0.8GHz-18GHz全频段外场散射及天线测量技术研究

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发表于 2022-5-26 09:36:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
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雅宝题库答案
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雅宝题库解析:
随着电磁隐身技术在军事装备(特别是飞行器)上的广泛应用,研究雷达目标电磁散射特性的重要性日益突出,迫切需要目标散射特性和辐射特性的精确、快速宽频带测量技术和系统,用于目标电磁隐身性能和隐身效果的定量分析。雷达截面积(radar cross section,RCS)是描述目标电磁散射特性的重要特征量之一,电磁隐身技术的本质是缩减目标的RCS。RCS测量主要采用缩比模型测量、全尺寸目标静态测量和动态测量等三种方式,室外场静态测量是获取全尺寸目标电磁散射特性的重要手段。本文围绕室外静态目标RCS和天线测量相关的五个方面展开研究:1) 根据某单位室外场RCS测试需求,设计并实现了0.8GHz-18GHz全频段、多通道测量体制的外场全尺寸目标RCS测量系统。详细阐述了系统设计目标、组成和功能、主要参数设计、关键技术及解决办法。该系统可用于室外场300m-5000m距离范围内单站全尺寸静态目标RCS测量、散射源一维和二维成像。闭环测试结果验证了系统实现的技术指标,最后给出了几类典型目标的外场一维、二维高分辨率成像结果。该系统是国内首次自主研制的全频段外场静态目标RCS测量系统。2) 研究了多路径干扰对室外近地测试场测量结果的影响,根据室外近地测试场地的特点,提出了两种雷达栅参数选取方法:(a)基于GO理论,推导了单雷达栅主要参数应满足的紧约束条件和宽约束条件及各参数应满足的数学关系式。(b)基于Fresnel- Kirchhoff原理,建立了单、双刀刃型障碍信号传输损耗预测模型,推导出了单、双雷达栅信号传输衰落的数学表达式。基于Jacobi-Anger恒等式和Bessel函数的性质,提出了一种新的Fresnel面积分的近似计算公式,并进行了对比验证计算。结合某单位外场数据,对近地场信号传输损耗预测模型进行了仿真分析,给出了单、双刀刃型雷达栅高度选取原则,利用遗传-模拟退火混合算法对多变量相关的雷达栅高度进行了优化设计。上述两种雷达栅参数确定方法得到了基本一致的结果,两者是互为验证的关系。仿真结果和外场典型目标的实测结果,验证了雷达栅的多路径干扰抑制效果及对测量结果精度的影响;所述的雷达栅参数选取方法,可满足室外近地测试场的工程应用需求,对室外近地场目标RCS和天线测量实践有参考和指导意义。3) 研制了一套30MHz-18GHz机载天线方向图自动测试系统。系统具备全状态机载天线或独立天线的方向图、增益等指标的测试能力。该系统与全频段外场散射测量系统兼容,可实现飞机目标散射测量和机载天线辐射测量同时进行,极大地提高了测量效率,减少了敏感待测目标在外场的暴露时间。针对影响室外场天线参数测量精度的有限测试距离和地面多路径干扰题目,进行了详细的分析和计算并提出了解决办法:有限测试距离引入的测量误差可通过对测量结果进行误差修正加以克服;通过在场地中设置合适参数的单雷达栅,可有效抑制多路径干扰信号对测量结果的影响,显著改善AUT天线方向图测量精度。4) 降低室外场RCS测试背景电平技术。与室内场相比,室外场RCS测量最大的缺点之一是背景杂波电平较高。以RTM算法模型及射线场强计算方法为基础,根据场分布仿真流程和场地静区性能的衡量标准,确定了场地性能考察办法和场地整改措施及目标。结合某单位已有室外测试场的实际测量环境,建立了基于XGTD软件的仿真模型,并进行了全背景散射分析和计算。通过对四种场地条件、五个频率点的外场静区场分布的仿真结果及分析,得出了静区场性能的定量分析结果,给出了提升该单位室外场静区场性能的解决方案。5) 室外场单站近场散射-远场RCS变换技术。介绍了近场散射与远场RCS变换的链条关系式,对近远场变换技术在实际外场的具体应用进行了研究,通过仿真分析和典型目标的实测,验证了修正方法的有效性。本文首次将近场散射与远场RCS变换技术应用于室外场目标散射特性测量实践中,其结果有重要参考价值。





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