RU2348942C1 - Device for direction localisation on source of electromagnetic radiation - Google Patents

Abstract

FIELD: physics, measuring.

SUBSTANCE: invention concerns field of devices for direction definition on a radiation source, in particular to devices for direction definition on a radiant of electromagnetic radiation. The device for direction localisation on the source of electromagnetic radiation, contains the truncated parabolic mirror, system of three round diaphragms, coaxial with the parabolic mirror, one of which, with small round paraxial hole, settles down in a plane of truncation of a parabolic mirror, second, continuous, on some distance from the first with possibility of travel along an axis of a parabolic mirror, the third, continuous diaphragm of variable radius, on some distance from the second diaphragm. The data units fixing presence of radiation in the given solid angle of space are located on the device output.

EFFECT: decrease in probability of detection of the device by resorts of a detection and ranging and simplification of adjustment of the device.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области устройств для определения направления на источник излучения, в частности к устройствам для определения направления на источник электромагнитного излучения.The invention relates to the field of devices for determining the direction to a radiation source, in particular to devices for determining a direction to a source of electromagnetic radiation.

Известен способ определения направления на источник электромагнитного излучения (см. заявку РФ №2003122088/09, 2003 г.), который имеет следующие существенные признаки: передающую линию прямолинейной формы, по которой распространяются волны тока и напряжения, согласованную на обоих концах, помещают в поле волны, вдоль линии размещают датчики, преобразующие поле волны в локальную ЭДС по команде сигнала, которым сканируют вдоль управляющей линии с постоянной скоростью последовательность датчиков, проводят спектральный анализ токов, протекающих в нагрузках, по нему определяют угол между линией и направлением на источник. Однако наличие любых элементов во внешнем сканируемом пространстве приводит к увеличению демаскирующих признаков данного устройства. Кроме того, данное устройство предполагает дополнительный анализ принятого сигнала на предмет спектральных характеристик.A known method for determining the direction to a source of electromagnetic radiation (see RF application No. 2003122088/09, 2003), which has the following essential features: a transmission line of a rectilinear shape along which current and voltage waves propagate, matched at both ends, are placed in the field waves, along the line there are sensors that convert the field of the wave into a local EMF at the command of the signal, which is used to scan a sequence of sensors along the control line at a constant speed, conduct spectral analysis of the currents flowing in loads, it determines the angle between the line and the direction to the source. However, the presence of any elements in the external scanned space leads to an increase in the unmasking features of this device. In addition, this device involves an additional analysis of the received signal for spectral characteristics.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является параболический отражатель (см. патент РФ №2201607, 2003 г.), используемый во всенаправленном устройстве формирования изображения для восприятия изображения визуализируемого пространства из единственной точки обзора, имеющий форму усеченного параболического отражателя, установленного с возможностью ортогонального отражения главных лучей электромагнитного излучения, исходящего от указанного визуализируемого пространства, и имеющего фокус, совпадающий с указанной единственной точкой обзора указанного всенаправленного устройства формирования изображения, включающего в себя телецентрирующее средство, оптически связанное с указанным имеющим форму параболоида отражателем, для отфильтровывания главных лучей электромагнитного излучения, которые не отражены. Однако данное устройство не подходит для мониторинга заданного угла полупространства, кроме того, требуется сложная система датчиков для определения направления на источник излучения.The closest technical solution to the proposed device is a parabolic reflector (see RF patent No. 2201607, 2003), used in an omnidirectional image forming device for perceiving an image of a visualized space from a single viewing point, having the shape of a truncated parabolic reflector mounted with orthogonal reflection the main rays of electromagnetic radiation coming from the specified visualized space, and having a focus that matches the specified the only viewpoint of said omnidirectional image forming apparatus including a telecentric means optically coupled to said paraboloid-shaped reflector for filtering out the main rays of electromagnetic radiation that are not reflected. However, this device is not suitable for monitoring a given half-space angle; in addition, a complex sensor system is required to determine the direction to the radiation source.

Техническая задача - создание устройства для локализации направления на источник излучения с помощью параболического отражателя, усеченного по фокальной плоскости, и системы дополнительных диафрагм.The technical task is to create a device for localizing the direction to the radiation source using a parabolic reflector, truncated along the focal plane, and a system of additional diaphragms.

Техническим результатом данного устройства является снижение вероятности обнаружения устройства средствами локации и упрощение настройки прибора при задании исследуемого телесного угла полупространства.The technical result of this device is to reduce the likelihood of detecting the device by means of location and simplifying the configuration of the device when setting the investigated solid angle of half-space.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве использован усеченный параболический отражатель, дополнительно содержащий систему трех круглых диафрагм, соосных с параболическим отражателем, одна из которых, с малым круглым приосевым отверстием, располагается в плоскости усечения параболического отражателя, вторая, сплошная, - на некотором расстоянии от первой с возможностью перемещения вдоль оси параболического отражателя, третья, сплошная диафрагма переменного радиуса, - на некотором расстоянии от второй диафрагмы. На выходе устройства расположены датчики, фиксирующие наличие излучения в заданном телесном угле пространства.The technical result is achieved by the fact that in the known device a truncated parabolic reflector is used, additionally containing a system of three round diaphragms coaxial with the parabolic reflector, one of which, with a small round axial hole, is located in the plane of truncation of the parabolic reflector, the second, solid, on some the distance from the first with the ability to move along the axis of the parabolic reflector, the third, continuous diaphragm of variable radius, at a certain distance from the second diaphragm s. At the output of the device are sensors that detect the presence of radiation in a given solid angle of space.

Предлагаемое устройство изображено на фиг.1 (сечение в плоскости XOY). Устройство состоит из вогнутого зеркального отражателя 1, выполненного в виде параболоида вращения, усеченного по фокальной плоскости 2, дополнительно содержащего систему трех круглых диафрагм 4, 5, 6, соосных с осью 3 параболического отражателя (у=kx² - уравнение параболы).The proposed device is shown in figure 1 (section in the XOY plane). The device consists of a concave mirror reflector 1, made in the form of a paraboloid of revolution, truncated along the focal plane 2, additionally containing a system of three circular diaphragms 4, 5, 6, coaxial with the axis 3 of the parabolic reflector (y = kx ² - parabola equation).

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Лучи от внешнего полупространства, попадающие в отверстие диафрагмы 4, проходят через фокус F параболического отражателя 1 и, испытывая отражение от внутренней поверхности параболоида 1, формируют параллельный пучок ЭМИ, который фиксируется датчиками 7.The proposed device operates as follows. The rays from the outer half-space falling into the opening of the diaphragm 4 pass through the focus F of the parabolic reflector 1 and, being reflected from the inner surface of the paraboloid 1, form a parallel beam of electromagnetic radiation, which is detected by the sensors 7.

Диафрагма 4 предназначена для отфильтровывания лучей ЭМИ, не отразившихся от поверхности отражателя 1 параллельно его оси 3, то есть лучей 10 от внешнего полупространства, не проходящих через фокус F. Размер отверстия в диафрагме 4 должен быть примерно на три порядка больше длины волны ЭМИ, чтобы явление дифракции не имело значительного влияния.The aperture 4 is designed to filter out EMP rays that are not reflected from the surface of the reflector 1 parallel to its axis 3, that is, rays 10 from the external half-space that do not pass through the focus F. The size of the hole in the diaphragm 4 should be about three orders of magnitude larger than the EMP wavelength diffraction did not have a significant effect.

Диафрагма 5 предназначена для отфильтровывания центральной части лучей от внешнего полупространства. На фиг.2 продемонстрировано, каким образом она работает. Пусть диафрагма 5 находится на некотором расстоянии FB от фокальной плоскости 2 параболоида 1. Тогда все лучи 8, приходящие в фокус F под углом к оси параболоида 3 меньшим, чем угол AFD (угол α), попадают на диафрагму 5 и отфильтровываются ею. При перемещении диафрагмы 5 вдоль оси 3 параболоида 1 изменяется угол отфильтровываемых лучей α, который соотносится с удалением диафрагмы от фокальной плоскости следующим образом:Aperture 5 is designed to filter the central part of the rays from the outer half-space. Figure 2 shows how it works. Let the aperture 5 be at a certain distance FB from the focal plane 2 of the paraboloid 1. Then all the rays 8 arriving at the focus F at an angle to the axis of the paraboloid 3 smaller than the angle AFD (angle α) fall on the aperture 5 and are filtered out by it. When moving the diaphragm 5 along the axis 3 of the paraboloid 1, the angle of the filtered rays α changes, which corresponds to the distance of the diaphragm from the focal plane as follows:

где h - расстояние от диафрагмы до фокальной плоскости, k - коэффициент параболы. Телесный угол ω₁, отфильтровываемых диафрагмой 5 лучей 8, соотносится с плоским углом α следующим образом:where h is the distance from the aperture to the focal plane, k is the parabola coefficient. The solid angle ω ₁ , filtered by the diaphragm 5 of the rays 8, corresponds with a flat angle α as follows:

ω₁=2π(1-cos(α)).ω ₁ = 2π (1-cos (α)).

Диафрагма 6 предназначена для отфильтровывания лучей 9, близких к фокальной плоскости 2 параболоида 1 (фиг.3). Она находится на некотором расстоянии от фокальной плоскости 2 (за диафрагмой 5 - фиг.3) и имеет радиус

. Тогда все лучи 9, приходящие в фокус F под углом к фокальной оси 2 меньшим, чем угол AFO (угол β), попадают на диафрагму 6 и отфильтровываются ею. При изменении радиуса диафрагмы 6, изменяется угол β отфильтровываемых лучей 9, который соотносится с радиусом R следующим образом:The diaphragm 6 is designed to filter out rays 9 that are close to the focal plane 2 of paraboloid 1 (figure 3). It is located at some distance from the focal plane 2 (behind the aperture 5 - figure 3) and has a radius

. Then all the rays 9 arriving at the focus F at an angle to the focal axis 2 smaller than the angle AFO (angle β) fall on the diaphragm 6 and are filtered out by it. When changing the radius of the diaphragm 6, the angle β of the filtered rays 9 changes, which corresponds to the radius R as follows:

где k - коэффициент параболы. Телесный угол ω₂ отфильтровываемых диафрагмой 6 лучей 9 соотносится с плоским углом β следующим образом:where k is the parabola coefficient. The solid angle ω _{2 of the} rays 9 filtered out by the diaphragm 6 corresponds to a plane angle β as follows:

ω₂=2πsin(β).ω ₂ = 2πsin (β).

Тогда суммарный телесный угол излучения, отфильтровываемого диафрагмами 5 и 6, составляетThen the total solid angle of the radiation filtered by the diaphragms 5 and 6 is

А телесный угол, в пределах которого лучи ЭМИ от внешнего пространства попадают на датчики 7, составляет:And the solid angle, within which the rays of the EMP from the outer space fall on the sensors 7, is:

ω=2π(cos(α)-sin(β))ω = 2π (cos (α) -sin (β))

Преимуществом предлагаемого устройства является следующее. Во-первых, использование внутренней поверхности вогнутого параболоида в качестве отражателя приводит к тому, что внешняя поверхность параболоида может быть покрыта материалами, поглощающими ЭМИ, что значительно снижает вероятность демаскирования данного устройства с помощью средств локации. Во-вторых, использование дополнительных диафрагм (5-6) реализует мониторинг излучения практически в пределах заданного полупространства, что позволяет использовать данное устройство для оперативного поиска источника ЭМИ. В-третьих, настройка исследуемого телесного угла производится за счет настройки диафрагм 5 и 6, что снимает необходимость переориентации устройства и упрощение процедуры настройки прибора при задании исследуемого телесного угла полупространства.The advantage of the proposed device is the following. Firstly, the use of the inner surface of the concave paraboloid as a reflector leads to the fact that the external surface of the paraboloid can be coated with materials that absorb EMR, which significantly reduces the likelihood of unmasking this device using location tools. Secondly, the use of additional diaphragms (5-6) implements radiation monitoring practically within the specified half-space, which allows the use of this device for the operative search for the source of electromagnetic radiation. Thirdly, the adjustment of the investigated solid angle is done by adjusting the diaphragms 5 and 6, which eliminates the need for reorientation of the device and simplifies the procedure for setting up the device when setting the investigated solid angle of the half-space.

Положительным эффектом данного устройства является снижение вероятности обнаружения устройства средствами локации и упрощение настройки прибора при задании исследуемого телесного угла полупространства.A positive effect of this device is to reduce the likelihood of detecting the device by means of location and simplify the configuration of the device when setting the investigated solid angle of half-space.

Claims (1)

Устройство для локализации направления на источник электромагнитного излучения, содержащее усеченный параболический отражатель, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит систему трех круглых диафрагм, соосных с параболическим отражателем, одна из которых, с малым круглым приосевым отверстием, располагается в плоскости усечения параболического отражателя, вторая, сплошная, на некотором расстоянии от первой с возможностью перемещения вдоль оси параболического отражателя, третья, сплошная диафрагма переменного радиуса, на некотором расстоянии от второй диафрагмы, на выходе устройства расположены датчики, фиксирующие наличие излучения в заданном телесном угле пространства. A device for localizing the direction to the source of electromagnetic radiation containing a truncated parabolic reflector, characterized in that it further comprises a system of three circular diaphragms coaxial with the parabolic reflector, one of which, with a small round axial hole, is located in the plane of truncation of the parabolic reflector, the second, continuous, at some distance from the first with the ability to move along the axis of the parabolic reflector, the third, continuous aperture of variable radius, at some Hur distance from the second aperture, at the output device disposed sensors, fixing the presence of radiation in a given solid angle space.

Images