一种多频段全极化角反射器设计方法与流程

本发明涉及电磁特性技术领域，尤其涉及一种多频段全极化角反射器设计方法。

背景技术：

角反射器是反射器的一类，是由相互垂直的金属面组成的刚性结构。角反射器是一种无源反射器，具有极强的回波反射特性。传统的角反射器由于其在较宽的角度范围内具有很强的后向雷达散射截面(radarcrosssection，rcs)而被用作rcs增强器、定标体或靶标体，广泛应用于海上搜救、室内外目标特性测试、目标靶标等领域。

传统角反射器的rcs量级是和频率的平方成正比，在不同频段下rcs会有数量级的变化，而真实目标在不同频率下的雷达散射截面(rcs)量级变化不大，因此在靶标体应用中要求角反射器在多频段下的rcs相近；传统角反射器只具备模拟同极化响应的能力，而在靶标体应用中要求角反射器具备模拟全极化响应的能力。当前的角反射器无法做到以上两点。

因此，针对以上不足，需要提供一种多频段全极化角反射器设计方法。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决当前的角反射器无法做到既具备模拟多频段响应的能力，又具备模拟全极化响应能力的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多频段全极化角反射器设计方法，包括以下步骤，

ⅰ.设计等边三角形状的频率选择表面介质板；

ⅱ.确定频率选择表面介质板的边长；

ⅲ.设计极化调节器的结构参数；

ⅳ.将频率选择表面介质板安装在角反射器内，并使频率表面介质板各边与角反射器各面相抵接；

ⅴ.在角反射器内表面的底面上开设若干组均匀分布的凹槽，所述凹槽组成极化调节器。

通过采用上述技术方案，在传统角反射器中加装一块等边三角形频率选择表面介质板，并在角反射器底面的内表面增加周期排布的矩形凹槽构成的极化调节器，可以用于实现对特定目标在不同频段全极化特性的模拟，增强了角反射器的应用灵活性，为靶标模拟增加了技术手段，具有重要的工程应用价值。

作为对本发明的进一步说明，优选地，通过选择频率选择表面介质板边长与角反射器单元边长的比值，确定频率选择表面介质板的边长，其中频率选择表面介质板边长与角反射器单元边长的比值范围为0～0.5。

通过采用上述技术方案，实现对高低频散射特性差异的控制。

作为对本发明的进一步说明，优选地，根据真实目标在不同频段下的同极化响应和交叉极化响应的比值，确定对应的凹槽结构参数。

通过采用上述技术方案，从而完成极化调节器的设计，使角反射器具备模拟目标全极化响应的能力。

作为对本发明的进一步说明，优选地，所述凹槽截面为矩形。

通过采用上述技术方案，便于加工且相应效率更强。

作为对本发明的进一步说明，优选地，在极化调节器的凹槽周期，所述凹槽宽度不变的情况下，通过在0～0.5的凹槽高度与电磁波比值范围内反向确定凹槽高度。

通过采用上述技术方案，可以实现角反射器交叉极化响应和同极化响应比值的调控。

作为对本发明的进一步说明，优选地，交叉极化响应与同极化响应比值ratio满足，

ratio＝-47.18h³+27.12h²-0.04h；

其中h为极化调节器凹槽高度与电磁波波长的比值。

通过采用上述技术方案，采用理论公式的推导，结合相应的实测验证，使得计算出的结果和实验结果基本拟合，则通过所需要的多频段响应能力和模拟全极化响应能力，利用公式反向确定凹槽高度，确保设计出的角反射器能够达到所需要求，极大地减少研发设计的工作量和制造成本。

作为对本发明的进一步说明，优选地，衰减量y满足，

y＝-82.1267x³+6.5043x²-5.4288x+0.2379；

其中x为频率选择表面介质板边长与角反射器边长的比值。

通过采用上述技术方案，利用电磁仿真计算与推导得出公式，利用公式反向推导出频率选择表面介质板边长与角反射器边长的比值，进而再算出频率选择表面介质板的边长，以实现根据需要对频率选择表面介质板的设计工作。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

采用本发明所提供的公式和方法反向设计制造出的角反射器可以用于实现对特定目标在不同频段全极化特性的模拟，增强了角反射器的应用灵活性，具备模拟真实目标在不同频段下全极化响应的能力，具有重要的工程应用价值。

附图说明

图1是本发明的角反射器结构图；

图2是本发明的极化调节器凹槽分布结构图；

图3是本发明的频率选择表面的电磁仿真计算结果与透波率测试结果的对比图；

图4是本发明的不同尺寸频率选择表面介质板下利用公式计算以及实际测试结果的rcs衰减量对比图；

图5是本发明的加装不同凹槽高度的极化调节器下利用公式计算以及实际测试结果的交叉极化与同极化的比值曲线图。

透波率仿真结果与测试结果偏差在1db以内则视为所设计的频率选择表面满足设计需求。

图中：1、角反射器；2、频率选择表面介质板；3、极化调节器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种多频段全极化角反射器设计方法，包括以下步骤，

ⅰ.设计等边三角形状的频率选择表面介质板2；频率选择表面介质板2的透波性是保证角反射器1单元能同时工作在多频段下的重要技术，根据实际实验可知，传统角反射器1单元的rcs量级和频率的平方成正比，低频下的散射量级弱，高频下的散射量级强，通过频率选择表面介质板2控制在不同频率下的透波性，达到低频高透波、高频高截止的目的；

ⅱ.结合图1、图4，由于频率选择表面介质板2在低频是透波的，与频率选择表面介质板2边长的大小无关，但在高频的截止区，其特性等同于金属板，频率选择表面介质板2边长与角反射器1单元边长的比值越大，高频下的衰减量越大，通过多组实验及电磁仿真计算，得出衰减量y满足：

y＝-82.1267x³+6.5043x²-5.4288x+0.2379；

其中x为频率选择表面介质板2边长与角反射器1边长的比值。

结合图1、图4，利用电磁仿真计算与推导得出的公式，通过多组数据计算得出的结果，和实际相应组数的数据实验结果基本相同，则后续可利用公式反向推导出频率选择表面介质板2边长与角反射器1边长的比值，进而通过已知角反射器1的边长，再算出频率选择表面介质板2的边长，以实现根据需要对频率选择表面介质板2的设计工作，确保设计制作出的角反射器1能实现对高低频散射特性差异的控制，通过开创性的研究，大大降低生产研发难度；

ⅲ.极化调节器3的结构参数是控制极化散射特性的关键，根据真实目标在不同频段下的同极化响应和交叉极化响应的比值，确定对应的凹槽结构参数，其中交叉极化响应与同极化响应比值ratio满足，

ratio＝-47.18h³+27.12h²-0.04h；

其中h为极化调节器3凹槽高度与电磁波波长的比值。

结合图2、图5，通过采用上述理论公式的推导，结合相应的实测验证，使得计算出的结果和实验结果基本拟合，则通过所需要的多频段响应能力和模拟全极化响应能力，利用公式反向确定凹槽高度，确保设计出的角反射器1具备模拟目标全极化响应的能力，极大地减少研发设计的工作量和制造成本；

ⅳ.如图1所示，将频率选择表面介质板2安装在角反射器1内，并使频率表面介质板2各边与角反射器1各面相抵接；

ⅴ.结合图1、图2，在角反射器内表面的底面上开设若干组均匀分布的凹槽，所述凹槽组成极化调节器。

结合图2、图5，极化调节器3上的凹槽截面为矩形，便于加工且相应效率更强，且在极化调节器3的凹槽周期，所述凹槽宽度不变的情况下，选择合适的凹槽高度，可以实现角反射器交叉极化响应和同极化响应比值的调控。

综上所述，本发明所涉及的多频段全极化角反射器设计方法，根据实际需求，设计新型频率谐振单元，并通过多轮参数迭代修正完成频率选择表面介质板的设计，频率选择表面尺寸介质板边长的选择方法，结合多重电磁仿真结果与实测验证所得到；并且创造性地通过理论公式推导得到了角反射器交叉极化响应和同极化响应比值与凹槽高度的关系，并通过电磁仿真计算得到验证；结合图3,计算的结果和实际实验的结果基本吻合，因此，通过本发明所提供的公式和方法反向设计制造出的角反射器可以用于实现对特定目标在不同频段全极化特性的模拟，增强了角反射器的应用灵活性，具备模拟真实目标在不同频段下全极化响应的能力，具有重要的工程应用价值。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。