Устройство для локализации направления на источник электромагнитного излучения
Владельцы патента RU 2348942:
Федеральное государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Астраханский государственный технический университет (ФГОУ ВПО АГТУ) (RU)
Изобретение относится к области устройств для определения направления на источник излучения, в частности к устройствам для определения направления на источник электромагнитного излучения. Техническим результатом изобретения является снижение вероятности обнаружения устройства средствами локации и упрощение настройки прибора. Устройство для локализации направления на источник электромагнитного излучения содержит усеченный параболический отражатель, 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. 3 ил.
Изобретение относится к области устройств для определения направления на источник излучения, в частности к устройствам для определения направления на источник электромагнитного излучения.
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.
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.
Техническая задача - создание устройства для локализации направления на источник излучения с помощью параболического отражателя, усеченного по фокальной плоскости, и системы дополнительных диафрагм.
Техническим результатом данного устройства является снижение вероятности обнаружения устройства средствами локации и упрощение настройки прибора при задании исследуемого телесного угла полупространства.
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.
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).
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.
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.
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:
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:
ω1=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:
где k - коэффициент параболы. Телесный угол ω2 отфильтровываемых диафрагмой 6 лучей 9 соотносится с плоским углом β следующим образом:
ω2=2πsin(β).
Тогда суммарный телесный угол излучения, отфильтровываемого диафрагмами 5 и 6, составляет
А телесный угол, в пределах которого лучи ЭМИ от внешнего пространства попадают на датчики 7, составляет:
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.
Положительным эффектом данного устройства является снижение вероятности обнаружения устройства средствами локации и упрощение настройки прибора при задании исследуемого телесного угла полупространства.
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.
