TW298690B - Radar cross section measurement system implemented with non-uniform amplitude taper wave-front removal technique - Google Patents
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經苻部中央结準XJA工消分合作社
A (i 1$ G 五、發明説明（I ) . (1)發明背景： 《 •v 及反伯測等技術的快速進展，例如：隱形★機之應世 ，使得雷達截面積量測技術研發更加重要.β 2.測之雷達截面積，—般皆以縮距量測系統拖11#)^】 内進行量測。基本上，縮距量測使用大型拋物面反射天線 ，使#電波於短距離内，波前相位(Phase) 一致，達到平面波輻射之效 5vV2ii,(Far-Field)量測條件。如圓⑴所示：抛物面反射天線 縮距量測系統。 面天線"，以SA5751縮距系统爲代表。其反射天線以拋 么勿面严基；構，並於反射面邊緣附加惩盆版散射结構（Ser rat ed 期产V "邊界散射,（Edge 效應，降低平面波之 振幅鏈波"（Ripple)。如圖（2)所示：鋸齒狀缩距反射面天線。 4· 縮距天ff將5射面錄齒狀邊緣，改進爲徐缓泡逍的遂^结 效降低平面波之”鏈波效應”。如圖⑶： 以鋸齒狀或滾狀結構之缩距反射面天線，其電波輻射場型， f本天〒^寸°此有限的”天線口握”保erature βιζήϋ吏仔气射平面波二振賴分佈，將隨著橫向距離的增加（即遠離 ，其振輪強度類著的衰減。丨此振賴分佈特性，稱之爲” t圖（4)^斤示：銘齒狀及滚狀結構縮距天線，非均勻振幅分佈特性。 線因本質上具有此種特性，使得有效的量測空間，受限於狹有 佈°/ί SA5751錄齒狀‘距天線系统爲例% 在陽'尺寸约12°尺寬，而電波靜域卻只能達4叹宽（以。 衰減量爲標準）。圖（5):實測二维平面振幅分佈特性。 . 6 -若$^加電波靜域範圍，以期能測量較大尺寸之目標物， ^巨反射面天線之尺寸。但是因電波暗室内空間條件的限制、，及‘刑后 情確度等之困難因素，使得加大反以^尺 加電波靜域竓圍的方法，並非理想的改進方向。 曰 7- ^振，分佈消除法之雷達截面積量測系统”， 巧波，波前振幅分佈，經改良後之快速量測控^流 ^線尺寸，即可增加電波靜域範圍，加大可測目 有效可测範固幾可達反射面天線之實際橫向尺寸"物1尺寸其検向 木㈣尺及边财S R；家群⑽S)以規格（21叫297公^· f請先閱請背面之i.t.t事項再M，ftT本Η) 裝. AG Η 6 五、發明説明（么） (2)發明概述： 1. 本索"具波前非均勻振幅#佈消除法之雷達截面積量測系統"，發明之目 的，在於解決因縮距平面波,波前振幅非均勻分佈所造成的量測读差及 $大電波靜域之問題.如前項發明·背景所述，以縮距反射面天線▲生的□ 孝電磁波，其相位(Phase)雖能達到波前（（Wve Front)—致之特性， 構成平面波(PI ane Wve)，如圖（6)所示.但其振幅（/\叩〖i t U(je)卻無法 達到均勻分佈之要求，即波前非均勻振幅分佈，如圓⑺所示..此特性^ 得，測目標物各部位，所照射的電磁波振幅強度不一.波前中心點最強， 愈遠離中心點愈弱，而非實際遠場(Far Field)雷達波所要求的均勻平 面波(thiform Plane Vfive).縮距反射面天線發射時有此誤差，接收目 巧物之回波時.亦經此同一縮距反射面天線·故此波前非均勻振^分佈 於實際量測時呈現雙重誤差之影響.本索發明之目的即欲去除此 波則非均勻振幅分佈所造成的量測誤差. 2. ^用，方法，乃是先以理論計算法"物理光學"（physical Mth〇d )(Ρ〇)與"幾何繞射理論"（Ge〇metri ca〖Theory of Di f fract i on) [i )二分Ϋ縮距反射面天線產生的平面波，各頻段之波前振幅分佈 .觀測資料則以··反 β 成口徑雷達"（Inverse Synthetic Aperture Radar ΗτςΑΡΜ 達，像技術(F〇CUed佐如1· InH£ing)，處理各觀測角度之回 得物的雷達影像.據此雷達影像,即可得知目標物各散 置及散射(Scatteri ng)強度·比較各散射點之分佈位置與波前 置，即可得知每一散射點受波前振幅分佈不均‘影響 速但 騐，使確;:^尨^： f紹之 3· 波前非均勻振幅分佈消降法，，^ί多.因此本案爲配合此" 方式，式πη” #严)旋轉量測 ，.非線上型"⑽-Li ne)的1¾以g 制流程並且將 即時資料處理流锃.如此，即可達到^今:^^J a". (Q1七ne)的 達截面積向量合成等一系列f 3像處理，振幅補償及·雷 前非均勻振幅分佈消‘法之雷達構成本案之具波 S家從準（CNS)甲 <；規格（2ΐ〇Χ297公及） 先 間 讀 背 ift 之 注 ,¾ f 項 再 木 η 装 線 經濟-?7十央橾準局员工消費合作社印51 d乂張尺度边;η中 Λ 6 η 6 2^86ύ0 五、發明説明（3 ) (3)發明説明：
•V 發明之詳細説明；概分爲兩大部份分述如下： .1 A波前非均勻振幅分倚消除法. B.快速雷達截面積量測系統. A·波前非均勻振幅分佈消除法 1.波前振輻分佈特性計算： 以"物理光學"（PO)及•'幾何繞射理論”（CTD)計算縮距反射面天線，於任 一量測頻率之平面波輻射場型包括波前相位分佈及振幅分佈，如圖（6) :波前相位分佈特性及圖（7):波前振幅分佈特性。並建立成資料檔案 ，以供振輻補償時應用.^ 彳0'::::: 2-聚焦雷遠影像處理： .0請先閲讀背面之iit事項再填寫本頁) 截以距角構j:，xc相 達)*等各結域正Μ之 雷ctJL-私的象修y點 般pe小應器波當1射 1尨大對射電適用散 -1.^.. 測|置化&先-5及 積以向之意輕必㈣位 面认橫度示初則吨對 .^"fe 於 requ 物"116 llccbr N:(f=右泠相Lr,Al 辭値器：橫振WIS: f虐射9)之前釗''(1 4響反«(懲0| 像波 且置影 小放、&纟 大越佈π 同跨分u 之 等距響 距離 分 回 t 3 ¥"ί 以同積反的乍應I RCV.相㈤角叹約^.物 影強標 量:5¾¾佈射目 測 > 轉k已分散知 —,^η上此其得 度圏Γ)以際對及可 角如 測，例 ί T/- tl"實欲置即 若位 裝. 線 G^>〇 = I：5£(/,0exp (2(χθ-γ) λ (1) 經苻部屮央榇準局β,-χί?奸合作社..5-^ E(J、θ) G〇，少） θ Λ X y 目標物雷遠回波，電場強度測量値. 目標物雷達影像. :测量頻率. :觀测角度 :測量波長-A = c// ; C:光速 :橫向座標（Cross Range) :縱向座標（Dbwn Range)
3. fe濟部中夬標準局貝工消費合作社印夂 A6 B6 亦’振利愈來會影 度前，得開，之 強波外使散響^-.· 其知之，分影焦法 ，得此點而的聚換 同可除，缺大散全轉 不亦。之加擴用葉 的此性散的點採立 置由重擴離焦案傅 位。嚴點距種本速 置弱之焦旋此。快' 放愈度有Μ,。差价 向度確會因般誤1) 橫強準因會一成1( 因射測，，糊造Θ 器反#-像度模，Μ 射，積影強像償Φ 反點面達射影補£* 角心截雷敢得的ii 個中達之的使佈XII 五向雷得點，分；g 出橫..響求射確幅g 看離影換氣準振封 顯遠，轉之不勻g ) 明愈佈葉心距均g 可。分±-中焦非,^ /V ，同勻傅轉同來法 明像不均速旋如將理 説影著非快離就得處 月 #顯幅用遠。使像 G(^^)=ZI：£(/)0exp 一 J2 ‘ r2(λ：sin Θ-ycos^) 五(/，的：目標物雷達回波，電場強度測量値. G(x，>〇 :目標物雷達影像· 測量頻率. 觀測角度 測量波長· ；l = c// ;、f:光孝 橫向座標（〇oss RangS5'_ 縱向座標（Ebwn Range)
θ λ X y (請先«讀背面之.;±意事項再塡寫本頁) (2) 此方法對任一散射點位置之旋轉位移，都以予修正處理，可得到全聚 焦之雷達影像，無能量擴散的問題。如圖（II):五個角反射器之全聚 焦雷達影像。圖（10)非聚焦影像’此處全衆焦影像所顯示之橫向 回波衰減，則非均勻振幅分佈之影響，而無焦點擴散之情行。 於此，即可進订非均勻振幅補償工作。 波前非均勻振幅補償： 利用步驟步^2)，振幅分佈計算及全聚焦雷達影像之結果，依 其空間相對仨置，對各個散射點強度做振幅補償： G(x,y) = 〇(x^y) .T(x,y) (3) —裝 訂. .線( 本紙張尺度適用中國g家標半（CN.S) ψ 4規格（21C1 χ 297公 82. 9. 0.000 Λ (; IUi 五、發明説明（岁） G(x，_v):振幅補償後之雷達影像。 G(x，_y) ··振择補償前之雷達影像。 八％，·)^):參'考點的波前振幅強度。 ! 八义少）：.,波前非均勻振幅分佈特性。 在本朴tv —次平方1 ’乃考慮量測時發射及接收振幅分佈之雙重影響. ίϊίΐίίί選擇波前振幅最大値之位置亦即是量測系統之校正點. 達’即已去除波前非均句振幅分佈之影響。圖 之^ 1全聚焦雷達影像的五個角反射器，顯 巧料她齡佈之影響已完全去除 截面積値，無法全然相同，此乃因焦聚擴散之故。由逆 散射點影像向量合成： ίϊίϊ f ’其if散胸可細難置及觀冽頻 處理過程，得ί;目ώ各觀亦即是(式·反向 Μ 先 閲 in 背 而 之 注 * 項 再 % 本 左(/，^)= ΣΣ(5(λ：，少)exf 七j2n 2(xsin Θ- j/c〇s6»)V - l A J 一 ⑷ 經濟部中央標準局员工消分合作社印5i G〇^v):振幅補償後之雷達影像。 办亦，幅^^目標物雷達回波，電場 . /:測里頻率. θ :觀測角度乂 ：巧量波長.a=c// : c:光 义：棱向座標（Cr〇Ss Range) 、 少：縱向座標（Dnvn Range) 從上式之振幅祕後的電韻度㈣故(/ 目標物雷賴面積〇(/，0: 〇(/,&) Ε{/,Θ) Ε, (5) i Λ 度 尺 rR fj 紙 本 S家榀準（CNS) Ή規格（210父297公龙:) Π ()五、發明説明（6) 左(/，的:振幅補償後的電場強度測量値. 〇</，句··振幅補償後的目標物雷達截面積. 尽：系統校正之電場強度量測値. K:供系统楝正之標準銅球的雷達截面積. 圖（H):經振幅捕償後，五個角反射器之雷達截面積針成久户 峰値t增加3MdB。此爲去除了波前非均勻振幅分 5 ·平行處理式振幅補償流程 B s i i i J ^ 如行㈣,度度像影時 程^/s.·^.角角影的即 I圖像將補率流時JB測測作次可 之及影，幅效償同IL量量角一償。 度5)達理振理補亦α以當當65後捕償 角(1雷處及處幅時0.Μ。而第最幅補 測囷焦算理昇振測爲8j理。對，振幅 觀如聚計處提Bf·量隔12處償，時之振 個例全的像幅即波間需像補間束積行 各。器複影大之微測理影幅區結面進 於之射繁，可案於量處行振理測截始 野理反，測即本作，之進及處量達開 (2補補當.，適、. 循，需相須. 取角皆作只 t測角X-則 皆觀測償， ，度觀補行 値30個幅進 測爲一振時 量6)每得同 价U。使償 圖 則 ·*/ 達達處像顯 使待紂Ml T。償需:3气時時pi 所而仏㉔⑽⑽振及果 (1舉'Jll第第理處示 償償耗當.?:得測 處角是觀， 驟個的將程 步五期能流 償之預若理 補後〒，處 幅償故是則 振補，但 5)與理。.良 以前處晚教 5 . ^ 工度'^3雜度雷才 貧书達度像爲固吏完 射至雷角影角7<t5r 系ο固固乍9-，v 幅-9;5碓^:12後理動 振由料貼以第最處测 勻需^w^6至當始量 均度f料料料，開有S5f;;!llss 幅需即則 (-先間請背而之"-"賀項再项寫本?1- ,¾ 統 系 則 ··/ 量 積 面 截 Lr~ I 璉 雷速 快 B- 經濟部屮央標準而员工消赀合作社印^ Μ量料 續資度測”特開 1#州測角歡物至， 速(L量多個標台统 快”之置1目平系 積#物料形定畢 面以*標資情設完 截5”目此佈達描 達§物測。分到掃 雷㈣標#;波、I當待 頻Μ目將回點，， 變封到是達射度描 ，U得即雷散角掃 度']0可，之”测頻 tig，测度向觀多 則 ··/ 量 同 不 置經傳度後和。角之 頻I㈣，處乃然台 性沾^上像，，平 漆_)4台影式轉#· ” kge平之方旋旋 以lbn轉式測止動 :MR,旋焦量停趨 法£ I 一聚的，再 方⑭DD於全統後 率 線點 射 量·理是後至 式負f物到轉波觀 方射；ζ標得旋微個 變.S 3目，制啓一 Mi-t測法控開下 遏 度 尺 張 本 CN /V 準 <?: 家 s 格 樹 & ,9 五 7 /(V 明 説 明 發 TV -HT'US. ,"。十搾 測作氣轉時味，人角數勻~ 量X始旋即I1JL統測紛均一 式測私。的.jf系如縮非JI 進量從度台> 號理止可前^ 步度台角平訊t終，波；2 種角平測轉波像達式得'# 此多轉觀旋回影到方使t' 。得.炎止視錄並t 測使設終監記列直φί，成 量，預之時行陣，统多構 行缓是設隨即理測ί#.良Γ. 進遲乃預亦，處量：5益的， 度應，至式時行續較助)i.*K 角反式轉程度平持比昇nfi£ 測的方旋制角至此，於έ-:ειιι f測的控測送如式之1-錄 動之.速.控達量⑼理a'JJ以4 平案當I角立7#办，償^ 篇揉IEW度 ΓΒΕ iii 此 ill 系統架構：如圖（〗8)所示 K微電算機量測控制系統：VAX38〇0 Cbnputer。 2 波量測系統 * RM9 Radar System® 3.縮距天線及旋轉平台：Compact Range System。a rv I 4·，行處理陣列系統：Μφ4000知ray: & οη ° 1 5.影像處理系统：pS390 inage Pr〇cess〇I·。 6·資料傳送網路結構 :Ethernet and Q~Bus。 V^BSOO微電算機爲整個量测系統的主控中心，負各 傳送等工作。微波量測系統以鹏·網路分析&主g 步^ 波訊號之健《收。縮m爲S廳1 置於電波St室(*1。陣列平行處理以腦_^轉平口门 十個運算器組成，可同時處理數個雷達影像’並且進行g 理系统爲_，負责影像顯示及輸出。所有的系5像卷 經濟部+央標準局ΚΧ工消费合作社印y 本紙5R尺度边用中S K家砟準（CKS)甲4規格（21 (1X 297公龙） (請先間讀背而之汰意事項存培寫本茛)
Λ 8 Β8 C8 D8 298690 ffl式 圖例説明： 圖（1):抛物面反射天線，缩距雷遠截面積量測系統。. 圖（2):鋸齒狀邊緣縮距反射面天線。 圖（3> :滾狀邊緣缩距反射面天線。 圖（4):鋸齒狀及滾狀縮距系统，波前振幅分佈特性。 圖（5):實測二維平面，波前振幅分佈特性。 囷（6):波前相位分佈特性，理論計算。 圖（7):波前振幅分佈特性，理論計算。 圖（8):補償前，五個角反射器之雷達截面積値。 圖（9):相同大小且等距橫向放置之五個角反射器結構示意圖。 圖（10):振幅補償前，五個角反射器之非聚焦雷達影像。 圖（11):振幅補償前，五個角反射器之聚焦雷達影像。 圖（12):振幅補償後，五個角反射器之聚焦雷達影像。 圖（13):振幅補償後，五個角反射器之非聚焦雷達影像。 圖（14):振幅補償後，五個角反射器之雷達截面積値。 圖（15) : 30度觀測角，振幅補償前，五個角反射器全聚焦雷達影像。 圖（16) : 30度觀測角，振幅補償後，五個角反射器全衆焦雷達影像。 圖（17):波前非均勻振幅補償，即時平行處理流程。 圖（】8):快速雷達截面積量測系統，系統方塊圖。 ......................................................'^ 一琦先間"背而之注意事項再行蜻製) 線 經濟部中央標f-局！e工消费合作社印¾ 2
Claims (1)
- 公告恭A8 B8 C8 D8 ^ [Ο,Ί申請專利範圍 經漓部中央標準局爲工消费合作社印製 I—種波前非均勻振幅分佈消除方法，其包含下列步驟； (1) 以反合成口徑雷達全聚焦雷達影像處理，將待測目標物的回波信號轉換成 雷纖像之步驟J (2) 以反射面之波前非均勻振幅分佈特性，對該目標物的雷達影像，施予發射 及接收雙重振幅補償ί (3) 將該振幅補償後之雷達影像，以向量合成法，合成各散射點之回波強度， 轉換成已消除波前非均勻振幅分佈影響的雷達截面積量測値。 2. 如申請專利範圍第1項所述之一種波前非均勻振幅分佈消除方法，其中包爸以 物理光學及幾何繞射理論，分析反射面之波前非均勻麵分佈特性。 3. 如申請專利範圍第ί項所述之一種波前非均勻振幅分佈消除方法，其中包含以 全聚焦雷達影像方法，處理目標物之雷達影像，以獲得該目標物各個散射點之 正確位置及回。 4·—種具有可消除波前非均勻振幅分佈之雷達截面積量測系統，其包含下列裝 置； (1) 用以統合控制雷達截面積量測系統^作之量測控制裝匱？ (2) 用以發射電磁輻射及接收回波訊號之微波量測裝置> (3) 用以將球面電磁波反射成平面波之反射面天線， (4) 用以支撐目標物並使之旋轉至各量測角度之旋轉平台> (5) 利用第1項之波前非均勻振幅分佈消除方法，處理目標物雷達影像之影像 處理裝置？ (6) 利用第1項之波前非均勻振幅分佈消除方法，處理振幅補償之平行陣列處 理裝置。 5. 如申請專利範圍第4項所述之一種具有可消除波前非均勻振幅分佈之雷達截面 積量測系統，其中旋轉平台受量測控制系統之控制’以持續且適當配合微波掃 描速率之旋轉速度，連續量測目標物各個觀測角度之回波強度。 6. 如申請專利範圍第4項所述之一種具有可消除波前非均勻振幅分佈之雷達-面 積量測系統，其中影像處理裝置，係以PS390影像處理器爲主架構，可同時 處理數個連續觀測角度目標物回波之全聚焦雷達影像。 7. 如申請專利範圍第4項所述之一種具有可消除波前非均勻振幅分佈之雷達截面 積量測系統，其中平行陣列處理裝置，係以MAP4000陣列處理器爲主架構’ 可同時平行處理目標物雷達影像之波前非均句振幅分佈雙重補償，並且時以 向量合成法，將振幅補償後之雷達影像轉換成該目標物的雷達截面積値。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（21〇Χ2§7公釐） (請先閲讀背面之住意事項再填寫本頁) M !
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW82106221A TW298690B (en) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | Radar cross section measurement system implemented with non-uniform amplitude taper wave-front removal technique |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TW298690B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108983195A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-12-11 | 桂林电子科技大学 | 基于子阵列自适应成像的目标雷达散射截面积测量方法 |
| EP3584590A1 (en) * | 2018-06-20 | 2019-12-25 | Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG | Measurement method and system for increasing the effective size of a quiet zone |
-
1993
- 1993-08-04 TW TW82106221A patent/TW298690B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3584590A1 (en) * | 2018-06-20 | 2019-12-25 | Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG | Measurement method and system for increasing the effective size of a quiet zone |
| US10914774B2 (en) | 2018-06-20 | 2021-02-09 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Measurement method and system for increasing the effective size of a quiet zone |
| CN108983195A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-12-11 | 桂林电子科技大学 | 基于子阵列自适应成像的目标雷达散射截面积测量方法 |
| CN108983195B (zh) * | 2018-08-17 | 2022-08-30 | 桂林电子科技大学 | 基于子阵列自适应成像的目标雷达散射截面积测量方法 |
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|---|---|---|---|
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