ОТРАЖАЮЩИЙ ЭКРАН

Полезная модель относится к радиотехнике, а более конкретно - к отражающим экранам для пассивных радиолокационных отражателей и рефлекторов зеркальных антенн.
Известен отражающий экран, выполненный в виде пластршы из сплошного металла (см., например, а.с. СССР №1332422, по кл. МПК H01Q 15/18, опуб. 23.02.91г.) Такой экран используется в пассивных радиолокационных уголковых отражателях и уголковых антеннах.
Известен отражающий экран для зеркальных антенн, выполненный в виде параболоида вращения из сплошного металла (см., например, а.с. СССР №1646017 по кл. MTIKHOIQ 15/16, опуб 30.04.91г.).
Обшим недостатком этих отражающих экранов является большая масса, так как они выполнены из сплошного металла. Кроме того, они обладают большим аэродинамическим сопротивлением.
От этих недостатков свободны отражающие экраны, вьшолненные либо в виде одной тонкой проводящей перфорированной пластины (см., например, Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ. Часть 2. - М.: «Связь. - 1977. - С. 154), либо в виде системы параллельных тонких металлических пластин, плоскости которых параллельны направлению распространения волны и перпендикулярны вектору электрического поля (см. а.с. № 1732800 по кл. МПК H01Q 15/14). Пластины расположены на расстоянии друг от друга, меньшем половины длины волны рабочего частотного диапазона.
Недостатком этих экранов является просачивание через них части мощности электромагнитной волны.
Наиболее близким к заявляемому является отражающий экран, выполненный из тонкой одномерной или двумерной решетки металлических проводников (см. Айзенберг Г.З., Лмпольский В.Г., Терещин О.Н. Антенны УКВ. Часть 2. - М.: «Связь. - 1977. - С. 154-168). При соответствующем выборе параметров решетки - диаметра проводников и ее периода относительно длины волны излучения - устройство отражает большую часть мощности электромагнитной волны. Масса такого экрана на несколько порядков ниже массы экрана, выполненного из сплошного металла. Аэродинамическое сопротивление также снижено по сравнению с сопротивлением экрана из сплошного металла. Недостатком данного экрана является увеличивающееся с частотой излучения
просачивание через него части мощности электромагнитной волны, что снижает его коэффициент отражения. При использовании его в пассивных радиолокационных отражателях это приводит к снижению эффективной площади рассеяния последних. При использовании его в качестве рефлектора зеркальных антенн это приводит к снижению КПД и искажению диаграммы направленности антенн.
Задачей настоящей полезной модели является повышение коэффициента отражения в широком частотном диапазоне.
Поставленная задача достигается тем, что отражающий экран, содержащий решетку из металлических проводников, содержит дополнительные решетки,
параллельные первой; причем
период решеток, радиус проводников и расстояние между решетками выбирают из условия:
Tldfmax   Ttdf....
COSS +..  1(1)
)
где b - период решетки, г - радиус проводников, d - расстояние между решетками,
fmax- максимальная частота рабочего частотного диапазона экрана, с - скорость света в вакууме
Экран при использовании его в уголковых радиолокационных отражателях и в уголковых антеннах выполнен на основе решеток, аналогичных друг другу.
При использовании экрана в зеркальных антеннах, содержащих рефлекторы в виде параболоидов вращения, часть решеток со стороны раскрыва (радиуса р) рефлектора выполнена с круглыми выемками по центру, при этом радиусы выемок выполнены изменяющимися в направлении оси, перпендикулярной плоскости решеток, в соответствии с условием:
P.2jF
где pk- радиус выемки k-той решетки,
2
(k-l)d
При использовании экрана в зеркальных антеннах, содержащих рефлекторы в виде параболических цилиндров, часть решеток со стороны раскрыва (шириной L) рефлектора выполнена в виде решеток со щелевыми выемками, длина которых равна длине цилиндра, а ширина изменяется в соответствии с условием:
u  2 JF Общее число решеток m с выемками выбирают из условия:
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен отражающий экран для уголковых радиолокационных отражателей и уголковых антенн, на фиг. 2 - отражающий экран для рефлектора зеркальных антенн, выполненного в виде параболоида вращения, на фиг. 3,4,5 - решетки экрана для рефлектора в виде параболоида вращения, на фиг. 6 и 7 представлены частотные зависимости коэффициента отражения экрана на основе нескольких решеток и на основе одной решетки, соответственно. Кривые фиг.6 соответствуют следующим значениям параметров (в сантиметрах):
l-b  d 0,5; г  0,025
2-b  d 0,5; г  2,08- 10
3-b  d 0,5; . Кривые фиг.7 соответствз от следующим значениям параметров (в сантиметрах):
1-Ь  0,25; г  0,02
2-Ь  0,5; г  0,025
3-Ь  0,5; г 10.
Расчет коэффициента отражения R от нескольких решеток (см. фиг.6) проводился следующим образом. Значение коэффициента отражения R для полубесконечной среды определяется из соотношения (см., например, М.Борн, Э. Вольф. Основы оптики.-М., Наука- 1970г.):
(k-l)d
4F
т
Входящие в выражение (2) показатели преломления и поглощения материала на основе набора параллельных металлических решеток, как показал электродинамический расчет, удовлетворяют следующим соотношениям:
При f  f max (на кривой 1, НаПрИМер, f max  18,5 ГГц), ,
-arch
iTidf
при этом коэффициент отражения, в соответствии с (2), R  1.
Расчет показал, что для набора решеток с параметрами, соответствующими кривой 1 фиг. 6 , семь решеток в наборе (общая толщина набора составляет 3 см) обеспечивают ,999997 на частоте 16 ГГц. При меньших частотах R еще ближе к единице.
, f.
-arcos
п
27idf
что обеспечивает коэффициент отражения R меньше 1.
Задавшись f шах , можно, в соответствии с выражением (1), подобрать значения параметров Ь, г, и d, обеспечивающие положительный эффект.
Расчет коэффициента отражения R одиночной решетки металлических проводников (фиг.7) проводился в соответствии с выражением (см. В.О.Кобак. Радиолокационные отражатели. - М.: Сов. Радио. - 1975г.):
Как следует из фиг.7, даже для достаточно «густых решеток (кривая 1) при частоте f  5 ГГц наблюдается просачивание энергии (,996), увеличивающееся с ростом частоты. Для менее «густых решеток (кривые 2,3) коэффициент отражения еше меньше и его резкий спад наблюдается при меньших частотах.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
(3)
(4)
ufMYto m
I с J UmJ входит в материал и полностью отражается (), что обеспечивает отсутствие
просачивания энергии в заднее полупространство экрана.
При параметрах b,r,d, соответствующих, например, кривой 1 фиг.6, коэффициент отражения при f  fmax R  0,999997. В то же время в устройстве-прототипе даже «густая решетка (кривая 1 фиг.7) на частотах f  201Тц обеспечивает коэффициент отражения R О, 95.
Предлагаемый отражающий экран позволяет увеличить эффективную площадь рассеяния (ЭПР) пассивного уголкового радиолокационного отражателя, если его грани вьшолнены в соответствии с фиг.1, по сравнению с ЭПР уголкового отражателя, грани которого выполнены на основе одиночных решеток. Для трехгранного отражателя это увеличение пропорционально отношению кубов коэффициентов отражения. Если, например, предлагаемый экран выполнен с параметрами, обеспечивающими зависимость коэффициента отражения, соответствующую кривой 1 фиг.6, а одиночная решетка выполнена в соответствии с параметрами, обеспечивающими зависимость коэффициента отражения, соответствующую кривой 1 фиг.7, то на частоте f  15ГГц ЭПР возрастает на 8,5 %.
КПД параболической антенны, пропорциональный излучаемой антенной мощности и обратно пропорциональный подводимой мощности, при вьшолнении рефлектора на основе отражающего экрана в соответствии с фиг.2 возрастает на частоте f  151Тц на 3 % по сравнению с КПД антенны, рефлектор которой выполнен на основе одиночной решетки, если параметры экранов соответствуют кривой 1 фиг.6 и кривой 1 фиг.7. При этом выполнение рефлектора антенны на основе предлагаемого экрана полностью исключает искажение диаграммы направленности, обусловленное наведением токов на задней стороне рефлектора при просачивании энергии через него.
5