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无源雷达角反射器原理、形态与特性

无源雷达角反射器原理、形态与特性 雷海科技
2021-06-03
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导读:本文介绍雷达角反射器的工作原理,典型的角反射器RCS计算方法,探讨了角反射器对于圆极化雷达的应对方式。

雷达反射器又名角反射器,它是通过金属板材根椐不同用途做成的不同规格的雷达波反射器。当雷达电磁波扫描到角反射器后,电磁波会在金属角上产生折射放大,产生很强的回波信号,在雷达的屏幕上出现很强的回波目标。由于角反射器有极强的反射回波特性,所以被广泛应用于军事、船舶遇险救生等领域。在船舶救生应用中,雷达反射器的主要作用是用于装备在救生艇或救生筏等救生设备上,目的是为了便于雷达快速搜索到该目标的一种救生装置。

雷达角反射器通常是由两块或三块相互垂直的金属面组成的刚性结构,由于其特殊的几何结构,使入射电磁波可以在其内部产生多重内反射,最后使雷达波沿着入射方向反射回去(图1)。因此,角反射器具有强烈的后向雷达散射截面。雷达角反射器具有廉价、频带宽、全方位、使用方便、效果明显等特点。

角反射器原理

常见的三面角雷达反射器有三种,2所示。分别由三个等腰直角三角形、三个圆心角为90°的扇形和三个正方形组成。

图2 三种典型的三面角反射器

这三种三面角反射器的性能也各不相同,其性能参数如1所示。
表1 三种典型三面角反射器性能参数对比

λ 为工作波长, a分别为正方形三面角反射器的边长、圆形三面角反射器的半径、三角形三面角反射器的直角边长。以X波段为例,波长通常约3.2cm,假如选择的三角形角反射器边长为30cm,那么可以模拟的RCS最大为33平方

1可知,虽然三角形三面角反射器的最大RCS和平均RCS均小于另外两种三面角反射器,但其方向图宽带最大,即当入射角度变化时,三角形三面角反射器的RCS的减缩速率最小,能够在更大的入射角度范围内获得较大的回波功率。考虑到实际使用过程中,电磁波的入射方向不可避免地会产生一定程度的偏离,所以,在实际的工程与战术应用中,多选择采用三角形三面角雷达反射器,典型如图3所示。

图3 典型三角反射器照片

但是,上述角反射器的 3 个反射面都采用金属平板,对抗普通极化雷达是有效的,但对具有圆极化雷达是无效的。采用圆极化方式发射和接收雷达信号是当今雷达抗干扰的主要措施之一它的特点是: 如果一台雷达通过圆极化天线发射右旋极化波,通过过滤装置只接收反射回来的右旋极化波,从而排除了反射回来的左旋极化波的干扰; 同理,如果一台雷达通过圆极化天线发射左旋极化波,一般设定为只接收左旋极化波如图 4 所示,以右旋极化为例,右旋极化波经过角反射器 3 个金属面的奇数次反射后,反射波的极化方向依次为左旋右旋左旋,最后转变成左旋极化波,雷达天线将不予接收; 如果经过 2 金属面( 反射波的极化方向依次为左旋右旋) 和 1个介质面( 不改变极化方向) 的反射,回波仍为右旋极化波,雷达天线才予以接收因此,以1 个介质面代替普通金属角反射器中的 1 个金属面,既不影响角反射器对抗普通极化( 水平极化或垂直极化)雷达的性能,还可使其有效对抗圆极化雷达。一般来说,介质板的雷达反射特性远远不及金属板的,故采用介质板制作的角反射器可能造成雷达波反射能量的降低。

图4 圆极化电磁波的极化变化

参考文献:

1、一种具有圆极化特性的角反射器研究,胡峥峥等人,2016年《防 护 工 程》;

2、雷达角反射器的研究进展及展望,张志远等人,2014年《飞航导弹》。


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