专利名称：一种红外微波目标模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学、机械应用领域，尤其涉及一种红外微波目标模拟装置。
背景技术：
红外目标模拟装置用来向外辐射红外信号，其主要部件是黑体辐射源。黑体通电工作，当自身达到一定温度时，其能向外辐射红外信号，在一定距离内通过观测设备能够观测到红外信号，以此来达到红外模拟的目的。微波目标模拟装置用来向外发射微波信号，微波模拟装置主要包括天线喇叭、射频线路和微波信号源。微波信号源控制发射出的微波的频段和功，天线喇叭用于将微波信号源调制的微波发射出去，以此来达到微波模拟的目的。现有技术中的目标模拟装置一般只是单独的红外目标模拟装置或微波目标模拟装置，而现有技术中的航空航天类产品所具有的特性已经不再是单一的红外特性或者微波特性。因此，实验室在对同时具有红外特性和微波特性进行产品测试时，需要一个能够同时向外辐射红外信号和微波信号的目标模拟装置，且能够保证其红外源的光轴与微波源的电轴高精度重合。然而，现有技术中的目标模拟装置很难满足这一需求。
发明内容本实用新型的目的是为了解决现有技术中的目标模拟装置不能同时向外辐射红外信号和微波信号，且不能实现红外源的光轴与微波源的电轴高精度重合的问题，提供一种红外微波目标模拟装置，使其可以实现红外光轴和微波电轴的重合度精调技术和近距离模拟微波远场条件的技术，并且解决红外源设计不当产生的光斑黑影问题。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:—种红外微波目标模拟装置，包括红外微波复合源、控制器，所述红外微波复合源包括红外目标源、微波目标源、用于将红外信号和微波信号形成一束光信号的波束合成器，波束合成器与红外目标源、微波目标源具有光通讯连接；所述微波目标源包括标准微波信号源、发射天线、微波透镜和滑台，所述发射天线置于滑台上，发射天线接收微波信号源产生的微波信号，微波透镜置于发射天线前端。所述红外目标源包括黑体、用于实现红外目标源能量的连续和间断控制的红外能量调整装置、平行光管，黑体、红外能量调整装置、平行光管之间依次为光通讯连接。所述平行光管包括主抛物面反射镜、小平面反射镜、主平面反射镜、窗口。所述发射天线前端设有用于实现微波远场条件的微波透镜。所述微波目标源中的滑台是六自由度的调整装置，所述调整装置包括仰俯角调整滑台、方位角调整滑台、三轴滑台，仰俯角调整滑台、方位角调整滑台和三轴滑台上均设有用于调整方向的螺杆。所述微波目标源中的发射天线为双脊圆锥喇叭天线。[0014]与现有技术相比，本实用新型的目标模拟装置能够同时向外辐射红外信号和微波信号，实现了红外光轴、微波电轴和装置机械轴三轴合一技术，红外光轴和微波电轴重合度达到0.14°，实现了近距离模拟微波远场条件技术，以及红外目标源能量的连续和间断控制，本实用新型的红外微波目标模拟装置总重28.5千克，与其他产品相较重量轻且尺寸小。
图1为本实用新型红外微波复合源的工作原理图；图2为本实用新型调整装置主视图；图3为本实用新型调整装置俯视图；图4为本实用新型的发射天线在中心频点12GHz时波束宽度30° (D=52mm)近距0.8m的方向图；图5为本实用新型的发射天线在中心频点12GHz时波束宽度22° (D=64mm)近场距离0.8m的方向图；图6为本实用新型的发射天线在中心频点12GHz时波束宽度12° (D=150mm)近场距离0.8m的方向图。
具体实施方式
为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下:参见图1至图3，如图所示，一种红外微波目标模拟装置，包括红外目标源1、微波目标源2、波束合成器3、计算机控制器4。波束合成器3用于实现微波电轴和红外光轴的重合，波束合成器3与红外目标源、微波目标源具有光通讯连接，计算机控制器4用于调控红外目标源I和微波目标源2，以产生红外信号和微波信号。红外目标源I由黑体11、红外能量调整机构12、平行光管13组成。红外目标源光路原理图如图1所示。所述平行光管13采用反射式光学系统，由主抛物面反射镜131、小反射镜132、平面主反射镜133和窗口 134构成。抛物面镜选择为焦距380mm，口径102mm，离轴量IOOmm ;小平面反射镜可以根据总体尺寸做一定角度的调整。黑体是一种技术成熟的微型红外黑体，已大量应用于各种红外系统测试中。黑体为开腔式结构，辐射系数高达0.97±0.03，且为全波段辐射，满足3 5μπι的要求，工作温度范围为50 600°C，能满足设备对黑体能量变化的需求。该黑体外形约为Φ36πιπιΧ 51mm，体积小巧，且有定向辐射功能，能极大地提高辐射效率。黑体采用岛电的SR92数字调节仪控制，控温精度高，温度稳定。黑体升温速度快，在IOOs内，能从常温升高至500°C。此黑体方便拆卸更换。微波目标源2包括标准微波信号源、发射天线21、微波透镜22，标准微波信号源用于产生微波信号，发射天线用于接收微波信号并发射微波，透镜用于实现微波远场条件。所述发射天线置于滑台24上，微波透镜置于发射天线前端。所述微波天线21上设有吸波装置23。滑台24主要由俯仰角调整滑台241，方位角调整滑台242，三轴滑台243组成。发射天下通过支架固定在俯仰滑台上，调整俯仰角调整241上的螺杆245可以调整发射天线俯仰角；调整方位角调整滑台242上的螺杆244可以调整发射天线方位角；调整三轴滑台243上的螺杆246、247和248可以分别调整三个方向位移。调试时，通过红外微波复合测角装置实时检测红外方位角和微波方位角，以红外的光轴为基准调整微波目标装置，再根据以上测得的红外方位角与微波方位角的差值来调整滑台，最终使红外的光轴和微波的电轴达到一定的最好的重合度。发射天线22采用双脊圆锥喇叭天线作为发射天线，尽管经过仿真计算，优化平衡了工作距离，半波束宽度，体积大小等指标，但是，该设计可能对使用需求仍然不够理想。因为超宽带天线在近场工作时，天线相位中心随工作波长变化会产生变化，导致电轴随频率变化。发射天线22的设计，需要考虑发射天线在近距满足远场条件前提下，天线波束宽度对产品测试的影响。因此，首先针对不同波束宽度的发射天线作方向图仿真，以择优设计发射天线。天线口径与波束宽度之间的关系，在工程上可用公式(I)来表示:θ0, = K— (I)式中，θα5是源天线半功率点波束宽度；λ为工作波长；D是天线口径；JT=6ff-70*。 以中心频率12GHz对应最长工作波长= 25.!计算，对于厶=〗20w 的源天线，其 Θμ=12.5. 14.6.。为了选择合适的发射天线，对圆锥喇叭天线进行了射频结构仿真计算，给出了这种天线，在不同口径面、在中心工作频率(12GHz)上、距离口径面0.8m处的远场辐射方向图,如图4,图5,图6所示。从仿真结果来看，波束宽度12°的发射天线(D=150mm)在0.8m的距离上方向图还没有完全形成，波形有较大畸变。波束宽度22°的发射天线(D=64mm)在
0.8m的距离上方向图基本形成。根据仿真结果，在0.85m左右的距离上，波束宽度为15°的锐方向性天线是不合适的。同时被测产品的天线是宽波束的二元测相线阵，其元天线波束宽度θα5约为40°左右。这样一来，在测量产品无线电特性参数过程中，可能存在收、发天线波束宽度不匹配问题。从天线辐射特性参数测试方面考虑，为了减少测量误差，源天线口径d与被测天线口径D之间的关系，在工程上通常应当满足公式(2)，即d <Ζθ (2)
4考虑到产品二元测相阵的两个元天线辐射方向图在远场区是重叠在一起的，其合成波束宽度估计在30°左右。因此，本微波发射天线，其半功率点波束宽度θα5，最好按30°左右设计，最终选取波束宽度22°的源天线。满足产品特性参数远场测量条件的最小距离Rmin满足=!)(3)
K本系统采用半功率点波束宽度为22°的天线作为五轴转台测试的发射天线时，D取64mm ;在工作频段低端12GHz时，λ取25mm ；k 一般取2 ;由于产品测量天线为两个基线宽度约为127mm的双螺旋天线，在静止时每一个天线都是独立的，此时d取30mm，Rmin需要大于0.4m，基本满足测量条件。但是在测产品旋转测试时，其等效口径d约为157mm(127mm+30mm),此时Rmin需要大于2.3m,由于五轴转台的收发天线之间的距离只有0.85m左右，因此不满足理想远场测量条件，在测量产品特性参数时需要通过软件进行大量的仿真计算进行近场修正，才能满足理想测试要求。红外微波目标模拟装置的工作过程为:红外目标源中的黑体发射红外信号，红外信号经红外能量调整机构调节后射入小反射镜132，经一次反射入射到抛物面镜131后形成平行光，平行光经过平面主反射镜133和波束合成器3两次反射后形成一束平行光。同时，微波信号源调制微波信号，将微波信号接入发射天线后端，由发射天线将进入的微波信号发射到周围空间中去。微波信号经过天线前端的微波透镜，形成紧缩场测量，这样就可以避免由于发射天线与接收天线过于接近造成的测试限制。红外目标源产生的红外信号和微波目标源中的发射天线发出的微波信号在出瞳后进行汇合，通过发射天线的下端的六自由度的调整装置的调节，使此时的红外光轴和微波电轴的同轴度达到最理想的状态。以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求1.一种红外微波目标模拟装置，其特征在于，包括红外微波复合源、控制器，所述红外微波复合源包括红外目标源、微波目标源、用于将红外信号和微波信号形成一束光信号的波束合成器；所述微波目标源包括标准微波信号源、发射天线、微波透镜和滑台，所述发射天线置于滑台上，发射天线接收微波信号源产生的微波信号，微波透镜置于发射天线前端。
2.根据权利要求1所述的红外微波目标模拟装置，其特征在于，所述红外目标源包括黑体、用于实现红外目标源能量的连续和间断控制的红外能量调整装置、平行光管。
3.根据权利要求2所述的红外微波目标模拟装置，其特征在于，所述平行光管包括主抛物面反射镜、小平面反射镜、主平面反射镜、窗口。
4.根据权利要求1所述红外微波目标模拟装置，其特征在于，所述发射天线前端设有用于实现微波远场条件的微波透镜。
5.根据权利要求1所述红外微波目标模拟装置，其特征在于，所述微波目标源中的滑台是六自由度的调整装置，所述调整装置包括仰俯角调整滑台、方位角调整滑台、三轴滑台，仰俯角调整滑台、方位角调整滑台和三轴滑台上均设有用于调整方向的螺杆。
6.根据权利要求1所述红外微波目标模拟装置，其特征在于，所述微波目标源中的发射天线为双脊圆锥喇叭天线。
专利摘要本实用新型涉及一种红外微波目标模拟装置，包括红外微波复合源、控制器，所述红外微波复合源包括红外目标源、微波目标源、用于将红外信号和微波信号形成一束光信号的波束合成器，波束合成器与红外目标源、微波目标源具有光通讯连接；所述微波目标源包括标准微波信号源、发射天线、微波透镜和滑台，所述发射天线置于滑台上，发射天线接收微波信号源产生的微波信号，微波透镜置于发射天线前端。本实用新型的目标模拟装置能够同时向外辐射红外信号和微波信号，实现了红外光轴、微波电轴和装置机械轴三轴合一技术，红外光轴和微波电轴重合度达到0.14°。
文档编号H04B1/02GK203039673SQ20132006613
公开日2013年7月3日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者李康, 刁海南 申请人:上海一航凯迈光机电设备有限公司