CN108414996A - 用于电磁散射特性测量的有源定标设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于电磁散射特性测量的有源定标设备，包括：接收天线、接收前端电路、衰减器、功放电路、发射天线；其中，接收天线用于接收测量雷达发出的雷达信号，并将接收到的信号通过接收前端电路发送到衰减器；衰减器用于对接收前端电路发送的信号按照预设的衰减值进行衰减之后发送到功放电路；功放电路用于对衰减器发送的信号进行功率放大之后发送到发射天线对外发射。本发明可精准模拟定标体雷达散射截面RCS，从而实现恶劣环境下非合作目标电磁散射特性测量的有效校准。

Description

用于电磁散射特性测量的有源定标设备
技术领域
本发明涉及电磁散射特性测量领域，尤其涉及一种用于电磁散射特性测量的有源定标设备。
背景技术
在现有的电磁散射特性测量系统中一般需要进行定标。实际应用中，对于能够控制的合作目标，可将其置入试验场地并采用已知RCS值的标准定标体(例如：定标球、定标圆柱体、定标矩形金属平板)进行定标，而对于无法控制、运动情况未知的非合作目标来说，其测量环境往往较为恶劣，易受到大风或者路况影响，不具备架设标准定标体的条件，故无法采用现有技术进行定标。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种便携的、可快速布设的有源定标设备，可精准模拟定标体雷达散射截面RCS(Radar Cross Section)，从而实现恶劣环境下非合作目标电磁散射特性测量的有效校准。
本发明的实施例提供一种用于电磁散射特性测量的有源定标设备，包括：接收天线、接收前端电路、衰减器、功放电路、发射天线；其中，接收天线用于接收测量雷达发出的雷达信号，并将接收到的信号通过接收前端电路发送到衰减器；衰减器用于对接收前端电路发送的信号按照预设的衰减值进行衰减之后发送到功放电路；功放电路用于对衰减器发送的信号进行功率放大之后发送到发射天线对外发射。
可选地，所述有源定标设备可模拟标准定标体的电磁散射特征，所述衰减值由所述有源定标设备模拟的标准定标体的RCS、工作距离以及测量雷达的工作频率确定。
可选地，标准定标体包括：定标球、定标圆柱体、定标矩形金属平板。
可选地，所述有源定标设备进一步包括连接于衰减器与功放电路之间的延时器，其用于对衰减器发送的信号按照预设的数值进行延时处理。
可选地，接收天线与发射天线通过可折叠的天线支臂安装于所述有源定标设备顶端的对角位置，以及，在工作状态中，连接接收天线与发射天线的天线支臂均向外伸展，发射天线处于接收天线前方。
可选地，接收天线与发射天线均为圆极化喇叭天线。
可选地，所述有源定标设备进一步包括蓄电池。
可选地，所述有源定标设备用于非合作目标的电磁散射特性测量。
可选地，测量雷达工作在X波段。
可选地，所述有源定标设备的定标精度优于±0.5dB。
由以上技术方案可知，本发明提供的能够实现以下技术效果：
(1)易于架设，能够适应非合作目标电磁散射特性测量的野外恶劣环境；
(2)可通过调节衰减器(步进0.5dB、量程31.5dB)实现定标量值的灵活可调；
(3)测量之前可首先通过外场试验对有源定标设备进行定标，从而保证其在对非合作目标的电磁散射特性测量时具有较高精度。
(4)有源定标设备实时性、集成性、便携性较高，便于伸展与折叠，可单人携带使用。
附图说明
图1是本发明实施例的有源定标设备的组成部分示意图；
图2是本发明实施例的有源定标设备的折叠状态示意图；
图3是本发明实施例的有源定标设备的伸展状态示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
本发明的发明人考虑到，对于无法控制、运动情况未知的非合作目标来说，其测量环境往往较为恶劣，易受到大风或者路况影响，不具备架设标准定标体的条件，无法采用标准定标体进行定标。于是设计以下的有源定标设备模拟标准定标体进行定标。
以下详细介绍本发明的技术方案。
图1示出了本发明的有源定标设备的组成部分示意图。如图1所示，本发明的用于电磁散射特性测量的有源定标设备可包括：接收天线、接收前端电路、衰减器、功放电路、发射天线。其中：
接收天线与发射天线组成天馈组合，接收前端电路、衰减器、功放电路组成收发电路部分。作为系统的结构组成及供电部分，有源定标设备还可包括机箱、手动一维转台与蓄电池。
具体地，接收天线用于接收测量雷达发出的雷达信号，并将接收到的信号通过接收前端电路发送到衰减器。衰减器用于对接收前端电路发送的信号按照预设的衰减值进行衰减之后发送到功放电路。功放电路用于对衰减器发送的信号进行功率放大之后发送到发射天线进行定向辐射。
在本发明实施例中，上述衰减值由有源定标设备模拟的标准定标体(如定标球、定标圆柱体、定标矩形金属平板)的RCS、定标距离以及测量雷达的工作频率确定。具体应用中，可根据标准定标体的RCS计算其在某一定标距离和某一频率下的实际衰减值，将其作为衰减器的衰减值即可实现对该标准定标体的模拟。
具体应用中，为了适应不同极化方式下的定标要求，接收天线与发射天线均采用圆极化喇叭天线。
特别地，为了增加接收天线和发射天线之间的隔离度，本发明将接收天线与发射天线通过可折叠的天线支臂安装于有源定标设备顶端的对角位置。工作时，连接接收天线与发射天线的天线支臂均向外伸展，使接收天线与发射天线的间距扩大，发射天线处于接收天线前方，从而防止发射天线对外辐射的电磁波信号直接通过旁瓣进入接收天线，进一步增加二者隔离度。工作完成时，可将天线支臂折叠以利于携带。有源定标设备的折叠状态与伸展状态分别如图2、3所示。
实际应用中，使用有源定标设备进行非合作目标的定标之前，首先需要利用外场实验对有源定标设备自身进行校准。具体地，可将标准定标体与有源定标设备进行异地实时定标，通过比较二者的RCS实现有源定标设备的精确校准。
在本发明实施例中，采用有源定标设备测量非合作目标RCS的原理如下：
根据雷达方程，雷达接收功率为：
其中，λ为雷达工作波长；σ为目标RCS；Pt为雷达发射功率；Gt为雷达发射天线增益；Gr为雷达接收天线增益，对同一收发天线而言Gt＝Gr；gr为雷达接收机增益；R为目标距离；L为雷达系统损耗；ε为大气衰减因子。
采取比测法时，可认为雷达系统本身性能稳定，将上式中相对不变的参数用系数K(雷达性能参数)来表示，即
这样，雷达方程可简化为
在利用有源定标设备进行定标时，可获得Pts、Prs、Rs、σs，因此即可计算雷达性能参数为：
其中：Prs为有源定标设备的回波功率，Pts为测量有源定标设备时的发射功率，Rs为有源定标设备的距离，σs为有源定标设备的RCS。
于是在测量非合作目标时，用计算出的K即可实现其电磁散射特性的测量，定标后的非合作目标RCS为：
其中，Prt为非合作目标的回波功率，Ptt为测量非合作目标时的发射功率，Rt为非合作目标的距离，σt为非合作目标的RCS。
经过多次试验，有源定标设备的定标精度优于±0.5dB，可满足恶劣环境下非合作目标电磁散射特征测量的要求。
根据本发明的技术方案，能够实现以下技术效果：
(1)易于架设，能够适应非合作目标电磁散射特性测量的野外恶劣环境；
(2)可通过调节衰减器(步进0.5dB、量程31.5dB)实现定标量值的灵活可调；
(3)测量之前可首先通过外场试验对有源定标设备进行定标，从而保证其在对非合作目标的电磁散射特性测量时具有较高精度。
(4)有源定标设备实时性、集成性、便携性较高，便于伸展与折叠，可单人携带使用。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于电磁散射特性测量的有源定标设备，其特征在于，包括：接收天线、接收前端电路、衰减器、功放电路、发射天线；其中，
接收天线用于接收测量雷达发出的雷达信号，并将接收到的信号通过接收前端电路发送到衰减器；
衰减器用于对接收前端电路发送的信号按照预设的衰减值进行衰减之后发送到功放电路；
功放电路用于对衰减器发送的信号进行功率放大之后发送到发射天线对外发射。
2.如权利要求1所述的有源定标设备，其特征在于，所述有源定标设备可模拟标准定标体的电磁散射特征，所述衰减值由所述有源定标设备模拟的标准定标体的RCS以及测量雷达的工作频率确定。
3.如权利要求2所述的有源定标设备，其特征在于，标准定标体包括：定标球、定标圆柱体、定标矩形金属平板。
4.如权利要求1所述的有源定标设备，其特征在于，所述有源定标设备进一步包括连接于衰减器与功放电路之间的延时器，其用于对衰减器发送的信号按照预设的数值进行延时处理。
5.如权利要求1所述的有源定标设备，其特征在于，接收天线与发射天线通过可折叠的天线支臂安装于所述有源定标设备顶端的对角位置，以及，
在工作状态中，连接接收天线与发射天线的天线支臂均向外伸展，发射天线处于接收天线前方。
6.如权利要求1所述的有源定标设备，其特征在于，接收天线与发射天线均为圆极化喇叭天线。
7.如权利要求1所述的有源定标设备，其特征在于，所述有源定标设备进一步包括蓄电池。
8.如权利要求1所述的有源定标设备，其特征在于，所述有源定标设备用于非合作目标的电磁散射特性测量。
9.如权利要求1所述的有源定标设备，其特征在于，测量雷达工作在X波段。
10.如权利要求1-9任一所述的有源定标设备，其特征在于，所述有源定标设备的定标精度优于±0.5dB。
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