上岗答辩资料.doc

摘 要 目标RCS（Radar Cross Section）是反映目标电磁散射特性的重要特征参数，是雷达探测技术、隐身与反隐身技术、电子战技术的一个重要特征。RCS的测量对研究目标基本散射理论、获取目标的特征数据以建立各种目标的数据库、有效地进行RCS减缩等，均有重大意义。 影响RCS测量的因素很多，下面主要从RCS测量目标支撑结构以及目标信号与背景信号的分离两个方面来探讨关于RCS测量的国内外研究现状。 在电磁散射测量中，目标支撑结构是最重要的背景噪声来源之一，它在距离上(或时间上)和目标回波相同，一般不能采用距离波门功能来消除支架的影响，故目标支撑结构的性能非常重要，一般要求其本身的RCS要小以及支架与目标的相互作用要小。至今为止，主要有三种类型目标支撑结构，按照发展顺序分别是:泡沫塑料支架，高强度非金属吊线以及金属支架。泡沫塑料支架和高强度非金属吊线主要用在室内测试现场，金属支架主要用在室外测试现场，当然这都不是绝对的。此外，近来出现了一些关于目标支撑结构比较新奇的想法，如磁悬浮技术，介质带悬挂技术等等。下面结合国内外文献来阐述一下目标支撑结构的发展动态[4，71-87]。 A、泡沫塑料支架[74-77]：这种目标支撑结构目前国内外使用的最为广泛，一般是用聚苯乙烯泡沫塑料制成，价格便宜，容易加工成各种形状，成型方便，适合不同大小不同重量的目标测量使用，使用方便，且其背景反射小, 它对单站和双站RCS测量均可使用。但这种支撑结构也存在很多缺点，它的强度低，稳定性差，不能胜任较大目标的测量。此外在测量中，由于支架的RCS会随方位有所变化，这将使得测试背景随之发生变化，对背景对消会产生一定的影响。下面图1.2.5、图1.2.6分别为美国海军实验室用的泡沫支架与北京航空航天大学微波暗室使用的泡沫支架。图1.2.5 美国海军实验室的泡沫支架图1.2.6 北航实验室的泡沫支架 B、高强度的非金属吊线[68，90-92]]：这种支撑结构需要的吊绳反射要比其他支撑物低，且不用构建转台，不用吸收材料，可以在宽频带测量，可以不破坏目标的表面结构，和目标的耦合很小，可以充分利用静区空间；不用构造复杂支架，方便获得，耐磨耐用，费用节省。缺点为：这种支撑结构要求吊绳需要具有较高强度，不易拉伸，可以支撑较重的物体，且要求吊线在宽频带内电常数都与空气相近，不破坏目标的散射条件，线的直径和长度尽可能小，使自身的RCS较低；此外还希望吊绳组成的系统能方便地固定目标，且能方便地读取和改变目标方位角与俯仰角，这些要求都是很难实现的，装载和方向调节不方便，而且受风、吊线张力等影响会出现摆动等不足，所以目前国内几乎没有单位使用。下面图1.2.7-图1.2.10为美国室内微波暗室使用的四种吊线支撑结构。图1.2.7 吊线支撑之一 图1.2.9 吊线支撑之三 图1.2.8吊线支撑之二 图1.2.10 吊线支撑之四C、低散射金属支架[68，71-73，78]：下面图1.2.13-图1.2.18是外场与室内国内外分别使用的几种低散射金属支架结构。图1.2.13 国外外场用低散射金属支架之一 图1.2.14国外外场用低散射金属支架之二 图1.2.15 国外室内用低散射金属支架之一 图1.2.16 国外室内用低散射金属支架之二 总结金属支撑结构的优点是：金属支架具有良好的负载承受特性, 装置容易实现, 操作方便, 随着频率的升高其RCS会随着降低，这一点正好与泡沫柱相反，在这种情况下，高频时低散射金属支架成为人们的一种选择。缺点是：金属支架需要特殊的配件来固定目标，为了固定目标, 支架顶部必须嵌入目标之内, 意味着为了安装的需要不得不将目标开孔, 这会破坏了目标的完整性，将对目标的性能研究产生影响；此外, 金属支架与目标间的耦合作用, 也是困扰目标支撑结构设计者的一个长期的难题；金属支架的造价也非常昂贵。 D、其它类型的目标支撑结构[68，90-92]：除了上述三类支架外，人们还提出了各种新奇的目标支撑结构方案，如磁悬浮技术，垂直吹气技术，介质带悬挂技术，充气袋技术，螺旋下降技术。前两种目标支撑结构在理论上其RCS非常小，但其设备在现阶段根本不可能实现。 RCS测量泡沫支撑结构 工程师们很早就发现聚苯乙烯泡沫塑料的介电常数与空气的介电常数差不多，由这种材料制成的支撑结构对测量雷达来说几乎是看不见的。研究表明：聚苯乙烯泡沫塑料的低介电常数归因于这样一个事实，这种泡沫塑料的97%是空气或其它气体，只有3%是塑料成分，这样它的介电常数就跟空气差不多。其它的泡沫塑料，例如硬质聚氨酯泡沫塑料: 一种是来自泡沫塑料支架表面的相干反射，另一种是来自泡沫塑料支架内部成千上万个单元结构的非相干体积回波。 泡沫塑料支架表面的相干表面反射依赖于泡沫塑料的有效介电