[发明专利]一种多功能内场散射成像测量系统、方法及应用

说明书

本发明属于电子与科学应用技术领域，公开了一种多功能内场散射成像测量系统、方法及应用，载物平台上方增加由螺丝固定的凹槽，凹槽上方有一固定的空心管，空心管带有内螺纹，再上方是一个外螺纹的支柱，支撑着一个平板；天线喇叭固定在一个平板上，平板后有一个连接装置，将平板和滚珠丝杠连接起来；调整极化的装置设置角度的标刻；滚珠丝杠主体下方设置一个环球回转工作台，工作台和轨道连接，轨道中心和载物平台预先对齐的。本发明通过给极化调整和俯仰调整添加角度标刻提升实验准确性；通过预先调整测量系统的位置，缩减了实验准备环节的用时；增加了微波暗室可以完成的实验项目，比如条带SAR成像实验、不同极化RCS测量实验等。

技术领域

本发明属于电子与科学应用技术领域，尤其涉及一种多功能内场散射成像 测量系统、方法及应用。主要内容是微波暗室中的电磁波测量系统的改造，改 造涉及到的装置主要包括放置待测物体的转台和固定雷达的天线支架，涉及到 的相关实验有RCS测量实验、极化RCS测量实验、SAR成像实验、极化SAR 成像实验以及条带式SAR成像实验。

背景技术

目前，微波暗室又被称为无回波室，它的内部墙壁覆盖了一层可以吸收电 磁波的物质，称为吸波材料，最常见的吸波材料是聚氨酯吸波海绵SA。一般来 说，微波暗室内壁所使用的吸波材料多为海绵状锥形吸收体，并且锥顶上有涂 层。有了吸波材料，就人为制造出了一个“自由空间”条件，这给模拟测量室 外条件下物体的RCS及SAR成像提供了一个理想的电磁环境。雷达散射截面 (Radar Cross Section,RCS)是在天线发展过程中依照惯例转移到雷达目标特性的众多概念之一，它并不是真实存在的面积，是假想出来的。RCS是用于描述物体被雷达信号照射后反射回来的信号强度的物理量。可以这样理解：在物体的相同位置放置一个理想导体球，当理想导体球面对相同环境，相同雷达信号时得到的回波信号强度和目标的回波信号强度相同时，RCS就是这个理想导体球的投影面积。合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的首次使用是在20世纪50年代后期，装载在几种战略侦察飞机上。它利用雷达的运动把较小孔径的雷达合成出大孔径雷达。因为雷达孔径越大，成像的分辨率越高，所以SAR成像一经提出就迅速的发展了起来。

微波暗室技术从上世纪50年代初出现后，在国外发展迅速，光美国就搭建 了400多间微波暗室。目前国外著名的微波暗室有美国的贝尼菲尔德微波暗室 俄亥俄州立大学RCS测试场、佐治亚技术研究所和波音公司的毫米波系统等。国 内的微波暗室起步较晚，国家对雷达的要求更高更好，因此我国很多企业、电子类 的高校和研究所都开始了微波暗室的研究和建造。通常情况下，微波暗室的测量系 统包括载物平台、天线支架、屏蔽墙、控制系统、连接电缆和测量软件。载物平台 的作用是放置待测物体，实现物体的转动。载物平台直接和待测物体接触的支撑物 是泡沫，使用泡沫是为了尽量减少周围环境对回波信号的影响；天线支架的作用是 支撑天线、达到喇叭天线需要的极化状态、自由移动，完成某些实验(如条带SAR 成像)的轨道移动等作用；屏蔽墙的作用是隔开载物平台和天线支架，尽量减少载 物平台对电磁回波的影响；控制系统主要控制载物平台的转动角度，喇叭天线信号的收发；连接电缆连接实验需要用到的仪器，比如信号发射器，喇叭天线和功放 等；测量软件保存、分析实验数据。微波暗室的优点主要有：不需要担心有室外条 件下的气候影响；实验的可重复性强，不用担心待测目标的移动，节省了约三分之 一靶场时间；由于是室内环境，外部电磁信号无法进入，所以无辐射干扰，而且室 内的电磁波也不会传到外边，不会受到电磁辐射监管的限制；外部探测器探测不到 室内的电磁信号，保密程度高。

雷达的常用极化方式有四类，分别是HH、VV、VH、HV，前两个是同向 极化，后两个是正交极化。其中H表示水平，V表示垂直。则HH表示水平发 射水平接收，VV表示垂直发射垂直接收，VH表示垂直发射水平接收，HV表 示水平发射垂直接收。不同极化下相同物体的回波信号不同，显示的物体特征 也不相同。比如，在对海洋目标物体测量时，L波段在HH极化下作用更好；对 于草地和道路，水平极化测量出来的数据更好一些。各种极化测量配合，就可以更完整的显示物体的各项信息。