[发明专利]一种基于天线方向图修正计算目标RCS的方法

说明书

本发明提供了一种基于天线方向图修正计算目标RCS的方法，以基于成像的近远场变换方法为基础，借用微波成像的思想，建立起目标的二维像与近场回波、目标散射特性的关系，无需在处理过程中成像，能够实现近场数据的准确外推。由于在计算单站近场回波回波散射时考虑了天线方向图的影响，因而对目标近场数据的表述更为准确；使用近似天线方向图函数代替真实天线方向图函数，且在外推过程中对天线方向图的影响给予修正，简化了构建方向图函数的复杂度，并减小了计算目标RCS的误差。

技术领域

本发明属微波测量领域，具体涉及一种修正天线方向图对单站近场回波散射数据的影响，并外推获取目标RCS的方法。

背景技术

为了更好的设计和评估武器的隐身性能，需要能够精准的测量目标的RCS。测量RCS需要在测试距离上满足远场测量条件。常规的RCS测量方法主要包括室外RCS测试场测量、紧缩场缩距测量和室内微波暗室测量，均已发展到相当成熟的阶段。大型室外场和紧缩场均可以满足测量目标RCS所需的远场测试距离。但是室外场受天气和环境的影响较大，保密性不强；紧缩场的抛物面反射器要求很高的加工精度，使得系统的代价非常昂贵。室内微波暗室测量具有很强的抗干扰性，保密性好，测试效率高，已成为很多研究机构获取目标散射特性的主要方法。由于微波暗室的空间有限，对于电大目标往往难以满足远场测量条件，需要对接收到的目标近场测试数据进行近远场变换。文献“外推和几何修正在天线方向图修正中的应用，国外电子测量技术，2013，Vol32(7)，p41-43”公开了一种利用近场测量数据外推目标散射特性的方法。该方法根据电磁基本理论，用矢量磁位表示回波电场，通过一系列的数学推演，实现了对近场数据的外推。该文献的天线方向图修正考虑的是目标没有准确放在转台中心时所造成的误差，并针对此误差进行几何相位修正，在实际测量过程中可以通过准确的摆放予以避免。此外，文献所述方法假设收发天线是各项同性的，通过对柱面波展开实现外推。实际测量中测试距离越短，天线的方向图对回波功率造成的影响越难以忽略，不考虑天线方向图的影响单纯的进行外推，可能会造成较大的误差，不具有实用性。

发明内容

为了克服现有方法不能修正天线方向图影响的问题，本发明提供一种基于天线方向图修正计算目标RCS的方法。该方法以基于成像的近远场变换方法为基础，借用微波成像的思想，建立起目标的二维像与近场回波、目标远场散射的关系，无需在处理过程中成像，能够实现近场数据的准确外推。

一种基于天线方向图修正计算目标RCS的方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：确定近似的天线方向图：

在天线照射目标角域内，利用三角函数10^{A·((B*cos(Cψ)-B)/10)}对测试天线的方向图函数进行近似，通过改变A、B、C的值得到近似的天线方向图函数A(ψ)，满足近似误差小于0.5dB；其中，ψ为天线到目标上任意一点与天线最大辐射方向的夹角；

步骤二：构建预处理数据：

首先，在微波暗室中对目标进行单站转台测量，并考虑天线方向图影响，得到目标的单站近场回波散射为：

其中，为以转台中心为原点的极坐标系下天线的转角，k为波数，按k＝2πf/c计算，f为天线的测试频率，c为光速，为目标区域的二维像，为目标上任意一点的极坐标，ρ′表示这个点到转台中心的距离，表示这个点在极坐标系下的角度，为天线到点的距离，ρ₀为天线到转台中心的距离。

然后，按下式构建目标的预处理数据为：

其中，表示成像距离，Δf是转台测量的步进频率。

步骤三：计算单站远场散射方向图：

根据目标的预处理数据，按下式计算目标的单站远场散射方向图为：