本发明专利技术提供一种RCS近场多站阵列测量装置和方法，测控系统控制多通道测量雷达中的发射机通过双极化发射天线阵列对近场距离内的目标进行柱面近场激励，目标散射的电磁波由放置于多角度的双极化接收天线阵列采集，进入多通道测量雷达的接收机，测控系统同时控制转台携带被测目标进行旋转运动，对目标不同角度进行测量，数据处理系统处理目标和定标体的全角度多站散射数据，经近远场变换和成像反演后获得目标精确RCS电平和空间散射强度分布图像。本发明专利技术利用柱面近场激励结合多站阵列和多通道测量系统可在极小的测试场地内快速完成对大尺寸目标RCS的精确测量和成像诊断，大幅缓解目前测试方法在测试场地规模、测试精度和效率上的限制。上的限制。上的限制。
【技术实现步骤摘要】
一种RCS近场多站阵列测量装置和方法
[0001]本专利技术属于雷达目标特性测试领域，更具体地，涉及一种RCS近场多站阵列测量装置和方法。
技术介绍
[0002]实现精确、高效的雷达散射截面（Radar Cross Section，RCS）测试，是贯穿低散射目标设计、出场和后期维护整个过程的重要问题。近场测试系统适用于大尺寸目标RCS测量和高分辨率成像诊断，是继远场、紧缩场测量之后出现的一种新的测试技术。
[0003]伴随雷达作用距离和探测能力的不断增强，对雷达散射特性的测试要求也愈发严苛，受限于被测目标的电尺寸，高精度目标特性测试面对重重困难。目前的目标特性测试系统多不具备对大尺寸目标的高精度目标特性测试能力。现有的外场或远场需要将目标放置于远场距离进行测试，易受外界电磁干扰，且需要金属支架固定于目标下，造成对目标特性的扰动，测量精度无法满足需求。室内紧缩场虽然可以实现全频段的精确测量，但需要更大尺寸的高精度反射面，尤其对于大尺寸目标，测试成本极高。室外近场可以在近距离对目标进行散射测量，但由于受到室外电磁干扰和场地杂波的影响，目前的RCS测试精度较低。室内近场可采用单天线测量的技术形式，此类测试场由于无法产生所需的远场条件，面临类似的精度问题。采用高精度柱面反射面的室内近场可产生波前为柱面的电磁波，虽然反射面尺寸有所降低，但仍需要较大尺寸的高精度反射面，测试成本较高，并且由于柱面场在一个维度上仍不满足远场条件，对复杂目标的测试精度有一定的影响。
技术实现思路
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种RCS近场多站阵列测量装置和方法，其通过双极化发射和接收阵列天线和多通道测量雷达，产生柱面波前的电磁波激励和多站接收孔径，有效降低地面和屋顶等环境杂波的影响，并且大幅提高对复杂目标的近场测试精度，提供了一种可在近距离对大尺寸目标RCS进行精确且高效测量的装置和方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种RCS近场多站阵列测量装置，包括多站阵列天线、多通道测量雷达、转台、测控系统、数据处理系统和定标系统；所述多站阵列天线包含发射天线阵列、接收天线阵列、发射分配网络和接收分配网络；所述多通道测量雷达包括发射机和接收机；所述测控系统用于控制多通道测量雷达中的发射机产生微波频段电信号，利用发射分配网络将信号传输至发射天线阵列；双极化的所述发射天线阵列用于将导行波转化为自由空间传播的柱面近场激励，对近场距离内的目标进行照射；双极化的所述接收天线阵列用于采集目标多角度散射的电磁波，所述电磁波通过接收分配网络进入多通道测量雷达的接收机；所述测控系统用于控制转台携带被测目标进行旋转运动，或控制所述定标系统的行走车携带整套近场测量装置围绕目标旋转，对目标不同角度进行散射测量；所述定标系统用于将标准定标体放置于测试静区内进行和目标相同的散射测试，以实现对目标测试结果的定标处理；所述数
据处理系统用于处理目标和定标体的全角度多站散射数据。
[0006]进一步地，所述发射天线阵列和接收天线阵列中包括双极化天线单元，其采用微波频段的双极化四脊喇叭天线或双极化Vivaldi天线或双极化贴片天线；所述发射天线阵列和接收天线阵列分别由等间距或不等间距的多个双极化天线单元组成，在测试频率形成一个大于目标尺寸的柱面近场测试静区；所述发射天线阵列和接收天线阵列平行排列，在阵列方向上天线相互交错排布；所述发射天线阵列和接收天线阵列包括多套，针对不同频段测试。
[0007]进一步地，所述发射分配网络和接收分配网络包含多级射频开关，通过切换将多通道测量雷达的发射和接收信号连接至对应的双极化天线单元上；或者所述发射分配网络和接收分配网络由每个天线之后的幅度/相位控制器、功分器和合路器组成，通过在不同频率引入所需的幅度和相位来实现多站阵列天线的发射场和接收场。
[0008]进一步地，所述发射机由VCO或DDS作为射频源直接产生微波频段激励，或由低频信号经混频器或倍频器抬高至微波频段激励，信号为步进跳频或线性调频体制，产生的信号经功率放大器放大后输出；射频源的输出端口带有开关控制，其通断由所述测控系统控制，实现连续波和脉冲模式间的切换；所述接收机接收到的信号由低噪声放大器放大后输入一级或两级混频器完成下变频，将接收到的射频信号下变频到10MHz附近的中频信号；所述中频信号经低通或带通滤波器进行频率选择后进入模数转换器，数字信号由中频数据处理板进行实时信号解调和压缩后输出并存储。
[0009]进一步地，所述转台为单轴机械转台，在所述测控系统的控制下携带被测目标绕中心以所需的速度旋转，或选择至所需的测试角度；所述行走车为AGV车，装备有电磁或光学自动导航装置，在所述测控系统的控制下携带整套近场测量装置沿规定的导航路径围绕被测目标行驶，完成对被测目标多角度散射特性的测试。
[0010]进一步地，所述测控系统包括主控计算机、时序控制器和测量通讯模块，其中所述时序控制器为采用FPGA为核心器件的数字板卡，通过发射时序控制信号。
[0011]进一步地，所述数据处理系统为数据处理电脑或专用服务器，负责综合处理所采集的目标散射信号，完成数据预处理、定标、近远场变换和成像反演的计算工作。
[0012]进一步地，所述定标系统由行走车、定标支架和定标体组成；所述行走车为自动行走车或者导轨车；所述定标支架具有低散射特性，采用泡沫支架或低散射金属支架；所述定标体放置于位于行走车上的定标支架上，所述行走车带载定标体到达指定位置进行定标测量。
[0013]本专利技术还提供根据所述的一种RCS近场多站阵列测量装置的测量方法，其通过测控系统控制多通道测量雷达中的发射机产生微波频段电信号，利用发射分配网络将信号传输至发射天线阵列，双极化的发射天线阵列将导行波转化为自由空间传播的电磁波，对近场距离内的目标进行照射，目标散射的电磁波由双极化的接收天线阵列采集，继而通过接收分配网络进入多通道测量雷达的接收机；所述测控系统同时控制转台携带被测目标进行旋转运动，或同时控制携带近场测量装置的行走车围绕目标运动，对目标不同角度进行散射测量；所述定标系统将标准定标体放置于测试静区内进行和目标相同的散射测试，以实现对目标测试结果的定标处理；目标和标准定标体的全角度多站散射数据最终由所述数据处理系统进行处理，将采集的近场散射信息转换为远场RCS电平和目标的空间散射强度分
布图像。
[0014]有益效果：（1）本专利技术使用双极化天线阵列，将近场球面波转换为柱面波，有效的降低了环境杂波对测试精度的影响。
[0015]（2）本专利技术中通过采用多站阵列，采集完整的目标近场散射信息，结合近远场变换，实现远场特性的近场多站精确测量，相比传统的单站近场测量方法，大幅提高了近场测量的精度。
[0016]（3）本专利技术中通过阵列近距离波束合成，结合近远场变换，将竖直方向的物理远场条件与水平方向的数学近场条件相结合，实现远场特性的近场测量，可以得到准确的RCS测量结果，提高了系统测量RCS的精度和效率。
[0017]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种RCS近场多站阵列测量装置，其特征在于：包括多站阵列天线、多通道测量雷达、转台、测控系统、数据处理系统和定标系统；所述多站阵列天线包含发射天线阵列、接收天线阵列、发射分配网络和接收分配网络；所述多通道测量雷达包括发射机和接收机；所述测控系统用于控制多通道测量雷达中的发射机产生微波频段电信号，利用发射分配网络将信号传输至发射天线阵列；双极化的所述发射天线阵列用于将导行波转化为自由空间传播的柱面近场激励，对近场距离内的目标进行照射；双极化的所述接收天线阵列用于采集目标多角度散射的电磁波，所述电磁波通过接收分配网络进入多通道测量雷达的接收机；所述测控系统用于控制转台携带被测目标进行旋转运动，或控制所述定标系统的行走车携带整套近场测量装置围绕目标旋转，对目标不同角度进行散射测量；所述定标系统用于将标准定标体放置于测试静区内进行和目标相同的散射测试，以实现对目标测试结果的定标处理；所述数据处理系统用于处理目标和定标体的全角度多站散射数据。2.根据权利要求1所述的一种RCS近场多站阵列测量装置，其特征在于：所述发射天线阵列和接收天线阵列中包括双极化天线单元，其采用微波频段的双极化四脊喇叭天线或双极化Vivaldi天线或双极化贴片天线；所述发射天线阵列和接收天线阵列分别由等间距或不等间距的多个双极化天线单元组成，在测试频率形成一个大于目标尺寸的柱面近场测试静区；所述发射天线阵列和接收天线阵列平行排列，在阵列方向上天线相互交错排布；所述发射天线阵列和接收天线阵列包括多套，针对不同频段测试。3.根据权利要求1所述的一种RCS近场多站阵列测量装置，其特征在于：所述发射分配网络和接收分配网络包含多级射频开关，通过切换将多通道测量雷达的发射和接收信号连接至对应的双极化天线单元上；或者所述发射分配网络和接收分配网络由每个天线之后的幅度/相位控制器、功分器和合路器组成，通过在不同频率引入所需的幅度和相位来实现多站阵列天线的发射场和接收场。4.根据权利要求1所述的一种RCS近场多站阵列测量装置，其特征在于：所述发射机由VCO或DDS作为射频源直接产生微波频段激励，或由低频信号经混频器或倍频器抬高至微波频段激励，信号为步进跳频或线性调频体制，产生的信号经功率放大器放大后输出；射频源的输出端口带有开关控制，其通断由所述测控系统控制，实现连续波和脉冲模式间的切换；所述接收机接收到的信号由低噪声放大器放大后输入一级...
【专利技术属性】
技术研发人员：诸葛晓栋，许鼎，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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