微带阵列天线雷达散射截面缩减技术研究进展

天线的雷达散射截面(radar cross section,RCS)是判断飞行器隐身能力的重要参数。降低天线RCS大致可以分为全时缩减和非全时缩减两类方法。追踪最新的研究进展,介绍了一些可以降低微带天线RCS的结构,详细讨论了天线RCS缩减的各种方法并分析其利弊。最后指出微带阵列天线需要结合多种技术形成多层可重构阵列来减少RCS。     

基于NURBS建模的隐身目标RCS仿真研究

隐身方法中,在目标表面涂敷雷达吸波材料(RAM)可以在所有方向上都达到减小雷达散射截面(RCS)的隐身效果。采用非均匀有理B样条(NURBS)方法建立目标模型,并将模型转化成易于计算的贝齐尔(Bézier)形式。然后,采用物理光学法(PO)计算了电大尺寸隐身目标的RCS。通过涂覆圆柱、涂覆柱台的计算,将结果与文献结果相比较,表明本方法是有效的,同时也说明吸波材料对减小目标RCS有显著效果。     

涂覆型RAM技术在隐身飞行器薄翼设计中的应用

涂覆型雷达吸波材料(Radar Absorbing Material,RAM)技术是隐身技术中的重要技术之一,并在隐身武器系统中得到广泛应用.首先简述了RAM吸波的基本原理,然后以薄型弹翼的低RCS设计为例,探讨了涂覆型RAM涂覆方案的设计思想和方法,最后给出一部分实例.     

低雷达截面的新型超宽带单极子天线

针对超宽带天线的隐身问题,设计了一种新型的超宽带低雷达截面的单极子天线。测试结果显示天线-10 dB带宽范围为2.2~10.4 GHz,天线在2.5 GHz和8 GHz的方向图对称性良好。相比于参考天线,该新型天线的雷达截面（radar cross section, RCS)在带内的大多数频点实现了有效减缩。在最大增益损失不超过1 dB的情况下,实现了两个不同入射方向RCS的最大减缩量分别为6.4 dBsm和17.9 dBsm。该天线可应用于超宽带隐身平台上。     

一种计及气动和隐身约束的结构两级优化设计方法

针对计及气动和隐身约束的结构优化中所面临的计算困难,以减少结构、气动和隐身重分析次数,降低计算量为核心,基于并行子空间思路提出了一种计及气动和隐身约束的结构两级优化设计框架.该框架将设计变量区分为全局变量和局部变量,系统级优化全局变量,而将局部变量放在学科级优化.仅将全局变量作为系统级优化响应面的输入变量,大大降低了构造响应面近似模型的代价.以计及气动和隐身约束的无人机机翼结构优化为例说明方法的有效性.     

室内UHF波段高精度RCS测试方法及定标技术研究

针对UHF波段的RCS测试在室内精度较差的问题,给出了一种采用步进频率体制实现室内UHF波段高精度RCS测试的具体方法。基于高分辨能力的步进频率信号,依托高性能吸波材料和低散射泡沫支架优化测试背景环境,采用宽带对数周期天线作为收发天线进行准单站模式测量,运用多种数字信号处理技术校准测试误差,利用金属球在非光学区的频率特性进行定标,实现了室内UHF波段高精度RCS测试。通过实验验证,该方法可获取整个UHF波段的有效数据,对于直径为15cm的金属球,全角域测试误差小于±1dB。     

反辐射导弹隐身天线

近几年国内外对抗反辐射导弹技术的研究更加深入,对反辐射导弹的隐身技术要求更高。本文介绍了几种适用于反辐射导弹的超宽带、圆极化、低雷达散射截面(RCS)的天线系统——四臂双模螺旋天线及其馈电网络;双臂单模螺旋天线阵系统。简要说明其工作原理、给出工作框图及其隐身特征。分析表明此两种天线是反辐射导弹的理想天线系统。     

基于单元位置误差的有源相控阵天线辐射和散射性能综合分析

针对有源相控阵天线雷达散射截面积(radar cross section, RCS)计算复杂,及天线单元位置误差对其RCS的影响难以估计的问题,基于天线单元的相位误差分析,建立了有源相控阵天线的结构与散射阵因子耦合模型,极大简化了有源相控阵天线RCS计算的复杂度,并在此基础上研究了天线单元位置误差对增益及RCS的综合影响。结果表明,合理降低天线单元的位置精度可以抑制有源相控阵天线的RCS。工程人员可基于此权衡辐射和散射性能,适当放宽有源相控阵天线加工及安装公差,在保证天线综合性能前提下有效减轻加工难度,降低加工成本。     

挂载导弹的作战飞机RCS特性数值模拟

对挂载导弹的作战飞机系统的雷达散射截面(radar cross section, RCS)特性进行研究。基于物理光学法和等效电磁流法,对外挂导弹的三代作战飞机系统和内埋导弹的隐身作战飞机系统的RCS特性进行对比分析,应用CATIA软件和Matlab软件,数值模拟了作战飞机系统的RCS特性,并且分析了不同目标的RCS值对雷达发现概率的影响,研究了不同雷达波段对内埋导弹的作战飞机系统的发现概率的影响。研究结果表明,内埋导弹的隐身作战飞机在RCS特性及被雷达探测的距离方面的性能均明显优于外挂导弹的三代战机。     

面向态势回放的两种海量数据采集存储结构分析

首先描述了模拟系统的态势回放数据应包含的主要内容,归纳了对态势回放数据进行采集的基本要求,提出了采集态势回放数据的两种策略,即静态采集策略和动采集策略,并特别针对满足海量数据的采集需求,分别为这两种采集策略设计了对应的数据存储结构,即静态存储结构和动态存储结构,给出了这两种存储结构的应用算法,并进一步对它们的时空访问复杂度进行了定性和定量分析,最后给出了这两种存储结构的对比测试实验结果以及各自应用场合的建议。     

一种降低弹翼RCS的技术方案研究

简述了弹翼电磁散射机理 ,阐述了电磁阻抗匹配的基本原理 ,设计了弹翼前缘阻抗匹配技术方案及其电磁模型。散射特性实验结果表明 ,在 8GHz～ 18GHz内 ,弹翼RCS可降低 6dB～ 12dB ,说明了所设计的电磁阻抗匹配技术方案对降低弹翼雷达截面 (RCS)具有明显的效果。     

低重频PD雷达对低空飞行器的发现概率计算

提出了低脉冲重复频率(LPRF)PD雷达探测飞行器目标的发现概率计算方法。采用临界仰角法处理雷达的未知参数。将旁瓣杂波合理等效为白噪声,处理目标频移落在旁瓣杂波区的情况。采用等效杂波散射截面积叠加旁瓣杂波中目标临界散射截面处理目标频移落在主瓣杂波区的情况,并考虑偏置相位中心天线(DPCA)技术对临界散射截面的影响。最后以E-2C预警机为例,计算某目标在低空突防时发现概率。结果表明,预警机探测低空突防飞行器目标时,目标减小RCS,或选择海情等级较高时突防成功率较高,而目标高度变化对发现概率影响较小。     

Effective path planning method for low detectable aircraft

To utilizing the characteristic of radar cross section (RCS) of the low detectable aircraft, a special path planning algorithm to eluding radars by the variable RCS is presented. The algorithm first gives the RCS changing model of low detectable aircraft, then establishes a threat model of a ground-based air defense system according to the relations between RCS and the radar range coverage. By the new cost functions of the flight path, which consider both factors of the survival probability and the distance of total route, this path planning method is simulated based on the Dijkstra algorithm, and the planned route meets the flight capacity constraints. Simulation results show that using the effective path planning algorithm, the low detectable aircraft can give full play to its own advantage of stealth to achieve the purpose of silent penetration.     

利用RCS幅度信息进行雷达目标识别

本文根据模糊分类的技术,提出了一种利用目标雷达散射截面(RCS)幅度时间序列来提取目标特征量、应用模糊数学原理进行综合判决的目标识别方法,给出了利用该方法和外场全尺寸目标静态RCS测量数据,对五种飞机和导弹目标进行特征提取和模糊识别的结果。     

基于Mie级数的金属球被双负介质覆盖的电磁散射

针对双负介质的电磁特性问题,用Mie级数解研究了金属球被双负介质覆盖的散射截面.推导了可以用于计算双层均匀色散介质球电磁散射的Mie级数解.计算了阻抗匹配的、理想的、均匀的双负介质球的散射截面,其后向雷达散射截面接近于零,同时与文献结果对比验证了算法和程序的正确性.比较了金属球被双负介质和铁氧体覆盖的散射截面.基于Mie级数解讨论了金属球被不同介质参数双负介质覆盖的后向雷达散射截面,计算结果表明,双负介质不同介质组合对金属球后向散射截面有一定影响.     

基于自适应伪谱法的UCAV低可探测攻击轨迹规划研究

研究无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicle,UCAV)对地攻击阶段轨迹规划问题。首先,在综合UCAV的气动力特性、发动机推力特性基础上建立UCAV质点模型和动力学模型,并结合UCAV平台初始条件、机动性以及武器投射条件构建约束条件;针对当前轨迹规划中没有考虑雷达散射截面(radar cross section,RCS)随UCAV姿态角改变而动态变化这一缺陷,建立综合考虑动态RCS的威胁概率和攻击时间的目标函数;然后利用可变低阶自适应伪谱法求得攻击轨迹最优解。对时间最短、RCS固定和考虑动态RCS 3种情况进行仿真。结果表明,考虑动态RCS时,UCAV将根据威胁进行轨迹和姿态调整,极大减小了被敌方威胁捕获的概率。该算法能够提供规划轨迹的高精度状态和控制量信息,有利于实现攻击过程的高精度精细规划控制。     

RCS测量中目标与金属支架间的耦合散射研究

在采用低散射金属支架的目标雷达散射截面(radar cross section, RCS)测量中, 被测目标与低散射金属支架之间的耦合散射效应是影响测量数据不确定度的重要因素。以RCS测试中常用的短粗圆柱定标体和飞翼外形隐身飞机模型为被测目标, 重点研究目标与金属支架间的表面波型与多次反射型两种主要耦合散射机理。采用一维高分辨距离像、时频分析、二维逆合成孔径雷达成像等技术, 分析了被测目标与金属支架之间不同类型耦合散射的形成机理, 并据此提出了相应的消除方法。数值计算与仿真结果验证了本文方法的有效性。     

Microwave characteristic simulation research for a kind of novel electromagnetic structure

A kind of novel electromagnetic structure of Cassini cross section is proposed and simulation is implemented with business microwave soft CST based on finite integral technique （FIT）. The electromagnetic field mode type of Cassini wave-guide belongs to TE, and the electromagnetic field intensity is stronger near the neck region than at other areas. For Cassini electromagnetic patches and lumped elements, the radar cross section （RCS） is smaller around 7 GHz with -30.85 dBsm, and the absorbing property is better around 13 GHz with 4.56 dBsm difference of RCS from comparing of pure medium. For novel radiation structure of Cassini cross-section patches, the electromagnetic field value is larger in the neck areas of two half patches. At last, the potential application and development of Cassini oval structure are put forward in the electromagnetic stealth technology and antennae design.     

有源RCS及其应用

随着电子设备和雷达系统的迅速发展, 电磁环境变得愈加复杂。在复杂电磁环境中, 针对多辐射源和有源设备照射下雷达目标电磁散射特性评估的需求, 提出并综述了有源雷达散射截面(active radar cross section, ARCS)的定义、仿真方法和应用示例。ARCS可以计算多辐射源相干和非相干照射条件下, 雷达端观察到的视在雷达散射截面(radar cross section, RCS)值。本文给出了ARCS的仿真分析步骤, 利用仿真软件得出计算ARCS所需远场量。在单入射源情况下, ARCS等同于传统RCS, 验证了ARCS计算方法的准确性。此外, 以分布式相参雷达和有源对消目标隐身为例, 介绍了ARCS的应用, 利用ARCS的概念评估了有源对消的效果。最后, 探讨了目前研究存在的技术问题以及未来可能发展的研究方向。