of the azimuthal plane. The presence of a cylindrical mirror allows, due to repeated reflections from it, to additionally increase the EPR value of diffraction maxima by about an order of magnitude.
В случае нормального падения плоской электромагнитной волны на полуволновой вибратор его ДОО имеет ширину в азимутальной плоскости, не превышающую 0±30° (фиг.3), это в свою очередь приводит к снижению значений ЭПР дифракционных максимумов, образующихся при углах θ>30°. Для формирования дифракционных максимумов с постоянно высокими значениями ЭПР следует расширить ДОО отдельного вибраторов. Для этого предлагается каждый вибратор в линейной решетке выполнить из двух частей разной длины и разделить их расстоянием 0,01λ: первую часть выполнить равной половине длины волны, вторую - равной пяти четвертым длины волны и расположить по отношению к соседним вибраторам таким образом, чтобы со стороны части малой длины располагалась часть большей длины соседнего вибратора, а со стороны части большой длины располагалась часть меньшей длины соседнего вибратора и так далее по всей длине линейной решетки. Большая часть вибратора длиной, равной пяти четвертым длины волны, имеет лепестковую ДОО (фиг.3) /4/, поэтому комбинация из двух частей разной длины позволяет сформировать суммарную ДОО вибратора, более широкую (до 0±60°), чем ДОО полуволнового вибратора.In the case of a normal incidence of a plane electromagnetic wave on a half-wave vibrator, its DOE has a width in the azimuthal plane not exceeding 0 ± 30 ° (Fig. 3), this in turn leads to a decrease in the EPR values of diffraction maxima formed at angles θ> 30 °. To form diffraction maxima with constantly high EPR values, the DOO of an individual vibrator should be expanded. For this, it is proposed that each vibrator in the linear array be made of two parts of different lengths and separated by a distance of 0.01λ: the first part should be equal to half the wavelength, the second should be equal to five-fourth of the wavelength and positioned in relation to neighboring vibrators so that from the side part of a small length was part of a larger length of the adjacent vibrator, and on the part of the part of large length was part of a shorter length of the neighboring vibrator and so on along the entire length of the linear array. Most of the vibrator with a length of five fourth wavelengths has a petal DOO (Fig. 3) / 4 /, therefore, a combination of two parts of different lengths allows you to form the total DOO of the vibrator, wider (up to 0 ± 60 °) than the DOO of the half-wave vibrator .
Существо предлагаемого технического решения поясняется фигурами 1-5, на которых представлен радиолокационный антенный отражатель и результаты его экспериментальных исследований в условиях Эталонного радиолокационного измерительного комплекса 2 ЦНИИ МО РФ /5/.The essence of the proposed technical solution is illustrated by figures 1-5, which shows the radar antenna reflector and the results of its experimental studies in the conditions of the Reference
На фиг.1 приведен общий вид радиолокационного антенного отражателя.Figure 1 shows a General view of the radar antenna reflector.
На фиг.2 - геометрия образования цилиндрических волн.Figure 2 - geometry of the formation of cylindrical waves.
На фиг.3 приведены нормированные ДОО вибраторов длиной 0,5λ и 1,25λ в свободном пространстве.Figure 3 shows the normalized DOO vibrators with a length of 0.5λ and 1.25λ in free space.
На фиг.4 приведены ДОО одинаковых по размерам радиолокационных антенных отражателей (размер зеркала 4λ×100λ) в секторе углов наблюдения 0±90°:Figure 4 shows the DOO of the same size radar antenna reflectors (mirror size 4λ × 100λ) in the sector of
k - с отражателем в виде линейной решетки из одинаковых вибраторов длиной 0,25λ каждый, разделенных между собой промежутком 0,01λ (прототип);k - with a reflector in the form of a linear array of identical vibrators 0.25λ long each, separated by a gap of 0.01λ (prototype);
q - с отражателем в виде линейной решетки с периодом d=2λ из одинаковых вибраторов длиной 0,5λ каждый.q - with a reflector in the form of a linear lattice with a period of d = 2λ from the same vibrators with a length of 0.5λ each.
На фиг.5 для соответствующих радиолокационных антенных отражателей (k) и (q) приведены гистограммы ЭПР (верхняя часть фиг.5) и функции распределения значений ЭПР (нижняя часть фиг.3) в секторе углов наблюдения 0±60°.Figure 5 shows the EPR histograms (upper part of Fig. 5) and the distribution function of the EPR values (lower part of Fig. 3) in the sector of
Анализ приведенных на фиг.4 и 5 результатов позволяет сделать вывод о том (Акт испытаний...), что предлагаемый радиолокационный антенный отражатель в сравнении с отражателем-прототипом позволяет увеличить медианные значения ЭПР (по уровню вероятности 0,5) в секторе локации 0±60° относительно нормали к раскрыву зеркала до 11,7 дБ.An analysis of the results shown in FIGS. 4 and 5 allows us to conclude (Test report ...) that the proposed radar antenna reflector in comparison with the prototype reflector allows to increase the median EPR values (by probability level 0.5) in the
Реализация заявляемого отражателя не представляет трудностей. Очевидно, что изобретение не ограничивается вышеизложенным примером его осуществления. Исходя из его схемы, могут быть предусмотрены и другие варианты, улучшающие его радиолокационные характеристики и не выходящие за рамки предмета изобретения.The implementation of the inventive reflector is not difficult. Obviously, the invention is not limited to the foregoing example of its implementation. Based on its scheme, other options may be provided that improve its radar characteristics and do not go beyond the scope of the subject invention.
Предлагаемый радиолокационный отражатель целесообразно использовать в качестве пассивного отражателя-маяка или имитатора отраженного от цели радиолокационного сигнала.The proposed radar reflector is advisable to use as a passive reflector-beacon or a simulator of the radar signal reflected from the target.
Источники информацииInformation sources
1. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели. М.: "Сов. радио". 1975. С.211.1. Kobak V.O. Radar reflectors. M .: "Sov. Radio". 1975.P.211.
2. Радиолокационный антенный отражатель по А.С. СССР № 1646017, МПК: H 01 Q 15/16, 1991.2. Radar antenna reflector according to AS USSR No. 1646017, IPC: H 01 Q 15/16, 1991.
3. Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны ультракоротких волн. М.: "Связь". Ч.1. 1977. С.371-376. (Прототип).3. Eisenberg G.Z., Yampolsky V.G., Tereshin O.N. Antennas of ultrashort waves. M .: "Communication".
4. Ruck G.T., Barrick D.E., Stuart W.D., Krichbaum C.K. Radar cross section handbook. V.1-2, N.Y. London, "Plenum Press", 1970, p.298.4. Ruck G.T., Barrick D.E., Stuart W. D., Krichbaum C.K. Radar cross section handbook. V.1-2, N.Y. London, "Plenum Press", 1970, p. 298.
5. Сумин А.С. и др. Контрольная для "невидимок". АВИА-панорама. №6. 1997. С.30.5. Sumin A.S. and others. Control for "invisible". AVIA panorama. No. 6. 1997. S. 30.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004134242/09A RU2273924C1 (en) | 2004-11-24 | 2004-11-24 | Radar antenna reflector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004134242/09A RU2273924C1 (en) | 2004-11-24 | 2004-11-24 | Radar antenna reflector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2273924C1 true RU2273924C1 (en) | 2006-04-10 |
Family
ID=36459176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004134242/09A RU2273924C1 (en) | 2004-11-24 | 2004-11-24 | Radar antenna reflector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2273924C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2665866C1 (en) * | 2017-04-26 | 2018-09-04 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (АО "ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Device for alarm signaling with servo drives of transmitting and receiving units |
-
2004
- 2004-11-24 RU RU2004134242/09A patent/RU2273924C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АЙЗЕНБЕРГ Г.З. и др., Антенны УКВ, ч.1, Москва, Связь, 1977, с.371-376. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2665866C1 (en) * | 2017-04-26 | 2018-09-04 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (АО "ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Device for alarm signaling with servo drives of transmitting and receiving units |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Deng et al. | Single-layer dual-band reflectarray antennas with wide frequency ratios and high aperture efficiencies using phoenix elements | |
Yang et al. | Microstrip phased-array in-band RCS reduction with a random element rotation technique | |
US20210328356A1 (en) | Dielectric lens and electromagnetic device with same | |
US7429962B2 (en) | Millimeter-wave transreflector and system for generating a collimated coherent wavefront | |
US4198639A (en) | Parabolic and log periodic antennas combined for compact high-gain broadband antenna system | |
US3972043A (en) | Cross-polarizing lens reflector | |
Ang et al. | A passive redirecting Van Atta-type reflector | |
US3916416A (en) | 360{20 {0 Azimuth scanning antenna without rotating RF joints | |
CN105762528A (en) | High-aperture efficiency reflect array antenna | |
Solbach et al. | Experimental demonstration of double-notch RCS spectral signature of corner reflector tag for THz self-localization system | |
Wiltse et al. | The Fresnel zone plate antenna | |
CN105846111B (en) | A kind of array antenna for UHF scattering tests | |
US4951061A (en) | Two dimensional acousto-optic signal processor using circular antenna array and a butler matrix | |
RU2273924C1 (en) | Radar antenna reflector | |
Singh et al. | Reflecting Phase-Gradient Metasurface for Radar Cross Section Reduction | |
Zhang et al. | Aperture efficiency and mode constituent analysis for OAM vortex beam generated by digital metasurface | |
Hand et al. | Dual-band shared aperture reflector/reflectarray antenna: Designs, technologies and demonstrations for nasa's ACE radar | |
RU2278453C1 (en) | Radar antenna of reduced effective dissipation area | |
Yeap | Performance analysis of paraboloidal reflector antennas in radio telescopes | |
Bailey | Mutual coupling between circular waveguide-fed apertures in a rectangular ground plane | |
RU2526741C1 (en) | Radar antenna with reduced scattering cross-section | |
US3453629A (en) | Beam splitting dipole array | |
Caminita et al. | Low-profile Steerable Antennas for User Terminals | |
JPS5823007B2 (en) | Array antenna with lens | |
RU2072597C1 (en) | Cassegrain antenna with decreased effective scattering surface |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061125 |