天线_RCS近场测量系统的研究
天线/RCS近场测量系统的研究a
张士选,郑会利,尚军平
(西安电子科技大学,710071)
摘要:给出了由HP8530B组成的天线/RCS近场测量系统的有关技术指标。利
用该系统对典型天线进行了分析测量。结果表明,所研制的近场系统可提供各种天线
的精确测量结果。
关键词:近场测量;天线;采样;收发系统;精度
中图分类号:TN957.2 文献标识码:B
文章编号:1005-0388(1999)01-0092-5
StudyonAntenna/RCSNearFieldTestSystem
ZHANGShi-xuan,ZHENGHui-li,SHANGJun-ping
(XidianUniversity,Xian710071Chian)
Abstract:Antenna/RCSnearfieldtestsystemwithHP8530Bmicrowaverceiv-
erisintroducedinthispaper.Someprobleminthedesigningandrealizingthesys-
temareanalysised.Thetechnologicalindexofthesystemisgiven.Sometypicedan-
tennaaretestedwiththissysem.Itisconcludedthattheaccuratetestingresultsof
variousantennacanbeprovidedwiththissystem.
Keywords:Nearfieldtest;Antenna;Sample;Transmitterandreceiversys-
temAccuracy
1 引言
天线近场测试技术越来越受到人们的重视。由于科学技术发展的要求,人们在天线研究中
发现,一些高性能指标天线的研究,利用原有的远场技术已无法解决所出现的问题。例如在低
副瓣天线研究中,要求测量-50dB电平时精度优于±5dB,常规的远场技术已无能为力。在相
控阵天线研究中,由于各种实际条件的限制,实际的天线口径分布和设计值总存在一定的误差,如何使天线性能尽可能的逼近设计结果,迫切要求人们研究新型的近场测量技术。本文介
绍了一种大型高精度天线/RCS近场测试系统,对该系统的各部分技术性能进行了分析,并给
出了该系统的技术指标,对典型天线进行了测量研究。结果表明,利用此系统可完成各种高性第14卷 第1期1999年3月 电 波 科 学 学 报CHINESEJOURNALOFRADIOSCIENCE March,1999a收稿日期:1998-04能天线的近场测试,为予估天线的远区特性提供了一种实用方便的有效手段。
2 近场测量系统的组成
为了使所要建立的近场系统具有多种近场扫描功能,同时可完成目标RCS测试,其系统构成框图如图1所示。
图1 近场系统的框图Fig.1 Nearfieldsystemsketch
・平面取样架是一双立柱的9m×9m结构,转台带有二维平动系统及天线极化器,底盘
直径2m。取样架的两个立柱,在x,y方向的组合扫描可完成利用综合平面波技术进行目标RCS特
性的测量;利用单个立柱及其探头极化器在x,y两个方向的运动,可完成天线平面近场扫描
取样;利用扫描架的y向运动和天线转台方位旋转可完成柱面扫描测量;利用天线转台方位旋
转和天线极化旋转可完成球面近场测量;利用取样架x方向运动与天线极化旋转可完成极平面近场扫描。因此,对系统8个坐标的控制可使系统完成多种扫描功能,同时测量目标RCS特
性。转台上的二维平动系统是作为天线调整用的,对于确定天线相位特性非常有用。
・各运动控制部件装有传感器和控制检测电路,用于对各运动坐标实行闭环控制。・HP8530B收发系统
射频信号的收发设备采用HP8530B系统,其组成框图如图2所示,为了使之更适合于近
场测量的要求,我们从以下几个方面对其进行拓展。
a.为提高系统测量动态范围,选用基波混频器件,将图中开关、测试混频器与取样架的探头一起安装,使之在扫描运动过程中保持相对的稳定。
b.采用扩展单元,将主机部分与射频部分分离,实行长距离中频传输,减少了信号传输损
耗。
c.增加功放单元,用于补偿射频电缆衰减,同时提高了参考通道、测试通道的工作电平,将
工作电平提高到最佳工作区域内,使在其动态范围内的检测精度尽可能高,对提高测量精度十
分有用。d.在数据采集软件中,采用单点工作模式,利用其快速采样特点,对其每一采样位置点进行多次采样。利用肖维勒准则可剔除每一组数据中的不合理值,然后取平均值,提高采样精度。93第1期 张士选等:天线/RCS近场测量系统的研究
图2 HP8530B系统Fig.2 HP8530Bsystem
・计算机控制
计算机控制包括以下几部分:¹计算机及相应的外部设备 º驱动控制接口板»数显采集接口板 ¼GP-IB接口板
利用测试软件,通过驱动接口板,可向交流伺服驱动器提供六路-10V～+10V的可变模
拟电压信号和六路禁止信号。向两路步进电机驱动器提供二路脉冲信号,二路方向信号和二路停止信号,以实现对交流伺服电机和步进电机的闭环或开环控制。通过数显采集接口板,可对
取样架的四轴直线位移数显表读数、对转台和极化器的两路旋转角位移数显表读数实时闭环
采集,以确保取样探头准确定位。GP-IB接口板向HP85301B系统提供一个TTL电平的触发电压脉冲信号,用以触发HP8530B接收机进行幅度和相位数据的采集和存储。
・系统软件的设计
系统软件采用模块化结构设计。人机界面及数据处理采用C语言编程,实时定位控制采
用汇编语言编程。该系统软件具有定位控制、扫描测试、数据变换,仪器控制和结果输出等五种功能,相应有五个子菜单。定位控制用于控制被测天线与探头的相对位置。在测试之前,调整
天线和探头的姿态,确定扫描范围。扫描测试子菜单有多种辐射扫描测试方式和两种散射扫描
方式。数据变换软件将测试得到的近场数据进行快速付里叶(FFT)计算,推算出被测天线远区电磁场分布。
通过计算机选择HP85301B系统中的各种测试参数。
结果输出子菜单可多项选择,将测试得到的天线近场幅相分布数据和由近远场变换计算的天线远场幅相分布数据再进行各种处理,以得到直观的图表曲线和有关的特性参数,如近场幅相分布图、远场方向图及方向图参数、立体方向图、等值线图、方向性系数、增益等,再由打印94 电 波 科 学 学 报 第14卷机或绘图仪输出。・系统的技术指标
1)系统的增益测量精度,误差小于0.2dB
2)在-40dB电平时,副瓣测量误差不大于±2dB3)扫描速度,水平方向3m/s,垂直方向6m/s4)接收机为HP8530B系列,有平面,柱面,球面,极平面,RCS测量功能
5)配备有口径场诊断与分析,低副瓣测量等专用软件
6)对7m以下口径的大型天线,5m以下尺寸的目标RCS特性可提供准确测量结果・系统精度
近场测量系统的测量精度由多种因素决定,其误差来源主要有探头的位置误差,扫描截断
误差,接收机非线性误差,暗室散射误差,设备的泄漏误差等,系统总的测量误差由系统综合误差求解方法给出[3],对于常规的测量,可采用与远场测量结果比较的方法予估系统的测量误差范围。
图3 低副瓣天线测量结果Fig.3 Measurementpatternofalowsidelobantenna3 典型天线的测试
为了验证系统各项技术指标,分别利用该
系统对几种天线进行了近场测试,其结果如下:
3.1 在f=9375MHz时,对一口径尺寸为238×176mm的3公分标准喇叭的增益进行
测量,利用测量的近场特性推算的方向性增益
为24.13dB和23.95dB,与其理论值24dB比较,测量误差小于0.2dB,在-30dB电平处方
向图测量误差小于0.8dB。
3.2 对一口径为1m,f=14500MHz时单
脉冲天线作近场测试,其零深达-40dB,较远场测量提高近10dB。
3.3 对一低副瓣波导裂缝阵列天线进行近场测量,图3给出了在f=9780MHz时由近
场推算的远场特性,在-30dB电平时,测量误差小于1dB,与远场测试结果基本吻合。
4 结论
利用近场技术研究天线和RCS测量问题有其独有的特点,本文所介绍的近场测量系统是
一种可进行多种扫描的全自动近场测量系统。文中给出的典型天线测试结果仅用于说明测量系统的性能指标,对系统的一些其它功能研究,我们也作了大量的工作。例如,对低副瓣阵列天
线的测试,口径场诊断的分析和逆推,目标散射特性的测量等。所有这些工作说明,所研制的天
线/RCS近场测量系统,对改进天线设计和研究目标RCS特性问题,提供了一种高精度、方便实用的有效手段。95第1期 张士选等:天线/RCS近场测量系统的研究 参考文献
[1] W.A.ImplementingaNear-FieldantennaTestFacility.MierowaneJournal,1979,(9):44～55.[2] EdaordB.Near-FieldTestingofRadarAntenna.MicrowaneJournal,1990,(1):119～130.[3] AllenCNewell.ErrorAnalysisTechniquesforPlanarNear-FieldMeasurements.IEEETrans.1988,AP-36(6):754～779.[4] 毛乃宏等.天线测量手册.北京:国防工业出版社,1987,8.[5] 周明德.微型计算机硬件、软件及应用.北京:清华大学出版社,1983.8.作者简介:张士选 (1950-),男,西安电子科技大学天线研究所高级工程师。主要从事天线与电磁散射近场测量,近远场数学变换和数据分析处理研究。郑会利 (1964-),男,高级工程师。1984年毕业于西安电子科技大学电磁场工程专业,主要从事无线近场测量系统和微带天线理论的研究工作。尚军平 工程师,主要从事自动控制系统工程的研究工作,在近场测量系统控制软件、硬件方面做了大量的工作。96 电 波 科 学 学 报 第14卷
提高测量RCS的扫频方法精度研究
计测技术 测试与校准 ・２９・
提 高测 量ＲＣＳ的扫频方法精度研究
薛元松，许家栋
（西北２１２业大学电子信息学院，陕西西安７１００７２）
摘 要：为提高测量ＲＣＳ值的扫频方法的精度，从环境要求入手，提出了改进环境的基本措施，给出 了一些解决的办法；最后通过测试技术手段消除了隔离误差。从结果可以得出测量的精度达到要求。 关键词：ＲＣＳ；矢量网络分析仪；暗室；扫频 中图分类号：ＴＮ９５７．５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—６０６１（２００６）０６—００２９—０３
Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ Ｌｉｎｅａｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ＲＣＳ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ＸＵＥ Ｙｕａｎ—ｓｏｎｇ，ＸＵ Ｊｉａ—ｄｏｎｇ （Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ＲＣＳ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ， ｓｔａｒｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｉｔ ｇｉｖｅｓ ｓｏｍｅ ｓｏｌｖｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ．Ａｔ ｌａｓｔ，ｔｈｅ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｅｒｒｏｒ ｉｓ ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｗｅ ｃａｎ ｆｉｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｉｓ ｓａｔｉｓｆｉｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＲＣＳ；ＰＮＡ；ｄａｒｋ ｒｏｏｍ；ｌｉｎｅａｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
目标姿态对RCS动态测量影响的研究
ａ叶技２０１１年第２４卷第４期
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉ．＆Ｔｅｃｈ．／Ａｐｒ．１５．２０１０
目标姿态对ＲＣＳ动态测量影响的研究
吴永鹏，雷振亚，山团彪
（西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室，陕西西安７１００７１）
摘要在测量动态目标ＲＣＳ时，其测量数据存在着剧烈的波动，导致这一现象的主要原因是运动目标快速变化
的姿态。文中利用动态目标的模型，模拟目标姿态变化对动态ＲＣＳ测量数据的影响，最终通过计算仿真数据的不确定
度对这一影响作定量化的分析。
关键词ＲＣＳ动态测量；目标姿态；不确定度
中图分类号ＴＮ９５５ ．２ 文献标识码Ａ 文章编号１００７—７８２０（２０１１）０４—０４０～０３
Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｔａｒｇｅｔ Ｐｏｓｅ ｏｎ ＲＣＳ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
Ｗｕ Ｙｏｎｇｐｅｎｇ，Ｌｅｉ Ｚｈｅｎｙａ，Ｓｈａｎ Ｔｕａｎｂｉａｏ
（Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｘｉｄｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｌｌ ７１００７１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｔｈｅ ＲＣＳ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｔａｒｇｅｔｓ，ｔｈｅｒｅ ｅｘｉｓｔｓ ａｃｕｔｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｄａｔａ．
Ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ ｔｏ ｔｈｉｓ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｓ ｔｈｅ ｒａｐｉｄｌｙ ｃｈａｎｇｉｎｇ ａｔｔｉｔｕｄｅ ｏｆ ｍｏｖｉｎｇ ｔａｒｇｅｔｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ａｔ—
ｔｉｔｕｄｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｔａｒｇｅｔｓ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔａｒｇｅｔ ａｔｔｉｔｕｄｅ ｏｎ ｔｈｅ ＲＣＳ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｅａｓ－
喇叭天线rcs减缩技术的分析
创新性声明
本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研
究成果。尽我所知，除了论文中特另，ｌ／ｍ以标注和致谢中所罗列的内容之外，论文
中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大
学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一起工作的同志对本研究
所作的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。
奎墨虽日期：ｏ￡［呈羔［！星本人签名：垒墨虽日期：ｏ￡ｆ呈羔ｆ！星
关于论文使用授权的说明
本文完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定：即：学校
有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或
部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在～年解密后适用本授权书。
本人签名：
导师签名：鞋
惫第一章绪论
第一章绪论
§１．１研究背景及意义
隐身技术，是现代军事上隐蔽自己以免被敌人发现，借以增强突击能力和自
我保护的重要手段，作为现代电子战与信息化战争中的重要组成部分，已经受到高度重视。
作战中的隐身思想【Ｉ】，可谓由来已久。现代意义上的隐身技术，只不过才数十
年的历史。在战争史上，各国为了提高武器装备和官兵的战场生存能力，曾想出
了许多伪装和隐蔽的方法，如各种伪装服、保护色涂料等，并且收到很好的效果。
但这些方法和手段主要是针对可见光侦察的，而随着无线电探测技术和探测手段
的发展，以及其它非可见光技术和反伪装技术的逐步完善与应用，原有的各种传
统机械式伪装方法已经基本上失去了效能，于是逐渐出现了现代意义上的隐身技术。
最大限度的增强部队的打击力和提高部队的生存力，始终是战争中面临的首
要任务。战争的目的不是别的，就是“保存自己，消灭敌人”。而要做到保存自己，
不被敌方发现是前提。随着精确制导武器的研制和使用，战争的破坏性越来越大，命中率越来高，杀伤手段向“发现即命中”方向发展，不仅使侦察手段在战争中
天线近远场测量系统及软件设计
电子科技２００７年第２期（总第２０９期）
天线近远场测量系统及软件设计
张士选。，傅泉华 ，李勇
（１．西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室，陕西西安７１００７１； ２．空军装备研究院雷达研究所，北京１０００８５）
摘要介绍了集控制与数据采集、近远场数学变换与逆变换、数据分析与图像处理于一体的天线近远场 测量系统及其软件包。给出了程序设计流程及软件功能概要。软件在高精度、多功能、便于开发应用方面较美
国ＮＩＳ和以色列ＯＲＢＩＴ公司的同类产品有自己独到的特点。 关键词天线；近远场测量；测量系统 中图分类号ＴＮ８２１．９１
Ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｏｒ Ａｎｔｅｎｎａ Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
Ｚｈａｎｇ Ｓｈｉｘｕａｎ ，Ｆｕ Ｑｕａｎｈｕ｛Ｌ２，Ｌｉ Ｙｏｎｇ
（１．Ｎａｔｉｏｎｌ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｎｔｅｎｎａ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉｄｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ａｎ ７１００７１，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｒａｄａｒ ｏｆ ｔｈｅ Ａｉｒ Ｆｏｒｃｅ Ｅｑｕｉｍｅｎｔ Ａｃａｄｅｍｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｍａｄｅ ｂｙ ＩＡＥＭＳ ｏｆ Ｘｉｄｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ Ｘｉ ａｎ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ，ｗｈｉｃｈ
ｃｏｍｂｉｎｅｓ ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ， ｎｅａｒ—ｆａｒ ｆｉｅｌｄ ｄａｔａ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｖｅｒｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｄａｔａ ａｎａｌｙ—
ｓｉｓ ａｎｄ ｉｍａｇｅ ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｄｅｓｉｇｎ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｒｅ ａｌｓｏ
单脉冲雷达目标RCS特性测量技术研究
信号/数据处理
单脉冲雷达目标RCS特性测量技术研究3
陈大庆1,钱 丽2,张永福1
(1.太原卫星发射中心试验技术部, 太原030027)
(2.南京电子技术研究所, 南京210013)
【摘要】 目前,雷达目标特性测量作为航天测控领域的一项新技术在雷达设计过程中得到广泛的应用。文中以一
种单脉冲雷达散射截面(RCS)测量系统设计为背景,介绍了RCS概念及测量原理,重点从硬件设计方面阐述了RCS测量
的关键技术及相关理论。从实际测量数据结果分析证明该系统具有较高的可靠性和数据获取能力,可在类似的产品设计
中推广应用。
【关键词】 雷达;目标特性;雷达散射截面;接收机
中图分类号:TN957.5;TN958.4 文献标识码:A
StudyonMeasurementofMonopulseRadarTargetRCS
CHENDa2qing1,QIANLi2,ZHANGYong2fu1
(1.TestTechnologyDepartmentofTaiyuanSatelliteLaunchCenter, Taiyuan030027,China)
(2.NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology, Nanjing210013,China)
【Abstract】 Radartargetcharacteristicsmeasurementiscurrentlyanewtechniquethathasbeenwidelyappliedtoradar
systemdesigninaerospacemeasurementandcontrolfield.AnewmonopulseradarwithpowerfultargetRCSmeasurementcapabili2
tyisakeydeviceofaerospacemeasurementandcontrolnetwork.Inthispaper,usingthedesignofthismonopulseradarRCS
金属球双站RCS研究
龙源期刊网
金属球双站RCS研究
作者：邓嘉卿 王艳芳
来源：《科技创新导报》2013年第06期
摘 要：该文对金属球的双站雷达散射截面进行了数值计算，计算结果与解析解吻合较好。在此基础上分别讨论了金属球涂敷不同介质和介质厚度对于金属球双站雷达散射截面减缩的影响。
关键词：金属球 雷达散射截面（RCS） 介质
中图分类号： TN957 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（c）-0-02
目标电磁散射特性的研究经久不衰，尤其是在现代军事和许多民用技术方面进入了崭新的阶段。在该研究中，人们习惯用雷达散射截面（radar cross section，RCS）来表征目标反射雷达波效率的特征，它是评价目标电磁散射特性的一个最基本的参数。用一个已知的、精确的RCS定标体进行相对标定，是测量求得各目标RCS的前提，因此研究标准目标的电磁散射特性为研究目标电磁散射特性提供了理论依据。同时它还具有实践意义，比如在现代战争中，缩减目标RCS以及对其进行有效抑制，或者降低雷达受威胁方向上的RCS，均能使得目标的生存几率大大提高。因此不同量级的定标体RCS值的测量具有很强的应用价值，而其中最有用的定标体之一就是金属球，因此金属球的RCS以及与之相关问题的研究，其实践意义重大。
1 RSC
RCS是度量雷达目标对照射电磁波散射能力的物理量，其定义为：单位立体角内目标向接收方向散射的功率与从给定方向入射于该目标的平面波功率密度之比的4π倍[1-2]。从电磁散射观点看，雷达目标散射的电磁能量等于目标的等效面积与入射功率密度的乘积[2]。平面电磁波的入射能量密度为
（1）
其中：Ei表示入射电场强度与磁场强度；η0表示自由空间波阻抗。借鉴天线口径有效面积的概念，可得
（2）
采用间距优化的阵列天线RCS减缩方法研究
２０１０年１２月 第３７卷第６期 西安电子科技大学学报（自然科学版） Ｊ０ＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＸＩＤＩＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｄｅｃ．２ＯｌＯ Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．６
采用间距优化的阵列天线ＲＣＳ减缩方法研究
王文涛，刘 英，龚书喜，张玉洁，王 兴
（西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室，陕西西安 ７１００７１）
摘要：将阵列综合思想用于阵列天线雷达散射截面（ＲＣＳ）的减缩，通过调整非均匀阵列的阵元间距来 优化阵列天线的辐射性能与低散射特性．以差分进化（ＤＥ）算法作为优化工具，并通过矩量法（ＭｏＭ）来
实现候选解的辐射、散射计算．优化时采用了辐射、散射兼顾的目标函数，给出了具有低副瓣、低散射特 性的天线阵列．最后，给出的对称振子阵列和领结阵列的优化实例表明，采用上述方法可使阵列获得
５ ｄＢ以上的ＲＣＳ减缩．
关键词：阵列综合；差分进化算法；矩量法；ＲＣＳ减缩 中图分类号：Ｏ４４１．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—２４００（２０１０）０６—１０７７—０５
ＲＣＳ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ ｂｙ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｐａｃｉｎｇ
ＷＡＮＧ Ｗｅｎ—ｔａｏ，ＬＩＵ Ｙｉｎｇ，ＧＯＮＧ Ｓｈｕ—ｘｉ，ＺＨＡＮＧ Ｙｕ－ｊｉｅ，ＷＡＮＧ Ｘｉｎｇ
（Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｉ ａｂ．，Ｘｉｄｉａｎ Ｕｎｉｖ．，Ｘｉ’ａｎ ７１００７１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ａｒｒａｙ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｒａｄａｒ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ（ＲＣＳ）ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｌｏｗ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ａｎ ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｐａｃｉｎｇ ｏｆ ａ ｎｏｎ－ｕｎｉｆｏｒｍ ａｒｒａｙ．Ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＤＥ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｔｏｏｌ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍｏｍｅｎｔｓ（ＭｏＭ）ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｃａｎｄｉｄａｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｏｂｊ ｅｃｔｉｖｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ａｎｔｅｎｎａ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅ ａｎ ａｒｒａｙ ｗｉｔｈ ａ ｌｏｗ ｓｉｄｅ ｌｏｂｅ ａｎｄ ｌｏｗ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｅｘａｍｐｌｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｐｏｌｅ ａｎｄ ｂｏｗｔｉｅ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｒｒａｙ ＲＣＳ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ５ｄＢ ｂｙ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： ａｒｒａｙ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ；ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａ１ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍｏｍｅｎｔｓ；ＲＣＳ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ
基于矢量网络分析仪的RCS测量系统及应用
第２１卷第１期
・ ８２ ・ 电子测量与仪器学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＬＥＣＴＲｏＮｌＣ ＭＥＡｓＵＲＥＭＥＮＴ ＡＮＤ ｌＮｓＴＲＵＭＥＮＴ Ｚ．２ｌⅣｄ．１ ２００７年２月
基于矢量网络分析仪的ＲＣＳ测量系统及应用
刘密歌张麟兮李南京 （西北工业大学国防科技研究院，西安７１００７２） 摘要：目标散射截面（ＲＣＳ）的测量是雷达目标识别、成像等研究领域的一个关键环节。在对目标ＲＣＳ测量原理分析的 基础上，提出了一个基于矢量网络分析仪测量目标ＲＣＳ的测量系统。通过对几个实际目标ＲＣＳ的测量，说明了该系统不仅结 构简单，测量方便，而且功能强大，测量精度高。 关键词：ＲＣＳ，矢量网络分析仪，测量精度 中图分类号：ＴＰ２７４ 文献标识码：Ａ ＲＣＳ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｈａｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｎａｌｙｚｅｒ Ｌｉｕ Ｍｉｇｅ Ｚｈａｎｇ Ｌｉｎｘｉ Ｌｉ Ｎａｎｊｉｎｇ （Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＮＷＰＵ，Ｘｉ’ａｎ Ｓｈａａｎｘｉ ７１００７２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｒｇｅｔ ｒａｄａｒ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎ ｍａｎｙ ｆｉｅｌｄｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｒａｄａｒ ｔａｒｇｅｔ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｄａｒ ｉｍａｇｉｎｇ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＲＣＳ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ＲＣＳ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｎ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｅ－ ｃｈｏｉｃ ｃｈａｍｂｅｒ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｍａｉｎｌｙ ｔａｋｅｓ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒｆｕｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐｈａｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎａｌｙｚｅｒ ｔｈａｔ ｃａｎ ａｃｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ａｓ ｓｉｇｎａｌ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ａｎｄ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｂｕｔ ａｌｓｏ ａｓ ａ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｎｓｔｒｕ－ ｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ＲＣＳ ｆｏｒ ｓｅｖｅｒａｌ ｓｐｅｃｉａｌ ｔａｒｇｅｔｓ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｐｏｗｅｒｆｕｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｈｉｇｈ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｃｃｕｒａｃｙ，ｓｉｍｐｌｉｃｉｔｙ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｃｏｍ－ ｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｎｏｒｍａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＲＣＳ，ｐｈａｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎａｌｙｚｅｒ，ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｃｃｕｒａｃｙ． 目标雷达散射截面（ＲＣＳ）是表征目标对照射电 磁波散射能力的一个物理量，它是雷达目标特性中 最基本最重要的一个参数。通过对目标ＲＣＳ的测 量，不仅可以取得对目标基本散射现象的了解，检验 理论分析的结果，而且可以获得大量的目标特征数 据，建立目标特性数据库。本文介绍的测量系统是 在长宽高为２５ｍ×１５ｍ×１５ｍ的微波暗室下进行 的，测量的频率可达１８ＧＨｚ。系统组成与已有测量 系统相比较，简单易行，测量精度高。 １ ＲＣＳ的测量原理 率的表达式为¨ × １… １×瓮（１） Ｐ，为雷达接收到的回波功率，Ｐ 为雷达发射的功 率，Ａ为发射电磁波的波长，Ｇ ，Ｇ，分别为发射天线 与接收天线的增益，Ｌ ，Ｌ 分别为发射机内馈线与发 射天线到目标传播途径的损耗，Ｌ ，Ｌ 分别为接收机 内馈线与目标到接收天线传播途径的损耗， 为目 标雷达散射截面，Ｒ 和Ｒ 分别为发射天线到目标 与目标到接收天线的距离。 若测量的是单站ＲＣＳ，且收发天线使用同一标 准天线，即 一般情况下，目标ＲＣＳ的测量是通过测量雷达 Ｒ ＝Ｒ ＝Ｒ；Ｌ ＝Ｌ ＝Ｌ； 回波的功率，按照雷达方程反算出目标的ＲＣＳ值。Ｌ ＝ｚ ＝Ｌｆ；Ｃ ＝Ｇ ＝Ｇ 若用雷达发射天线对准目标进行照射，雷达接收功 则 本文于２００６年１月收到。刘密歌：讲师；张麟兮：副教授；李南京：工程师。
毫米波紧缩场天线测试系统概述
毫米波紧缩场天线测试系统概
述（总2页） R>——
根据天线测量和RCS测量的远场条件： 乂
。当口标尺寸D很大、波长久
很短时，测试距离R必须很大。人们希望能在测量距离小、占地不大的条件 下，找到进行远场天线和RCS测量的场地。
紧缩场天线测量系统就是这样一种天线测量系统，可以在近距离内提供一个性
能优良的准平面波测试区。紧缩场的英文名称为CATR（Compact Anternna Test
Range） o它采用精密的反射面，将电源产生的球面波在近距离内变换为平面 波，从而满足远场测试要求。
紧缩场天线测量系统就是能在较小的微波暗室里模拟远场的平面波电磁环境，
利用常规的远场测试设备和方法，进行多项测量和研究，如天线方向图测量、 增益比较、雷达散射截面测量、微波成像等，同时可以进行微波电路、元器件 的网络参数测量和高频场仿真。
微波暗室是一个能够屏蔽外界电磁干扰、抑制内部电磁多路径反射干扰、对来 波能够儿乎全部吸收的电磁测量环境，是进行天线参数测试及电磁波辐射、散 射特性测试的理想场所。它具有工作频带宽、信号电平稳定、易于保密、可全 天候工作、不受外界电磁环境干扰等一系列优点。在毫米波波段，由于对暗室 尺寸和吸波材料的高度要求不大，这个暗室的造价非常低。使得毫米波天线测 量系统的构成成本大幅度下降。与外场和室内近场比较，紧缩场的优点是：1.） 收、发天线间的距离短，大大减小了实际占有的空间。2.）紧缩场产生的平面 波将聚集在平面波束内，暗室内四侧壁的照射电平低，从而降低了对暗室的要 求。在微波暗室设计合理，并采用背景对消的条件下，可使紧缩场的背景电平 达到-60、-70dBsnu 3.）便于实现待测天线发射波瓣的测试（换接容易，不需电 缆）。4・）安装在微波暗室的紧缩场保密性好，而且可全天候高效地工作，便 于测试管理。列外，室内紧缩场受气候环境影响小，改善了测试条件，因而提 高了 RCS的测量效率。5.）紧缩场的工作频率可以从儿白MHz到儿百GHz,能 满足毫米波和亚毫米波测试要求。山此可见，紧缩场是电磁散射研究特别重要 的测试装备，也是高性能雷达天线测试、卫星整星测试、毫米波天线及毫米从 系统性能测试的重要基础设施。HD亳米波紧缩场天线测量系统山毫米波暗室
基于室外场RCS精确测量分析
龙源期刊网
基于室外场ＲＣＳ精确测量分析
作者：赵国群 朱 峰 刘丽娜 谭 东 张赛桥 欧阳娟
来源：《现代电子技术》2008年第11期
摘 要：在现代高科技战争中，不论是空中目标还是地面目标，其隐身性能(雷达散射截面RCS)的大小直接影响其生存能力。因此，随着隐身技术的高速发展，对RCS的测试也提出了更高的要求。如何精确测量目标的RCS，特别是低散射物体，将对武器系统的研究设计及定型改进具有十分重要的意义。对如何实现室外RCS精确测量进行了相关的研究和分析，并通过实验，结果证明具有较好的效果。
关键词：雷达散射截面积；吸波材料；瑞利准则；对消系统；紧缩场法
中图分类号：文献标识码：B
文章编号：1004-373X(2008)11-012-
RCS Precision Measurement Analysis Based on Room Outfield
，，，，
(1.School of Electrical Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu，610031,China;2.95948 Unit,Lanzhou,732750,China)
Abstract：In modern high tech war,no matter the airborne target or the ground object,the size of
its stealth performance,radar cross section,affects its survivability directly.Therefore,along with the
high speed development of stealth technology,mankind also sets a higher request to the RCS test.How