太赫兹雷达散射截面测量研究进展

太赫兹雷达散射截面(RCS)测量技术是当前太赫兹重要的应用技术之一。利用太赫兹源,不仅可以测得目标太赫兹波段的RCS,还可以通过对缩比模型的RCS测量,获得微波波段全尺寸目标的RCS值。基于RCS定义及测量的一般要求,介绍了国外太赫兹RCS测量的主要成果;重点介绍三类测量装置及测量目标;给出部分代表性的测量结果。最后分析了利用飞秒激光器抽运晶体的太赫兹时域谱系统、CO2激光抽运太赫兹激光器的逆合成孔径雷达系统和信号合成器的相干探测系统在工作频率、待测目标尺寸和小型化等方面的特点。为我国太赫兹RCS测量技术的发展提供技术借鉴。     

基于太赫兹440 GHz系统目标RCS的高精确度测量

雷达散射截面积(RCS)是衡量目标对雷达波散射能力的一个重要物理量,在目标识别和成像中有重要作用。为解决太赫兹频段目标RCS测量精确度不高的问题,基于440 GHz的太赫兹目标RCS测量系统,提出一种新的校准方式并采用软件距离门等技术提高目标RCS的测量精确度。随后,对不同粗糙度的圆柱体进行测量得到其RCS测量结果,与理论值比较分析发现,采用新的处理技术使测量结果达到了较高的精确水平,可用于复杂目标RCS的测量和缩比规律的研究。     

基于0.14 THz成像雷达的RCS测量

介绍了一种在菲涅耳区测量雷达散射截面(RCS)的方法。通过近-远场变换,利用目标的一维距离像、二维逆合成孔径雷达(ISAR)像数据估计目标RCS,避免了太赫兹(THz)频段RCS测量不容易满足远场条件的困难。采用强散射点提取技术剔除支架等背景噪声对测量结果的影响,提高了RCS估计精确度。利用该方法对0.14 THz雷达缩比测量数据进行处理,获得了典型目标在P波段的RCS估计值。     

太赫兹雷达RCS测量中的分时定标技术

太赫兹频段的目标散射特性测量技术是当前太赫兹雷达的重要研究方向,其中系统定标技术决定了雷达散射截面积(RCS)测量结果的准确性。使用基于微波倍频源的太赫兹宽带雷达目标散射特性测量系统,该系统由微波源经倍频后,中心频率达到440 GHz,带宽达25.6 GHz。利用光滑表面金属球为标准体,采用分时定标技术对太赫兹雷达系统进行定标,再对金属材质的战斗机模型和吉普车模型进行近场RCS测量实验,获得以上2种典型人造目标的近场RCS测量结果。测试结果与理论趋势符合良好,证明了太赫兹雷达系统RCS测量中分时定标技术的有效性。     

高斯光圆柱太赫兹雷达散射截面的影响

通过对缩比模型的太赫兹波段雷达散射截面(RCS)测量,可以获得微波波段全尺寸目标的RCS值,因此,RCS估算和测量是当前太赫兹重要的应用技术之一。RCS估算中,通常假定入射光为均匀平面波,但在实际测量应用中,常常采用发射类似高斯光束的太赫兹源。进行了横电波情况高斯光束入射时,无限长理想导体圆柱的太赫兹雷达散射截面估算。仿真研究了2.52 THz激光准直入射和相位变化对后向雷达散射截面的影响,给出了RCS与散射角的变化曲线;同时与均匀平面波入射结果进行了比较分析。仿真结果表明,在测量圆柱半径10 mm且入射光距圆柱轴心距离1 m处的后向RCS时,用光斑半径30 mm的高斯光束较好。     

VHF频段隐身目标缩比模型的雷达散射截面测量

介绍了甚高频(VHF)频段、工作在水平(H)或垂直(V)极化发射-接收组合(即HH、VV、HV、VH)情况下隐身目标缩比模型的雷达散射截面积(RCS)测量方法;给出了低频段RCS测量与计算的详细过程,采用背景杂波对消和时域加窗处理的方法减少了低频段RCS测量的误差;并给出了两种隐身目标缩比模型的RCS测量结果。测量结果表明:由于谐振效应,在VHF下端的低频段,隐身目标的RCS在平方米的量级,远大于在微波段的测量值;在部分频点,交叉极化的RCS甚至比同极化还强。这为利用隐身目标在频率域的谐振效应和极化域的极化特征,设计具有探测隐身目标能力的现代雷达提供了理论依据。     

基于球面孔径合成成像的RCS测试方法研究

该文提出了一种基于球面孔径合成成像的雷达散射截面积（Radar Cross Section,RCS）测试方法,建立了基于去相干函数的回波信号模型,推导了基于球面孔径合成成像的RCS反演方法。首先,通过球面孔径合成三维成像方式获取被测目标的全方位-俯仰散射信息;其次,利用改进去相干函数的三维波数域积分成像处理方法获得目标的三维单视复图像,通过图像空域滤波抑制干扰目标信息;最后,通过波数域变换反演目标的RCS。该文引入去相干函数有效抑制了角度去相干和频域去相干效应对成像和RCS反演的影响,表征了目标方位-俯仰向RCS的幅度特性和相位特性,理论推导、仿真实验与数值分析均验证了该文方法的正确性和有效性。      

基于去调频接收技术的微波光子双波段线性调频连续波雷达

该文提出一种基于光子辅助去调频接收技术的双波段线性调频连续波雷达方案,该双波段雷达接收机基于平行架构光子混频器,能够利用同一套硬件设备同时接收双波段雷达的回波信号。接收机中使用一个双偏振正交相移键控(DP-QPSK)调制器,工作中将双波段雷达的两组参考信号和回波信号通过DP-QPSK调制器调制到正交偏振的光载波上,调制后的双带光回波和参考信号经过放大和滤波后,输入到偏振解复用相干接收机中进行光子辅助去调频处理。在发射机端,对于具有更高频率和带宽的发射信号,采用包含延时功能的光子倍频信号产生技术,产生参考信号与发射信号的同时,将发射信号延时,使得在接收机端对相同距离目标的双带回波信号去调频得到的中频信号可在频域分离。实验中通过逆合成孔径雷达成像实验评估了该双波段雷达系统的性能,该双波段雷达系统工作在C波段和Ku波段,发射信号带宽分别为1 GHz和2 GHz,接收机模拟-数字转换器的采样率为100 MSa/s。实验结果证明微波光子技术能为双波段线性调频连续波雷达提供有效的实现方案。      

RCS成像测量系统的设计、集成与实现

该文以RCS成像原理为基础,设计集成了一套微波暗室内的RCS成像测量系统,该系统结构简单、功能完善,具备复杂目标的一维成像、二维RCS成像以及精确RCS计算能力。最后,在x波段下利用该系统进行了二维RCS成像实验。实验结果表明,该成像测量系统能够高精度、高质量地实现设计使用功能。     

常规雷达加装RCS测量支路的方案研究

根据复杂目标的RCS特征,分析了对RCS测量雷达的基本技术要求,并根据此要求,对某常规雷达设计加装了RCS测量支路,主要由接收系统、信号处理和计算机系统等组成。详细说明了测量支路的结构、数据的采集与提取、系统软件的组成与功能等。通过实际测量验证,该系统能够满足常规的动态目标RCS测量任务要求。     

HIGH-RESOLUTION 35GHz COHERENT LFM-CW RADAR FOR TWO-DIMENSIONAL IMAGING

This paper presents the system design and experimental results of a 35GHz coherent LFM-CW radar for use in near range two-dimensional imaging. Special techniques, including FM sweep linearization, range-segment processing, system background voltage suppression and dynamic range compression are also presented.     

隐身目标的P 波段电磁散射特性仿真研究

介绍了敌方隐身目标的威胁、P 波段反隐身的基本原理及该频段电磁散射特性的研究现状,分析了基于快速多极子技术的全波数值仿真方法在隐身目标散射特性精确求解中的独特作用;阐释了基于快速多极子技术的全波数值仿真方案实施的矩量法原理、快速多极子技术、预处理算法及高效迭代求解技术,通过与标准体的测量结果对比,验证了仿真方案的可靠性及精度;利用文中提出的仿真框架对几种典型的隐身目标进行数值仿真,讨论了隐身目标在P 波段的电磁散射特性。     

低雷达截面的超宽带Koch分形槽缝天线

设计了一种具有低雷达截面的超宽带分形槽缝天线。利用"突出角"为90°的Koch分形对方形槽天线进行3次迭代设计后,-10dB阻抗带宽范围由方形槽缝天线的3.0～13.1GHz变为2.8～13.7GHz。仿真和测试结果显示,天线在3GHz和8GHz方向图对称,在整个频段内相对于原天线的增益更稳定,且具有较低的雷达散射截面(RCS)。该天线适用于对超宽带天线具有低RCS要求的场合。     

基于MIMO噪声雷达的高速运动目标检测

针对传统体制雷达对高速运动目标不能进行长时间有效相参积累检测问题,该文提出了一种基于MIMO噪声雷达的高速运动目标检测方法。该方法利用MIMO噪声雷达在短时间内输出的多路回波数据进行相参并行处理来取代回波数据的长时间相参积累检测,以避免距离走动,径向速度变化以及反射截面积(RCS)快起伏等非平稳因素对目标检测的影响,有效实现了多个高速运动目标的无模糊检测。仿真结果验证了MIMO噪声雷达在高速运动目标检测方面的优越性。     

一种减缩微带天线RCS的新型开槽结构

提出了一种能在较宽频带范围内减缩微带贴片天线雷达散射截面(RCS)的新结构。该结构通过对天线贴片开圆形槽和横槽减缩高频段的RCS,结合对接地板开纵槽减缩低频段的RCS,从而实现了整个频带内RCS的有效减缩。理论分析和仿真、实测结果表明,该结构在保证天线辐射性能的同时,对2 GHz～8 GHz频段有较大幅度的RCS减缩,最大减缩值达27.16 dB。     

Wide-band polarimetry and complex radar cross section signatures

Information about radar targets has to go beyond the scalar radar cross section (RCS) for target classification purposes. The necessary target information is constrained in the complex RCS matrix. The authors show the theoretical derivation of this matrix and of the related scattering matrix. Both matrices contain the target's complex RCS for arbitrary polarization. The mathematical procedures for basis transformation that is, the evaluation of influences of polarization, are given. Equipment for wide-band, coherent RCS measurements with calibration targets and a 20-term error correction algorithm is presented. Using the complex RCS matrix, polarimetric target signatures are derived and plotted for simple objects. The target classification is finally based on the polarimetric signatures and the characteristic parameters derived from them. The basis of these are measurements of relevant samples and target RCS modeling     

太赫兹雷达直升机旋翼目标微动特性研究

直升机旋翼微动形成的微多普勒特征对于战场环境下直升机目标探测识别具有重要意义,掌握直升机旋翼的微动特性是雷达目标辨识的前提。太赫兹雷达波长短,多普勒效应显著,迫切需要掌握太赫兹频段旋翼目标微动特性。首先对偶数叶片和奇数叶片的螺旋桨目标进行建模,分别使用微波波段(3 GHz)与太赫兹波段(120 GHz,220 GHz)雷达对目标进行仿真分析,并从目标的回波信号特征出发提取多普勒频移信息,利用短时傅里叶变换进行时频分析,对比分析目标与雷达参数对其多普勒效应的影响及调制关系。仿真结果表明：在转速、视角以及直升机叶片长度均相同的情况下,太赫兹频段下的微多普勒效应比微波频段显著增强,多普勒曲线也更加清晰,叶片细节更加丰富。应用太赫兹雷达提取微多普勒信息能够为直升机目标识别提供重要特征。     

A DETECTION METHOD OF HIGH RESOLUTION RADAR TARGETS BASED ON POSITION CORRELATION

This paper studies a detection method of targets of high resolution radar operating at the band of millimeter-wave(32-38GHz) under the background of the clutters, and proposes a new nonparametric detection method, which not only does less computation, but also is able to detect multiple extended targets radially distributed along distance "corridor", based on the position (range) correlation information of one-dimensional range images(or called range profiles) of high resolution radar targets. The experimental results, on the real echo data of tank illuminated by the millimeter-wave stepped frequency high resolution radar, have certified that such a method presented in this paper is a very effective detection method for multiple extended targets.