一种数字可编程龙伯透镜反射器的制作方法

1.本发明涉及移动通信技术领域，特别是一种数字可编程龙伯透镜反射器。


背景技术：

2.雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。雷达所探测的目标对电磁波的反射特征，就像装备的身份信息一样，可以被雷达探测和识别，不同装备具有不同雷达反射波特征。现时的目标物上用的反射器是一金属板，这样的反射器只能对电磁波进行反射，使得应用了这样结构反射器的目标在被雷达探测到时，雷达上也只能显示出一种状态的雷达反射波特征，这样就容易被雷达探测和识别，安全性极差。为了使目标避免被雷达识别，用特定雷达反射器改变装备雷达反射波特征已是世界各国研究的主要方向，基于现时的反射器存在的不足，亟需设计出一种可以改变雷达sar成像特征的技术方案。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种数字可编程龙伯透镜反射器，该数字可编程龙伯透镜反射器具有结构简单科学、稳定可靠、操作简便等优点。
4.本发明的技术方案是这样实现的：一种数字可编程龙伯透镜反射器，其特点在于包括龙伯透镜、反射器阵列和控制单元，所述反射器阵列包括若干个工作状态可在透射电磁波与反射电磁波之间切换的反射板，这些反射板的正面均面向龙伯透镜所在方向设置；各反射板分别与控制单元连接，控制单元通过输出的偏置电压来控制反射板的工作状态。
5.本发明的工作原理是：若干反射板的总体构成反射器阵列，在反射器阵列内，反射板按照一定的规律或随机地分布。各反射板均可处在透射状态或反射状态，所谓的反射状态是指电磁波照射到反射板上时，反射板可将电磁波阻挡并进行反射的状态，透射状态是指电磁波照射到反射板上时，电磁波可透过反射板射出的状态；至于某反射板是处在透射状态还是反射状态，则是由控制单元进行控制。由于反射板有复数件，在它们各自的工作状态均可被单独控制时，则它们的不同的工作状态的组合可被视为不同的编码，一条编码是与一种雷达反射波特征对应的，当控制单元不断地更换输出的编码时，此时雷达反射波特征也会不停地变化。这样使得即使是同一目标物对方也难以用雷达反射波特征来进行识别，从而实现隐藏的技术效果。
6.进一步地，所述龙伯透镜是球体状结构的，反射器阵列是处于一球面上的，球面的球心与龙伯透镜的球心共心。
7.进一步地，各反射板上还均设有afss单元，afss单元包括第一金属片层、第二金属片层、第一pin二极管、第二pin二极管、阵列中心a和阵列中心b，其中：所述第一金属片层和阵列中心a设置在反射板的正面上，所述第二金属片层和阵列中心b设置在反射板的背面上；所述第一金属片层、第二金属片层均包括第一金属贴片、
第二金属贴片、第三金属贴片和第四金属贴片；第一金属片层的第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片、第四金属贴片四者以阵列中心a为中心呈环形阵列依次排布，第二金属片层的第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片、第四金属贴片四者以阵列中心b为中心呈环形阵列依次排布；第一金属片层的第一金属贴片与第二金属片层的第一金属贴片正对且相互导通，第一金属片层的第二金属贴片与第二金属片层的第二金属贴片正对且相互导通，第一金属片层的第三金属贴片与第二金属片层的第三金属贴片正对且相互导通，第一金属片层的第四金属贴片与第二金属片层的第四金属贴片正对且相互导通；所述第一pin二极管设置在反射板的正面，该第一pin二极管的一端与第一金属片层的第一金属贴片导通，第一pin二极管的另一端与第一金属片层的第三金属贴片导通，第一pin二极管的两端均与控制单元的偏置电压输出端连接；所述第二pin二极管设置在反射板的背面，该第二pin二极管的一端与第二金属片层的第二金属贴片导通，第二pin二极管的另一端与第二金属片层的第四金属贴片导通，第二pin二极管的两端均与控制单元的偏置电压输出端连接。
8.进一步地，第一金属片层、第二金属片层各自的第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片、第四金属贴片的结构是相同的，第一金属片层、第二金属片层各自的第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片、第四金属贴片均是呈蛇形弯折的带状结构。
9.进一步地，第一金属片层、第二金属片层各自的第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片、第四金属贴片均包括第一直线带、若干第二直线带和第三直线带，第一直线带、若干第二直线带和第三直线带的长度方向相互平行，第一直线带的长度小于第三直线带的长度，若干第二直线带处于第一直线带与第三直线带之间，且若干第二直线带的长度均大于第一直线带的长度而又小于第三直线带的长度；若干第二直线带中：越靠近第一直线带的第二直线带的长度越短，越靠近第三直线带的第二直线带的长度越长；第一金属片层的第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片、第四金属贴片各自的第一直线带均靠近阵列中心a设置；第二金属片层的第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片、第四金属贴片各自的第一直线带均靠近阵列中心b设置。
10.进一步地，第一金属片层、第二金属片层的第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片、第四金属贴片各自的第一直线带的带宽度是d1；第一金属片层、第二金属片层的第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片、第四金属贴片各自的若干第二直线带的带宽度均是d2；第一金属片层、第二金属片层的第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片、第四金属贴片各自的第三直线带的带宽度是d3；所述带宽度d1、带宽度d2均在0.4mm～0.8mm的范围内，带宽度d3在0.2mm～0.4mm的范围内；第一金属片层、第二金属片层的第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片、第四金属贴片各自的第一直线带与距离其最近的那一第二直线带之间的间隙宽度为d4；第一金属片层、第二金属片层的第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片、第四金属贴片各自的若干第二直线带中：相邻的2条第二直线带之间的间隙宽度为d5；第一金属片层、第二金属片层的第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片、第四金属贴片各自的第三直线带与距离其最近的那一第二直线带之间的间隙宽度为d6；所述间隙宽度d4、间隙宽度d5、间隙宽度d6均在0.4mm～0.8mm的范围内；第一金属片层、第二金属片层的第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片、第四金属贴片各自的第三直线带的带长度l均在6～10mm的范围内。
11.进一步地，所述第一金属片层的第一金属贴片与第一金属片层的第三金属贴片之间的间距在0.6mm～1mm的范围内，第一金属片层的第二金属贴片与第一金属片层的第四金属贴片之间的间距在0.6mm～1mm的范围内；所述第二金属片层的第一金属贴片与第二金属片层的第三金属贴片之间的间距在0.6mm～1mm的范围内，第二金属片层的第二金属贴片与第二金属片层的第四金属贴片之间的间距在0.6mm～1mm的范围内；所述第一pin二极管、第二pin二极管的长度均在0.6mm～1mm的范围内。
12.进一步地，第一金属片层的第一金属贴片与第二金属片层的第一金属贴片、第一金属片层的第二金属贴片与第二金属片层的第二金属贴片，第一金属片层的第三金属贴片与第二金属片层的第三金属贴片、第一金属片层的第四金属贴片与第二金属片层的第四金属贴片均通过在反射板上设有的金属化孔导通。
13.进一步地，各反射板均为平面板，各反射板正面中心与龙伯透镜球心的连线与反射板的正面垂直。
14.进一步地，所述龙伯透镜的半径在180mm～230mm的范围内，各反射板正面至龙伯透镜表面的间距均在1mm～5mm的范围内。
15.本发明的有益效果是：对方无法根据雷达反射波特征来识别目标，且本发明具有结构简单科学、稳定可靠、操作简便等优点。
附图说明
16.图1为实施例的结构示意图（除去控制单元）。
17.图2为实施例的反射器阵列的反射板与控制单元的连接原理图。
18.图3为实施例的反射板的正面结构示意图。
19.图4为实施例的反射板的背面结构示意图。
20.图5为实施例的反射板在使用时第一pin二极管、第二pin二极管导通和截止时的散射参数s11 曲线状态图。
21.图6为实施例的反射板在使用时的rcs曲线状态图。
22.附图标记说明：1
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龙伯透镜；2
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反射板；3
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afss单元；4
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第一金属片层；5
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第二金属片层；6
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第一pin二极管；7
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第二pin二极管；8
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第一金属贴片；9
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第二金属贴片；10
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第三金属贴片；20
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第四金属贴片；30
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第一直线带；40
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第二直线带；50
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第三直线带；60
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金属化孔；100
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反射器阵列。
具体实施方式
23.如图1、图2所示，本实施例的一种数字可编程龙伯透镜反射器，包括龙伯透镜1、反射器阵列100和控制单元，所述反射器阵列100包括若干个工作状态可在透射电磁波与反射电磁波之间切换的反射板2，这些反射板2的正面均面向龙伯透镜1所在方向设置；各反射板2分别与控制单元连接，控制单元通过输出的偏置电压来控制反射板2的工作状态。在使用时若干反射板2的总体构成反射器阵列100，在反射器阵列100内，反射板2按照一定的规律或随机地分布。各反射板2均可处在透射状态或反射状态，所谓的反射状态是指电磁波照射到反射板2上时，反射板2可将电磁波阻挡并进行反射的状态，透射状态是指电磁波照射到反射板2上时，电磁波可透过反射板2射出的状态；至于某反射板2是处在透射状态还是反射
状态，则是由控制单元进行控制。由于反射板2有复数件，在它们各自的工作状态均可被单独控制时，则它们的不同的工作状态的组合可被视为不同的编码，一条编码是与一种雷达反射波特征对应的，当控制单元不断地更换输出的编码时，此时雷达反射波特征也会不停地变化。这样使得即使是同一目标物对方也难以用雷达反射波特征来进行识别，从而实现隐藏的技术效果。本发明具有结构简单科学、稳定可靠、操作简便等优点。
24.为了使本数字可编程龙伯透镜反射器的使用效果更好，如图1所示，所述龙伯透镜1是球体状结构的，反射器阵列100是处于一球面上的，球面的球心与龙伯透镜1的球心共心。
25.为了使可反射板2可实现在反射电磁波与透射电磁波之间切换，如图3、图4所示，各反射板2上还均设有afss单元3，afss单元3包括第一金属片层4、第二金属片层5、第一pin二极管6、第二pin二极管7、阵列中心a和阵列中心b，其中：所述第一金属片层4和阵列中心a设置在反射板2的正面上，所述第二金属片层5和阵列中心b设置在反射板2的背面上；所述第一金属片层4、第二金属片层5均包括第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10和第四金属贴片20，第一金属片层4、第二金属片层5的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10和第四金属贴片20均采用标准pcb加工工艺对应在反射板2的正面、背面制作而成的，第一金属片层4、第二金属片层5的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10和第四金属贴片20采用35μm厚度的铜制成；第一金属片层4的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10、第四金属贴片20四者以阵列中心a为中心呈环形阵列依次排布，第二金属片层5的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10、第四金属贴片20四者以阵列中心b为中心呈环形阵列依次排布，第一金属片层4、第二金属片层5的这种阵列而成几何特性将进一步提高电磁波入射下的极化稳定性；第一金属片层4的第一金属贴片8与第二金属片层5的第一金属贴片8正对且相互导通，第一金属片层4的第二金属贴片9与第二金属片层5的第二金属贴片9正对且相互导通，第一金属片层4的第三金属贴片10与第二金属片层5的第三金属贴片10正对且相互导通，第一金属片层4的第四金属贴片20与第二金属片层5的第四金属贴片20正对且相互导通；所述第一pin二极管6设置在反射板2的正面，该第一pin二极管6的一端与第一金属片层4的第一金属贴片8导通，第一pin二极管6的另一端与第一金属片层4的第三金属贴片10导通，第一pin二极管6的两端均与控制单元的偏置电压输出端连接；所述第二pin二极管7设置在反射板2的背面，该第二pin二极管7的一端与第二金属片层5的第二金属贴片9导通，第二pin二极管7的另一端与第二金属片层5的第四金属贴片20导通，第二pin二极管7的两端均与控制单元的偏置电压输出端连接；本实施例的第一pin二极管6、第二pin二极管77实际应用选择infineon制造商的bar50
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02l型号tslp
‑2‑
1封装的pin二极管。
26.如图3、图4所示，各反射板2在使用时反射板2上的第一pin二极管6、第二pin二极管7均通过控制单元输出的偏置电压来控制的。在使用时当控制单元输出的偏置电压大于切换状态所需电压时，接收到偏置电压的反射板2上的第一pin二极管6、第二pin二极管7都处于导通状态，使反射板2上的afss单元3的第一金属片层4的第一金属贴片8、第一金属片层4的第三金属贴片10、第二金属片层5的第一金属贴片8、第二金属片层5的第三金属贴片10四者处于导通状态，第一金属片层4的第二金属贴片9、第一金属片层4的第四金属贴片
20、第二金属片层5的第二金属贴片9、第二金属片层5的第四金属贴片20四者处于导通状态，致使反射板2上的afss单元3呈透射特性，使得经过本数字可编程龙伯透镜反射器的龙伯透镜1的电磁波可透过反射板2射出；当控制单元输出的偏置电压为0时，反射板2上的第一pin二极管6、第二pin二极管7均处于截止状态，这样反射板2上的afss单元3呈反射特性，使得透过本数字可编程龙伯透镜反射器的龙伯透镜1的电磁波可经过该反射板2的反射后会再次经龙伯透镜1再射出，通过这样的设计使本数字可编程龙伯透镜反射器上的各反射板2均可以在反射电磁波和透射电磁波两种状态间切换，本数字可编程龙伯透镜反射器通过龙伯透镜1与反射板2上的afss单元3相结合实现了在2 ghz
ꢀ‑ꢀ
6 ghz 内工作状态可切换，通过控制单元输出的偏置电压的方式实现了rcs 大小变化可变。
27.为了使本数字可编程龙伯透镜反射器的使用效果更好，使用时提高了反射板2在电磁波入射下的角度稳定性，如图3、图4所示，第一金属片层4、第二金属片层5各自的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10、第四金属贴片20的结构是相同的，第一金属片层4、第二金属片层5各自的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10、第四金属贴片20均是呈蛇形弯折的带状结构。
28.为了使反射板2的第一金属片层4、第二金属片层5的结构更加合理，如图3、图4所示，第一金属片层4、第二金属片层5各自的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10、第四金属贴片20均包括第一直线带30、若干第二直线带40和第三直线带50，第一直线带30、若干第二直线带40和第三直线带50的长度方向相互平行，第一直线带30的长度小于第三直线带50的长度，若干第二直线带40处于第一直线带30与第三直线带50之间，且若干第二直线带40的长度均大于第一直线带30的长度而又小于第三直线带50的长度；若干第二直线带40中：越靠近第一直线带30的第二直线带40的长度越短，越靠近第三直线带50的第二直线带40的长度越长；第一金属片层4的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10、第四金属贴片20各自的第一直线带30均靠近阵列中心a设置；第二金属片层5的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10、第四金属贴片20各自的第一直线带30均靠近阵列中心b设置。
29.进一步地，为了使反射板2在使用时对电磁波的透过率和反射率更好，第一金属片层4、第二金属片层5的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10、第四金属贴片20各自的第一直线带30的带宽度是d1；第一金属片层4、第二金属片层5的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10、第四金属贴片20各自的若干第二直线带40的带宽度均是d2；第一金属片层4、第二金属片层5的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10、第四金属贴片20各自的第三直线带50的带宽度是d3；所述带宽度d1、带宽度d2均在0.4mm～0.8mm的范围内，带宽度d3在0.2mm～0.4mm的范围内，本实施例中的带宽度d1、带宽度d2均是0.6mm，带宽度d3是0.3mm；第一金属片层4、第二金属片层5的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10、第四金属贴片20各自的第一直线带30与距离其最近的那一第二直线带40之间的间隙宽度为d4；第一金属片层4、第二金属片层5的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10、第四金属贴片20各自的若干第二直线带40中：相邻的2条第二直线带40之间的间隙宽度为d5；第一金属片层4、第二金属片层5的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10、第四金属贴片20各自的第三直线带50与距离其最近的那一第二直线带40之间的间隙宽度为d6；所述间隙宽度d4、间隙宽度d5、间隙宽度d6均在0.4mm～0.8mm的范
围内，本实施例中的间隙宽度d4、间隙宽度d5、间隙宽度d6具体都是0.6mm；第一金属片层4、第二金属片层5的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10、第四金属贴片20各自的第三直线带50的带长度l均在6～10mm的范围内，本实施例中的第一金属片层4、第二金属片层5的第一金属贴片8、第二金属贴片9、第三金属贴片10、第四金属贴片20各自的第三直线带50的带长度l具体是9.2mm。
30.为了使反射板2的结构更加紧凑，以提高反射板2对电磁波的反射和透射效率；如图3、图4所示，所述第一金属片层4的第一金属贴片8与第一金属片层4的第三金属贴片10之间的间距在0.6mm～1mm的范围内，第一金属片层4的第二金属贴片9与第一金属片层4的第四金属贴片20之间的间距在0.6mm～1mm的范围内；所述第二金属片层5的第一金属贴片8与第二金属片层5的第三金属贴片10之间的间距在0.6mm～1mm的范围内，第二金属片层5的第二金属贴片9与第二金属片层5的第四金属贴片20之间的间距在0.6mm～1mm的范围内；所述第一pin二极管6、第二pin二极管7的长度均在0.6mm～1mm的范围内。本实施例中的第一金属片层4的第一金属贴片8与第一金属片层4的第三金属贴片10之间的间距、第一金属片层4的第二金属贴片9与第一金属片层4的第四金属贴片20之间的间距、所述第二金属片层5的第一金属贴片8与第二金属片层5的第三金属贴片10之间的间距、第二金属片层5的第二金属贴片9与第二金属片层5的第四金属贴片20之间的间距、第一pin二极管6的长度、第二pin二极管7的长度均具体是0.8mm。
31.为了生产起来更加方便，如图3、图4所示，所述反射板2是介质板，介质板具体选择f4bme（聚四氟乙烯），这样电磁波透过反射板2的损耗正切值为0.0007，反射板2为正方形结构的板体，反射板2的厚度为0.254mm，反射板2的各边长均为10mm；第一金属片层4的第一金属贴片8与第二金属片层5的第一金属贴片8、第一金属片层4的第二金属贴片9与第二金属片层5的第二金属贴片9，第一金属片层4的第三金属贴片10与第二金属片层5的第三金属贴片10、第一金属片层4的第四金属贴片20与第二金属片层5的第四金属贴片20均通过在反射板2上设有的金属化孔60导通。各反射板2上与控制单元连接的电线均是连接在反射板2的背面，与第一pin二极管6的一端连接的电线连接在将第一金属片层4的第一金属贴片8与第二金属片层5的第一金属贴片8导通的金属化孔60中，与第一pin二极管6的另一端连接的电线连接在将第一金属片层4的第三金属贴片10与第二金属片层5的第三金属贴片10导通的金属化孔60中；与第二pin二极管7的一端连接的电线连接在将第一金属片层4的第二金属贴片9与第二金属片层5的第二金属贴片9导通的金属化孔60中，与第二pin二极管7的另一端连接的电线连接在将第一金属片层4的第四金属贴片20与第二金属片层5的第四金属贴片20导通的金属化孔60中。
32.为了方便生产，如图1所示，各反射板2均为平面板，各反射板2正面中心与龙伯透镜1球心的连线与反射板2的正面垂直。
33.为了使本数字可编程龙伯透镜反射器的结构更加合理，如图1所示，所述龙伯透镜1的半径在180mm～230mm的范围内，各反射板2正面至龙伯透镜1表面的间距均在1mm～5mm的范围内。本实施例中的龙伯透镜1的半径具体是202mm，反射板2正面至龙伯透镜1表面的间距具体是3mm。
34.本实施例中的各反射板2在应用时从图5可以看出，反射板2上的第一pin二极管6、第二pin二极管7在截止且工作频率为4.2ghz时，散射参数s11数值在
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3db以上；反射板2上
的第一pin二极管6、第二pin二极管7导通时，散射参数s11数值在
‑
10db以下，这两种状况对应了反射和透射的工作状态。
35.如图6所示，各反射板2在使用时，当控制单元输出的偏置电压大于切换状态所需电压时，反射板2上的第一pin二极管6、第二pin二极管7都处于导通状态，反射板2呈透射特性，此时反射板2的整体rcs在
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5db以下。而未加载反射板2，即裸球状态时，裸球rcs的大小为
‑
6db，两者的rcs特性曲线整体的趋势相同，rcs数值大小相差不大，这表明反射板2上的afss单元3在第一pin二极管6、第二pin二极管7的作用下导通时，反射板2不工作。
36.如图6所示，各反射板2在使用时，当控制单元输出的偏置电压为0v时，反射板2上的第一pin二极管6、第二pin二极管7均处于截止状态，反射板2呈反射特性，此时反射板2的整体rcs在
‑
32
°
至32
°
的角度范围内增强到15db，相对于反射板2上的第一pin二极管6、第二pin二极管7导通状态时，rcs的数值大小增强了21db。反射板2上的第一pin二极管6、第二pin二极管7都处于截止状态时的rcs和现有采用了金属反射板的龙伯透镜反射器的rcs，其数值大小在
‑
32
°
至32
°
的角度范围均为15db，两者的rcs的特性曲线基本一致。