前言
太赫茲波在電磁波譜中位于微波與紅外之間,具有一些特殊的性質(zhì)。在太赫茲頻段下有效獲取并分析目標(biāo)的散射數(shù)據(jù),對(duì)于目標(biāo)建模與識(shí)別有著重要作用,對(duì)于隱身/反隱身技術(shù)也有著重要意義。本書的研究目的是為建立太赫茲頻段目標(biāo)電磁散射特性模擬測量能力奠定技術(shù)基礎(chǔ)。太赫茲頻段目標(biāo)電磁散射模擬測量技術(shù)的發(fā)展可以擴(kuò)大目標(biāo)電磁散射測量的應(yīng)用范圍,可以在相對(duì)較小的電波暗室內(nèi)測量超電大尺寸的目標(biāo)縮比模型的雷達(dá)散射截面(Radar Cross Section,RCS)。所以,研究太赫茲頻段的目標(biāo)電磁散射模擬測量技術(shù)是目標(biāo)電磁散射特性研究的基礎(chǔ)及重要手段。國內(nèi)現(xiàn)有室內(nèi)目標(biāo)電磁散射模擬測量的最高頻率為110 GHz,超過110 GHz的測量能力尚不足。本書的研究目標(biāo)是將室內(nèi)目標(biāo)電磁散射特性模擬測量的工作頻率提高至300 GHz。本書圍繞太赫茲頻段目標(biāo)電磁散射模擬測量的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備,完成了太赫茲頻段定標(biāo)技術(shù)、太赫茲頻段緊縮場系統(tǒng)及太赫茲頻段目標(biāo)電磁散射測量系統(tǒng)的研究。本書的主要研究內(nèi)容如下:
1)定量分析并研究了太赫茲頻段非理想金屬球體及涂覆金屬球體的RCS特性,進(jìn)一步提出太赫茲頻段定標(biāo)球的加工和使用管理準(zhǔn)則。通過對(duì)不規(guī)則定標(biāo)球體RCS的仿真計(jì)算研究,揭示了在300 GHz頻段不規(guī)則定標(biāo)球體RCS在不同幾何參數(shù)和電參數(shù)等因素作用下的影響規(guī)律,并對(duì)不同表面處理金屬球樣品的目標(biāo)散射特性進(jìn)行測試驗(yàn)證。研究成果為300 GHz頻段目標(biāo)電磁散射模擬測量定標(biāo)實(shí)現(xiàn)方法提供了理論支撐。
2)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套300 GHz頻段單反射面緊縮場系統(tǒng),在定量分析的基礎(chǔ)上提出了接收端和饋源精密調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)置的必要性及其誤差控制要求。根據(jù)設(shè)計(jì)和誤差控制要求,對(duì)新研制的300 GHz頻段緊縮場系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了緊縮場靜區(qū)范圍性能指標(biāo)的測試驗(yàn)證。
3)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套基于步進(jìn)頻相參體制200 GHz頻段收發(fā)測量系統(tǒng)。在分別對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和樣機(jī)技術(shù)指標(biāo)測試結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)敘述的基礎(chǔ)上,應(yīng)用研制的200 GHz頻段步進(jìn)頻率相參收發(fā)測量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)完成了雷達(dá)一維成像實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,RCS測量誤差和系統(tǒng)距離分辨率滿足設(shè)計(jì)要求,為目標(biāo)電磁散射模擬測量技術(shù)研究提供了一種高效實(shí)用的測試手段。
4)完成了太赫茲頻段基于緊縮場系統(tǒng)的典型目標(biāo)模擬測量實(shí)驗(yàn)。綜合應(yīng)用前幾章的研究成果,對(duì)太赫茲頻段典型目標(biāo)電磁散射特性進(jìn)行了測量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。分別應(yīng)用300 GHz頻段緊縮場系統(tǒng)、200 GHz 頻段收發(fā)測量系統(tǒng)和300 GHz頻段矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,對(duì)200 GHz頻段和300 GHz頻段的定標(biāo)誤差、單目標(biāo)電磁散射特性及雙目標(biāo)電磁散射特性分別進(jìn)行了一維成像實(shí)驗(yàn),得到了200 GHz頻段和300 GHz頻段定標(biāo)誤差、目標(biāo)RCS、目標(biāo)距離及距離分辨率等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為后續(xù)太赫茲頻段目標(biāo)電磁散射測量技術(shù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
目錄
第1章緒論1
1.1研究背景1
1.2太赫茲頻段目標(biāo)電磁散射模擬測量技術(shù)研究現(xiàn)狀與
發(fā)展趨勢(shì)6
1.2.1太赫茲頻段目標(biāo)特性成像測量技術(shù)7
1.2.2太赫茲頻段緊縮場測量技術(shù)13
1.2.3太赫茲頻段定標(biāo)技術(shù)19
1.3本書主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排22
第2章目標(biāo)雷達(dá)散射截面及其模擬測量技術(shù)25
2.1目標(biāo)雷達(dá)散射截面25
2.2目標(biāo)電磁散射中心分布27
2.3目標(biāo)電磁散射模擬測量技術(shù)28
2.3.1目標(biāo)RCS測量技術(shù)28
2.3.2目標(biāo)散射中心分布特征測量技術(shù)31
2.4太赫茲頻段目標(biāo)電磁散射模擬測量關(guān)鍵技術(shù)34
本章小結(jié)37
第3章不規(guī)則定標(biāo)球體的RCS38
3.1非理想球體的RCS39
3.1.1粗糙面散射理論41
3.1.2不規(guī)則金屬球體散射特性的數(shù)值計(jì)算方法42
3.1.3仿真計(jì)算結(jié)果及分析49
3.2涂覆金屬球體的RCS59
3.2.1太赫茲頻段光滑金屬球的散射特性60
3.2.2金屬球體表面涂層的散射特性61
3.2.3仿真計(jì)算結(jié)果及分析63
3.3樣品加工與測試驗(yàn)證67
本章小結(jié)72
第4章300 GHz頻段緊縮場系統(tǒng)74
4.1緊縮場系統(tǒng)的分類與特點(diǎn)74
4.1.1緊縮場系統(tǒng)的分類74
4.1.2不同類型反射面緊縮場系統(tǒng)的特點(diǎn)83
4.2300 GHz頻段緊縮場系統(tǒng)設(shè)計(jì)89
4.2.1緊縮場系統(tǒng)設(shè)計(jì)90
4.2.2緊縮場系統(tǒng)輻射場特性仿真92
4.2.3緊縮場暗室設(shè)計(jì)97
4.3300 GHz頻段緊縮場系統(tǒng)誤差分析及控制要求99
4.3.1測量平面與等相位面不平行誤差分析99
4.3.2饋源位置對(duì)緊縮場靜區(qū)的影響104
4.3.3控制要求112
4.4300 GHz頻段緊縮場系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)研制與性能檢測
驗(yàn)證113
4.4.1實(shí)驗(yàn)樣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)113
4.4.2系統(tǒng)性能檢測原理及方法118
4.4.3300 GHz頻段緊縮場裝調(diào)及靜區(qū)平面波場測試122
4.4.4測試結(jié)論128
本章小結(jié)130
第5章200 GHz頻段收發(fā)測量系統(tǒng)131
5.1200 GHz頻段收發(fā)測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)132
5.1.1工作體制132
5.1.2系統(tǒng)構(gòu)成133
5.1.3分系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)135
5.2200 GHz頻段收發(fā)測量系統(tǒng)樣機(jī)研制與檢測138
5.2.1系統(tǒng)原理框圖138
5.2.2系統(tǒng)硬件組成140
5.2.3關(guān)鍵技術(shù)及解決措施143
5.2.4分系統(tǒng)測試148
5.2.5系統(tǒng)測試151
5.3200 GHz頻段雷達(dá)成像實(shí)驗(yàn)152
5.3.1成像處理算法152
5.3.2成像處理實(shí)驗(yàn)153
5.3.3系統(tǒng)成像實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析157
本章小結(jié)161
第6章典型目標(biāo)電磁散射特性模擬測量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證163
6.1測量目的163
6.2測量方案的選取164
6.3典型目標(biāo)電磁散射特性模擬測量系統(tǒng)及測量方案165
6.3.1測量系統(tǒng)165
6.3.2測量目標(biāo)168
6.3.3測量流程及注意事項(xiàng)168
6.4200 GHz頻段目標(biāo)電磁散射特性測量結(jié)果與分析171
6.4.1測量結(jié)果171
6.4.2測量結(jié)果分析183
6.5300 GHz頻段目標(biāo)電磁散射特性測量結(jié)果與分析184
6.5.1測量結(jié)果184
6.5.2測量結(jié)果分析195
本章小結(jié)196
第7章結(jié)論198
參考文獻(xiàn)201