[发明专利]内场有源干扰散射特性测量装置与测量方法

权利要求书

1.内场有源干扰散射特性测量装置，其特征在于，包括暗室(11)，所述暗室(11)内壁铺有一层吸波材料(9)，所述暗室(11)内设置有转台(7)，所述转台(7)周围设置有多探头阵列接收天线(8)，所述暗室(11)内还设置有信号发射天线(4)和干扰信号发射天线(12)，所述信号发射天线(4)与功率放大器a(3)的输出端连接，所述功率放大器a(3)的输入端连接有矢量网络分析仪(2)和多探头阵列接收天线(8)，所述矢量网络分析仪(2)和一体化电脑(1)连接，所述干扰信号发射天线(12)与功率放大器b(10)的输出端连接，所述功率放大器b(10)的输入端连接有干扰信号发生器(5)，所述转台(7)连接有转台控制系统(6)，所述转台控制系统(6)与一体化电脑(1)连接。

2.内场有源干扰散射特性测量方法，其特征在于，使用权利要求1所述的内场有源干扰散射特性测量装置，通过干扰信号发生器(5)向测量目标发射正弦波干扰信号，通过多探头阵列接收天线(8)接收多方位反射回来的电磁波信号以提取电磁散射特征模型。

3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、进行矢量网络分析仪(2)的校准，设置干扰信号发射天线(12)的频率以及信号种类，设置多探头阵列接收天线(8)的采样频率范围、采样步进、旋转角度；

步骤2、调整转台(7)高度，将金属球固定于实验转台中心位置；

步骤3、连接测量装置并进行通电预热；

步骤4、将金属球放置于实验转台(7)中心位置后，分别完成信号发射天线(4)与金属球、干扰信号发射天线(12)与金属球的水平对准；

步骤5、在无干扰和有干扰情况下分别测量金属球的RCS值，进行定标；

步骤6、撤去金属球，换上待测目标模型，完成信号发射天线(4)与待测目标、干扰信号发射天线(12)与待测目标的水平对准；

步骤7、分别在无干扰和有干扰两种情况下，测试待测目标的RCS值；

步骤8、使用绘图软件复现RCS图形并加以分析，得出结论。

4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述步骤1具体流程为：

1)校准矢量网络分析仪(2)，选择校准套件85032F，将校准类型设置为全双端口校准，测量电缆一端连接至测试端口1，另一端连接至开路标准，然后测量测试端口1处的开路校准数据，测量开路校准数据后，在“端口1开路”菜单的左侧显示选中标记，使用同样的方法，测量测试端口1处短路/负载标准的校准数据，使用与上述相同的方法，测量测试端口2处开路/短路/负载标准的校准数据，最后直接连通测试端口1与测试端口2执行校准动作，至此完成矢量网络分析仪的校准；

2)设置干扰信号频率为5.8GHz，信号种类是正弦波，设置天线采样频率范围为5～5.9GHz，旋转角度为-180°～+180°，采样步进为0.1GHz。

5.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述步骤2中转台(7)中心位置处于多探头阵列接收天线(8)圆弧的圆心位置。

6.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述步骤4具体流程为：将强绿光5线水平仪放置在实验转台上靠近金属球后，将其发射的激光对准信号发射天线(4)与干扰信号发射天线(12)的中线处，即完成了信号发射天线(4)与目标、干扰信号发射天线(12)与目标的水平对准。

7.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述步骤5具体流程为：进行两次金属球定标：一是在无干扰信号的情况下，设置一个固定频率来测试，测试结果与理论结果误差不大于15％认为定标成功；在干扰信号加进来后，对金属球进行再次定标，测试结果与理论结果误差不大于15％认为定标成功。

8.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述步骤7具体流程为：开始测试待测目标的RCS值，

给出RCS的定义公式(1)：

RCS分贝的定义公式(2)：

其中，r是雷达与待测目标之间的距离，E_i分别是雷达发射端发射出去的信号的电场强度，E_s是雷达接收端接收到的信号的电场强度，σ是RCS值，sm是RCS的单位平方米，dBsm是RCS的单位分贝平方米；

在实验中，对于待测目标模型而言，其RCS与多探头阵列接收天线(8)接收到的功率满足雷达方程，公式(3)：

其中，P_t是接收天线所接收到的功率，P_l是发射天线发射功率，G是天线的增益，R是待测目标与天线之间的距离，λ是工作波长；从式中可以看到，在某一给定系统中，P_l、G、R、λ都是已知的，故而得到RCS值σ与P_t的线性关系；使用定标金属球的已知理论散射解为基准，通过测量待测目标与定标金属球的反射功率推导散射截面RCS，RCS与天线接收到的回波信号功率之间的关系式为公式(4)：

其中，σ₀是标定目标金属球的RCS值，P₀是测量标定目标金属球时天线接收到的功率，σ是待测目标的RCS值，P_t是测量待测目标坦克模型时天线接收到的功率；对于某个指定的试验系统，σ₀和P₀都有给定的数值，要求得待测目标的RCS值σ，只需测出P_t即可；功率与电压之间存在平方的线性关系，故只需处理电压U_t即可，由公式(5)可求得σ：

其中，U_t是测量待测目标时天线接收到的功率所对应的电压信号，U₀是是测量标定目标金属球时天线接收到的功率所对应的电压信号。