CN115236650A - 一种室外远场双站目标rcs测量系统 - Google Patents

一种室外远场双站目标rcs测量系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种室外远场双站目标RCS测量系统，包括主控计算机和矢量网络分析仪，还包括转台组件、发射端和接收端；所述发射端和接收端均包括天线支架，所述发射端还包括所述矢量网络分析仪，所述接收端还包括测量信号收发组件。本发明中，是一套基于智能仪表和主控计算机的自动测控系统，具有数据采集、分析和处理能力，本系统利用矢量网络分析仪作为射频子系统，利用转台组件作为对极化和位置参数的控制变量，在多功能自动化测控软件的调控下，实现对目标一维、二维和三维成像以及RCS参数的多极化、多角度、多频点、多位置的更加精确可靠的测试。

Description

一种室外远场双站目标RCS测量系统
技术领域
本发明涉及电磁散射技术领域，具体地说涉及一种室外远场双站目标RCS测量系统。
背景技术
RCS，即雷达散射截面，RCS测量是雷达探测目标的一种方法，对于飞机、导弹、舰艇等的目标RCS测定以及定位研究具有重要意义。目前，随着各项RCS研究项目的不断推进，电磁散射特性测量的需求也逐步从暗室、近场测量条件向室外、远场等测量条件扩展。
在现有的目标RCS测量技术中，涉及到室外远场环境条件的，大多采用单站测量方式，即将天线的接收端和发射端设置在同一方向上，该方法较难实现待测物体在不同方向上反射的电磁波散射量的测量，不利于提供更加精确可靠的测量结果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种更加精确可靠的室外远场双站目标RCS测量系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种室外远场双站目标RCS测量系统，包括主控计算机和矢量网络分析仪，还包括转台组件、发射端和接收端；
所述转台组件立于室外远场中心，以所述转台组件为圆心作出半径为R的标识圈，所述发射端立于所述标识圈上，所述接收端可沿所述标识圈移动，并不与所述发射端位置重合；
所述发射端和接收端均包括天线支架，所述发射端还包括所述矢量网络分析仪，所述接收端还包括测量信号收发组件。
进一步地，所述转台组件包括转台、转接盘和透波支架，所述转台内设有与所述主控计算机无线连接的转台控制模块，所述转接盘固定在所述转台上，所述透波支架居中立于所述转接盘上，待测目标物固定在所述透波支架的顶部。
进一步地，所述转接盘采用金属材质，边缘环设有螺孔，所述螺孔内安装有连接至所述转台台面的沉头螺钉。
进一步地，所述透波支架呈上小下大的圆锥台结构，采用聚苯乙烯硬质泡沫材质，泡沫密度为16kg/m3，X波段下，透波支架的RCS不大于-40dBm2。
进一步地，所述测量信号收发组件包括极化旋转台、喇叭天线和手动极化器，所述手动极化器居中安装在所述极化旋转台的背面，所述极化旋转台的正面两端分别经由锁紧螺母安装有天线安装座，所述喇叭天线具有两组，分别安装在各所述天线安装座上，依次作为接收天线和发射天线，所述极化旋转台的正面并位于两组所述喇叭天线之间安装有隔离屏板。
进一步地，所述天线支架包括底座和升降杆，所述底座采用金属材质，所述升降杆采用非金属材质，所述升降杆居中固定在所述底座上；
所述矢量网络分析仪与所述极化旋转台分别安装在各所述升降杆的顶部，所述矢量网络分析仪经由射频电缆连接至所述主控计算机的通信接口。
进一步地，所述主控计算机内安装有具备时域门功能的测控软件，所述主控计算机的输出端口连接至显示单元，所述显示单元包括LCD或打印机。
进一步地，所述标识圈内为测量区，以所述转台组件为圆心作出半径为r(0<r<R)的吸波区，所述吸波区内密布有吸波角锥，所述吸波角锥的型号可采用PXB—J300。
进一步地，还包括移动小车，所述移动小车具有多个，分别安装在所述转台组件、发射端和接收端的底部。
进一步地，还包括辅助调控组件，所述辅助调控组件包括电性连接至所述主控计算机通信接口的射频功率放大器、低噪声放大器、定向耦合器和衰减器，所述射频功率放大器和定向耦合器均经由夹具可拆卸安装在所述发射端上，所述低噪声放大器和衰减器均经由所述夹具可拆卸安装在所述接收端上。
本发明的有益效果体现在：
本发明是一套基于智能仪表和主控计算机的自动测控系统，具有数据采集、分析和处理能力，本系统利用矢量网络分析仪作为射频子系统，利用转台组件作为对极化和位置参数的控制变量，在多功能自动化测控软件的调控下，实现对目标一维、二维和三维成像以及RCS参数的多极化、多角度、多频点、多位置的测试，具体的：将待测目标物置于室外远场中心的转台组件上，形成目标测量中心，发射端和接收端均置于围绕在转台组件外的标识圈内，围设形成测量区，在测量过程中，发射端立定保持不动，依次将接收端与发射端之间的弧度大小、转台组件的转动角度、转台组件的转动速度三个因素设定为自变量，完成在测量区内对待测目标物的RCS测量，且在单次测量时，仅改变其中一个自变量，另外两个自变量维持不变，最终得到目标“RCS vs角度”、“RCS vs频率”的测试数据，上述选用多个自变量并进行多次测试，有助于实现测量结果更加精确可靠的双站RCS测量试验。
附图说明
图1是本发明一实施例的整体结构俯视图。
图2是本发明一实施例的转台组件正视图。
图3是本发明一实施例的发射端俯视图。
图4是本发明一实施例的测量信号收发组件正视图。
附图中各部件的标记为：1、待测目标物；2、转台组件；201、转台；202、转接盘；203、透波支架；204、螺孔；205、沉头螺钉；3、吸波角锥；4、标识圈；5、发射端；6、接收端；7、矢量网络分析仪；701、射频源；702、微波接收机；8、天线支架；801、底座；802、升降杆；9、测量信号收发组件；901、极化旋转台；902、天线安装座；903、喇叭天线；904、隔离屏板；905、锁紧螺母；906、手动极化器；10、主控计算机；11、显示单元；12、移动小车；13、辅助调控组件；1301、射频功率放大器；1302、低噪声放大器；1303、定向耦合器；1304、衰减器；14、夹具。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。需要说明，若全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，“多个”指两个以上。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参见图1-图4。
本发明提供了一种室外远场双站目标RCS测量系统，包括主控计算机10和矢量网络分析仪7，还包括转台组件2、发射端5和接收端6；
所述转台组件2立于室外远场中心，以所述转台组件2为圆心作出半径为R的标识圈4，所述发射端5立于所述标识圈4上，所述接收端6可沿所述标识圈4移动，并不与所述发射端5位置重合；
所述发射端5和接收端6均包括天线支架8，所述发射端5还包括所述矢量网络分析仪7，所述接收端6还包括测量信号收发组件9。
本发明是一套基于智能仪表和主控计算机的自动测控系统，具有数据采集、分析和处理能力，本系统利用矢量网络分析仪作为射频子系统，利用转台组件作为对极化和位置参数的控制变量，在多功能自动化测控软件的调控下，实现对目标一维、二维和三维成像以及RCS参数的多极化、多角度、多频点、多位置的测试，具体的：将待测目标物置于室外远场中心的转台组件上，形成目标测量中心，发射端和接收端均置于围绕在转台组件外的标识圈内，围设形成测量区，在测量过程中，发射端立定保持不动，依次将接收端与发射端之间的弧度大小、转台组件的转动角度、转台组件的转动速度三个因素设定为自变量，完成在测量区内对待测目标物的RCS测量，且在单次测量时，仅改变其中一个自变量，另外两个自变量维持不变，最终得到目标“RCS vs角度”、“RCS vs频率”的测试数据，上述选用多个自变量并进行多次测试，有助于实现测量结果更加精确可靠的双站RCS测量试验。
在一实施例中，所述转台组件2包括转台201、转接盘202和透波支架203，所述转台201内设有与所述主控计算机10无线连接的转台控制模块，所述转接盘202固定在所述转台201上，所述透波支架203居中立于所述转接盘202上，待测目标物1固定在所述透波支架203的顶部。这样设计，在测试过程中，将所述待测目标物1置于室外远场中心的所述转台组件2上，形成目标测量中心，所述主控计算机10通过通信接口输出控制信号到所述转台控制模块，控制所述转台201目标方位轴的转动角度以及转动速度，将两者均设定为自变量，并且在单次测试时，保持所述转台201的转动角度不变，改变所述转台201的转动速度，或是保持转台201的转动速度不变，改变所述转台201的转动角度，实现对所述待测目标物1RCS测量。
在一实施例中，所述转接盘202采用金属材质，边缘环设有螺孔204，所述螺孔204内安装有连接至所述转台201台面的沉头螺钉205。这样设计，所述转接盘202有助于提高所述透波支架203在所述转台201上安装的稳定性。
在一实施例中，所述透波支架203呈上小下大的圆锥台结构，采用聚苯乙烯硬质泡沫材质，泡沫密度为16kg/m3，X波段下，透波支架203的RCS不大于-40dBm2。这样设计，为了减小泡沫塑料表面反射的影响，所述透波支架203采用圆锥形结构，自身表面与来波方向有一个角度α，目标处于静区中心位置，采用聚苯乙烯硬质泡沫材质不仅重量轻、价格便宜、适合不同测试目标的应用，且对单站或双站RCS测量均可使用，并且在X波段以下，自身背景反射较小，有助于提高测试的精准度。
在一实施例中，所述测量信号收发组件9包括极化旋转台901、喇叭天线903和手动极化器906，所述手动极化器906居中安装在所述极化旋转台901的背面，所述极化旋转台901的正面两端分别经由锁紧螺母905安装有天线安装座902，所述喇叭天线903具有两组，分别安装在各所述天线安装座902上，依次作为接收天线和发射天线，所述极化旋转台901的正面并位于两组所述喇叭天线903之间安装有隔离屏板904。这样设计，所述天线安装座902可进行0°～360°旋转，两个所述喇叭天线903可分别在水平、垂直极化状态下架设，满足所述待测目标物1在不同极化状态下的测试需求，但是需要注意的是，此处可以只做数据采集，而不做数据处理，同时，所述隔离屏板904起到吸波作用，避免两个所述喇叭天线903之间的波段相互干扰，有助于提高测试的精确度。
在一实施例中，所述天线支架8包括底座801和升降杆802，所述底座801采用金属材质，所述升降杆802采用非金属材质，所述升降杆802居中固定在所述底座801上；
所述矢量网络分析仪7与所述极化旋转台901分别安装在各所述升降杆802的顶部，所述矢量网络分析仪7经由射频电缆连接至所述主控计算机10的通信接口。这样设计，所述矢量网络分析仪7内设有射频源701和微波接收机702，所述接收天线和发射天线分别连接至所述矢量网络分析仪7(S21状态)的输出端口和输入端口，即对应为所述射频源701和微波接收机702；
在测试过程中，首先所述主控计算机10同步向所述矢量网络分析仪7和转台控制模块发出控制指令，控制所述射频源701进行无线电波信号能量的投放，由所述接收天线接收，并在到位后转送至所述发射天线，最终由所述发射天线发射向所述微波接收机702进行数据采集，改变自变量、重复多次测试，最终测得需求角度范围内(0°～360°)的所述待测目标物1的反射电磁波的散射量；
使用所述矢量网络分析仪7作为信号的收发单元，在扫频测试时可以实现FFT和IFFT变换，并经由所述射频电缆与所述主控计算机10通信相连，所述射频电缆具有高稳幅稳相的电性能以及高抗弯曲的机械性能，既可大幅降低电缆损耗，又可大幅提升信号传导速度。
在一实施例中，所述标识圈4内为测量区，以所述转台组件2为圆心作出半径为r(0<r<R)的吸波区，所述吸波区内密布有吸波角锥3，所述吸波角锥3的型号可采用PXB—J300。这样设计，PXB型的所述吸波角锥3是电损耗吸波材料，为实现对无线电波良好的匹配可以采用几何锥体结构，所述吸波角锥3垂直入射时，其波阻抗由377Ω渐变至0.8Ω，降低反射影响；因所述吸波角锥3具有较好的电导率，所以对于进入内部的无线电波，可迅速将电磁能转换为欧姆能，从而将无线电波吸收衰减掉。
在一实施例中，所述主控计算机10内安装有具备时域门功能的测控软件，所述主控计算机10的输出端口连接至显示单元11，所述显示单元11包括LCD或打印机。这样设计，所述测控软件起到对目标散射特性参数进行分析、实现一维、二维和三维成像，并得出目标RCS值系列参数的作用，所述时域门可提高测试精度，最终可以在所述LCD上直接显示或者通过所述打印机输出上述各特性参数；上述各系统软件均采用模块结构，操作人员只需根据菜单提示，键入所要求的相应参数，就可自动进行测试和分析计算，并可快速得到所需的高精度的测试结果。
在一实施例中，还包括移动小车12，所述移动小车12具有多个，分别安装在所述转台组件2、发射端5和接收端6的底部。这样设计，所述移动小车12可手动推动，可进行前进、后退、转弯运动，小车具有固定、减震、水平调节功能，便于推动所述转台组件2、发射端5和接收端6进行移动和位置调整，同时，由于本测试系统是在室外进行，由于仪器需要进行防潮防湿保护，所以可在移动小车12的外部添加雨篷，起到对精密仪器的保护作用。
在一实施例中，还包括辅助调控组件13，所述辅助调控组件13包括电性连接至所述主控计算机10通信接口的射频功率放大器1301、低噪声放大器1302、定向耦合器1303和衰减器1304，所述射频功率放大器1301和定向耦合器1303均经由夹具14可拆卸安装在所述发射端5上，所述低噪声放大器1302和衰减器1304均经由所述夹具14可拆卸安装在所述接收端6上。这样设计，在测试过程中，当高频段动态范围不够时，可将所述辅助调控组件13经由所述夹具14分别一一对应夹持安装在所述发射端5或接收端6上，所述射频功率放大器1301起到补偿射频电缆损耗和空间损耗的作用，以便发挥所述矢量网络分析仪7的动态性能，为使所述微波接收机702接收的能量同输出端口处的能量相匹配，所述定向耦合器1303耦合输出信号到仪表端口接入30dB衰减量的所述衰减器1304。
应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种室外远场双站目标RCS测量系统，包括主控计算机(10)和矢量网络分析仪(7)，其特征在于：还包括转台组件(2)、发射端(5)和接收端(6)；
所述转台组件(2)立于室外远场中心，以所述转台组件(2)为圆心作出半径为R的标识圈(4)，所述发射端(5)立于所述标识圈(4)上，所述接收端(6)可沿所述标识圈(4)移动，并不与所述发射端(5)位置重合；
所述发射端(5)和接收端(6)均包括天线支架(8)，所述发射端(5)还包括所述矢量网络分析仪(7)，所述接收端(6)还包括测量信号收发组件(9)。
2.如权利要求1所述的室外远场双站目标RCS测量系统，其特征在于：所述转台组件(2)包括转台(201)、转接盘(202)和透波支架(203)，所述转台(201)内设有与所述主控计算机(10)无线连接的转台控制模块，所述转接盘(202)固定在所述转台(201)上，所述透波支架(203)居中立于所述转接盘(202)上，待测目标物(1)固定在所述透波支架(203)的顶部。
3.如权利要求2所述的室外远场双站目标RCS测量系统，其特征在于：所述转接盘(202)采用金属材质，边缘环设有螺孔(204)，所述螺孔(204)内安装有连接至所述转台(201)台面的沉头螺钉(205)。
4.如权利要求2所述的室外远场双站目标RCS测量系统，其特征在于：所述透波支架(203)呈上小下大的圆锥台结构，采用聚苯乙烯硬质泡沫材质，泡沫密度为16kg/m3，X波段下，透波支架(203)的RCS不大于-40dBm2。
5.如权利要求1所述的室外远场双站目标RCS测量系统，其特征在于：所述测量信号收发组件(9)包括极化旋转台(901)、喇叭天线(903)和手动极化器(906)，所述手动极化器(906)居中安装在所述极化旋转台(901)的背面，所述极化旋转台(901)的正面两端分别经由锁紧螺母(905)安装有天线安装座(902)，所述喇叭天线(903)具有两组，分别安装在各所述天线安装座(902)上，依次作为接收天线和发射天线，所述极化旋转台(901)的正面并位于两组所述喇叭天线(903)之间安装有隔离屏板(904)。
6.如权利要求5所述的室外远场双站目标RCS测量系统，其特征在于：所述天线支架(8)包括底座(801)和升降杆(802)，所述底座(801)采用金属材质，所述升降杆(802)采用非金属材质，所述升降杆(802)居中固定在所述底座(801)上；
所述矢量网络分析仪(7)与所述极化旋转台(901)分别安装在各所述升降杆(802)的顶部，所述矢量网络分析仪(7)经由射频电缆连接至所述主控计算机(10)的通信接口。
7.如权利要求1所述的室外远场双站目标RCS测量系统，其特征在于：所述主控计算机(10)内安装有具备时域门功能的测控软件，所述主控计算机(10)的输出端口连接至显示单元(11)，所述显示单元(11)包括LCD或打印机。
8.如权利要求1所述的室外远场双站目标RCS测量系统，其特征在于：所述标识圈(4)内为测量区，以所述转台组件(2)为圆心作出半径为r(0<r<R)的吸波区，所述吸波区内密布有吸波角锥(3)，所述吸波角锥(3)的型号可采用PXB—J300。
9.如权利要求1所述的室外远场双站目标RCS测量系统，其特征在于：还包括移动小车(12)，所述移动小车(12)具有多个，分别安装在所述转台组件(2)、发射端(5)和接收端(6)的底部。
10.如权利要求1所述的室外远场双站目标RCS测量系统，其特征在于：还包括辅助调控组件(13)，所述辅助调控组件(13)包括电性连接至所述主控计算机(10)通信接口的射频功率放大器(1301)、低噪声放大器(1302)、定向耦合器(1303)和衰减器(1304)，所述射频功率放大器(1301)和定向耦合器(1303)均经由夹具(14)可拆卸安装在所述发射端(5)上，所述低噪声放大器(1302)和衰减器(1304)均经由所述夹具(14)可拆卸安装在所述接收端(6)上。
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CN117803637A (zh) * 2024-02-28 2024-04-02 安徽新建控股集团有限公司 一种自调节点位的工程用液压升降系统
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