本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种双频段角反射器及其设计方法。
背景技术：
目前，有种实际工程需求，需要在相差较大的两个频段下，同一个角反射器的散射特性相近。但是，传统的角反射器散射特性与雷达频率的平方成正比，由此可见，在不同的频段下，同一个角反射器的雷达散射截面(radarcrosssection，rcs)量级是不相同的。当频率增加至两倍时，同一个角反射器的rcs量级可以增加6db，当频率增加至三倍时，同一个角反射器的rcs量级可以增加10db，这就无法适应现阶段角反射器在不同频段下散射特性相近的工程应用需求。
因此，针对以上不足，需要提供一种在不同频段下散射特性相近的双频段角反射器。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于传统的角反射器无法满足在双频段下散射特性相近的工程应用需求，针对现有技术中的缺陷，提供一种双频段角反射器，能够实现双频段角反射器在不同频段下散射特性相近。
第一方面，本发明实施例提供了一种双频段角反射器，包括：三个金属板和频率选择表面介质板；
三个所述金属板中的任意两个所述金属板相互垂直设置，形成半椭圆形凹陷结构，其中，相互垂直的两个所述金属板存在共用的连接边，且共用的所述连接边的长度相等；
所述频率选择表面介质板分别与三个所述金属板相连接。
优选地，所述频率选择表面介质板的形状包括等边三角形。
优选地，呈等边三角形状的所述频率选择表面介质板的顶点与共用的所述连接边的交点到三个所述金属板的相交点的距离，和共用的所述连接边的长度的比值为预先确定的频率选择表面介质板尺寸比值因子。
优选地，所述频率选择表面介质板尺寸比值因子与雷达散射截面rcs的衰减量满足以下公式：
y＝-82·x3+6.5·x2-5.4·x+0.23
其中，y表征rcs的衰减量，x表征所述频率选择表面介质板尺寸比值因子。
优选地，所述频率选择表面介质板尺寸比值因子的取值范围为(0，1)。
优选地，所述频率选择表面介质板的材质为玻璃钢。
优选地，所述频率选择表面介质板上设置有至少一个频率谐振单元。
优选地，所述频率选择表面介质板的厚度为[3mm，7mm]。
优选地，三个所述金属板的形状包括：正方形或等腰直角三角形。
第二方面，本发明实施例提供了一种双频段角反射器的设计方法，包括：
将三个金属板中的任意两个金属板相互垂直设置，形成半椭圆形凹陷结构，其中，相互垂直的两个所述金属板存在共用的连接边，且共用的所述连接边的长度相等；
将频率选择表面介质板分别与三个所述金属板相连接。
在本发明实施例中，三个金属板两两相互垂直设置所形成的刚性结构，不仅可以避免双频段角反射器在受到强大冲击时，双频段角反射器在符合作用下产生位移和应变，还可以最大程度的降低rcs量级的衰减，而将频率选择表面介质板与三个金属板相连接，可以使得双频段角反射器通过频率选择表面介质板控制电磁波在不同频率下的透波率，即，使得低频段的电磁波透波率高，高频段的电磁波透波率，进而实现双频段角反射器在不同频段下散射特性相近的目的。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种双频段角反射器的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种双频段角反射器的设计方法的流程图；
图3是本发明一实施例提供的频率选择表面介质板的透波率曲线示意图；
图4是本发明一实施例提供的双频段角反射器和传统三角形角反射器在低频段时的rcs曲线示意图；
图5是本发明一实施例提供的双频段角反射器和传统三角形角反射器在高频段时的rcs曲线示意图；
图6是本发明一实施例提供的另一种双频段角反射器的结构示意图；
图7是本发明一实施例提供的又一种双频段角反射器的结构示意图。
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。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供的一种双频段角反射器，包括：三个金属板101和频率选择表面介质板102；
三个所述金属板101中的任意两个所述金属板101相互垂直设置，形成半椭圆形凹陷结构，其中，相互垂直的两个所述金属板存在共用的连接边，且共用的所述连接边的长度相等；
所述频率选择表面介质板102分别与三个所述金属板相连接。
在本发明实施例中，三个金属板两两相互垂直设置所形成的刚性结构，不仅可以避免双频段角反射器在受到强大冲击时，双频段角反射器在符合作用下产生位移和应变，还可以最大程度的降低rcs量级的衰减，而将频率选择表面介质板与三个金属板相连接，可以使得双频段角反射器通过频率选择表面介质板控制电磁波在不同频率下的透波率，即，使得低频段的电磁波透波率高，高频段的电磁波透波率，进而实现双频段角反射器在不同频段下散射特性相近的目的。
需要说明的是，三个金属板的材质可以是钢材、铜材、铝材、合金、铁材。
实施例二
在本发明一实施例中，所述频率选择表面介质板的形状包括等边三角形。
在本发明实施例中，频率选择表面介质板的形状可以任意多边形，例如，等腰直角三角形、正方形、五边形、矩形。但是，为了更好的控制电磁波在不同频率下的透波率，频率选择表面介质板的最佳形状为等边三角形。
实施例三
在本发明一实施例中，呈等边三角形状的所述频率选择表面介质板的顶点与共用的所述连接边的交点到三个所述金属板的相交点的距离，和共用的所述连接边的长度的比值为预先确定的频率选择表面介质板尺寸比值因子。
在本发明实施例中，当频率选择表面介质板的形状为等边三角形时，频率选择表面介质板三个顶点与三条共用的连接边，形成三个一一对应的交点，三个交点到三个相互垂直的金属板的相交点的距离相等。
可以理解的是，频率选择表面介质板尺寸比值因子，决定了频率选择表面介质板的尺寸。
实施例四
在本发明一实施例中，所述频率选择表面介质板尺寸比值因子与雷达散射截面rcs的衰减量满足以下公式：
y＝-82·x3+6.5·x2-5.4·x+0.23
其中，y表征rcs的衰减量，x表征所述频率选择表面介质板尺寸比值因子。
在本发明实施例中，通过上述公式可见，当三个金属板频率选择表面介质板共用的连接边的长度为固定值时，频率选择表面介质板的尺寸越小，量级衰减的越小，频率选择表面介质板尺寸越大，量级衰减的越严重。
而根据实际需求，通过确定所需的rcs的衰减量，确定频率选择表面介质板尺寸比值因子，进而确定双频段角反射器的尺寸和频率选择表面介质板的尺寸。同样地，也可以通过确定频率选择表面介质板的尺寸和频率选择表面介质板尺寸与三个金属板共用的连接边的边长，确定rcs的衰减量。
实施例五
在本发明一实施例中，所述频率选择表面介质板尺寸比值因子的取值范围为(0，1)。
在本发明实施例中，频率选择表面介质板尺寸比值因子为，呈等边三角形状的频率选择表面介质板的顶点与共用的连接边的交点到三个金属板的相交点的距离，和共用的连接边的长度的比值。因此，当频率选择表面介质板尺寸比值因子时，则表征在双频段角反射器中不存在频率选择表面介质板，而大于等于1时，则使得双频段角反射器无法充分控制电磁波在不同频段下的透波率，综上可见，频率选择表面介质板尺寸比值因子的取值范围为(0，1)。
需要说明的是，频率选择表面介质板尺寸比值因子的取值可以是，0.1、0.3、0.5、0.7、0.9。
实施例六
在本发明一实施例中，所述频率选择表面介质板的材质为玻璃钢。
在本发明实施例中，玻璃钢的相对密度在1.5-2.0之间，只有碳钢的1/4-1/5，可是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比，因此，适用于需要减轻自重的双频段角反射器，并且玻璃钢对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力，以及高频下仍能保护良好介电性、微波透过性良好等特点。综上可见，在电磁波为低频段时，频率选择表面介质板的透波率高，在双频段角反射器中相当于未放置频率选择表面介质板，而电磁波为高频段时，电磁波的透波率低，相当于在双频段角反射器中放置金属板，从而减少电磁波的照射面积，进而使得双频段的电磁波尽量减少量级差，从而实现双频段角反射器在不同频段下散射特性相近的目的。
实施例七
在本发明一实施例中，所述频率选择表面介质板上设置有至少一个频率谐振单元。
在本发明实施例中，在频率选择表面介质板上设置有频率谐振单元，有助于双频段角反射器控制电磁波在不同频率下的透波率，进而实现双频段角反射器在不同频段下散射特性相近的目的。
实施例八
在本发明一实施例中，所述频率选择表面介质板的厚度为[3mm，7mm]。
在本发明实施例中，为了避免频率选择表面介质板的厚度过后而导致双频段角反射器过沉影响使用，同时也为了避免频率选择表面介质板的厚度过薄而导致频率选择表面介质板和双频段角反射器容易形变，频率选择表面介质板的厚度范围为[3mm，7mm]。
需要说明的是，频率选择表面介质板的厚度可以是3mm、5mm、7mm，而5mm为频率选择表面介质板最佳厚度值。
实施例九
在本发明一实施例中，三个所述金属板的形状包括：正方形或等腰直角三角形。
在本发明实施例中，三个金属板的形状可以相同，也可以不同。但是，当三个金属板的形状不同时，会使得电磁波在金属板间反射时，由于三个金属板的面积不同而导致量级的变化。因此三个金属板的形状均相同时，通过双频段角反射器实现在不同频段下散射特性相近更理想。
需要说明的是，三个金属板的形状可以是带有至少一个直角的多边形，例如，矩形、等边三角形、带有至少一个直角的五边形、带有至少一个直角的六边形、带有至少一个直角的八边形。
如图2所示，本发明实施例提供了一种双频段角反射器的设计方法，包括：
步骤201：将三个金属板中的任意两个金属板相互垂直设置，形成半椭圆形凹陷结构，其中，相互垂直的两个所述金属板存在共用的连接边，且共用的所述连接边的长度相等；
步骤202：将频率选择表面介质板分别与三个所述金属板相连接。
在本发明实施例中，三个金属板两两相互垂直设置所形成的刚性结构，不仅可以避免双频段角反射器在受到强大冲击时，双频段角反射器在符合作用下产生位移和应变，还可以最大程度的降低rcs量级的衰减，而将频率选择表面介质板与三个金属板相连接，可以使得双频段角反射器通过频率选择表面介质板控制电磁波在不同频率下的透波率，即，使得低频段的电磁波透波率高，高频段的电磁波透波率，进而实现双频段角反射器在不同频段下散射特性相近的目的。
如图3所示，为频率选择表面介质板的透波率曲线示意图，横轴表示频率，纵轴标识透波率，在低频段时可以实现基本全透波，高频段时的透波衰减可以达到-10db以上，从而实现在“低频段高透波、高频段高截止”的特性，进而实现双频段角反射器在不同频段下散射特性相近的目的。
如图4所示，示出了双频段角反射器和传统三角形角反射器在低频段时的rcs曲线示意图，横轴表示方位角、单位为：°，纵轴表示rcs幅度，单位为：dbm2。通过图4可见，在低频段时，传统三角形角反射器的rcs幅度与双频段角反射器的rcs幅度相近。
如图5所示，示出了双频段角反射器和传统三角形角反射器在高频段时的rcs曲线示意图，横轴表示方位角、单位为：°，纵轴表示rcs幅度，单位为：dbm2。通过图5可见，传统三角形角反射器的rcs幅度比双频段角反射器的rcs幅度大了10db左右。
综上可见，通过图4和图5可以看出，传统三角形角反射器的高频段的rcs幅度比低频段的rcs幅度大了10db左右，双频段角反射器在低频段某频点上和传统三角形角反射器的结果基本一致，验证了频率选择表面介质板的“低频段高透波”的特性。在三个相互垂直设置的金属板上加装频率选择表面介质板后所形成的双频段角反射器，在高频段某频点上和传统三角形角反射器的结果相差很大，衰减了10db左右，结果显示频率选择表面介质板与金属平板的散射特性接近，验证了频率选择表面介质板的“高频段高截止”的特性。综上可见，在三个相互垂直的金属板上加装频率选择表面介质板所形成的双频段角反射器，可以实现在高、低双频段下rcs量级相近的目的，增强了双频段角反射器的应用灵活性，同时为靶标模拟增加了技术手段，因此，具有重要的工程应用价值。
为了更加清楚的说明本命的技术方案及优点，下面以三个金属板的形状均为等腰直角三角形、频率选择表面介质板的形状为等边三角形为例，如图6所示，对本发明实施例提供的双频段角反射器进行详细描述，包括：
金属板(aob)、金属板(aoc)、金属板(boc)和与金属板(aob)、金属板(aoc)和金属板(boc)分别相连接的频率选择表面介质板(def)；
ad为金属板(aob)和金属板(aoc)共用的连接边；
bd金属板(aob)和金属板(boc)共用的连接边；
oc金属板(aoc)和金属板(boc)共用的连接边；
ao分别与bo和oc相互垂直，bo与oc相互垂直，其中，ao、bo和oc的长度相等；
由于df、ef和df的长度相等，所以do与ao的比值、eo与bo的比值和of与oc的比值，均为预先确定的频率选择表面介质板尺寸比值因子；
为了双频段角反射器通过频率选择表面介质板，更充分的控制电磁波在不同频段下的透波率，频率选择表面介质板尺寸比值因子的取值范围为(0，1)，可以是0.1、0.3、0.5、0.7、0.9。
为了更加清楚的说明本命的技术方案及优点，下面以三个金属板的形状均为正方形、频率选择表面介质板的形状为等边三角形为例，如图7所示，对本发明实施例提供的双频段角反射器进行详细描述，包括：
金属板(hgoi)、金属板(glko)、金属板(iokg)和与金属板(hgoi)、金属板(glko)和金属板(iokg)分别相连接的频率选择表面介质板(mnp)；
go为金属板(hgoi)和金属板(glko)共用的连接边；
io金属板(hgoi)和金属板(iokg)共用的连接边；
ok金属板(glko)和金属板(iokg)共用的连接边；
go分别与io和ok相互垂直，io与ok相互垂直，其中，go、io和ok的长度相等；
由于mn、np和mp的长度相等，且go、io和ok的长度相等因此，mo与go的比值、no与io的比值和op与ok的比值，均为预先确定的频率选择表面介质板尺寸比值因子；
为了双频段角反射器通过频率选择表面介质板，更充分的控制电磁波在不同频段下的透波率，频率选择表面介质板尺寸比值因子的取值范围为(0，1)，可以是0.2、0.4、0.6、0.8、0.9。
综上所述，本发明各个实施例至少具有如下有益效果：
1、在本发明一实施例中，三个金属板两两相互垂直设置所形成的刚性结构，不仅可以避免双频段角反射器在受到强大冲击时，双频段角反射器在符合作用下产生位移和应变，还可以最大程度的降低rcs量级的衰减，而将频率选择表面介质板与三个金属板相连接，可以使得双频段角反射器通过频率选择表面介质板控制电磁波在不同频率下的透波率，即，使得低频段的电磁波透波率高，高频段的电磁波透波率，进而实现双频段角反射器在不同频段下散射特性相近的目的。
2、在本发明一实施例中，频率选择表面介质板的形状可以任意多边形，例如，等腰直角三角形、正方形、五边形、矩形。但是，为了更好的控制电磁波在不同频率下的透波率，频率选择表面介质板的最佳形状为等边三角形。
3、在本发明一实施例中，当频率选择表面介质板的形状为等边三角形时，频率选择表面介质板三个顶点与三条共用的连接边，形成三个一一对应的交点，三个交点到三个相互垂直的金属板的相交点的距离相等。
4、在本发明一实施例中，通过上述公式可见，当三个金属板频率选择表面介质板共用的连接边的长度为固定值时，频率选择表面介质板的尺寸越小，量级衰减的越小，频率选择表面介质板尺寸越大，量级衰减的越严重。
5、在本发明一实施例中，频率选择表面介质板尺寸比值因子为，呈等边三角形状的频率选择表面介质板的顶点与共用的连接边的交点到三个金属板的相交点的距离，和共用的连接边的长度的比值。因此，当频率选择表面介质板尺寸比值因子时，则表征在双频段角反射器中不存在频率选择表面介质板，而大于等于1时，则使得双频段角反射器无法充分控制电磁波在不同频段下的透波率，综上可见，频率选择表面介质板尺寸比值因子的取值范围为(0，1)。
6、在本发明一实施例中，玻璃钢的相对密度在1.5-2.0之间，只有碳钢的1/4-1/5，可是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比，因此，适用于需要减轻自重的双频段角反射器，并且玻璃钢对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力，以及高频下仍能保护良好介电性、微波透过性良好等特点。综上可见，在电磁波为低频段时，频率选择表面介质板的透波率高，在双频段角反射器中相当于未放置频率选择表面介质板，而电磁波为高频段时，电磁波的透波率低，相当于在双频段角反射器中放置金属板，从而减少电磁波的照射面积，进而使得双频段的电磁波尽量减少量级差，从而实现双频段角反射器在不同频段下散射特性相近的目的。
7、在本发明一实施例中，在频率选择表面介质板上设置有频率谐振单元，有助于双频段角反射器控制电磁波在不同频率下的透波率，进而实现双频段角反射器在不同频段下散射特性相近的目的。
8、在本发明一实施例中，为了避免频率选择表面介质板的厚度过后而导致双频段角反射器过沉影响使用，同时也为了避免频率选择表面介质板的厚度过薄而导致频率选择表面介质板和双频段角反射器容易形变，频率选择表面介质板的厚度范围为[3mm，7mm]。
9、在本发明一实施例中，三个金属板的形状可以相同，也可以不同。但是，当三个金属板的形状不同时，会使得电磁波在金属板间反射时，由于三个金属板的面积不同而导致量级的变化。因此三个金属板的形状均相同时，通过双频段角反射器实现在不同频段下散射特性相近更理想。
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。