介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置和方法制造方法及图纸

技术编号:18707721 阅读:5 留言:0更新日期:2018-08-21 22:13
本发明专利技术提供了一种基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置和方法,该装置包括:射频馈源、平凸介质透镜、介质棱镜、光源和准直镜头。本发明专利技术的射频馈源位于透镜的焦点上,馈源发射的射频辐射被介质透镜准直成平面波,经过三角棱镜的折转传播到工作区被飞行器的天线接收。同时红外目标经过准直成平行光后,被三角棱镜的反射面反射到飞行器光学镜头的入瞳。被反射的红外平行光的光轴与被折射的射频平面波的电轴重合,二者实现共口径复合。避免了反射式复合目标模拟装置的缺点。结构简单,集成度高。

Radio frequency optical common aperture composite target simulator and method for dielectric transmission structure

The invention provides a radio frequency optical common aperture compound target simulation device and method based on dielectric transmission structure, which comprises a radio frequency feed, a flat convex dielectric lens, a dielectric prism, a light source and a collimating lens. The radio frequency feed of the invention is located on the focal point of the lens, and the radio frequency radiation emitted by the feed is collimated by the dielectric lens into a plane wave, which is transmitted to the working area through the refraction of the triangular prism and received by the antenna of the aircraft. At the same time, after the infrared target is collimated into parallel light, it is reflected to the pupil of the aircraft optical lens by the reflecting surface of the triangular prism. The optical axis of the reflected infrared parallel light coincides with the electric axis of the refracted RF plane wave, which realizes the common aperture recombination. The disadvantages of the reflective compound target simulator are avoided. The structure is simple and the integration is high.

【技术实现步骤摘要】
介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置和方法
本专利技术涉及一种射频光学共口径复合目标装置,特别是涉及一种介质透镜棱镜的射频光学共口径复合目标模拟装置,属于射频和光学的交叉领域。
技术介绍
射频光学共口径复合无人自寻的飞行器能够自动寻找跟踪同一目标的射频散射特征和光学辐射(反射)特征。为了降低飞行试验的成本,缩短飞行器的研制周期,就需要在实验室环境内模拟飞行全过程,其中最核心的问题就是如何在试验室环境内为飞行器提供逼近真实目标射频光学特征的物理辐射信号。该信号就是由射频光学复合目标模拟装置生成。一般射频光学共口径复合目标模拟装置的实现形式有两种:利用器件复合和利用结构复合。利用器件复合是对射频目标的波束和红外目标的波束进行复合,由此产生了各种波束复合器件,典型的器件例如镀有红外反射膜的介质基板(一种红外/激光/微波/毫米波波束合成装置,普通专利技术专利,专利申请号:201310071451.X)、频率选择表面、衍射光学元件(红外射频波束合成装置,专利申请号:200610120495.7)、金属网栅结构、介质薄膜(薄膜式红外-雷达波束合成器,专利公开号:CN101303407)、漫反射屏以及金属网栅结构技术等。而利用结构复合是充分利用射频或光学目标的结构特点,通过结构的设计实现两个目标的复合,所出射的射频和红外信号的波束就已经复合。例如利用卡塞格林结构复合的目标装置(一种基于五轴转台的双模复合目标模拟装置,专利申请号:200810078047.4),红外辐射源位于卡式结构的焦点处,红外信号由辐射源经次镜反射后,再次被主镜反射,卡式结构的次镜对射频信号可看做一个透镜,射频馈源放置在主镜反射面和次镜构成的系统焦点处,位于次镜背面。射频信号透射次镜,再由主镜反射成近似平面波形成紧缩场。该装置的缺点是馈源位于主轴,会对主镜反射的射频信号产生遮挡;此外对于光学波段,如果飞行器的光学系统是透射形式,由于次镜的遮挡会造成渐晕,严重时可完全遮挡光学系统。之后提出了离轴反射形式的复合目标,对射频信号一般为单反射镜或双反射镜构成的紧缩场(RfandIRbispectralwindowandreflectorantennaarrangementincludingthesam,美国专利文献号:US6307521,)。主镜中心开孔,用与透射红外信号,为了避免开孔造成射频信号的泄露和对紧缩场均匀性的影响,在开孔处用金属网栅结构反射射频信号,透射红外信号。由于金属网栅对红外透射率偏低,且由于衍射作用引起成像质量的下降(一种红外与微波波束合成的方法、装置及其系统,专利公开号:CN104215950A)。为了避免上述缺点,提出一种基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷,本专利技术的目的是提供一种基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置或方法。根据本专利技术提供的一种基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置或方法,射频馈源位于介质透镜的焦点上,射频馈源发射的射频辐射被介质透镜准直成平面波,经过三角棱镜的折转传播到工作区被飞行器的天线接收;红外目标经过准直成平行光后,被三角棱镜的反射面反射到飞行器光学镜头的入瞳;被反射的红外平行光的光轴与被折射的射频平面波的电轴重合,所述光轴与电轴这二者实现共口径复合。优选地,射频馈源发射射频波束为近似球面波,经过平凸介质透镜变换为平面波进入介质棱镜内传播;棱镜楔角是θ,射频波束的电轴与出射面法线的夹角是θiRF,且有θ=θiRF;介质棱镜的介电常数是ε,则出射角电轴折射为复合轴方向;光源发射的光波经过准直镜头准直成平行光,平行光沿光轴传播;光轴与法线的夹角是θiO,且θiO=θTR;光轴被光学反射膜反射为复合轴方向。电轴和光轴分别经过折射和反射共同沿复合轴传播,有效射频和红外信号形成复合波束,形成共口径信号。最终被放置在出瞳处的飞行器接收。优选地,包括:射频馈源、平凸介质透镜、介质棱镜、光源、准直镜头;射频馈源的相位中心位于平凸介质透镜的焦点上;光源位于准直镜头的焦面上;射频馈源发射的射频波束照射到平凸介质透镜,波束进入介质棱镜后透射光学反射膜后出射;光源被准直镜头准直成平行光,经过介质棱镜表面的光学反射膜镜面反射,与透射的射频波束形成复合波束,被位于出瞳处的飞行器接收。优选地,所述射频馈源是波纹喇叭、角锥喇叭或者微带天线,射频馈源所发射的射频波束在有效口径内形成切削场,降低边缘绕射效应。优选地,所述的平凸介质透镜和介质棱镜是一个一体化制作的器件,或者是两个器件分别制作胶合连接。优选地,所述的平凸介质透镜和介质棱镜是同一种介质材料制作,或者用不同介质材料分别制作,介质材料是各种有机和无机材料;棱镜所选材料表面能够抛光并且能够镀制光学反射膜。优选地,所述的光学反射膜是多层介质薄膜,由不同介质材料镀制而成,能够对所需要的光学波段高反射,同时对射频波段高透射。优选地,所述的光源是黑体、氙灯、卤素灯、LED或者LD光源;或者所述的光源是液晶调制器、电阻阵或者数字微镜阵列的调制输出光辐射。优选地,所述的准直镜头是定焦镜头或变焦镜头,与光源形成的视场范围满足飞行器的要求。与现有技术相比,本专利技术具有如下的有益效果:本专利技术通过平凸介质透镜和镀有光学反射膜的介质棱镜实现射频信号和红外信号的共口径复合,避免了反射式复合目标模拟装置的缺点。结构简单,集成度高。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1是基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置原理图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术,但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本专利技术构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术提出了一种基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置,原理如图1所示:所述基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置,包括:射频馈源1、平凸介质透镜4、介质棱镜5、光源7、准直镜头8;射频馈源1的相位中心位于平凸介质透镜4的焦点上;光源7位于准直镜头8的焦面上;射频馈源1发射的射频波束2照射到平凸介质透镜4,波束进入介质棱镜5后透射光学反射膜6后出射;光源7被准直镜头准直成平行光9,经过介质棱镜5表面的光学反射膜6镜面反射,与透射的射频波束形成复合波束11,被位于出瞳13处的飞行器接收。所述射频馈源1可以是波纹喇叭、角锥喇叭、微带天线等射频天线,馈源设计时要求所发射的射频波束2在有效口径内形成切削场,可降低边缘绕射效应。所述的平凸介质透镜4和介质棱镜5可以是一个一体化制作的器件,也可以是两个器件分别制作胶合连接。所述的平凸介质透镜4和介质棱镜5可以是同一种介质材料制作,也可以用不同材料分别制作,可选用的材料可以是各种有机和无机材料,例如:聚四氟乙烯、聚乙烯、石英玻璃等。要求棱镜所选材料表面可抛光并且能够镀制光学反射膜6。所述的光学反射膜6是多层介质薄膜,由不同介质材料镀制而成,能够对所需要的光学波段高反射,同时对射频波段高透射。所述的光源7可以是黑体、氙灯、卤素灯、LED、LD等本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置或方法,其特征在于,射频馈源位于介质透镜的焦点上,射频馈源发射的射频辐射被介质透镜准直成平面波,经过三角棱镜的折转传播到工作区被飞行器的天线接收;红外目标经过准直成平行光后,被三角棱镜的反射面反射到飞行器光学镜头的入瞳;被反射的红外平行光的光轴与被折射的射频平面波的电轴重合,所述光轴与电轴这二者实现共口径复合。

【技术特征摘要】
1.一种基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置或方法,其特征在于,射频馈源位于介质透镜的焦点上,射频馈源发射的射频辐射被介质透镜准直成平面波,经过三角棱镜的折转传播到工作区被飞行器的天线接收;红外目标经过准直成平行光后,被三角棱镜的反射面反射到飞行器光学镜头的入瞳;被反射的红外平行光的光轴与被折射的射频平面波的电轴重合,所述光轴与电轴这二者实现共口径复合。2.根据权利要求1所述的基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置或方法,其特征在于,射频馈源发射射频波束为近似球面波,经过平凸介质透镜变换为平面波进入介质棱镜内传播;棱镜楔角是θ,射频波束的电轴与出射面法线的夹角是θiRF,且有θ=θiRF;介质棱镜的介电常数是ε,则出射角电轴折射为复合轴方向;光源发射的光波经过准直镜头准直成平行光,平行光沿光轴传播;光轴与法线的夹角是θiO,且θiO=θTR;光轴被光学反射膜反射为复合轴方向。电轴和光轴分别经过折射和反射共同沿复合轴传播,有效射频和红外信号形成复合波束,形成共口径信号。最终被放置在出瞳处的飞行器接收。3.根据权利要求1所述的基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置,其特征在于,包括:射频馈源(1)、平凸介质透镜(4)、介质棱镜(5)、光源(7)、准直镜头(8);射频馈源(1)的相位中心位于平凸介质透镜(4)的焦点上;光源(7)位于准直镜头(8)的焦面上;射频馈源(1)发射的射频波束(2)照射到平凸介质透镜(4),波束进入介质棱镜(5)后透射光学反射膜(6)后出射;光源(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员:田义李艳红庞旭东李奇李凡王立权冯晓晨赵吕懿唐成师杨扬柴娟芳朱伟华张励
申请(专利权)人:上海机电工程研究所
类型:发明
国别省市:上海,31

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