本发明提供了一种基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置和方法，该装置包括：射频馈源、平凸介质透镜、介质棱镜、光源和准直镜头。本发明的射频馈源位于透镜的焦点上，馈源发射的射频辐射被介质透镜准直成平面波，经过三角棱镜的折转传播到工作区被飞行器的天线接收。同时红外目标经过准直成平行光后，被三角棱镜的反射面反射到飞行器光学镜头的入瞳。被反射的红外平行光的光轴与被折射的射频平面波的电轴重合，二者实现共口径复合。避免了反射式复合目标模拟装置的缺点。结构简单，集成度高。
1.一种基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟方法，其特征在于，射频馈源位于平凸介质透镜的焦点上，射频馈源发射的射频辐射被平凸介质透镜准直成平面波，经过介质棱镜的折转传播到工作区被飞行器的天线接收；
光源发出的红外光经过准直成平行光后，被介质棱镜表面的光学反射膜反射到飞行器光学镜头的入瞳；
被反射的红外平行光的光轴与被折射的射频平面波的电轴重合，所述光轴与电轴这二者实现共口径复合；
射频馈源发射射频波束为近似球面波，经过平凸介质透镜变换为平面波进入介质棱镜内传播；棱镜楔角是θ，射频波束的电轴与出射面法线的夹角是θiRF，且有θ＝θiRF；介质棱镜的介电常数是ε，则出射角 电轴折射为复合轴方向；光源发射的光波经过准直镜头准直成平行光，平行光沿光轴传播；光轴与法线的夹角是θiO，且θiO＝θTR；光轴被光学反射膜反射为复合轴方向，电轴和光轴分别经过折射和反射共同沿复合轴传播，有效射频和红外信号形成复合波束，形成共口径信号，最终被放置在出瞳处的飞行器接收。
2.一种实现权利要求1所述的基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟方法的模拟装置，其特征在于，包括：射频馈源(1)、平凸介质透镜(4)、介质棱镜(5)、光源(7)、准直镜头(8)；
射频馈源(1)的相位中心位于平凸介质透镜(4)的焦点上；光源(7)位于准直镜头(8)的焦面上；射频馈源(1)发射的射频波束(2)照射到平凸介质透镜(4)，波束进入介质棱镜(5)后透射光学反射膜(6)后出射；光源(7)发出的红外光被准直镜头准直成平行光(9)，经过介质棱镜(5)表面的光学反射膜(6)镜面反射，与透射的射频波束形成复合波束(11)，被位于出瞳(13)处的飞行器接收。
3.根据权利要求2所述的实现基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟方法的模拟装置，其特征在于，所述射频馈源是波纹喇叭、角锥喇叭或者微带天线，射频馈源所发射的射频波束在有效口径内形成切削场，降低边缘绕射效应。
4.根据权利要求2所述的实现基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟方法的模拟装置，其特征在于，所述的平凸介质透镜和介质棱镜是一个一体化制作的器件，或者是两个器件分别制作胶合连接。
5.根据权利要求2所述的实现基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟方法的模拟装置，其特征在于，所述的平凸介质透镜和介质棱镜是同一种介质材料制作，或者用不同介质材料分别制作，介质材料是各种有机或无机材料；棱镜所选材料表面能够抛光并且能够镀制光学反射膜。
6.根据权利要求2所述的实现基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟方法的模拟装置，其特征在于，所述的光学反射膜是多层介质薄膜，由不同介质材料镀制而成，能够对所需要的光学波段高反射，同时对射频波段高透射。
7.根据权利要求2所述的实现基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟方法的模拟装置，其特征在于，所述的光源是黑体、氙灯、卤素灯、LED或者LD光源；或者所述的光源是液晶调制器、电阻阵或者数字微镜阵列的调制输出光辐射。
8.根据权利要求2所述的实现基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟方法的模拟装置，其特征在于，所述的准直镜头是定焦镜头或变焦镜头，与光源形成的视场范围满足飞行器的要求。
介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种射频光学共口径复合目标装置，特别是涉及一种介质透镜棱镜的射频光学共口径复合目标模拟装置，属于射频和光学的交叉领域。
背景技术
[0002] 射频光学共口径复合无人自寻的飞行器能够自动寻找跟踪同一目标的射频散射特征和光学辐射(反射)特征。为了降低飞行试验的成本，缩短飞行器的研制周期，就需要在实验室环境内模拟飞行全过程，其中最核心的问题就是如何在试验室环境内为飞行器提供逼近真实目标射频光学特征的物理辐射信号。该信号就是由射频光学复合目标模拟装置生成。
[0003] 一般射频光学共口径复合目标模拟装置的实现形式有两种：利用器件复合和利用结构复合。利用器件复合是对射频目标的波束和红外目标的波束进行复合，由此产生了各种波束复合器件，典型的器件例如镀有红外反射膜的介质基板(一种红外/激光/微波/毫米波波束合成装置，普通发明专利，专利申请号：201310071451.X)、频率选择表面、衍射光学元件(红外射频波束合成装置，专利申请号：200610120495.7)、金属网栅结构、介质薄膜(薄膜式红外-雷达波束合成器，专利公开号：CN101303407)、漫反射屏以及金属网栅结构技术等。而利用结构复合是充分利用射频或光学目标的结构特点，通过结构的设计实现两个目标的复合，所出射的射频和红外信号的波束就已经复合。例如利用卡塞格林结构复合的目标装置(一种基于五轴转台的双模复合目标模拟装置，专利申请号：200810078047.4)，红外辐射源位于卡式结构的焦点处，红外信号由辐射源经次镜反射后，再次被主镜反射，卡式结构的次镜对射频信号可看做一个透镜，射频馈源放置在主镜反射面和次镜构成的系统焦点处，位于次镜背面。射频信号透射次镜，再由主镜反射成近似平面波形成紧缩场。该装置的缺点是馈源位于主轴，会对主镜反射的射频信号产生遮挡；此外对于光学波段，如果飞行器的光学系统是透射形式，由于次镜的遮挡会造成渐晕，严重时可完全遮挡光学系统。之后提出了离轴反射形式的复合目标，对射频信号一般为单反射镜或双反射镜构成的紧缩场(Rf and IR bispectral window andreflector antenna arrangement including the sam，美国专利文献号：US6307521,)。主镜中心开孔，用与透射红外信号，为了避免开孔造成射频信号的泄露和对紧缩场均匀性的影响，在开孔处用金属网栅结构反射射频信号，透射红外信号。由于金属网栅对红外透射率偏低，且由于衍射作用引起成像质量的下降(一种红外与微波波束合成的方法、装置及其系统，专利公开号：CN104215950A)。为了避免上述缺点，提出一种基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置。
发明内容
[0004] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置或方法。
[0005] 根据本发明提供的一种基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟方法，射频馈源位于平凸介质透镜的焦点上，射频馈源发射的射频辐射被平凸介质透镜准直成平面波，经过介质棱镜的折转传播到工作区被飞行器的天线接收；
[0006] 光源发出的红外光经过准直成平行光后，被介质棱镜表面的光学反射膜反射到飞行器光学镜头的入瞳；
[0007] 被反射的红外平行光的光轴与被折射的射频平面波的电轴重合，所述光轴与电轴这二者实现共口径复合。
[0008] 优选地，射频馈源发射射频波束为近似球面波，经过平凸介质透镜变换为平面波进入介质棱镜内传播；棱镜楔角是θ，射频波束的电轴与出射面法线的夹角是θiRF，且有θ＝θiRF；介质棱镜的介电常数是ε，则出射角 电轴折射为复合轴方向；光源发射的光波经过准直镜头准直成平行光，平行光沿光轴传播；光轴与法线的夹角是θiO，且θiO＝θTR；光轴被光学反射膜反射为复合轴方向。电轴和光轴分别经过折射和反射共同沿复合轴传播，有效射频和红外信号形成复合波束，形成共口径信号。最终被放置在出瞳处的飞行器接收。
[0009] 一种实现基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟方法的模拟装置，包括：射频馈源、平凸介质透镜、介质棱镜、光源、准直镜头；
[0010] 射频馈源的相位中心位于平凸介质透镜的焦点上；光源位于准直镜头的焦面上；射频馈源发射的射频波束照射到平凸介质透镜，波束进入介质棱镜后透射光学反射膜后出射；光源发出的红外光被准直镜头准直成平行光，经过介质棱镜表面的光学反射膜镜面反射，与透射的射频波束形成复合波束，被位于出瞳处的飞行器接收。
[0011] 优选地，所述射频馈源是波纹喇叭、角锥喇叭或者微带天线，射频馈源所发射的射频波束在有效口径内形成切削场，降低边缘绕射效应。
[0012] 优选地，所述的平凸介质透镜和介质棱镜是一个一体化制作的器件，或者是两个器件分别制作胶合连接。
[0013] 优选地，所述的平凸介质透镜和介质棱镜是同一种介质材料制作，或者用不同介质材料分别制作，介质材料是各种有机或无机材料；棱镜所选材料表面能够抛光并且能够镀制光学反射膜。
[0014] 优选地，所述的光学反射膜是多层介质薄膜，由不同介质材料镀制而成，能够对所需要的光学波段高反射，同时对射频波段高透射。
[0015] 优选地，所述的光源是黑体、氙灯、卤素灯、LED或者LD光源；或者所述的光源是液晶调制器、电阻阵或者数字微镜阵列的调制输出光辐射。
[0016] 优选地，所述的准直镜头是定焦镜头或变焦镜头，与光源形成的视场范围满足飞行器的要求。
[0017] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0018] 本发明通过平凸介质透镜和镀有光学反射膜的介质棱镜实现射频信号和红外信号的共口径复合，避免了反射式复合目标模拟装置的缺点。结构简单，集成度高。
附图说明
[0019] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0020] 图1是基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置原理图。
具体实施方式
[0021] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0022] 本发明提出了一种基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置，原理如图1所示：所述基于介质透射结构的射频光学共口径复合目标模拟装置，包括：射频馈源1、平凸介质透镜4、介质棱镜5、光源7、准直镜头8；
[0023] 射频馈源1的相位中心位于平凸介质透镜4的焦点上；光源7位于准直镜头8的焦面上；射频馈源1发射的射频波束2照射到平凸介质透镜4，波束进入介质棱镜5后透射光学反射膜6后出射；光源7发出的红外光被准直镜头准直成平行光9，经过介质棱镜5表面的光学反射膜6镜面反射，与透射的射频波束形成复合波束11，被位于出瞳13处的飞行器接收。
[0024] 所述射频馈源1可以是波纹喇叭、角锥喇叭、微带天线等射频天线，馈源设计时要求所发射的射频波束2在有效口径内形成切削场，可降低边缘绕射效应。
[0025] 所述的平凸介质透镜4和介质棱镜5可以是一个一体化制作的器件，也可以是两个器件分别制作胶合连接。
[0026] 所述的平凸介质透镜4和介质棱镜5可以是同一种介质材料制作，也可以用不同材料分别制作，可选用的材料可以是各种有机或无机材料，例如：聚四氟乙烯、聚乙烯、石英玻璃等。要求棱镜所选材料表面可抛光并且能够镀制光学反射膜6。
[0027] 所述的光学反射膜6是多层介质薄膜，由不同介质材料镀制而成，能够对所需要的光学波段高反射，同时对射频波段高透射。
[0028] 所述的光源7可以是黑体、氙灯、卤素灯、LED、LD等光源，也可以是液晶调制器、电阻阵、数字微镜阵列等调制型器件的调制输出光辐射。
[0029] 所述的准直镜头8可以是定焦镜头或变焦镜头。与光源7形成的视场范围满足飞行器的要求。
[0030] 工作过程如下：
[0031] 射频馈源1发射射频波束2为近似球面波，经过平凸介质透镜4变换为平面波进入介质棱镜5内传播。棱镜楔角是θ17，射频波束的电轴3与出射面法线18的夹角是θiRF14，且有θ＝θiRF。介质棱镜的介电常数是ε，则出射角 电轴3此时折射为复合轴12方向。光源7发射的光波经过准直镜头8准直成平行光9，平行光9沿光轴10传播。光轴
10与法线18的夹角是θiO15，且θiO＝θTR16。光轴10被光学反射膜6反射为复合轴12方向。电轴
3和光轴10分别经过折射和反射共同沿复合轴12传播，有效射频和红外信号形成复合波束
11，形成共口径信号。最终被放置在出瞳13处的飞行器接收。
[0032] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
