一种电控可调的三面角反射器制造技术

本发明专利技术公开一种电控可调的三面角反射器，由三块AFSS吸波屏正交拼接而成。其中，AFSS吸波屏是一种三层结构，由AFSS层、介质支撑层和金属底板由内至外依次叠加而成的。AFSS层由FSS介质基底和周期整齐排布的领结型FSS单元组成；在竖向串联的各FSS单元间焊接PIN管，使其具备电控可调的特性。本发明专利技术的优点是：可以实现三面角反射器目标雷达特性的调控，可以控制吸波谐振频率，可以控制AFSS的对入射电磁波的散射强弱，并且该变化具有实时性，是灵活可调的；拓展调制频带宽度；可应用于雷达无源干扰，可以结合间歇采样的干扰原理，使回波信号产生频谱搬移，经雷达匹配滤波后，可以实现欺骗干扰的效果。

An Electronically Controlled Trihedral Angle Reflector

【技术实现步骤摘要】
一种电控可调的三面角反射器
本专利技术涉及一种电控可调的三面角反射器，具体涉及到利用超材料改变雷达目标的后向散射特性，更进一步来说是利用新型吸波材料(RAM)——电控频率选择表面(ActiveFrequencySelectiveSurface，简称AFSS)来可控的改变传统三面角结构的雷达目标后向散射特性，设计了一种特征电控可调的新型三面角反射器结构。属于雷达目标特性领域。
技术介绍
雷达根据所收至的回波来判定目标的各种信息，包括诸如运动轨迹、物理参数、几何形状等。雷达目标特征信息隐含于雷达回波之中，通过特定的波形设计和对目标回波幅度与相位的处理，分析与变换，可以得到目标的雷达散射截面(RadarCrossSection，RCS)及其起伏统计模型、目标极化散射矩阵、目标多散射中心分布和目标成像等参量，它们表征了雷达目标的固有特征。在实际应用中，雷达获得目标的固有特征后，还需要对目标进行分类、识别，以进一步确定目标的类型以及数目。雷达目标分类识别的任务就是在复杂背景下，鉴别出感兴趣的目标，并确定目标类型、数目等信息。总而言之，目标RCS信息是目标特征的重要属性，在目标识别领域应用甚广。从另一个角度来看，被雷达探测的非合作目标通常希望降低被雷达发现的概率，以更好的保护“自己”，因此电子干扰技术应运而生。常用的电子干扰方法有有源和无源两种主要的方式。有源干扰包括压制式干扰、有源欺骗式干扰。无源干扰则通常包括角反射器、箔条、假目标等。传统角反射器是由两块或三块金属平板相互垂直构成的二面角或三面角结构，由于其特殊的几何结构，会对入射电磁波产生多重内反射，具有极强的后向雷达散射截面(RadarCrossSection，RCS)，常用于构成假目标来进行隐真示假，对主动发射电磁波并接收回波信号的武器和平台如警戒雷达、炮瞄雷达等有着良好的欺骗与诱骗作用。其中，二面角反射器的RCS随入射角变化很快，只在很小的入射角范围内才能保证取得较大的RCS值。相比之下，三面角反射器本身的几何结构稳定，当各平板相互正交时，能在很宽的角度范围内产生强烈的回波散射，即具有很大的RCS，所以三面角反射器的实际应用最为广泛。但传统角反射器存在一个明显缺陷，即一旦确定了其结构大小后，对于某一确定频率的入射波而言，该角反射器的RCS曲线是一固定值，极容易被非合作雷达发现，并完全暴露自己的属性，是一个巨大的隐患。在目标特性领域，进行目标特征变换是十分重要的一种自身防护手段。目标的雷达散射截面(RCS)是表征雷达目标对于照射电磁波散射能力的一个物理量，是雷达目标特性的一个重要参数，因此如果能够利用技术方法改变雷达目标的散射特性，那么就能够有效地提高保护目标抗鉴别、抗识别能力，达到目标自我隐蔽、自我保护的效果。为了达到这种效果，我们可以通过外加激励来人为的改变材料或元件的位置或物理特性从而操纵人工电磁材料电磁特性(等效介电常数、磁导率、表面阻抗等)。外加激励的形式多种多样，主要的调节方式有机械调节和电控调节。将一个无源角反射体设计为机械微运动状态，就能够在SAR图像上产生干扰条带，用于遮挡需要被保护的地面目标，这种干扰方法被称为无源微动干扰方法。但是这种方法仍然存在不足，因为机械运动需要一定时长，以至于没法实现对电磁波的脉内调控，干扰的程度和效果都很受局限。电控频率选择表面(以下简称AFSS)是一类可以通过电控调节的吸波体材料，相对于机械调节，它最大的优点就是能通过阻抗元件(如贴片电阻、贴片电感、贴片电容、PIN二极管、变容二极管等)来实现电磁特性的快速动态调节。这些有源阻抗元件被焊接在传统FSS(频率选择表面)单元图形间并受到相应的偏置电路控制，AFSS材料具有自适应能力，可以随输入源的大小实现目标在某一频段高反射状态和低反射状态间的快速切换，完成对电磁波的脉内调控。电控调节的应用在雷达目标特征控制领域受到了广泛的关注，在实践中也极大的提高了军事目标适应复杂战场环境的能力。在这种背景下，针对三面角反射器的稳定性和强反射性，同时考虑AFSS吸波屏的电控可调吸波性能，本专利技术提出了一种基于AFSS吸波屏的特征可调三面角反射器结构。这种结构同时兼备灵活可调、时变性以及拓展调制频带宽度等优点。本专利技术创造性地采用三块AFSS吸波屏构成三面角反射器结构，通过精确的参数设计和控制，有选择地让电磁波的反射效率不相同，实时控制雷达信号的反射回波，使得入射信号在角反射器内经多次调制后返回，所产生的干扰信号可以实现目标隐身以及无源干扰的作用，因此可以大大增加非合作雷达的目标检测和鉴别的难度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电控可调的三面角反射器，以解决现有技术中的传统角反射器的RCS曲线为固定值，极容易被非合作雷达发现的问题，设计一个电控灵活可调的无源散射体，以实现无源干扰的作用。与图1所示普通三面角结构类似，本专利技术一种电控可调的三面角反射器——基于AFSS的特征可调三面角反射器结构仍由三个正方形面组成，具体是由三块AFSS吸波屏正交拼接而成。其中，AFSS吸波屏是一种三层结构，由AFSS层、介质支撑层和金属底板由内至外依次叠加而成的。如图2所示为AFSS吸波屏三面角结构示意图。其中，AFSS层由FSS介质基底和周期整齐排布的领结型FSS单元组成，FSS单元结构示意图如图5所示；在竖向串联的各FSS单元间焊接PIN管，使其具备电控可调的特性。其中，所述的三块AFSS吸波屏的介质支撑层厚度是非一致的，通过设置所述介质支撑层的厚度，改变整个三面角反射器的低反射频带的位置。其中，介质支撑层的厚度范围为1～10mm。本专利技术针对目标特征变换技术，提出一种基于超材料AFSS吸波屏的特征可调三面角反射器结构，其核心思想在于通过精确的参数设计可以主动控制反射器对入射电磁波的反射强度，调制电磁波回波曲线，实现改变原结构目标特性的效果。仿真表明，AFSS吸波屏的介质支撑层PMI泡沫板的厚度可以影响本设计对于入射波的吸波带的分布，同时AFSS吸波屏的偏置控制电流可以影响吸波带的吸波效果强弱。因此，我们可以通过合理设置三块AFSS吸波屏的介质支撑层PMI泡沫板的厚度，以及调节AFSS吸波屏的偏置控制电流大小，就可以使得三块吸波屏分别具有互异的谐振频率。对于整个反射器结构而言，一束电磁波经过三面角反射器的若干次反射后则会形成具有一到三个吸波带的回波。如此，可以改变原本结构的目标特性曲线、调制电磁波回波最终达到形成无源干扰、保护目标的效果。总而言之，本专利技术能够达到的效果以及具备的优点是：(1)引入AFSS吸波屏可以实现三面角反射器目标雷达特性的调控，通过调整AFSS吸波屏中介质支撑层的厚度就可以控制吸波谐振频率，调整AFSS吸波屏的偏置控制电流就可以控制AFSS的对入射电磁波的散射强弱，并且该变化具有实时性，是灵活可调的；(2)拓展调制频带宽度。入射电磁波每经过一块吸波屏反射就会形成一个吸波带，当三面角三块吸波屏设置不同介质支撑层厚度时，就会形成多个吸波带，为干扰提供了更多的可能；(3)可应用于雷达无源干扰。该专利技术对电磁波的高低散射状态等同于实现了信号的幅度调制，可以结合间歇采样的干扰原理，使回波信号产生频谱搬移，经雷达匹配滤波后，可以实现欺骗干扰的效果。【附图说明】图1是普本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电控可调的三面角反射器，其特征在于：三面角反射器由三个正方形面组成，具体是由三块AFSS吸波屏正交拼接而成；其中，AFSS吸波屏是一种三层结构，由AFSS层、介质支撑层和金属底板由内至外依次叠加而成；其中，AFSS层由FSS介质基底和周期整齐排布的领结型FSS单元组成，在竖向串联的各FSS单元间焊接PIN管，使其具备电控可调的特性。

【技术特征摘要】
1.一种电控可调的三面角反射器，其特征在于：三面角反射器由三个正方形面组成，具体是由三块AFSS吸波屏正交拼接而成；其中，AFSS吸波屏是一种三层结构，由AFSS层、介质支撑层和金属底板由内至外依次叠加而成；其中，AFSS层由FSS介质基底和周期整齐排布的领结型FSS单元组成，在竖向串联的各FSS单元间焊接PIN...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯德军，刘蕾，王俊杰，张然，谢前朋，艾小锋，范昌，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43