近场RCS检测技术在隐身材料测试中的应用

安宁河 · 发表于: 2023-2-4 18:22:58

源自：电子产品世界

　　雷达隐身技术是增强突击能力或保护自身的重要手段，它能有效减少雷达发现目标的距离。雷达散射截面（RCS）越小，隐身能力就越强，因此研究隐身技术的主要目标就是以各种方法缩减RCS。现实中的雷达目标往往结构复杂，对其进行电磁散射理论计算的难度非常大。为了避免这种复杂的电磁仿真计算，采用测试来直观地获得其电磁散射特性数据。因此，RCS测试对于研究隐身装备的雷达散射特性以及隐身技术的发展具有非常重要的意义。
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　　RCS测试系统分类
　　隐身装备已逐步成为大国重器，并将持续发挥重要影响，隐身技术也已成为隐身装备设计的关键技术。隐身装备的雷达散射截面积（RCS）测量是设计、制造、维护隐身飞机的必要手段。RCS测试系统主要有远场RCS测试、室内紧缩场RCS测试以及近场RCS测试三类。
　　远场RCS测试

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　　室内紧缩场RCS测试

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　　近场RCS测试

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　　远场和室内紧缩场均需要巨大的经费投入和很高的技术条件，建设所需场地大，不具备部署的机动性，无法对现役的隐身装备开展现场RCS诊断。相比而言，近场测试效率高、成本低，因此该技术近年来成为电磁测量领域关心的热点问题，多国都在研制适用于隐身装备现场测量诊断的近场RCS测试系统。
　　解决方案

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　　系统外形结构图
　　针对隐身装备的现场RCS诊断和测试需求，成都玖锦科技有限公司依托其矢量网络分析仪研制技术，研制生产出以微波成像仪表为核心的高度集成化近场RCS测试系统。该系统集成了成像仪表、测量天线、便携式扫描平台、测试附件以及测试应用软件；
　　成像仪表：能够进行RCS测试数据采集，具备脉冲信号产生和脉冲信号测量功能，具备幅度、相位测量能力。能够满足系统对频率范围、灵敏度以及动态范围的要求；
　　便携式扫描平台：可全向移动，具备控制测量天线水平、垂直、俯仰运动；
　　测量天线：包括收发天线，具备极化切换功能，实现发射信号和目标回波信号的接收；
　　测试附件：包括定标体、泡沫支柱等测试附件；
　　测试应用软件：内置定制开发的业务流程和成像处理算法。
　　工作原理
　　利用合成孔径雷达（SAR）成像原理，采用反投影（BP）成像算法实现目标二维成像测量，通过微波成像仪表产生频率步进信号形成高带宽的测量信号，实现距离维上的高分辨能力；通过便携式扫描平台控制天线在直线导轨上移动形成合成孔径实现方位维上的高分辨能力。同时结合门控技术实现过滤非目标干扰回波，提高系统灵敏度和测量精度。

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　　功能特点

▲　配备便携式扫描平台，具备良好机动性，适合狭小空间内开展测试；

▲　采用门控技术实现极低的可测RCS量级，满足高性能隐身装备的性能诊断和维护测试需求；

▲　系统收置快捷，可随被测装备一同运输部署；

▲　定制开发应用软件，实现快速开展测试和性能比对诊断；

▲　产品满足高海拔、极寒、酷热、盐湿的使用环境要求。
　　核心硬件

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　　本系统所用微波成像仪表基于公司成熟的矢量网络分析仪技术研制开发，并有针对性地对测量速度、动态范围等进行优化设计，是理想的RCS测试设备，具备以下特点：
　　频率范围覆盖10MHz~50GHz；
　　迹线噪声不足0.001dB，测量精度高，保证极高的测量重复性；
　　采用基波混频技术，有效抑制杂散，扩展动态范围（达130dB），满足大动态范围和高灵敏度的测试需求；
　　具备脉冲调制、时域选通以及低噪声接收机能力。
　　关键技术

▲　软件门控
　　为了去除目标信号之外的无用回波影响，采用软件时域门的方法对目标时域响应进行选取。首先采集待测目标的频域RCS数据，依据频域时域变换方法将频域RCS数据转换为时域RCS数据，将汉宁窗函数、海明窗函数或者凯塞窗函数等时域门函数施加在时域RCS数据上得到时域选通数据。再依据时域频域变换方法将时域数据再次转换为频域数据。

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　　硬件门控
　　通过微波成像仪表的窄脉冲的产生和脉冲测量功能，实现只接收特定距离目标回波信号的能力，提高回波信号信噪比，实现更低的可测RCS量级。

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源自：成都玖锦，高速射频百花潭

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[2023年] 近场RCS检测技术在隐身材料测试中的应用

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