Радиолокационный отражатель с управляемыми поляризационными свойствами

Изобретение относится к радиолокационной технике и может служить в качестве маркерного отражателя при решении задач навигации по пассивным маякам, а также калибровочным отражателем при калибровке поляризационных РЛС. Техническим результатом является обеспечение возможности имитации поляризационных свойств любых радиолокационных отражателей, в том числе с невзаимными свойствами обратного рассеяния электромагнитного поля. Устройство представляет собой пассивную переизлучающую антенну полного поляризационного «приема-передачи» электромагнитного поля, поляризационные свойства обратного рассеяния которой в главном лепестке диаграммы направленности могут быть заданы произвольным образом путем управления фазой и амплитудой ортогональных (по поляризации) компонент переизлучаемого поля. При этом в тракты питающих фидеров антенны введены невзаимные элементы - циркуляторы, обуславливающие разные пути прохождения ортогональных по поляризации компонент падающего поля при его обратном переизлучении. Установка требуемых параметров собственных поляризаций и коэффициента невзаимности отражателя производится путем регулировки управляемых аттенюаторов и фазовращателей, включенных в тракты прохождения ортогональных по поляризации компонент переизлучаемого поля, а также заданием угла ориентации фазовой пластинки в круглом волноводе облучателя переизлучающей антенны. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиолокационной технике и может служить в качестве маркерного отражателя при решении задач навигации по пассивным маякам, а также калибровочным отражателем при калибровке поляризационных РЛС.

Известен радиолокационный отражатель (Канарейкин Д.Б., Павлов Н.Ф., Потехин В.А. / Поляризация радиолокационных сигналов. // М.: Сов. радио, 1966, с.374-375), выполненный на основе закороченной зеркальной антенны с симметричным облучателем, выход круглого волновода соединен с прямоугольным волноводом при помощи переходной секции, причем в круглом волноводе облучателя установлена четвертьволновая пластинка, плоскость которой ориентирована под регулируемым углом к осям прямоугольного волновода. Выход прямоугольного волновода закорочен.

Недостатки этого устройства заключаются в том, что устройство-аналог может имитировать ограниченный класс взаимных отражателей, что ограничивает его возможности в задаче имитации произвольных, в том числе невзаимных радиолокационных объектов.

Известен радиолокационный отражатель с управляемыми поляризационными свойствами (а.с. SU №1821855, МКИ H01Q 15/18, опубл. 15.06.93), выбранный нами за прототип, который включает излучатель, выполненный в виде отрезка круглого волновода, внутри которого размещена четвертьволновая диэлектрическая пластинка, а его конец соединен соосно с секцией круглого волновода через вращающееся сочленение, поляризационный разделитель, вход которого соединен с секцией круглого волновода, первый и второй аттенюаторы, управляемый фазовращатель, вход которого соединен с выходом первого аттенюатора, причем выходы второго аттенюатора и управляемого фазовращателя закорочены. Радиолокационный отражатель позволяет имитировать свойства обратного рассеяния любого из возможных в природе отражателей электромагнитного поля с взаимными свойствами обратного рассеяния радиоволн. При этом параметры обратного рассеяния отражателя оперативно и наглядно задаются путем регулировки коэффициентов передачи фазовращателей и аттенюаторов, входящих в его функциональную схему.

Недостатком данного устройства является то, что оно не может имитировать невзаимные отражатели, для которых в общем случае матрица обратного рассеяния несимметрична.

Основная техническая задача состоит в создании радиолокационного отражателя с управляемыми поляризационными свойствами, функциональные возможности которого позволят решать задачи имитации рассеивающих свойств любых радиолокационных объектов, в том числе с невзаимными свойствами обратного рассеяния.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в радиолокационном отражателе с управляемыми поляризационными свойствами, содержащем излучатель, выполненный в виде отрезка круглого волновода, внутри которого размещена четвертьволновая диэлектрическая пластинка, а его конец соединен соосно с секцией круглого волновода через вращающееся сочленение, поляризационный разделитель, вход которого соединен с секцией круглого волновода, первый и второй управляемые аттенюаторы, первый управляемый фазовращатель, вход которого соединен с выходом первого управляемого аттенюатора, причем выходы второго управляемого аттенюатора и первого управляемого фазовращателя закорочены, согласно предложенному решению введены первый и второй делители мощности, входы которых соединены с плечами поляризационного разделителя, а первые выходы соединены с входами первого и второго управляемых аттенюаторов соответственно, третий управляемый аттенюатор и второй управляемый фазовращатель, вход которого соединен с выходом третьего управляемого аттенюатора, а вход третьего управляемого аттенюатора соединен со вторым выходом первого делителя мощности, первый и второй идентичные трехпортовые циркуляторы и третий фазовращатель, причем первый порт первого циркулятора соединен с выходом второго управляемого фазовращателя, второй порт первого циркулятора соединен с входом третьего фазовращателя, выход третьего фазовращателя соединен с первым портом второго циркулятора, второй порт второго циркулятора соединен со вторым выходом второго делителя мощности, а третий порт первого циркулятора соединен с третьим портом второго циркулятора,

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит параболическое зеркало 1 с симметричным излучателем 2 в виде отрезка круглого волновода, внутри которого размещена четвертьволновая диэлектрическая пластинка 3, а его конец соединен с секцией круглого волновода 4 через вращающееся сочленение 5, поляризационный разделитель 6, соединенный с выходом секции круглого волновода 4, первый 7 и второй 8 делители мощности, входы которых соединены соответственно с плечами поляризационного разделителя 6, первый, второй и третий управляемые аттенюаторы 9, 10, 11, первый и второй управляемые фазовращатели 12 и 13, идентичные первый и второй трехпортовые циркуляторы 14 и 15, третий фазовращатель 16. Вход первого управляемого аттенюатора 9 соединен с первым выходом делителя мощности 7, а выход аттенюатора 9 соединен с входом первого управляемого фазовращателя 12, выход которого закорочен. Вход третьего управляемого аттенюатора 10 соединен со вторым выходом первого делителя мощности 7, а выход третьего аттенюатора 10 соединен с входом второго управляемого фазовращателя 13, выход которого соединен с первым портом первого циркулятора 14. Второй порт первого циркулятора 14 соединен с входом фазовращателя 16, выход которого соединен с первым портом второго циркулятора 15. Третий порт второго циркулятора 15 соединен с третьим портом первого циркулятора 14, а второй порт второго циркулятора 15 соединен со вторым выходом второго делителя мощности 8. Первый выход второго делителя мощности 8 соединен с входом третьего управляемого аттенюатора 11, выход которого закорочен. Все аттенюаторы и фазовращатели схемы отражателя являются двунаправленными пассивными устройствами.

Радиолокационный отражатель работает следующим образом.

Падающее на радиолокационный отражатель электромагнитное поле e0 возбуждает в круглом волноводе излучателя 2 поле, описываемое эти же вектором, которое проходит четвертьволновую диэлектрическую пластинку 3, при этом в секции круглого волновода 4 формируется поле , связанное с полем e0 соотношением:

где Fε - оператор пропускания четвертьволновой диэлектрической пластинки 3, ориентированной под углом ε по отношению к оси 0Х системы координат, образованной осями плеч поляризационного разделителя 6. Поле возбуждает на выходах плеч поляризационного разделителя 6 два сигнала Е1 и E2. Эти сигналы, поскольку они распространяются в независимых каналах х и у плеч поляризационного разделителя 6, можно записать в виде вектора

Каждый из сигналов Е1 и Е2, при помощи первого и второго делителей мощности 7 и 8 разветвляется на два сигнала (k1, k2 и k3, k4 соответственно, см. чертеж). При этом в каждом из разветвленных каналов сигналы идентичны входным сигналам первого и второго делителей мощности 7 и 8, а их амплитуда уменьшается в раз. Для простоты мы не учитываем потери в реальном делителе мощности, поскольку это не имеет принципиального значения. На чертеже обозначены составляющие сигналов и их направления распространения.

В силу того, что выходы первого и второго делителей мощности 7 и 8 «развязаны» между собой (по принципу работы этих устройств), можно независимо от сигналов k3, k4 рассмотреть прохождение сигналов k1 и k4, через отдельные элементы схемы, при этом можем также записать эти сигналы в виде вектора

а отраженные сигналы и определить соотношением

где a 1 - коэффициент передачи первого аттенюатора 9;

a 2 - коэффициент передачи третьего аттенюатора 11;

Δφ1 - сдвиг фазы во втором управляемом двунаправленном фазовращателе 12 при проходе сигнала в прямом либо обратном направлении.

Аналогично, в силу того, что первые и вторые выходы делителей мощности 7 и 8 «развязаны», можно независимо рассмотреть прохождение сигналов k2 и k3 через отдельные элементы схемы, при этом можем также записать эти сигналы в виде вектора

(такого же, как и вектор (3), поскольку k1=k2, k3=k4), и отраженные сигналы и определить соотношением

где a 3 - коэффициент передачи второго аттенюатора 10;

Δφ2 - сдвиг фазы во втором управляемом двунаправленном фазовращателе 13 при проходе сигнала в прямом либо обратном направлении.

Поскольку коэффициент передачи амплитуды сигналов с выходов первого и второго делителей мощности 7 и 8 на его вход равен (по принципу работы таких устройств), отраженные сигналы R1 и R2 можно записать в виде вектора

который описывает отраженное поле в секции круглого волновода 4, которое распространяется в обратном по отношению к волне направлении.

Поле проходит четвертьволновую диэлектрическую пластинку 3 в обратном по отношению к волне направлении и излучается в пространство. При этом отраженное поле ep описывается соотношением:

Знак ~ означает операцию транспонирования оператора, либо вектора (в данном случае транспонирование учитывает изменение направления движения волны через четвертьволновую диэлектрическую пластинку 3, которая при прямом прохождении имеет оператор пропускания Fε (1)).

Таким образом, учитывая выражения (1), (4), (6,7), выражение (8) можем записать в виде развернутого соотношения, определяющего взаимосвязь между падающим полем е0 и отраженным полем eP:

где - матрица обратного рассеяния заявляемого отражателя, представленная в системе координат X0Y, образованной осями плеч поляризационного разделителя 6.

Выпишем выражение для матрицы обратного рассеяния отражателя SOT в виде суммы двух операторов:

В системе координат, повернутой относительно системы координат X0Y на угол θ, матрица обратного рассеяния отражателя принимает вид:

где Rθ - оператор поворота системы координат на угол θ.

Оператор Fε пропускания четвертьволновой диэлектрической пластинки 3, ориентированной под углом ε относительно системы координат X0Y, имеет вид:

где Rε - оператор поворота системы координат на угол ε.

С учетом выражений (12), (13) выражение (11) принимает вид:

поскольку имеет место соотношение:

Таким образом, матрица обратного рассеяния SOT заявляемого отражателя имеет вид

Известно (Хлусов В.А. Параметризация матрицы обратного рассеяния невзаимных сред. - Оптика атмосферы и океана. 1995, т.8, №10, 1441-1445), что матрица обратного рассеяния S произвольного, в общем случае частично-невзаимного объекта имеет вид суммы двух операторов, симметричного SC и антисимметричного SA:

где SC - симметричный оператор, описывающий взаимные свойства отражателя;

SA - антисимметричный оператор, описывающий невзаимные свойства отражателя;

, - собственные числа симметричного оператора SC;

- унитарный оператор группы вращений векторов Джонса в пространстве их проекций на сферу Пуанкаре, заданный углами эллиптичности ε0 и ориентации θ0 собственного базиса симметричного оператора SC;

- половинная разность внедиагональных элементов матрицы обратного рассеяния S, определяющая степень невзаимности свойств объекта.

Сумма квадратов модулей величин определяет эвклидову норму ||S|| матрицы S, которая пропорциональна полной эффективной поверхности обратного рассеяния (ЭПР) отражающего объекта: Нормированная к величине ||S|| матрица обратного рассеяния (16) принимает вид:

Сравнивая выражение (15) для матрицы обратного рассеяния управляемого радиолокационного отражателя с выражением (17) для произвольного, в общем случае невзаимного объекта, можно видеть их полное совпадение. Таким образом, в силу того, что формы матриц (15) и (17) идентичны, можно утверждать, что управляемый радиолокационный отражатель, схема которого приведена на чертеже, позволяет имитировать свойства обратного рассеяния любого, произвольного отражателя, в том числе с невзаимными свойствами обратного рассеяния радиоволн.

Для имитации рассеивающих свойств радиолокационного объекта, нормированная матрица обратного рассеяния (17) которого, представленная в системе координат X0Y, имеет собственные числа нормированную половинную разность внедиагональных элементов угол эллиптичности ε0 и угол ориентации θ0 собственного поляризационного базиса необходимо:

- установить угол ε ориентации четвертьволновой диэлектрической пластинки 3 относительно плеч поляризационного разделителя 6, равным ε=ε0;

- установить угол θ ориентации плеч поляризационного разделителя 6 (путем поворота всей конструкции отражателя) относительно системы координат X0Y, равным θ=ε00;

- установить ослабление первого аттенюатора 9, равным величине ;

- установить значение фазового сдвига в первом управляемом фазовращателе 12, равным величине Δφ1=0,5ψ;

- установить ослабление второго аттенюатора 11, равным величине

- установить ослабление третьего аттенюатора 10, равным величине a 3=m3;

- установить значение фазового сдвига во втором фазовращателе, равным величине

Радиолокационный отражатель с управляемыми поляризационными свойствами, содержащий излучатель, выполненный в виде отрезка круглого волновода, внутри которого размещена четверть волновая диэлектрическая пластинка, а его конец соединен соосно с секцией круглого волновода через вращающееся сочленение, поляризационный разделитель, вход которого соединен с секцией круглого волновода, первый и второй управляемые аттенюаторы, первый управляемый фазовращатель, вход которого соединен с выходом первого управляемого аттенюатора, причем выходы второго управляемого аттенюатора и первого управляемого фазовращателя закорочены, отличающийся тем, что введены первый и второй делители мощности, входы которых соединены с плечами поляризационного разделителя, а первые выходы соединены с входами первого и второго управляемых аттенюаторов, соответственно, третий управляемый аттенюатор и второй управляемый фазовращатель, вход которого соединен с выходом третьего управляемого аттенюатора, а вход третьего управляемого аттенюатора соединен со вторым выходом первого делителя мощности, первый и второй идентичные трехпортовые циркуляторы и третий фазовращатель, причем первый порт первого циркулятора соединен с выходом второго управляемого фазовращателя, второй порт первого циркулятора соединен с входом третьего фазовращателя, выход третьего фазовращателя соединен с первым портом второго циркулятора, второй порт второго циркулятора соединен со вторым выходом второго делителя мощности, а третий порт первого циркулятора соединен с третьим портом второго циркулятора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области маскировки, в частности к надувным радиолокационным отражателям. .

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для обозначения взлетных полос аэродромов, имитации объектов различного назначения и как эталоны при радиолокационных измерениях.

Изобретение относится к области навигации, а именно к пассивным радиолокационным отражателям, предназначенным для усиления интенсивности отражения сигналов радиолокационных станций от водных транспортных средств, навигационных знаков, мостов и других объектов.

Изобретение относится к области навигации, а именно к обнаружению малых морских объектов. .

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенным системам, и может быть использовано в технике ультракоротковолновой, в частности сотовой, связи. .

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для удовлетворения потребностей человека, в частности, для обнаружения мест аварий, бедствий, объектов в труднодоступных районах.

Изобретение относится к объектам радиолокации, радиолокационной навигации, маскировки и может быть использовано для изготовления и оборудования в полевых условиях радиолокационных навигационных ориентиров, реперов, целей-мишеней, а также для скрытия и имитации наземных (надводных) объектов.

Изобретение относится к устройствам для отражения радиоволн и может быть использовано в качестве быстроустанавливаемых на местности (акватории) пассивных радиолокационных знаков и других объектов.

Изобретение может быть использовано в ретрорефлекторных системах (PC) космических аппаратов. Кольцевая ретрорефлекторная система состоит из уголковых отражателей с пирамидальной вершиной и основанием, на боковых гранях которых имеется отражающее покрытие. В каждом уголковом отражателе один из трех двугранных углов при вершине выполнен с заданным отступлением от 90°. Вершины уголковых отражателей расположены равномерно по окружности так, что основания уголковых отражателей расположены в одной плоскости. Каждый уголковый отражатель развернут таким образом, чтобы проекция ребра двугранного угла уголкового отражателя, выполненного с заданным отступлением от 90°, на плоскость составляла с касательной к окружности одинаковые углы для всех уголковых отражателей. Проекции диаметрально противоположных ребер двугранных углов уголковых отражателей, выполненных с заданным отступлением от 90°, параллельны. Технический результат - повышение точности измерения расстояния до центра РС и возможность ее использования в одноосно ориентированных спутниках, например, ГЛОНАСС. 3 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Технический результат изобретения заключается в обеспечении защиты излучающей антенны от воздействия переизлучающих элементов конструкции с целью устранения их негативного влияния на параметры диаграммы направленности антенны. Поставленная задача решается тем, что излучающую антенну 1 устанавливают на плоскую пластину внутри экранирующего корпуса 3, состоящего из проводящих пластин, имеющих форму усеченного конуса, кромка торца основания которого соединена с кромкой обечайки, а кромка торца вершины соединена с кромкой плоской пластины. 12 ил.

Изобретение относится к радиолокационной технике. Особенностью заявленного уголкового отражателя является то, что грани уголкового отражателя, выполненные из радиоотражающих или проводящих пластин, развернуты под углом α в диапазоне от (90-Δ) до (90+Δ) градусов, где Δ определяется из соотношения:0<Δ<18λ/a, λ - длина волны радиолокационной станции; a - размер грани уголкового отражателя, дополнительно введено основание из радиопрозрачного материала, причем на верхней части основания по линии симметрии, проходящей через центр основания, выполнен V-образный паз или углубление V-образной формы. Техническим результатом является расширение диапазона углов основного лепестка индикатрисы рассеяния двугранного уголкового отражателя в горизонтальной плоскости. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Навигационный радиооптический групповой отражатель кругового действия в горизонтальной плоскости представляет собой групповой радиолокационный отражатель, содержащий восемь трехгранных радиолокационных уголковых отражателей с равными треугольными гранями, шесть из которых расположены вокруг вертикальной оси, проходящей через их вершины, формирующих круговую диаграмму рассеяния. В вершинах трехгранных радиолокационных уголковых отражателей установлены источники света, выполненные в виде светоизлучающих диодов, формирующих круговую диаграмму светорассеяния. Источники света питаются от источника постоянного тока и управляются фотоавтоматом управления сигнальным огнем. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, обусловленных одновременной работой радиооптического группового отражателя не только в радиолокационном диапазоне волн, но и в оптическом диапазоне волн, обеспечивая подачу всенаправленных в горизонтальной плоскости светосигнальных огней в темное время суток. 5 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к конструкции пассивных антенн сверхвысокочастотного диапазона, предназначенных для отражения электромагнитных колебаний в широком диапазоне частот. Техническим результатом является организация передачи дискретной информации при помощи включения и выключения p-i-n-диодов для создания или отключения поверхностей в виде уголковых отражателей. Указанный технический результат достигается тем, что в антенне в форме уголкового отражателя сверхвысокочастотного диапазона с p-i-n-диодами для передачи дискретной информации при открывании диодов проводящие поверхности соединены друг с другом и уголковый отражатель принимает и переотражает обратно радиоволны в ту же сторону, откуда они были направлены. Если же p-i-n-диоды будут закрыты, то проводящие поверхности изолируются друг от друга и становятся прозрачными для приходящих радиоволн. В результате эти радиоволны не будут отражены обратно. Антенна, выполненная в форме ортогональных плоскостей в виде трехмерного пространственного угла, состоящего из решетчатых металлических проводников, соединенных через p-i-n-диоды, способна передавать в направлении передатчика радиоволн дискретную информацию в пассивном режиме на отраженных электромагнитных колебаниях. 4 ил.

Навигационный радиооптический уголковый отражатель направленного действия представляет собой трехгранный уголковый отражатель с треугольными металлическими или металлизированными гранями с радиопрозрачным светоотражающим покрытием с белым, красным, зеленым или желтым цветами свечения. В вершине уголкового отражателя установлен источник света. Цвет излучения источника света соответствует цвету светоотражающего покрытия граней. Технический результат заключается в обеспечении возможности подачи сигналов в пассивном режиме при освещении отражателя световым потоком судового прожектора. 3 ил.

Изобретение относится к радиолокационной технике и может служить в качестве маркерного отражателя при решении задач навигации по пассивным маякам, а также калибровочным отражателем при калибровке поляризационных РЛС

Наверх