CN106482581A - 一种紧缩场毫米波/红外复合目标装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种紧缩场毫米波/红外复合目标装置，该模拟装置包括毫米波偏馈抛物面、红外透射窗口、毫米波喇叭天线、红外辐射源和红外准直光学***。所述毫米波偏馈抛物面上开口作为红外透射窗口。所述毫米波喇叭天线经过偏馈抛物面的反射辐射出近似无穷远的平面波。所述红外辐射源经过红外准直光学***，再经过红外透射窗口形成近似无穷远的红外平行光。在毫米波天线设计的静区和红外光学***设计的出瞳处，通过上述方式分别形成的毫米波平面波和红外平行光形成共轴复合信号。这种紧缩场结构的毫米波红外复合目标，可以精确模拟特定频段和波段内毫米波红外复合信号，在转台或桌面上为复合信号探测器提供复合目标，大大节省空间和成本。

Description

一种紧缩场毫米波/红外复合目标装置

技术领域

本发明涉及测试方法研究和测试设备设计技术领域，尤其涉及半实物仿真模拟***，该模拟装置用于毫米波/红外探测***的半实物仿真领域。

背景技术

射频/红外半实物仿真试验是验证射频/红外探测器件性能的有效手段，具有逼真、经济、可控、可重复等优点。为保证试验验证结果的有效性，必须针对射频/红外辐射特性，研究高近似度的仿真方法，并设计高精度的模拟装置实现精确模拟。

现有的毫米波/红外复合目标一般分为紧缩场复合目标和暗室射频阵列红外复合目标两种。

美国海军中心还采用射频紧缩场红外复合目标，如图1、2所示。图1中红外黑体源和准直物镜放置在一个圆锥结构的后端，圆锥内放置一个小射频阵列，圆锥本身即是屏蔽舱。这种紧缩场面临的困难是如何对射频源进行准直和控制。图 2 所示采用了反射射频透射红外的波束合成器，采用紧缩场的缺点主要是用于非共轴的双模导引头的光学准直***都很庞大。

美国海军空战中心、Eglin空军基地、约翰斯·霍普金斯大学、导弹司令部等已建有射频红外复合制导仿真***，其复合目标基本上都是采用波束合成器，射频阵列发出的微波辐射透过波束组合器到达探测器，而红外目标／背景模拟器发出的红外辐射经过波束组合器反射后到达探测器。

国内已有共用一套光学***的微波红外紧缩场复合目标***，还有多为应用波束合成器的微波阵列红外复合目标***。本发明提出一种偏馈单置反射或双反射面的毫米波/红外复合目标，使毫米波信号和红外信号同时达到性能最优。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种紧缩场毫米波/红外复合目标装置，以实现高近似度和高精度的毫米波/红外复合目标模拟的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种紧缩场毫米波/红外复合目标装置，该模拟装置包括毫米波偏馈抛物面、红外透射窗口、毫米波喇叭天线、红外辐射源和红外准直光学***。所述抛物面相对于喇叭天线是偏馈式，即截取抛物面的一部分作为反射面；偏馈抛物面可以是单置偏馈抛物面或偏馈格里高利反射面。所述毫米波偏馈抛物面上开口作为红外透射窗口。所述毫米波喇叭天线经过偏馈抛物面的反射辐射出近似无穷远的平面波。所述红外辐射源经过红外准直光学***，再经过红外透射窗口形成近似无穷远的红外平行光。在毫米波天线设计的静区和红外光学***设计的出瞳处，通过上述方式分别形成的毫米波平面波和红外平行光形成共轴复合信号。

波纹喇叭天线设计，达到静区内毫米波信号振幅、相位中心点对称。

红外透射窗口填充网状结构，其曲面与毫米波反射面曲面形状保持一致，在靠近红外光学***端镀红外增透膜。红外辐射源可以是红外成像目标或红外点源目标。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明由喇叭天线和偏馈反射面形成的毫米波信号，频率范围宽，副瓣功率小，振幅和相位中心对称；同时，该紧缩场结构节省空间，大大降低了半实物仿真***建设的成本，包括目标***和大暗室的建设费用。

附图说明

图1是无波束合成器的射频紧缩场红外复合目标示意图；

图2是使用波束合成器的射频紧缩场红外复合目标示意图；

图3是紧缩场毫米波/红外复合目标装置结构示意图；

图4是毫米波偏馈反射面和喇叭天线结构示意图；

图5是红外透射窗口示意图；

图6是偏馈格里高利双反射面结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

请参阅图3，本发明紧缩场毫米波/红外复合目标装置包括毫米波偏馈抛物面1、红外透射窗口2、毫米波喇叭天线3、红外辐射源4和红外准直光学***5。所述毫米波偏馈抛物面1上开口作为红外透射窗口2。所述毫米波喇叭天线3经过偏馈抛物面1的反射辐射出近似无穷远的平面波。所述红外辐射源4经过红外准直光学***5，再经过红外透射窗口2形成近似无穷远的红外平行光。在毫米波天线设计的静区和红外光学***设计的出瞳处，放置复合目标探测器，通过上述方式分别形成的毫米波平面波和红外平行光形成共轴复合信号共探测接收。红外辐射源4可以为红外点源或成像源。

请参阅图4，所述毫米波喇叭天线3作为馈源喇叭天线置于抛物面的焦点。喇叭天线辐射的球面波经抛物面反射后变为平面波辐射出去。喇叭天线3为具有λ/4厄流环的波纹喇叭天线，具有主波束接近球面波、方向图对称、相位中心确定的特点。反射面的边缘绕射对静区的电场影响较大，同时馈源的副瓣和后瓣干扰也会对静区电场产生影响。偏馈抛物面1经形状设计优化和边缘处理，有效降低了抛物面边缘绕射对静区的影响。馈源的旁瓣与后瓣辐射对所需静区具有一定影响，可在馈源周围放置吸波材料减小影响。

应用物理光学法进行反射面建模仿真计算得到基于正方形截面的抛物面具有较佳的静区结果。因此，抛物面反射面截面设计为正方形，在边缘做锯齿结构处理。同时为保证静区的振幅和相位特性，精确的馈源位置微调机构与固定机构作为支撑。

请参阅图5，所述红外透射窗口2为毫米波偏置反射面1上开圆孔。在圆孔内填充网状反射面，网状结构的曲面与反射面曲面形状保持一致。当使用半径为0.2mm，中心间距1.2mm的金属丝纵横交织的网状反射面，应用孔径的振幅透过率函数计算得红外到透过率为44%。

相对于纯开口或开口填充红外透过介质两种红外透射结构，这种金属网状反射面可以基本保持实体反射面的相位不发生变化。而开孔反射面，由于孔周围向静区方向的毫米波不连续，其幅度与相位均无法保证。开孔处填充红外透过介质板，同样在孔周围存在波的不连续，无法保证静区质量。但金属网状结构对红外会产生一定的衍射效应，影响到红外成像质量。

红外辐射源4可以是红外点源或成像源。当为红外点源时，一般设计为黑体、卤素灯、氙灯、LED、激光等辐射源，根据需求的光谱范围进行选择，同时增加光阑孔，按照要求进行不同光斑大小的目标模拟。当为红外成像源时，可为不同形式的成像模拟器放置在地面上，通过红外光纤或反射镜反射至红外准直光学***5；或者是直接与红外准直光学***5固连，并与毫米波反射面1固连，整体集成在桌面或目标架上。

红外准直光学***5根据探测器要求的红外出瞳距离、出瞳直径等技术参数进行设计，保证出瞳处探测器接收为平行光。同时为了保证红外成像质量，与红外窗口的曲面形状兼顾进行红外准直光学***的光学共性设计。

请参阅图6，偏馈格里高利反射面结构为主、副两个反射面，喇叭天线3中心位于图中F1的位置，其辐射毫米波信号经过副反射面6的反射后，聚焦在F2位置，再经主反射面7的反射，形成毫米波平面波，达到探测器端。这种偏馈格里高利反射面结构俯仰和方位扫描范围有限，但具有最佳的毫米波辐射特性，如交叉极化、主副波瓣特性、增益等。同理，在主反射面7上开口作为红外透射窗口，形成毫米波红外复合信号。

Claims (5)

1.一种紧缩场毫米波/红外复合目标装置，其特征在于：该模拟装置包括毫米波偏馈抛物面、红外透射窗口、毫米波喇叭天线、红外辐射源和红外准直光学***；所述毫米波偏馈抛物面上开口作为红外透射窗口；所述毫米波喇叭天线经过偏馈抛物面的反射辐射出近似无穷远的毫米平面波；所述红外辐射源经过红外准直光学***，再经过红外透射窗口形成近似无穷远的红外平行光；所述毫米波偏馈抛物面和毫米波喇叭天线共同形成紧缩场毫米波波场；在紧缩场毫米波波场设计的静区和红外准直光学***设计的出瞳处，放置复合目标探测器，毫米波平面波和红外平行光形成共轴复合信号由所述复合目标探测器接收。

2.根据权利要求1所述的紧缩场毫米波/红外复合目标装置，其特征在于：所述毫米波偏馈抛物面相对于毫米波喇叭天线是偏馈式，即截取抛物面的一部分作为反射面；偏馈抛物面采用单置偏馈抛物面或偏馈格里高利反射面。

3.根据权利要求1所述的紧缩场毫米波/红外复合目标装置，其特征在于：在毫米波偏馈抛物面上开口，填充金属网状结构；网状结构的曲面与反射面曲面形状保持一致。

4.根据权利要求1所述的紧缩场毫米波/红外复合目标装置，其特征在于：红外辐射源可以是红外成像源或红外点源。

5.根据权利要求2所述的紧缩场毫米波/红外复合目标装置，其特征在于：米波偏馈抛物面为正方形截面，边缘做锯齿或卷曲处理，以减小毫米波辐射信号的边缘绕射，保证静区场的特性。