плоский радиолокационный отражатель
Классы МПК: | H01Q15/14 отражающие поверхности; эквивалентные конструкции |
Автор(ы): | Давыдочкин В.М. |
Патентообладатель(и): | ООО "Предприятие "Контакт-1" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-04-24 публикация патента:
27.06.2003 |
Плоский радиолокационный отражатель может быть использован для аттестации, поверки и калибровки радиолокационных измерителей дальности преимущественно в качестве эталонного отражателя с варьируемой дальностью. Техническим результатом является обеспечение соответствия геометрической и электродинамической дальности с погрешностью не хуже 1/63; 1/200; 1/630 длины волны, при максимальных размерах соответственно 1,4; 1,62; 1,84 диаметра первой зоны Френеля. Плоский радиолокационный отражатель выполнен не менее чем из двух одинаковых симметричных, относительно своих осей, лепестков, образованных секторами, радиусы которых монотонно изменяются на одинаковую часть зоны Френеля для средней длины волны диапазона, а угловые величины секторов распределены по закону, обеспечивающему зависимость погрешности электродинамической дальности, которая описывается полиномом Чебышева. При большом числе секторов в лепестке отражателя кромка лепестка выполняется по огибающей центров внешних кромок секторов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Плоский радиолокационный отражатель, установленный перпендикулярно направлению на антенну, отличающийся тем, что отражатель выполнен не менее чем из двух одинаковых симметричных относительно своих осей лепестков, образованных секторами, радиусы которых монотонно изменяются на одинаковую часть зоны Френеля для средней длины волны диапазона, а угловые величины секторов Фn определяются соотношением:для четного числа секторов 2N с каждой стороны относительно оси симметрии лепестка

где n=1, 2, 3,..., N - номер сектора;
2N - число секторов лепестка отражателя с каждой стороны относительно его оси симметрии;
Rn - расстояние от антенны до внешней кромки сектора с номером n;
R0 - расстояние от антенны до центра отражателя;
F0 - значение модуля характеристики направленности антенны в направлении на центр отражателя;
Fn - значение модуля характеристики направленности антенны в направлении на внешнюю кромку сектора с номером n;
М - число лепестков отражателя;


1/Q - заданная величина погрешности поля отражателя относительно поля бесконечной отражающей плоскости;
для нечетного числа секторов 2N+1

где n=0, 1, 2,..., N. 2. Плоский радиолокационный отражатель по п.1, отличающийся тем, что кромка лепестков отражателя образована огибающей центров внешних кромок секторов, при числе секторов много больше двух.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для аттестации, поверки и калибровки радиолокационных измерителей дальности преимущественно в качестве эталонного отражателя с варьируемой дальностью. Известен ряд радиолокационных отражателей как простых (сфера, диск и т. п. ) [1, стр. 101-132], так и сложных форм [1-4], предназначенных для определения местоположения объектов на транспорте, в авиации, метеорологии и т. п. Указанные отражатели не могут обеспечить поверку и калибровку высокоточных радиолокационных измерителей дальности, т.к. фаза волн, отраженных такими отражателями, нелинейно зависит от расстояния до радиолокационного измерителя дальности. Известен бесконечный плоский идеально проводящий отражатель [1, стр. 19; 5, стр. 182-215] , который может быть использован при поверке и калибровке измерителей, т.к. отраженное от него поле в месте расположения антенны радиодальномера описывается выражением
где


R0 - расстояние от антенны до плоскости;


F0 - характеристика направленности антенны. Из приведенного выражения видно (известный факт), что фаза отраженного поля


где






где F0 - характеристика направленности антенны в направлении на центр отражателя; F




Таким образом, электродинамическая дальность Rэ, определенная набегом фазы результирующего по Rэ =


Цель предлагаемого изобретения - уменьшение погрешности измерения дальности до отражателя. Для решения поставленной задачи плоский радиолокационный отражатель, установленный перпендикулярно направлению на антенну, выполнен не менее чем из двух одинаковых, симметричных относительно своих осей лепестков, образованных секторами, радиусы которых монотонно изменяются на одинаковую часть зоны Френеля для средней длины волны диапазона

для четного числа секторов 2N с каждой стороны относительно оси симметрии лепестка

где n=1, 2, 3, ..., N - номер сектора;
2N - число секторов лепестка отражателя с каждой стороны относительно его оси симметрии;
Rn - расстояние от антенны до внешней кромки сектора с номером n;
R0 - расстояние от антенны до центра отражателя;
F0 - значение модуля характеристики направленности антенны в направлении на центр отражателя;
Fn - значение модуля характеристики направленности антенны в направлении на внешнюю кромку сектора с номером n;
М - число лепестков отражателя;


1/Q - заданная величина погрешности поля отражателя относительно поля бесконечной отражающей плоскости;
для нечетного числа секторов 2N+1

где n=0, 1, 2, ..., N. При большом числе секторов в лепестке отражателя кромка лепестка выполняется по огибающей центров внешних кромок секторов. Для имитации бесконечной плоской границы материала с модулем коэффициента отражения |Г|<1 сумма угловых размеров всех лепестков отражателя определяется выражением
2M





для четного числа секторов 2N с каждой стороны относительно оси симметрии лепестка

где n=1, 2, 3, ..., N - номер сектора;
для нечетного числа секторов

где n=0, 1, 2,..., N. Отсчет секторов n ведется от центральной по номеру зоны Френеля 6 в обе стороны, при этом сектор наименьшего радиуса может соответствовать произвольному числу зон Френеля. Таким образом, кромка лепестка отражателя выполняется радиально-ступенчатой, высота ступенек равна одинаковой части зоны Френеля, а угловой размер ступенек равен угловой величине сектора Фn. При большом числе секторов в лепестках 1, 2 отражателя (фиг.2) кромка лепестка выполняется по огибающей 7 центров внешних кромок 8 секторов, при этом угловые величины Фn секторов удобнее определять с помощью выражений:
для 2N

где n=1, 2, 3, ..., N;
Т2N-1 - полином Чебышева;
для 2N+1

которые полностью эквивалентны приведенным выше выражениям, но требуют меньших вычислительных затрат, если число секторов лепестка отражателя больше 60


где b - максимальный размер отражателя на максимальном расстоянии до антенны, выраженный в единицах зон Френеля при


Плоский радиолокационный отражатель может быть многолепестковым с равномерно распределенными лепестками в пределах 360o. Отражатель работает следующим образом. Волны, излученные антенной 9 (фиг. 3) радиолокационного дальномера, падающие на отражатель 10, создают вторичное отраженное поле. При ориентации отражателя 10 по нормали к направлению на антенну 9, как указано выше, отраженное поле определяется выражением (2), которое после преобразований можно представить в виде

где




Аргумент этого выражения определяет фазу отраженного поля и, соответственно, электродинамическую дальность до отражателя





где TN-1 - полином Чебышева 1-го рода, a - величина ступеньки между соседними секторами, выраженная в величине части зоны Френеля. Степень полинома равна половине числа секторов лепестка отражателя без двух. Выполненные в соответствии с формулой изобретения отражатели, максимальные размеры которых






Зависимость погрешности отраженного поля от дальности и длины волны в виде полинома Чебышева обусловлена зависимостью амплитуд и фаз волн, отраженных различными участками отражателя, и определяются его размерами и выбранной формой. На основании свойств полиномов Чебышева можно утверждать, что размеры отражателя, определяемые формулой изобретения, минимальны при заданной погрешности поля отражателя относительно поля бесконечного отражателя, или можно утверждать, что при заданных размерах отражателя погрешность поля будет минимально возможной, а электродинамическая дальность наиболее точно будет соответствовать геометрической. Источники информации
1. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели. - М.: "Сов. Радио", 1975. 2. Авторское свидетельство СССР 1646016, МКИ H 01 Q 15/16. Радиолокационный антенный отражатель. 1991, БИ 16. 3. Авторское свидетельство СССР 1385168, МКИ H 01 Q 15/14. Фазокорректирующий отражатель. 1998, БИ 12. 4. Авторское свидетельство СССР 163163, МКИ H 01 Q 15/18. Уголковый отражатель. 1988, БИ 8. 5. Красюк Н.П., Дымович Н.Д. Электродинамика и распространение радиоволн. - М.: "Высш. школа", 1974. 6. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. Изд. 2-е. Пер. с англ. Главная редакция физико-математической литературы изд-ва "Наука", 1973.
Класс H01Q15/14 отражающие поверхности; эквивалентные конструкции