范文一：雷达散射截面积_RCS_的FDTD研究

,

,,雷达散射截面积的 研 究 ,,,,,,,

禚 晖

,部 队,,,,,, 大连 ,,,,,,

计算各种媒质在电磁波照射下的散射问题 ，一 直 是 算法应用的一个重要方面 ，特 别 是 在 技 术 发摘 要 ,,,, ,,,,

展的 初 期 ，它几乎总是和散射问题联系在一起 。论文简单介绍并分析了时域有限差分法在计算雷达散射 截 面 积 ,,中 的,,,

应用 ，仿 真结 果 表 明 在计 算 物 体 方面有很大的优势 。 ,,,,,,,,,关键 词 电磁 散射 时域有限差分法 雷达散射截面积

,,中图 分 类号 ,:,,,(,,,,,(,,,,,,,,,,,,,(,,,,(,,(,,, ,,,,,

,,,, ,,,,:,,,,,,,,,,:,,,,,,,:,

,,,,, ,,

,，,,(,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,

,,,,,,,, ，,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,;,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,

，,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,;,,,,,,,

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, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,;,,,,,,,,,;, ,,,,( ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

，，,,,:,,, ,,,;,,,,,,,,,;,;,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,;,,,, , ,,

,,,,,:,,,,, ,,,,,

,，,为,,,,,;,,,,,,;,,,,,,, 引 言 , , , ,, ??,, , ζ,,π,,,,:,, 时 域 有 限 差 分 法,,, ,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,, ,,,, ,, ，,是 求 解 电 磁 问 题 的 ,,,,,,,, ,,,,,,,,, ,,,,,,π

，一 种 数 值 技 术 它 是 在 年 由 第 一 次 ,,,,,(,(,,,，,,其 中 为 雷 达 发 射 功 率 为 雷 达 接 收 功 率 , ,, ,,。 提 出 的 法 是 直 接 用 有 限 差 分 式 代 替 麦 ,,,,, 克

，斯 韦 时 域 场 旋 度 方 程 中 的 微 分 式 得 到 有 关 场 分 量 为 发 射 天 线 增 益 ,为有效接收面积 ，且 有 ,,,, , , ,λ, ，的 有 限 差 分 式 用 具 有 相 同 电 参量的空间网 格 去 模 ，。 ，注 意 为 雷 达 波 长 为 雷 达 到 目 标 的 距 离 , λ,π ，拟 被 研 究 体 选 取 合 适 的 场 初 值和计算空间 的 边 界

,,,到 式中 表示接收天线 的 目标散射功 率 ，,,,,, 条 件 可 以 得 到 包 括 时 间 变 量 的麦克斯韦方 程 的 四

。 射 维 数 值 解 计 算 各种媒质在电磁 波 照 射下 的 散 ,, ,, ，。,密 度 表 示 目 标 处 的 雷 达 照 射 功 率 因 此 有 ，。 ,问 题 一 直 是 算 法 应 用 的 一 个 重 要 方 面 特 ,,,, ,π, ，别 是 在 技 术 发 展 的 初 期 它 几 乎 总 是 和 散 ,,,, 接 收 天 线 的 目 标 散 射 功 率 密 度, ? 。 ，,,射 问 题 联 系 在 一 起 本 文 基 于 算 法 简 ,,,, ,,,, 要 ζπ 目 标 处 照 射 功 率 密 度 。分 析 了 雷 达 散 射 截 面 积 的 计 算 上 式 就 是从雷达方程式导 出 的 目 标 定,,,

。，义 可 见 它 与 从 电磁散射理论得出的 定 义 ,,,

,,,,。式式是 完 全 一 致 的 ,

,,,,为 根 据 式 和 式 求 得 三 维或二维散射体 ,,定义及远区散射场的计算 ,,, , ，。 的 散 射 横 截 面 须 求 得 散 射 体 在 远 区 的 散 射 场 用 从 雷 达 测 量 观 点 定 义 的 雷 达 散 射 截 面 积法 分 析 散 射 体 时 ，首 先 得 到 的 时 临 近 散 射 体 ,,,, ,,,

日收稿 日 期 ,年 月 日 ，修 回 日期 ,年 月 ,,,,,,,,,,,,, ,

作者 简 介 ,禚 晖 ，男 ，工 程师 ，研 究方 向 ,雷 达 ，计 算电 磁

学。

期 年 第,,,,,,,, 舰 船 电 子 工 程

,,，的 近 场总 场 或 散 射 场 因 此 须 根据所求得的 近 区 。式 ,,称 为 柯 朗 ,,式 中 ,为 真 空 中 光 速 ,,,,,,,, ,

,,,场 去 求 取 远 区 场 的 值。其 求 解 步 骤 概 括 为 ,首 先 。 稳 定 条 件 显 然 时 为的 上 Δ,,Δ,,Δ,, Δ, δ

,，用 法 求 得 近 区 散 射 场 其次取环绕散射体 限 取 值 这 时 ,,,,

，的 闭 合 面 由 等 效 定 律 求 得 闭 合 面伤的等效电 流 密 δ, Δ ,,, ,。 ，度 最 后 根 据 闭 合 面 源 按 面 积 分 就去远区散射场 ,,槡

，在 时 域 分 析 时 需 将 频 域 的 远 场 公式通过傅里 叶 变 如 果 计 算 区 域 中网格剖分为非均匀 ，,,,,

。 ，换 化 为 时 域 的 远 场 一 旦求得远区散射场 由 式 应 当 按 照 区 域中最小元胞 尺寸来确定计算时间步

,,,,，。。和 式即 可 求 得 雷 达 散 射 截 面 积 长 ,,

原 理, ,,,,

区 域 离 散 化 ,,, ,,时 域 有 限 差 分 法 时基于麦克斯韦旋 ,,,,

，度 方 程 组 进 行 差 分 离 散 进 而 沿 时间轴逐步推 进 地 ,,,。求 解 空 间 电 磁 场 麦克斯韦旋度方程为

珤 , 珬珝烄 ,, ，: × , ,,, 烅 珝 , 珝珝,, , ×,:,烆 ,

在 直 角 坐 标 系 中 式 ,,可写为以下分量式 ，即,

, , , ,, , 烄 ,，,，ζ,, ε , , , 网格单元中的场分量分布图 , , ,,

,,, , , 边 界 条件的差分格式 ,, ,,， ζε,,, , , , , 对 于 ，除 与 传 统 有 限 差 分 法 对 应 的 边 界 ,,,, ,,, , , ,，,, ,，ε ζ,，人 们 关 心 的 研 究 点 主 要 在 于 无 界 差 分 格 式 以 外 , , , ,,, 域 烅 , , , , , , , ,,,,ζ,,，问 题 以 有 界 域 逼 近 时 在 认 为 设 定 边 界 上 所 谓 吸 收 μ , , ,

,,。 ，边 界 条 件 亦 即 辐 射 边 界 条 件 问 题 显 然 为 了 用 ,,, , , ,，,,,,,ζ,, μ , , , 有 限 的 网 络 空间来模拟电 磁波在无限大空间中的

，，,,,传 播 在 截 断 边 界 上 应 要 求 入 射 波 不 产 生 反 射 , , , , ,,,, ζ,,μ ,,, ,,, , 烆 。 就 像 被 边 界 完 全 吸 收 一 样对 此 吸 收 边 界 条 式,,将 直 角 坐 标 系 下 麦 克 斯韦两个旋度 方 程, 件 的 中 的 六 个 场 分 量 对 坐 标 和 时 间 的 偏 导 数 方 程 ，在 如 ，系 统 研 究 通 常 是 通 过 波 动 方 程 的 因 子 分 解 而 获 ,,,,,,:,, ,。 。 吸收边界条件得到 了 较 广 泛的 应用 图 所 示 的 网 格中用 有限差分式来表示 ,,, , ,,,，。 得 单 向 波 方 程 并因此而 建立吸收边界条件 其 ，, 由 图 可 见 每 一 个 磁 场 分 量 由四个电场分量环绕 ，为 说明吸收边界的概念和 条 件 这 里 以 一 维 情

。 ，同 样 每 一 个 电 场 分 量 由 四 个 磁 场 分 量 环 绕 此 中 况 为 例 。不 难 验 证 ，方 程 ，，外 在 某 些 场 分 量 或 参 数 为 零 的 情 况 下 有 限 差 分 , ,，, ,,,,,,,,式 还 可 以 进 一 步 简 化 为 二 维 或 一 维 的 形 式 ，任 意 时 , ,, , ,,

,空 离 散 点 出 的 场 分 量 为 电 场 分 量 或 磁 场 ,, , 的 解 可 以 表 示 为 ,,,,,,，,,分 量 简 记 为, ,,,,,，,,, ,,,

，它 表 示 一 个 沿 负方向传播的波 故 称 为 单 向 , ,,，，，,,，，,,,,,,,Δ,,Δ,,Δ,,Δ, , ,,,，,,。 ，波 而 方 程则 可 称 为 单 向 波 方 程 可 以 证 明 如 ,空 间 间 隔 与 时 间 间 隔 的 选 取 ,,, 果 一 个 垂 直 投射到一个平 面边界上的平面电磁波

,,，。 满 足 方 程则 它 在 边 界上就不会产生反射 因 为 了 使 数 值 计 算 具 有 稳 定 性 ，可 以 证,,,,,

，。此 单 向 波 放生也就是一维吸 收 边 界 条件 ，明 空 间 间 隔 与 时 间 间 隔 的选 取应当满足下述条 ，，…，设 一 维 网 格 点 用表 示 网 格 步 长 为 ,,,,,，件 即 ，。 ，时 间 步 长 为 现 采 用 中 心 差 商 近 似 可 以 导 Δ,Δ, ,, ,,，,,,,出 左 边 界 处 一 维 吸 收 边 界 条 件 式 的,,,, Δ, ,,, , , , , ，，, , ,,,,,,,Δ,ΔΔ,槡,

期 ,雷达散射截面积 ,,的 ,,晖研究总第禚 ,,,,,,, ,,,

,,,,,,，，,,,。在 飞差 分 计 算 格 式 为 ,,(,,,,(,,,,(,,,,, ×××

,,,,机 腹 部 一 点 上由入射脉冲 引发的表面电流计算值 ΔΔ ,，,,,，,,,,,,,,,,,， ,,,,,,,,,, ,,,，,ΔΔ 。 ，与 实 测 结果的比较示 于 图 由 图 可 见 ,γ,,(,×

,,,,,, 。, 时 计算 结 果 与 实测值逼近度较好 ,,,,

，，在 满 足 计 算 稳 定 性 条 件 下 若 取 则 Δ,,,,Δ,

结 语 , ,上 式 还可进一 步 表 示为非常简单的形式 本文给出了 在计算 战 斗 机 的 ,,,,,,,,,,,, ,,，,,,，,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,。，, 中的应用可 以 看 出仿 真 结 果 与 实 际 测 试 值 非 常

，逼近充分说明了 在 计 算 物 体 方 面 的 准 ,,,, ,,,，，上 式 表 明 任意步的边界场 量 值 可 通 过 边 界 。确性目前 法的主要发展方向时提高计算精 ,,,,点 及 与 其 相 邻 的 内 点 上 相 邻时 间步长的场量值计 ，，度增加模拟复杂结构的能 力减 少 计 算 机 内 存 和 计 。算 得 出 关 于 右 边 界吸收边界条件 的 差 分格 式 可 ，，算时间随着 的不断发展 完 善其 在 计 算 雷 达 ,,,,。同 理 得 出 。散射截面积方面的应用将越来越广泛

参 考 文 献

算 例 分 析 ,,， ,,,,(,,,,,,,,(,(,,,,,,,(,,,,,,;,,,,,,,,,,,, , ,,,,,,,,;,,,,,,,,,;,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,图 中 标 出 了 战 斗 机 的 原 机 轮 廓 与 模 ,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,,, , ,,,,,,,,,(，,,, ,,,,,,？,,,,,。，型 的 关 系 空 间 离 散 采 用 了 长 方 体 形 网 格 水 平 ，，,,,,,,,,,,,,,,,,(, ,(,,;,,,,,,,,,,,,,;,,，,向 变 长 均 为 垂 直 方 向 为 机 翼 和 尾 方 ,,,(,,,,,,(,,,,,,,(,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,, ,,翼 的 。有 关 部 位 则 采 用 无 限 薄 的 二 维 网 络 整 个

。 域 空 间 由 网 格 组 成 在 网 格 ,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,计 算 场 ,,×,,×,,,, ,,

空 间 的 截 ，断 处 使 用 了 吸 收 边 界 条 件 以模拟无限大,,,(，,,, ,,,,,(,,,;,,,,,,,, ,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,。空间 ，,,,,,,,,,,,,,,,(, ,,;,,,,,,,,,,,,,,,，,,(,,,,,(,(,,,(,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,;,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,(，,,,,,,,,( ,,,,,,,,,

，，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(, ,,,,,,,,,,,,，，三谢袁 春 高 本 庆 邓 次 平 维 介 质体及薄理性导体曲 ,(,,，，,,,面 的 ,,,,建 模 ,(电 子 学报 ,,,,,,,,,,,,,(,

,,陈 彬 ，陆 峰 ，易 韵 ，等 时 域 有 限 差 分法中金属薄板边缘 ,(

，,,,,,，场差 分 方 程 的 修 正 电 子 学 报 ,(,,,,,,,,,,,,

,,,,(

北,,高 本 庆 时域有限差分法 ,, 京 ,国 ,(,,,,,,,,,,,(

，,防工 业 出版 社 ,,,,,,,,,,(,

,,,，,目标与环境电磁散射特性建模聂 在平 方 大 纲 ,(,(图 飞, 网格 空 间 中 机 模 型 ,,,, ,,,,, 北京 ,国防工业出版社 ， ,,,,(

,,倪 光 正 ，杨 仕友 ，钱 秀英 ，等 工程电磁场数值计算 ,, ,(,(

北京 ,机械工业出版社 ， ,,,,(

,,周 珩 多层媒质中电磁波 反 射 与 投 射 的 研 究 ,(,,,,

,,南 京 ,南 京工 程 学 院， ,(,,,,(,,，，，,,,,,, ,,,,,,,,,,,(,,,,,,,,,,,;,,,,,, , ,

,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,;;,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,; ,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,，，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(, ,,;,,,,,,,,

,,薛 晓 春 ，王 雪 华 用二维时域有 限差分法计算机翼雷 ,,(

,,，，,,,达 散射 截面 计 算物 理 ,(,,,,,,,,,,,,(

用,,李 明 之 ，王 长 清 方法分析涂敷目标的散射 ,,(,,,,

,,，,,,,，北 京大 学 学报 自 然科 学 版 ,(,,,,,,,,,,,,(腹部一点上脉冲引发的图 , ,,,,,

电流计算值与实测结果的比较

，数 值 模 拟 中 考 虑 地 面 影 响 为此设置地面 的 介

，，电 常 数 为并 设 置 了 三 种 不 同 的 电 导 率 即 ,,,ε

γ

范文二：雷达散射截面积的计算研究

雷达散射截面积的计算研究

薛晓春杨斌

( ) 北京航空航天大学 飞行器设计与应用力学系

摘 要 采用矢通量分裂法在网 格 加 密 后 对 电 磁 散 射 场 和 雷 达 散 射 截 面 积

RCS 进行了检验. 根据矢通量分裂法将特征值分解为正负两部分 ,每一部分抑制了

各自的误差. 目前计算 RCS 大都采用频域方法 ,运用时域方法在实际网格下进行差

分运算还较少见. 计算结果与网格加密前的情况基本一致.

关键词 电磁散射 ; 雷达 ; 网格

分类号 O 441

运用差分法进行电磁场和 RCS 计算已引起

人们的重视 ,它不仅可描述不同时刻的电磁场空

间分布 ,还可处理 RCS 与气动的优化. 本文在文

献1 的基础上 ,采用加密网格对 RCS 进行了计

算 .

1 计算方法

ξ( ) η( ξη ) 在一般曲线坐标系 = x , y 和 = x , y 情

况下 , 二维 Maxwell 方程的 TM 模型可写成

+ G= 0 ( )FQ + 1 ξ η t z εE 0 1yμH 其中Q = 0 J 取y 靠μH 0

x y ξξ H - H y x 1z 应力, 很高ξE F = y J zξ- E x

x y ηη H - H y x 1z 献ηE G = y J zη- E x

ξηξη这里 J =- 是雅可比坐标变换. xy yx

根据矢通量分裂法 , 有

F = AQ

位o论s羜羜翿o e d B Q on Hu d s Ha G2l =

收稿日期 : 1997206224 第一作者 男 36 岁 副教授 100083北京

550 北 京 航 空 航 天 大 学 学 报1998 年

布 , 计算网格数为 51 ×26 , 观察角的计算间隔为n +1 nQ Q= - ij ij 致. 5.? 图 2 为本文得到的 RCS 分布 , 计算网格数为

99 ×35 , 观 察 角 的 计 算 间 隔 为 1.? 两 图 均 采 用

- NACA0012 翼形. 由图 1 、图 2 可见两者分布基本

一致. 因此 , 由 51 ×26 网格得到的结果已足够精

确 . ( )6

s ( ) 由 Maxwell 方程解得电磁散射场在 Hr、

s z , s[ 3 ] ( ) Er, 可按等价理论得到远场值, 进而得E

RCS 表达式 :

z , s (ρ)E σ πρ( ) 7 = lim 2z , i ρ y ??E

z , i式中 ρ E为入射电场值 ;为散射体中央到观察

点的距离.

2 数值算例

对电磁场的 TM 模型 , 入射波可表为

z , i E( α α )= Esin k x co s+ y sin- ct 0 0 z , i ( ) 图 2 翼形的 RCS 99 ×35 网格 α E si n x , i ( )H8 = μc0 0

z , i 参 考 文 献 α - E co s y , i ( )9 H= μc0 0 1 薛晓春 ,李宗瑞 ,朱自强 ,等 1 电磁散射场和雷达反射截面积 ( ) 的计算 1 北京航空航天大学学报 ,1998 ,24 2:193,196 薛晓πλλ E= 1 ; k = 2/ 是波数 , 并且 是入射波 式中0 春 1 流 场/ 电 磁 场 优 化 设 计 计 算 : 博 士 后 研 究 工 作 报 告 . 2 ( ) α 长 无量纲;为入射角.北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系 ,1997 α 令= 9 0 ?, 图 1 为 文 献 [ 1 ] 得 到 的 RCS 分U mashankar K , Taflove A. A noval met ho d to analyze elect ro2 3 magnetic scat tering of co mplex o bject s. I EEE Transactio ns o n

( ) Elect ro magnetic Co mpatibilit y ,1982 ,24 4:397,405

Shankar V , Hall W ,Mo hammadian A H. A CFD2based finite2vol2 4 ume p rocedure fo r co mp utatio nal elect ro magnetics interdisci2

plinary applicatio ns of CFD met ho ds. A IAA Paper 89219872CP ,

1989

Vinh H ,Dwyer H A. Finite2difference algo rit hms fo r t he time2do2 5 main maxwell’s equatio ns ———A numerical app roach to RCS anal2

ysis. A IAA Paper 9222989 ,1992 ( ) 图 1 翼形的 RCS 51 ×26 网格

Calculatio n Re se a rc h of t he Ra da r Cro s s Se ctio n

Xue Xiaochun Yang Bin ()Beijing U niversit y of Aero nautics and Ast ro nautics ,Dept . of Flight Vehicle Design and Applied Mechanics

( ) Ab stra ct The paper focus o n test s o n elect ro magnetics field and Radar Cro ss Sectio n RCSwit h densified grid p rovided by t he flux2split ting met ho d. It separated t he rep resentative value into po sitive and negative part in o rder to hold dow n t he allowance errow s respectively. Fo r t he p urpo se of op timizatio n de2 sign co mp utatio n , t he time2do main scheme is applied to calculate RCS , t he final result s agree satisfito rily co mpareing wit h p revio us result s.

Ke y wo rd s radio wave scat tering ; radar ; grids

范文三：箔条云团的后向雷达散射截面积

箔条云团的后向雷达散射截面积

杨学斌 吕善伟

()北京航空航天大学电子工程系, 北京, 100083

BACKSCA TTER ING CRO SS SECT IO N O F CHA FF CLO UD S

β , Y an g X u eb in L uSh anw e i

(, D ep a r tm en t o f E lec t ro n ic E ng inee r ingB e ijing U n ive r sity

)100083 o f A e ro nau t ic s and A st ro nau t ic s, B e ijing,

摘要用矩量法计算了 3 种箔条云团模型的后向雷达散射截面积。计算结果表明平均间距

() 较大时 大于 2 Κ互耦对 影响不大, 后向散射截面积的概率分布无论考虑互耦与否都满足 R C S

指数分布, 只是其数学期望有所不同。

箔条云团 雷达散射截面积 矩量法关键词

中图分类号 243 V

A bstrac t T h e back sca t te r ing c ro ss sec t io n s o f th ree k ind s o f ch aff c lo ud s m o de ls a re com p u ted

(). 2by th e M e tho d o f M om en t M M T h e re su lt s show th a t m u lt ico up le h a s ve ry lit t le effec t o n

2. R C S w h en th e ave rage sp ac ing is la rge r th an ΚA nd th e cum u la t ive p ro bab ility func t io n o f

2back sca t te r ing c ro ss sec t io n w ith m u lt ico up le can be exp re ssed by an expo nen t ia l d ist r ibu t io n

2, ju st lik e th e co nd it io n w itho u t m u lt ico up leexcep t fo r th e o n ly d iffe rence th a t th e exp ec ta t io n

.sho u ld be m o d if ied

, , Key words ch aff c lo ud srada r c ro ss sec t io nm e tho d o f m om en t

1 箔条干扰是消极干扰中使用最早也是最广泛的手段。 箔条干扰最基本的电性能指标

()是箔条弹被投出后箔条在空间散开形成的箔条云团的后向雷达散射截面积 。文献2 R C S2 中推导出单根半波偶极子在空间取向完全等概率时其平均后向为 0. 17 Κ。在实战中使 R C S

用的是由大量偶极子形成的箔条云团, 由于存在相互耦合, 只是在偶极子平均间距较大以致 可以忽略耦合时总的平均值才等于偶极子总数量乘以单根偶极子的平均。另一方 R C S R C S面, 由于风速梯度、大气扰动以及箔条弹自身的不一致性等各种随机因素, 使箔条云团的形 状不规则, 偶极子在云团中的分布也不确定。

本文假定在某个时刻云团中的所有偶极子都静止, 用矩量法严格分析了 3 种云团模型 的后向 长方体内均匀分布, 球体内均匀分布、半径上的零均值正态分布而方位分布为 : R C S

等概率的。 偶极子空间取向为完全等概率。

1 箔条云团在空间分布的 3 种模型

() 1云团形状为长方体, 箔条在其内分布为均匀分布。设长方体大小为 ××, 箔条 l1 l2 l3 分布的概率密度函数为

() ( )()p x , y , z = ll 1 1?l1 2 3

3 ()平均间距 d 为d = lllN ?2 1 2 3

( ) 2云团形状为球形, 箔条在其内分布为均匀分布。 设球半径为 , , , 三者互相独 R 0 rΗΥ

1998208207 收到, 1998209225 收到修改稿

立, 则 r, Η, Υ的边缘概率密度函数分别为

2 3 ( ) () ( ) () ()p r= 3 r?R , 1?2Π r 0 p ΗΗ= sin Η2, p ΥΥ=?

()3 r ? 0, 0 ? Η? Π, 0 ? Υ? 2Π

平均间距 d 为

3 () ()4 d = 43N RΠ?0

() 3云团形状为球形, 箔条在其内分布在半径方向为零均值正态分布, 在方位向为均匀分布。设半径方向分布的方差为 , , , , 则 , , 三者互相独立的边缘概率密度函数分布 Ρr rΗΥrΗΥ

为

2 1 r( ) () ( ) () , p Η= sin Η?2, exp - p Υ= 1Π ?p r r=ΗΥ2 2Ρ r2ΠΡ r

()r ? 0, 0 ? Η? Π, 0 ? Υ? Π 5

平均间距 为 d

3

() ()6 d = 4Π3p 0N R 0?

其中: 0 为包含 0个偶极子的球的半径, 取 0 = 0. 8, 则 0 = 1. 27r。 R p N p R Ρ

2 计算结果与分析

取箔条云内箔条数= 50, 对每一平均距 N

离 上都按指定的概率分布随机生成 500 个箔 d

条云团进行运算。 500 个云团的平均后向 R C S

随平均间距 的变化关系曲线如图 1 所示。 显 d

而易见球形正态分布的云团后向比另外 2 R C S

种要小的多, 这是由于球形正态分布时大量偶

极子集中在靠近球心的一小块区域, 虽然平均

距离较大, 但有一部分偶极子距离很近, 耦合强2 图 1 ?与 ?关系 ΡΚd Κ 烈, 使得总后向 不大。 对于长方体和球形R C S

均匀分布, 相同的平均间距时后向 相差不大, 总体而言球形分布的比长方体的要小一 R C S

些, 这是由于同样体积时球形的迎波面积比长方体小, 从而其内部互相遮挡要严重一些。 从 图中可见 > 2就稳定下来, 这说明此时已经可以忽略互耦对箔条云团后向以后后向 d ΚR C S

R C S 的影响。 对 3 种分布都有在 Α= 0. 5Κ时的后向 R C S 大约只有 d = 2Κ时的一半。

文献3 假设偶极子在空间均匀取向并忽略互耦, 利用大数定理得出箔条云团的后向

的概率分布函数为指数分布R C S

λ () ()()P Ρ= 1 - exp - Ρ?Ρ7

2 λ其中: = = 0. 17即无耦合时箔条云团的后向 的平均值。 对于所考虑的 3 种模 ΡN Ρ0 N ΚR C S

型, 计算值在平均间距 0. 5 和 2 时的概率分布函数如图 2 中的圆点所示。对这些 ?为 R C S d Κ

λ () 圆点用式 7进行拟合得到图 2 中的实线, 拟合时数学期望 为待拟合的参数。很明显, 拟合 Ρ

曲线可以良好地逼近实际计算值, 这说明即使在有耦合时, 箔条云团的后向 的概率分 R C S

λ () () 布函数仍然可以用式 7描述, 只是要将式 7中的参数 进行一定的修正。 由拟合得到的 Ρ

均值与计算得到的均值比较见表 1, 可以看出在大部分情况下两者都很接近, 这也说明 R C S

() 式7是箔条云团后向 概率分布函数的一个良好逼近。R C S

图 2 概率分布函数

() () () 长方形均匀分布; 球形均匀分布; 球形半径正态分布 abc

表 1拟合 均值与计算 均值 RCS RCS 3 结 论

1 模型 2 模型 3 摸型 应用矩量法对 3 种箔条云团的后向雷达散射截 ?d Κ 拟合 计算 拟合 计算 拟合 计算 面积进行了严格的计算。 计算结果表明在平均间距 大于 2的影响很小。 对于 3 种计算 后互耦对 ΚR C S 0. 2 1. 518 1. 992 0. 708 1. 232 0. 654 1. 087 模型发现 的概率分布规律与不考虑互耦时的 R C S 0. 5 4. 496 4. 435 3. 834 3. 854 2. 429 2. 459 结果一样都可以用指数分布进行良好的描述, 所不 1. 0 5. 895 5. 837 5. 500 5. 486 3. 496 3. 525 λ 同的只是参数 随模型的不同而不同。 对 3 种模型 Ρ 1. 5 5. 959 5. 986 5. 322 5. 440 3. 759 3. 777 得到的 进行比较发现箔条在一定体积内均匀 R C S 2. 0 6. 518 6. 775 6. 476 6. 376 4. 158 4. 063 分布时的 比不均匀分布时的要大一些, 这说明 R C S 在制作箔条弹时应使箔条被释放后能在尽量短的时 2. 5 6. 080 6. 034 6. 345 6. 562 4. 115 4. 138 间内达到比较均匀的空间分布。 3. 0 6. 506 6. 466 6. 777 6. 490 4. 150 4. 165

参 考 文 献

( ) 1 林象平. 电子对抗原理下. 北京: 国防工业出版社, 1982. 261, 278瓦金 舒斯托夫 无线电干扰和无线电技术侦察基础. 北京: 科学出版社, 1977. 244, 284, . C A ЛH 2

. . 013929, 1975P ya t i V PS ta t ist ic s o f e lec t rom agne t ic sca t te r ing f rom ch aff c lo ud sA DA 3

范文四：雷达散射截面RCS

RADAR CROSS SECTION (RCS)

Radar cross section is the measure of a target's ability to reflect radar signals in the direction of the radar receiver, i.e. itis a measure of the ratio of backscatter power per steradian (unit solid angle) in the direction of the radar (from the target)to the power density that is intercepted by the target.

The RCS of a target can be viewed as a comparison of thestrength of the reflected signal from a target to the reflectedsignal from a perfectly smooth sphere of cross sectional area of1 m2 as shown in Figure 1 .

The conceptual definition of RCS includes the fact that not all ofthe radiated energy falls on the target. A target’s RCS (F) ismost easily visualized as the product of three factors:

F = Projected cross section x Reflectivity x Directivity .RCS(F) is used in Section 4-4 for an equation representing powerreradiated from the target.

Reflectivity: The percent of intercepted power reradiated(scattered) by the target.

Directivity: The ratio of the power scattered back in the radar's direction to the power that would have been backscatteredhad the scattering been uniform in all directions (i.e. isotropically).Figures 2 and 3 show that RCS does not equalgeometric area. For a sphere, the RCS, F = Br2,where r is the radius of the sphere.

The RCS of a sphere is independent of frequencyif operating at sufficiently high frequencies where8< radius="" (r).="" experimentally,radar="" return="" reflected="" from="" a="" target="" is="" compared="" to="" theradar="" return="" reflected="" from="" a="" sphere="" which="" has="" afrontal="" or="" projected="" area="" of="" one="" square="" meter="" (i.e.diameter="" of="" about="" 44="" in).="" using="" the="" spherical="" shapeaids="" in="" field="" or="" laboratory="" measurements="" sinceorientation="" or="" positioning="" of="" the="" sphere="" will="" not="" affectradar="" reflection="" intensity="" measurements="" as="" a="" flat="" platewould.="" if="" calibrated,="" other="" sources="" (cylinder,="" flatplate,="" or="" corner="" reflector,="" etc.)="" could="" be="" used="" forcomparative="">

To reduce drag during tests, towed spheres of 6", 14" or 22" diameter may be used instead of the larger 44" sphere, and the

2. When smaller sized spheres are used for tests youreference size is 0.018, 0.099 or 0.245 m2 respectively instead of 1 m

may be operating at or near where 8-radius. If the results are then scaled to a 1 m2 reference, there may be someperturbations due to creeping waves. See the discussion at the end of this section for further details.

In Figure 4, RCS patterns are shown asobjects are rotated about their vertical axes(the arrows indicate the direction of theradar reflections).

The sphere is essentially the same in alldirections.

The flat plate has almost no RCS exceptwhen aligned directly toward the radar.The corner reflector has an RCS almost ashigh as the flat plate but over a wider angle,i.e., over ±60E. The return from a cornerreflector is analogous to that of a flat platealways being perpendicular to yourcollocated transmitter and receiver.

Targets such as ships and aircraft often

have many effective corners. Corners are sometimes used as calibration targets or as decoys, i.e. corner reflectors.An aircraft target is very complex. It has a great many reflecting elements and shapes. The RCS of real aircraft must bemeasured. It varies significantly depending upon the direction of the illuminating radar.

Figure 5 shows a typical RCS plot of a jet aircraft. The plot is anazimuth cut made at zero degrees elevation (on the aircrafthorizon). Within the normal radar range of 3-18 GHz, the radarreturn of an aircraft in a given direction will vary by a few dB asfrequency and polarization vary (the RCS may change by a factorof 2-5). It does not vary as much as the flat plate.

As shown in Figure 5, the RCS is highest at the aircraft beam dueto the large physical area observed by the radar and perpendicularaspect (increasing reflectivity). The next highest RCS area is thenose/tail area, largely because of reflections off the engines orpropellers. Most self-protection jammers cover a field of view of+/- 60 degrees about the aircraft nose and tail, thus the high RCSon the beam does not have coverage. Beam coverage isfrequently not provided due to inadequate power available tocover all aircraft quadrants, and the side of an aircraft istheoretically exposed to a threat 30% of the time over the averageof all scenarios.

Typical radar cross sections are as follows: Missile 0.5 sq m; Tactical Jet 5 to 100 sq m; Bomber 10 to 1000 sq m; andships 3,000 to 1,000,000 sq m. RCS can also be expressed in decibels referenced to a square meter (dBsm) which equals10 log (RCS in m2).

Again, Figure 5 shows that these values can vary dramatically. The strongest return depicted in the example is 100 m2 inthe beam, and the weakest is slightly more than 1 m2 in the 135E/225E positions. These RCS values can be very misleadingbecause other factors may affect the results. For example, phase differences, polarization, surface imperfections, andmaterial type all greatly affect the results. In the above typical bomber example, the measured RCS may be much greaterthan 1000 square meters in certain circumstances (90E, 270E).

If each of the range or power equations that have an RCS (F) term is evaluated for the significance of decreasing RCS,Figure 6 results. Therefore, an RCS reduction can increase aircraft survivability. The equations used in Figure 6 are asfollows:

2

F1/4 % RRange (radar detection): From the 2-way range equation in Section 4-4:P'PtGtGr8F Therefore, R4 % F or

r

(4B)3R4

2

Range (radar burn-through): The crossover equation in Section 4-8 has:RBT'

PtGtFPjGj4B

F 1/2% RTherefore, RBT2 % or F BT

Power (jammer): Equating the received signal return (Pr) in the two way range equation to the received jammer signal (P r)

22

in the one way range equation, the following relationship results: PtGtGr8FPjGjGr8

Pr'

(4B)R

8S

3

4

'

(4BR)2

8J

Therefore, Pj % F or F % P j Note: jammer transmission line loss is combined with the jammer antenna gain to obtain G. t

1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10(DETECTION )

-.46-.97-1.55-2.2-3.0-4.0-5.2-7.0-10.0

-4

j / Pj

(BURN-THROUGH)

(JAMMER)

10 Log ( P 'j / Pj )

Figure 6. Reduction of RCS Affects Radar Detection, Burn-through, and Jammer Power

original value, then (1) the jammer power required to achieve the same effectiveness would be 0.75 (75%) of the originalvalue (or -1.25 dB). Likewise, (2) If Jammer power is held constant, then burn-through range is 0.87 (87%) of its originalvalue (-1.25 dB), and (3) the detection range of the radar for the smaller RCS target (jamming not considered) is 0.93 (93%)of its original value (-1.25 dB).

Figure 7 shows the different regions applicable for computing the RCS of a sphere. The optical region (“far field”

counterpart) rules apply when 2Br/8 > 10. In this region, the RCS of a sphere is independent of frequency. Here, the RCSof a sphere, F = Br2. The RCS equation breaks down primarily due to creeping waves in the area where 8-2Br. This areais known as the Mie or resonance region. If we were using a 6" diameter sphere, this frequency would be 0.6 GHz. (Anyfrequency ten times higher, or above 6 GHz, would give expected results). The largest positive perturbation (point A)Just slightly above 0.6 GHz a minimum occurs (point B) and the actual RCS would be 0.26 times the value calculated byusing the optical region formula. If we used a one meter diameter sphere, the perturbations would occur at 95 MHz, so anyfrequency above 950 MHz (-1 GHz) would give predicted results.The initial RCS assumptions presume that we are operating in the optical region (8

范文五：雷达散射截面-RCS-toqzuc0evnf

第２５卷第６期

２０１３年６月

文章编号：强ＨＩＧＨ激ＰＯＷＥＲ光ＬＡＳＥＲ与粒子束ＢＥＡＭＳＶ０１．２５，ＮＯ．６Ｊｕｎ．，２０１３ＡＮＤＰＡＲＴｌＣＬＥ１００１—４３２２（２０１３）０６一１５４１—０４

太赫兹目标ＲＣＳ缩比测量技术‘

武亚君，黄欣，徐秀丽，李利

（电磁散射重点实验室，ｆ．海２００４３８）

摘要：论述了国外基于微波上倍频、激光下变频、ＴＨｚ时域光谱三种典型太赫兹波目标雷达散射截面

（ＲＣＳ）缩比测试系统的构成、技术特点和应用范围。采用固态器件、基于微波上倍频技术集成研制了宽带太赫

兹低频端目标ＲＣＳ测量系统，采用基于扫频的时域法ＲＣＳ测量技术和小角度旋转目标雷达合成孑Ｌ径（ＩＳＡＲ）

成像方法对小目标进行了电磁散射特性测量，获取了目标ＲＣＳ和二维散射成像信息。

关键词：太赫兹；微波上倍频；

中图分类号：ＴＮ９５时域光谱；雷达散射截面；缩比测量Ａ文献标志码：ｄｏｉ：１０．３７８８／ＨＰＬＰＢ２０１３２５０６．１５４１

太赫兹波介于微波和红外之间，既有微波和红外的优点，又能克服它们的弱点，具有频带宽、波长短、信息容量大等特点，其应用范围已从基础科学逐渐向雷达与通信、航空航天、天文与地理、反恐缉毒、农业以及生物医学研究方面不断扩展，近年来国外各国非常重视太赫兹技术的应用发展，美国在太赫兹目标雷达散射截面（ＲＣＳ）缩比测量技术研究领域处于国际领先地位。电磁缩比测量是研究大型装置电磁散射特性的主要方法之一，美国等国家成立专门的太赫兹测量技术研究机构，从事太赫兹测量技术的开发和应用，形成专用测试设备研制、精准目标与环境物理模型制作、雷达目标散射特性获取与分析、应用的一体化。基于微波上倍频、激光下变频、ＴＨｚ时域光谱技术（ＴＨｚ—ＴＤＳ），开发研制了多套太赫兹目标电磁散射特性缩比测量系统，获取低频、微波及毫米波雷达所需的目标电磁散射特征信息。国内太赫兹目标ＲＣＳ缩比测量研究刚刚起步，需要从太赫兹波与物质相互作用机理、高功率太赫兹源、高灵敏度接收、目标散射特性仿真和测量技术、目标识别理论及方法等各方面开展深入的研究。

１国外典型太赫兹ＲＣＳ缩比测量系统

根据太赫兹辐射信号产生方式分为三种：一种基于微波上倍频；一种是激光下变频；一种是ＴＨｚ时域光谱技术。

１．１基于微波上倍频的ＲＣＳ测量系统

基于微波上倍频技术建立的ＲＣＳ测量系统工作频率通常在１ＴＨｚ以下，系统稳定，使用寿命长。美国马萨诸塞州立大学的亚毫米波技术实验室（ＳＴＩ。）在太赫兹电磁缩比测试领域处于国际领先，采用微波上倍频技术建立了１６０，５２４和６６０ＧＨｚ缩比测量系统ｎ“，开展了目标和地物环境及隐蔽目标ＲＣＳ和成像测试。ＲＣＳｉ贝４量系统主要由收发系统、准直反射器、目标

旋转转台和数据采集系统构成。其中收发系统是关

键设备，以５２４ＧＨｚ收发系统为例论述其组成和技

术特点。

图１为基于微波上倍频方式的５２４ＧＨｚ收发系

统框图，是全极化收发机。收发机包括合成源／转换

器、发射倍频链，接收倍频链和混频器、中频转换器

和Ｉ／Ｑ解调器。合成源／转换器产生三个信号：发射

倍频链驱动信号，接收倍频链驱动信号，中频参考信

号。ｌｏ．８３ＧＨｚ信号经上变频、滤波，下变频产生

１０．９１７和１０．８５４ＧＨｚ信号，频率相差６２．５ＭＨｚ。

６２．５Ｆｉｇ．１Ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆ５２４ＧＨｚｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｂｙｍｉｃｒｏｗａｖｅｕｐ—ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎＭＨｚ差信号经４８次倍频产生３ＧＨｚ的中频参罔ｌ基于微波上倍频方式的５２４（ｊＨｚ收发系统框图＊收稿Ｅｌ期：２０１修订日期：２０１３—０卜１５

作者简介：武亚君（１９７４）．女，硕士，研究员，从事日标与环境特性研究；ｓｈ８０２ｈｔｗｙｊ＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ。２—１２０５；

万方数据

强激光与粒子束第２５卷

考信号加到中频转换器上。１０．９１７ＧＨｚ信号经发射倍频链产生５２４ＧＨｚ发射信号。１０．８５４ＧＨｚ信号经功分器分成两路，经２４次倍频加到Ｈ、Ｖ接收支路的二次谐波混频器上，与５２４ＧＨｚ接收信号混频产生３ＧＨｚ信号，加到中频转换器的Ｈ、Ｖ接收支路上。３ＧＨｚ测试中频信号和参考中频信号放大后，进一步下变频到５０ｋＨｚ，输入到Ｉ／Ｑ解调器，利用数字信号处理（ＤＳＰ）技术还原出Ｉ／Ｑ信号。

系统采用步进扫频测量方式，带宽２０ＧＨｚ，采样点２０４８，采用软件距离门技术滤除暗室杂波。利用圆盘和二面角进行ＲＣＳ定标，交叉极化隔离度为４５ｄＢ。ＳＴＩ。完成了目标和各种地物环境下目标的三维ＩＳＡＲ图像测量。图２为地面上坦克缩比模型的三维ＩＳＡＲ成像测量，测量数据处理后结果如图３和图４所示，图３为侧视图，图４为前视图∞ｊ。

Ｆｉｇ．２Ｖｉｅｗｏｆｓｃａｌｅ—ｍｏｄｅｌｔａｎｋＦｉｇ．３Ｓｉｄｅｖｉｅｗｏｆｓｃａｌｅ—Ｆｉｇ．４Ｆｒｏｎｔｖｉｅｗｏｆｓｃａｌｅ—

ｍｏｕｎｔｅｄｏｎｓｍｏｏｔｈｇｒｏｕｎｄｐｌａｎｅｍｏｄｅｌｔａｎｋｍｏｄｅｌｔａｎｋ

图２光滑地面上的缩比坦克模型图３目标侧视图图４目标前视图像

１．２基于激光下变频的ＲＣＳ测量系统

基于激光下变频技术的ＲＣＳ缩比测量系统频率可达５ＴＨｚ，能够进行点频、扫频测量，扫频带宽约２０ＧＨｚ，测试目标较小，ＲＣＳ收发系统关键器件是混频器和调制器。

图５为基于激光下变频的１．５６ＴＨｚＲＣＳ收发

系统组成框图，本振和发射源为光学泵浦的亚毫米

波激光光源，发射激光源产生的信号经分光片后一

部分驱动ＴＨ边带发生器在ＴＨｚ工作频点处实现

１～１８ＧＨｚ扫频输出，其中微波扫频源提供扫频信

号，ＴＨｚ发射信号通过光学透镜或波纹喇叭实现扩

束全照射目标，约５肚Ｗ；二部分送人参考混频器。

本振激光源相对发射源有一定频率的偏移，驱动肖

特基二极管接收混频器与目标反射接收信号混频，

Ｆｉｇ．５Ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｌａｓｅｒｄｏｗｎ—ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎＴＨｚｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ

产生测试接收信号，测试接收信号再通过微波混频罔５基于激光下变频的ＴＨｚ系统组成框图

器与微波扫频信号进行混频。两路ＴＨｚ激光源通

过参考混频器直接进行混频来产生相位参考信号。参考和测试中频信号进入中频处理单元进行测幅测相。

图６为利用激光下变频ＲＣＳ缩比测量系统获取的ＨＨ极化下Ｔ８０坦克成像和模型，Ｔ８０坦克俯仰角１５。，方位角１２０。［５。。图像反映了目标散射的细微变化，此成像技术还可应用于识别特殊目标的散射中心。

Ｆｉｇ．６Ａｚｉｍｕｔｈ／ｅｌｅｖａｔｉｏｎ（Ａｚ／ＥＩ）ｉｍａｇｅ（１ｅｆｔ）ａｎｄｍｏｄｅｌ（ｒｉｇｈｔ）ｏｆＴ８０ｔａｎｋｔａｋｅｎｉｎＨＨｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ

图６Ｔ８０坦克的方位角／立体角成像图（ＨＨ极化）和坦克模型

１．３ＴＨｚ时域光谱ＲＣＳ测量技术随着超快激光技术的迅速发展和飞秒激光脉冲的出现，ＴＨｚ时域光谱技术陌９１成为一种新兴的相干探测万方数据

第６期武亚君等：太赫兹目标ＲＣＳ缩比测量技术１５４３技术，反射式系统可应用于目标

ＲＣＳ缩比测量。图７为典型

ＴＨｚ—ＴＤＳＲＣＳ测量系统配置原

理图［】…，主要由飞秒激光器、太赫

兹源、太赫兹波探测装置、时间延

迟系统、转台组成。系统基于飞

秒激光技术通过光整流产生太赫

兹波，利用自由空间电光取样实

现太赫兹波相干测量，获取目标

反射信号的太赫兹脉冲时域波

形。ＴＨｚ—ＴＤＳ技术可实现超宽Ｔ…”工：＋．Ｉｒ二ｊｊ—

带测量，系统工作频率为０．１～２

ＴＨｚ，可实现缩比目标角度域和

频率域ＲＣＳ测量，推演全尺寸目

标雷达波段的ＲＣＳ，模型大小为５

～１０Ｆｉｇ．？ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＴＨｚｔｉｍｅ—ｄｏｍａｉｎｓｐｅｃｔｒｕｍ（’Ｉ＇ＤＳｒａｄａｒｃｒｏｓｓｓｅｃｌｉｏｎ（ＲＣＳ）ｉｎｅａｓｔｌｒｅｍｃ＞ｎｌｓｅｔｕｐｃｍ，实现亚皮秒的分辨率。【矧７太赫缓时域光谱ＲＣＳ测量系统配置原理闭

ＴＨｚ波发生器产生４３ｄＢ的动态范围，掺钛蓝宝石自锁模飞秒激光器产生宽３５ｆｓ、中心波长８００ｎｍ、重复频率１ｋＨｚ的脉冲，激光脉冲经分光片分为两束：一束光为产生ＴＨｚ脉冲的泵浦光，一束为ＴＨｚ电光采样检测的探测光。飞秒激光脉冲照射铌酸锂晶体，利用脉冲光整流效应产生ＴＨｚ波辐射。泵浦光由机械斩波器调制，经反射镜至光栅，泵浦光改变传播方向后再由透镜聚焦到掺镁铌酸锂发射晶体上，产生ＴＨｚ辐射波，ＴＨｚ辐射波经两个离轴抛物面反射镜实现波束的扩束和准直，辐射到１２００ｍｍ的测试目标模型处。

ＴＨｚ波检测器由电光晶体、透镜、１／４波片、渥拉斯顿棱镜、光电二极管和锁相放大器等组成。目标模型反射的太赫兹波经直径１７０ｍｍ的全金属反射镜收集和偏轴抛物面反射镜聚焦后进入检测器。在检测器中，太赫兹反射波和探测光束共线通过电光晶体，反射波通过电光晶体将目标的信息调制到探测光束上。通过时间延迟系统调节反射波与探测光束间的时间延迟，实现太赫兹波整个时域波形的探测。１／４波片和渥拉斯顿棱镜主要是将被调制的探测光分成偏振正交的两束光，经光电二极管和差分锁相放大器接收，最后由计算机采集ＴＨｚ脉冲时域测试波形。系统中入射波和反射波间夹角为６．６。，为双站测量。

利用ＴＨｚ—ＴＤＳＲＣＳ测量系统，对１：１５０的Ｆ一１６战斗机缩比模型（长度１０ｃｍ、翼展６．７ｃｍ）进行了ＲＣＳ测量，图８（ａ）为水平放置的Ｆ一１６缩比模型的太赫兹散射波的瞬时振幅对数图，０。到１８０。分别为飞机的鼻锥、机翼、机身、尾翼和排气管。图８（ｂ）为水平放置的Ｆ一１６缩比模型ＲＣＳ，ＲＣＳ值从飞机鼻锥部的１．４ｃｍ２上升到机翼部的１９３

｛ａｌ熏一ｌｉ

Ｌｃｍ２。ａｎｌｐｌｉｔｕｄｅ／ｄＢＩｂｌＲ（Ｓ／ｃｍ‘¨。３００。∞２７００ｒ∥、弩譬悸≮０。一Ｆ１址．Ｈ（１）Ｉ．【１卫，【ｒｉｔｈ，ｌｌ¨ｊ１ｆｌ、ｔ；ｉ１１【Ｈｉｌｌ．Ｏｔｌ＇；；ｉｍＩ）ｌｉｌＩＩ（１

ＨＩｆ１｝１ｚ、ｖ＃Ｉ、Ｌｆｏｒｌｎ＞＿ＬａｔｔＬ－Ｉ＿【、ｄｉＩ＇Ｌ１｜！ＩｔＦ１ｈｓｒ：ｌＩｔ－ｎｌｆＨｌ【Ｉ；（ＩＲｔ、（ＪｆＩ？Ｉｆ］ｓｒ。ｉｈ１１１（¨ＩＬｌＨ（ａ）Ｉ？ｌ｛ｊ擞ｊ弘ｋ埘、簌敞日Ｊ．波瞬ｉＩｊ４Ｊ，；幅的刈数Ｈ：（ｈ）１１’１６横ｊ诬的ＩｔＬ、ｓ

２本单位太赫兹目标ＲＣＳ缩比测量研究能力

电磁散射重点实验室基于微波上倍频技术集成研制了亚毫米波ＲＣＳ缩比测量系统，测试频率为１１０～万方数据

１５４４强激光与粒子束第２５卷３２５ＧＨｚ，应用于缩比目标ＲＣＳ和二维散射图像的测量５０ＧＨｚｌ

６０ＧＨｚｌ

研究。

在１１０～３２５ＧＨｚ频段，实验室采用基于扫频的时域

法ＲＣＳ测量技术和小角度旋转目标ＩＳＡＲ成像方法，完Ｅ∞

勺

成标准体、飞机和舰船目标缩比模型的ＲＣＳ及二维散射∽

Ｕ配帅滞呐蜊

图像测量研究，验证了测量系统的可行性和测试能力、并２榔晰咿瀚Ｉ滞

得到应用。图９为缩比系数１：１５０的ＳＨ一６０直升机模型一｝脯

在１５０和１６０ＧＨｚ频点、ＶＶ极化下的ＲＣＳ随方位角变

化曲线，直升机模型长１２．４ｃｍ、宽２．２ＣｌＸＩ、高２．５ｃｍ，整ａｚｉｍｕｔｈ／（０１

体ＲＣＳ很小，均值在一３５ｄＢｍ２左右。方位角ｏ。为头部反Ｆｉｇ．９ＲＣＳｏｆｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒｓｃａｌｅｍｏｄｅｌｗｉｔｈｃｈａｎｇｅｏｆａｚｉｍｕｔｈ射信号，最大值约为一２１．８ｄＢｍ２；两个侧面ＲＣＳ在一２０图９直升机缩比模型的ＲＣＳ随方位角变化测试曲线ｄＢｍ２左右。

３结论

基于微波上倍频方式产生亚毫米波信号、接收采用下变频到中频方式进行幅相测试，建立了太赫兹低频段１１０～３２５ＧＨｚＲＣＳ测量系统，可进行连续波、步进扫频测量，最大测量带宽为１０５ＧＨｚ，采样点数最多为２０００１点，可对一些大型目标和地面地形、海面等环境开展缩比测量，得到低成本、高精度的ＲＣＳ测量结果和雷达成像成果。但测量频率在ＴＨｚ最低端，尚未达到较高ＴＨｚ波段，无法获取大型舰船目标微波、毫米波的全尺寸目标电磁散射特性数据，与国外研究水平存在较大差距，需对太赫兹波与目标作用散射机理、太赫兹时域光谱测量技术进行深入研究，使其应用于缩比目标ＲＣＳ测量研究领域。

参考文献：

［１］ＣｏｕｌｏｍｂｅＭＪ，ＨｏｒｇａｎＴ。ＷａｌｄｍａｎＪ，ｅｔａ１．Ａ１６０ＧＨｚｐｏｌａｒｉｍｅｔｒｉｃｐａｃｔｒａｎｇｅｆｏｒｓｃａｌｅｍｏｄｅｌＲＣＳｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ［ｃ］／／ＰｒｏｃｏｆＡＭ—

ＴＡ．１９９６．

Ｅ２３ＣｏｕｌｏｍｂｅＭＪ，ＦｅｒｄｉｎａｎｄＴ，ＨｏｒｇａｎＴ，ｅｔａ１．Ａ５８５ＧＨｚｐａｃｔｒａｎｇｅｆｏｒｓｃａｌｅｍｏｄｅｌＲＣＳｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ［ｃ］／／ＰｒｏｃｏｆＡＭＴＡ．１９９３

１２９－１３４．

［３］ＣｏｕｌｏｍｂｅＭＪ，ＨｏｒｇａｎＴ，ＷａｌｄｍａｎＪ，ｅｔａ１．Ａ５２４ＧＨｚｐｏｌａｒｉｍｅｔｒｉｃｐａｃｔｒａｎｇｅｆｏｒｓｃａｌｅｍｏｄｅｌＲＣＳｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ［ｃ］／／ＰｒｏｃｏｆＡＭ一

ＴＡ．１９９９．

［４］ＣｈｅｎＴＪ，ＣｈｕＴＨ，ＣｈｅｎＦＣ，ｅｔａ１．Ａｎｅｗｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｗｉｄｅ—ｂａｎｄｐｏＩａｒｉｍｅｔｒｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ０ｎＡｎ—

ｔｅｎｎａａｎｄＰｒｏｐａｇ，１９９２，４０（１２）：１５７３—１５７７．

［５］ＧｏｙｅｔｔｅＴＭ，ＤｉｃｋｉｎｓｏｎＪＣ，ＷａｌｄｍａｎＪ，ｅｔａ１．Ａ１．５６ＴＨｚｐａｃｔｒａｄａｒｒａｎｇｅｆｏｒＷ—ｂａｎｄｉｍａｇｅｒｙｏｆｓｃａｌｅ－ｍｏｄｅｌｔａｃｔｉｃａｌｔａｒｇｅｔｓ［Ｃ］／／

ＰｒｏｃｏｆＳＰｆＥ．２０００，４０５３：６１５—６２２．

［６］ＷｉｔｈａｙａｃｈｕｍｏａｎｋｕｌＷ，ＦｅｒｇｕｓｏｎＢ，ＲａｉｎｓｆｏｒｄＴ．Ｓｉｍｐｌｅｍａｔｅｒｉａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｖｉａｔｅｒａｈｅｒｔｚｔｉｍｅ—ｄｏｍａｉｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ［Ｊ］．Ｅｌｅｃ—

ｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔ，２００５，４ｌ（４０）：８００－８０１．

［７］ＢａｒｂｅｒＪ，ＨｏｏｋｓＤＥ，ＦｕｎｋＤＪ，ｅｔａ１．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ—ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｆａｒ—ｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒａｏｆｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｓｏｆｈｉｇｈｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓｕｓｉｎｇｔｅｒａｈｅｒｔｚｔｉｍｅ—

ｄｏｍａｉｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙｓｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙＡ，２００５，１０９（１０）：３５０１—３５０５．

［８］ＣｈｅｖｉｌｌｅＲＡ，ＧｒｉｓｃｈｋｏｗｓｋｙＤ．Ｔｉｍｅｄｏｍａｉｎｔｅｒａｈｅｒｔｚｉｍｐｕｌｓｅｒａｎｇｉｎｇｓｔｕｄｉｅｓ［Ｊ］．ＡｐｐｌＰｈｙｓＬｅｔｔ，１９９５，６７：１９６０—１９６２．

［９］ＣｈｅｖｉｌｌｅＲＡ，ＭｃＧｏｗａｎＲＷ，ＧｒｉｓｃｈｋｏｗｓｋｙＤ．Ｌａｔｅ—ｔｉｍｅｔａｒｇｅｔｒｅｓｐｏｎｓｅｍｅａｓｕｒｅｄｗｉｔｈｔｅｒａｈｅｒｔｚｉｍｐｕｌｓｅｒａｎｇｉｎｇ［Ｊ３．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ０ｎ

ＡｎｔｅｎｎａＰｒｏｐａｇ，１９９７，４５（１０）：１５１８—１５２４．

［１０］１ｗａｓｚｃｋＫ，ＨｅｉｓｅｌｂｅｒｇＨ，ＪｅｐｓｅｎＰＵ．ＴｅｒａｈｅｒｔｚｒａｄａｒＣＲＯＳＳｓｅｃｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＯｐｔｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｍｅｒｉｃａ，

２０１０，１８（２５）：２６３９９—２６４０８．

Ｒａｄａｒｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｓｃａｌｅ－ｍｏｄｅｌｔａｒｇｅｔｓａｔｔｅｒａｈｅｒｔｚ

ＷｕＹａｊｕｎ，ＨｕａｎｇＸｉｎ，ＸｕＸｉｕｌｉ，ＬｉＬｉ

（ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＳｃａｔｔｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００４３８，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｓｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｔｅｒａｈｅｒｔｚ（ＴＨｚ）ｒａｄａｒｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ（ＲＣＳ）ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｖｉｚ．ｍｉ—ｃｒｏｗａｖｅｕｐ－ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ｌａｓｅｒｄｏｗｎ－ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄｔｅｒａｈｅｒｔｚｔｉｍｅ—ｄｏｍａｉｎｓｐｅｃｔｒｕｍ．Ｔｈｅｉｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｌｉｋｅｓｅｔ—ｕｐｓ，ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｒｅｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＷｅｂｕｉｌｄａＴＨｚＲＣＳｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｐｏｎｅｎｔｓｂａｓｅｄｏｎｍｉｃｒｏ—ｗａｖｅｕｐ—ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄｅｍｐｌｏｙｔｉｍｅ—ｄｏｍａｉｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｗｅｅｐａｎｄｉｎｖｅｒｓｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｒａｄａｒ（ＩＳＡＲ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｔＯｐｅｒｆｏｒｍａｎｇｌｅ－ａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙ—ｒｅｓｏｌｖｅｄＲＣＳｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｎｓｃａｌｅ—ｍｏｄｅｌｔａｒｇｅｔｓ，ｔｈｅｎｔｈｅ２ＤｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｉｍａｇｅａｎｄＲＣＳｏｎｔａｒｇｅｔｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．

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万方数据

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