[发明专利]太赫兹时域光谱全极化电磁散射测量系统及获取方法

说明书

本发明公开了一种太赫兹时域光谱全极化电磁散射测量系统及获取方法，该方法是通过太赫兹时域光谱全极化目标电磁散射测量系统，实现了HH收发极化、HV收发极化、VH收发极化和VV收发极化四种方式；该系统主要分为飞秒激光源、太赫兹发射源、太赫兹波束准直系统、目标及转台系统、太赫兹波极化控制系统、太赫兹波探测系统和数据采集及控制系统；通过调节赫兹偏振片和飞秒激光半波片的旋转方向来确定收发极化方式，继而控制转台和时间延迟线，以扫描得到不同姿态下的目标极化太赫兹时域光谱散射信号。本发明可实现太赫兹高频点大谱宽范围内目标全极化RCS和3D ISAR等散射特性测量，还保证了系统的机械稳定性。

技术领域

本发明涉及电磁散射测试技术，特别涉及一种太赫兹时域光谱全极化电磁散射测量系统及方法。

背景技术

采用电磁散射测试系统对目标进行RCS测量时，通常需要获取目标的后向单站RCS数据以用作目标散射特性评估、目标识别等。而获取目标的全极化电磁散射信号即HH、HV、VH和VV四种不同极化收发的雷达散射截面(RCS，Radar Cross Section)可以通过目标的不同极化特征，反映其结构和材质的精细信息。

在太赫兹波段，获取目标全极化散射信号的现有技术主要是基于电子学的倍频链路和网络矢量分析仪的技术及基于红外气体激光器和微波扫频器等两种方式。

采用电子学的倍频链路构建的太赫兹极化RCS测量系统主要由本振源、倍频链路、收发天线和矢量网路分析仪等组成，通过将X波段合成源驱动16次～48次倍频链产生发射信号以覆盖80GHz～600GHz的太赫兹低频段。而通过使用具有不同极化选择特性的收发天线如波纹喇叭等即可实现对HH、HV、VH和VV四种极化RCS的测量。

基于红外气体激光器和微波扫频器的太赫兹极化RCS测量系统，利用二氧化碳激光泵浦远红外气体激光器产生太赫兹波束，并分别利用H和V极化的边带扫频发射二极管和H和V极化的接收肖特基二极管构建了幅相测量的外差接收系统，实现了高达1.56THz具有50dB动态范围以上的大静区尺寸全极化散射特性测试能力。

然而上述的电子学设备只能覆盖太赫兹的低频段，太赫兹气体激光器可以实现高频但谱宽较窄，因此可以实现大谱宽高频覆盖的太赫兹时域光谱技术被发展应用于电磁散射的测量。多种准单站和双站太赫兹时域光谱RCS测量系统被提出。丹麦技术大学的Krzysztof等人(Terahertz radar cross section measurements,Optics Express,2010(18),26399)构建了基于飞秒激光泵浦周期极化铌酸锂晶体作为太赫兹源且双站角为的准单站时域光谱紧缩场测量装置。天津大学的梁达川等人(缩比模型的宽频时域太赫兹雷达散射截面(RCS)研究，物理学报，2014(63)，214102)构建了基于飞秒激光光纤耦合泵浦光导天线作为太赫兹源且双站角为的太赫兹时域RCS测量系统。德国马尔堡大学的Gente等(Scaled Bistatic Radar Cross Section Measurements of Aircraft With a Fiber-Coupled THz_Spectrometer，IEEE TRANSACTIONS ON TERAHERTZ SCIENCE ANDTECHNOLOGY,2012(2)，424)构建了基于飞秒激光耦合光导天线进行太赫兹产生和探测的双站系统，通过将收发两路置于转盘上而实现双站角度大范围可调。然而这些太赫兹时域光谱RCS测量系统都只能实现单一线偏振极化的收发测量，而不具备全极化RCS测量能力。