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。     

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。     

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。     

一种基于稀疏重构的多视角MIMO雷达关联成像算法研究

为改善复杂目标的成像表现、提升雷达图像的视觉效果,提出一种基于稀疏重构的多视角多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达关联成像方法,设计了多视角雷达散射面积(radar cross section, RCS)起伏的稀疏重构关联成像模型。所提算法能提高辐射场信号随机性,改善复杂目标雷达关联成像参考信号与回波之间相关性退化的情况,减小多视角RCS起伏对相关性的影响,提升多视角下的关联成像质量。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。     

复杂目标电磁散射计算的可视化研究

科学计算可视化日益与各学科相结合,产生新的研究方法。在复杂目标电磁散射研究中,目标的几何建模和雷达散射截面(RCS)计算结果的分析在目标电磁散射分析中越来越重要,利用多种样条曲面进行复杂目标精细几何建模,采用GRECO(图形电磁学)法计算目标的RCS值,从而提高电磁散射计算的精度,并对RCS计算结果进行可视化处理,使计算结果直观且易于分析。     

姿态扰动情况下的目标动态RCS分布特性

运动目标姿态扰动是静动态雷达散射截面（radar cross section,RCS）差异的主要来源。造成姿态扰动的因素复杂且不可预估,增加了动态RCS分布特性研究的难度。将图形电磁计算与蒙特卡罗仿真结合,构建以均匀随机分布为扰动模型的动态RCS仿真分析平台。根据静动态RCS差异的统计分布特性,提出置信区间以及数学期望值的计算方法。选择两种运动模式下的飞机目标进行验证,将所得结果与实际扰动模型的动态RCS进行了比对。结论表明该方法具备较强可操作性和工程应用价值,提高了计算机动态RCS仿真能力,为目标静动态电磁散射特性一致性评估以及特征库构建提供了有价值的参考信息和分析方法。     

基于姿态修正的目标RCS动态测量方法

相比于暗室和固定雷达平台的目标雷达散射截面(radar cross section,RCS)精确测量方法,提出了基于姿态修正的目标RCS动态测量方法。该方法适用于机载、艇载、球载等移动雷达平台,以有源标准目标作为参考目标,创建了雷达天线方向性因子修正方法、有源标准目标天线方向性因子修正方法、极化不一致性估算方法以及空间几何关系计算方法,实现对目标RCS的动态测量。利用S波段机载雷达对方法的有效性进行验证,结果表明:该方法具有较高的测量精度和试验可操作性,可为外场目标RCS的动态测量提供重要的技术支持。     

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.     

金属平板涂敷吸波材料的RCS计算研究

通过实验验证了一种金属平板涂敷吸波材料 (RAM)的RCS计算方法。该方法从Stratton -Chu积分方程入手 ,推导出一种简捷的电大尺寸光滑凸体金属表面涂敷RAM的物理光学后向RCS计算公式。通过在 8 6GHz、10GHz、11 4GHz三种频率下 ,对两种分别涂敷 0 5mm和 1mm厚度RAM的金属平板的RCS计算与实验数据对比分析可知 ,两者吻合较好 ,表明该方法不仅计算过程简单 ,而且计算结果比较精确 ,是一种基于物理光学理论计算涂敷RAM的金属凸表面后向RCS的有效方法     

基于改进混合对数正态分布模型的隐身飞机动态RCS统计特性分析

针对经典模型描述复杂航迹情况下的隐身飞机动态雷达散射截面(radar cross section,RCS)统计分布特性精度不足的问题,提出一种精度更高、拟合效果更好的改进混合对数正态分布模型.首先,基于目标电磁散射数据建立隐身飞机静态RCS数据库.其次,结合实战过程中隐身飞机的运动规律,对其进行复杂机动航迹建模,解算得...     

海上角反射体群的RCS快速混合预估算法

在高频、远场条件下,对海上多角反射体构成的无源对抗系统的雷达散射面积(radar cross section,RCS)进行预估。针对传统算法计算量大、复杂度高的问题,提出综合利用改进的几何光学/区域投影法(geometrical optics/area projection,GO/AP)和散射中心合成法,进行海上角反射体群RCS的快速预估。首先,根据角反射体的分布态势,利用改进GO/AP算法实时计算各角反射体的RCS;然后,利用散射中心合成法将各角反射体的RCS贡献量相干叠加,快速预估角反射体群在特定分布态势下的RCS;最后,通过多次计算不同分布态势下的RCS,取平均值表征角反射体群在特定雷达照射方向下的RCS水平。利用FEKO软件对算法进行仿真验证,结果表明:所提算法在保证计算精度的前提下,能够显著提高海上角反射体群RCS的预估效率。     

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。     

雷达目标远区角闪烁线偏差与观察距离无关的一般性证明

和利用高频区散射中心模型计算目标角闪烁不同,直接从Stratton-Chu积分公式出发给出了目标散射场分量随观察距离的变化关系,并证明在远区近似条件下任意目标的远区角闪烁线偏差与目标观察距离无关,只跟目标本身电尺寸、形状及观察目标方向有关。利用驻相法说明所提方法和散射中心建模方法在高频区的结果是一致的,而所提方法适合在全频带上分析目标角闪烁,更具一般性。最后利用电场积分方程结合矩量法计算了有限大导体平板和有限长导体圆柱的角闪烁线偏差,验证了目标远区角闪烁线偏差与观察距离无关。     

前向雷达目标回波成分与特性分析

一般认为双基地雷达在前向散射区(双基地角为135°~180°)的RCS较其他方向更大,前向雷达的应用正是建立在此优势的基础上。然而某些实际场景下天线所接收的电磁波并非散射波,而是散射波与发射天线辐射波的复矢量叠加。由于相位和电磁场极化方向的差异,总场表现出与散射场不同的变化特性。用全波法计算了扩展目标分别在近场、远场观测条件下前向区散射场、总场随距离和方位的变化,分析和总结了总场与散射场的数值特性差异。     

基于高频方法分析电大尺寸目标的散射

采用物理光学法及其改进方法分析电大目标的雷达散射截面。作为对物理光学方法的修正,采用等效电磁流法计算了物体棱边绕射场的贡献。由于电磁波在腔体内存在多次反射,物理光学方法对于腔体的电磁散射问题给出的结果误差较大。为此,可以采用迭代物理光学法和弹跳射线法计算腔体散射。分别采用迭代物理光学法和弹跳射线法方法计算了腔体电磁散射,并且对迭代物理光学法与弹跳射线法方法的优缺点进行了对比。最后,提出利用图形处理器加速弹跳射线法方法的射线追踪部分,实现了弹跳射线法方法的有效加速。数值结果表明上述方法是有效的。     

薄涂层介质目标电磁散射的CFDTD分析

针对介质目标表面具有薄涂层材料的电磁散射问题,提出了一种基于等效介质参数的共形FDTD(Conformal FDTD,CFDTD)方法。对于介质目标表面包含薄涂层的共形网格,电场采样点处的介电常数和电导率的等效值通过元胞中介质、涂层和自由空间三者所占的长度加权平均得到,而磁场采样点处的磁导系数和导磁率的等效值利用介质、涂层和自由空间所占的面积加权平均得到。共形网格上电磁场递推式与常规FDTD递推式形式相同,只是递推式系数中的介质参数用相应的等效参数代替。涂层介质球的计算结果说明在保证计算精度的情况下,该方法可比常规FDTD方法节约大量的内存和计算时间。最后用该方法计算分析了复合结构弹翼的电磁散射特性。     

基于弹跳射线技术的三维GTD模型构建方法

传统的基于弹跳射线(shooting and bouncing ray, SBR)技术的散射中心提取方法只考虑了理想点模型, 但理想点模型无法描述散射中心的频率依赖特性。对此, 提出一种基于弹跳射线技术的三维几何绕射理论(geometrical theory of diffraction, GTD)模型构建方法, 在通过传统方法获取的理想点模型的基础上, 利用射线管数据正向推算散射中心的频率依赖参数并修正其径向位置, 实现了高精度三维GTD模型构建。仿真结果表明, 点频、单视角下构建的三维GTD模型不仅能准确重构相同条件下的雷达散射截面(radar cross section, RCS), 还能实现宽带RCS外推, 能够满足目标宽带散射数据高效压缩和快速重构的应用需求。     

PO Analysis for RCS of Nonorthogonal Dihedral Corner Reflectors Coated by RAM

1. INTnODUCTIONThe orthogonal dihedral structu-re consisting of two metamc flat plates, which ekists on many comPlex taJr-gets such as aircraft and nilssiles, often thects a large baCkscattering RCS over a substantiaI range of aJngles.Therefore, how to reduce backscatterillg from the dihedral structure has become an interesting topic for somscholars. Two princiPal aPproaches, VaIytng the internal ange of refiector and the surface coating, have beenwidely studied to reduce RCS of the …