一种超宽带目标电磁散射特性测试系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种超宽带目标电磁散射特性测试系统和方法。本发明专利技术中，通过工作在第一频段上的第一组馈源固定在能够自动切换馈源的支架上以连续切换馈源发出2～27GHz的平面波以先对转台上的定标体进行测量，并接收反射回波数据；然后在定标体的位置换上目标物体仍进行2～27GHz测量；测试完毕后，保持目标物体不动，通过工作在第二频段上的第二组馈源发出27～40GHz的平面波以对转台上的目标物体进行测量，并接收反射回波数据；然后在目标物体的位置放置之前的定标体，并通过第二频段进行定标测试，接收定标反射回波数据。通过以上测试数据，结合数据拼接技术，可获得目标物体的超宽带目标电磁散射特性。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带目标电磁散射特性测试系统和方法
本专利技术涉及材料
，特别是指一种超宽带目标电磁散射特性测试系统和方法。
技术介绍
现有技术中，可以通过超宽带目标电磁散射特性来获取目标从低频到高频的丰富信息，而有效利用目标的超宽带电磁散射特性对于高分辨雷达技术、成像技术、目标识别技术的研究具有重要意义。从雷达成像角度来说，获取的目标特性带宽越大，可以获得更高的距离分辨率，从而得到更为精细的散射中心的分布特征，而通过测量实验来获取目标的散射数据是快速高效获取超宽带目标特性的一种重要途径。但是现有的超宽带目标特性测试系统和方法所能够获取的超宽带馈源的幅相特性难以满足频带内目标照射、背景一致的要求，因此不能直接用于超宽带测试。
技术实现思路
针对现有技术中的超宽带目标特性测试存在的问题，本专利技术要解决的技术问题是提供一种超宽带目标电磁散射特性测试系统和方法，以获取更为准确的获取目标的超宽带馈源的幅相特性。为了达到上述目的，本专利技术实施例提出了一种超宽带目标电磁散射特性测试系统，包括发射子系统、接收子系统、转台、转台控制子系统；其中所述发射子系统包括设置在支架上的可自动切换馈源的发射模块，以及连接所述发射模块的信号产生模块；所述转台用于承载目标物体或定标体，且所述转台能够绕沿竖直方向设置的转轴转动，且所述发射模块设置于所述转台的一侧以使所述发射模块发射的平面波沿平行所述转台上表面的方向射向所述转台，所述转台控制子系统连接所述转台以控制所述转台转动；所述转台控制子系统与所述发射模块联动以实现平面波的幅度和相位的变化一致性；其中所述发射模块包括用于发射频率为2～27GHz平面波的工作在第一频段上的第一组馈源和用于发射频率为27～40GHz平面波的工作在第二频段上的第二组馈源，所述第一组馈源和第二组馈源能够分别固定在所述支架上以分别对所述转台上的目标物体或定标体发射第一平面波和第二平面波；所述接收子系统用于接收所述转台上的目标物体分别针对所述第一组馈源和第二组馈源产生的反射波。其中，所述转台的转动角度为-5～45°。其中，所述发射子系统包括合成扫描源单元、第一脉冲调制单元、脉冲定时单元，其中所述合成扫描源单元连接所述第一脉冲调制单元，且所述脉冲定时单元连接所述第一脉冲调制单元；所述第一脉冲调制单元连接所述第一组馈源或第二组馈源以提供参考信号；所述合成扫描源单元连接控制总线。其中，所述接收子系统包括中频接收机、混频器、第二脉冲调制单元、接收头；所述中频接收机连接所述控制总线，且所述混频器连接所述中频接收机，所述混频器分别连接所述第一脉冲调制单元和第二脉冲调制单元，且所述第二脉冲调制单元连接所述接收头。其中，所述转台控制子系统包括系统控制单元和转台控制单元，所述系统控制单元连接所述控制总线，且所述系统控制单元通过所述转台控制单元连接所述转台。其中，所述超宽带目标电磁散射特性测试系统还包括记录子系统，所述记录子系统连接所述控制总线。根据本专利技术的另一个方面，还提出了一种利用前述的系统进行超宽带目标电磁散射特性测试的方法，包括：通过工作在第一频段上的第一组馈源固定在能够自动切换馈源的支架上以连续切换馈源发出2～27GHz的平面波以对转台上的定标体进行测量，并接收反射回波数据；然后在定标体的位置换上目标物体，进行测量；然后保持目标物体不动，通过工作在第二频段上的第二组馈源发出27～40GHz的平面波以对转台上的目标物体进行测量，并接收反射回波数据；然后在所述目标物体的位置放置之前的定标体，并通过第二组馈源进行定标测试，接收定标反射回波数据；通过以上测试数据，结合数据拼接技术，可获得目标物体的超宽带目标电磁散射特性。其中，所述方法还包括：第一组馈源和第二组馈源发射的平面波还具有重叠频带，所述重叠频带范围为27G±xGHz，其中0＜x≤5。其中，所述方法还包括：通过以下方法对所述目标物体与定标体之间的幅相数据处理：通过以下公式计算目标物体与定标体之间的相位参考零点距离差：其中ΔR为相位参考零点距离差，Δθg为相位差均值，C为光速，f0为重叠频带的中心频率；通过以下公式计算相位干扰补偿：其中fi为每个转角下的频率点，ΔRk为每个转角下的距离差补偿因子，对于双铁钉目标测量来说：ΔRk＝0.27mm·cos(θk+47)。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方法的超宽带目标散射特性测量系统，其所用馈源可实现自动切换以保证相位差不变，克服了现有宽频带馈源的缺点。本专利技术实施例的系统可以开展目标超宽带散射多波段扫频测量，并研究能够快速有效地得到目标超宽带数据的数据融合方法，从而获取目标的电磁散射特性数据。附图说明图1为本专利技术实施例的测量系统的结构示意框图；图2为本专利技术实施例的目标转台测量原理示意图；图3为使用如图1、图2所示的系统进行测试时的流程示意图；图4为前述方法中在某一转角下的C波段和X波段测量结果示意图；图5a为前述方法中在某一转角下K波段和Ka波段测量结果示意图；图5b为所有转角下的相位差均值示意图；图6为K波段和Ka波段相位参考零点距离差估计示意图；图7a为双铁钉目标在2GHz～40GHz馈源下的二维成像结果图；图7b为双铁钉目标在18GHz～26.5GHz馈源下的二维成像结果图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实例进行详细描述。目前的超宽带馈源的幅相特性难以满足频带内目标照射、背景一致的要求，因此不能直接用于超宽带测试。本专利技术实施例针对当前的超宽带目标特性测试中存在的问题，搭建了一种超宽带目标散射特性测量系统，所用馈源可实现自动切换以保证相位差不变，克服了宽频带馈源的现有缺点。利用上述系统开展目标超宽带散射多波段扫频测量，并研究能够快速有效地得到目标超宽带数据的数据融合方法，从而获取目标物体的散射特性数据。本专利技术实施例不仅提出了基于相对定标法的超宽带目标散射特性测量系统的搭建，还提出一种利用前述系统进行超宽带目标电磁散射特性测试的方法。进一步的，由于目标物体与定标体在摆放时有可能会出现一定的相位差，因此还提出了一种在数据处理中通过相位补偿的方式来实现数据融合，最终获得超宽带目标的散射数据。为了证明本专利技术实施例的系统和方法的有效性，本专利技术实施例还通过实验证明了测试数据的有效性。搭建超宽带目标散射特性测量系统，系统示意图如图1所示。组成包括：收发馈源、发射子系统、接收子系统、转台控制子系统、数据采集及处理。测量系统可进行S波段～Ka波段的目标特性幅相测试，幅度指标为0.5dB，相位指标为20°。系统所用馈源按标准馈源划分为S1、S2、C1、C2、X、Ku、K、Ka等8个。其中S波段～K波段馈源可实现自动切换，覆盖2-27GHz频段，从而达到幅度和相位的变化一致性，以保证各频段测量获得的数据可以通过融合处理，得到幅度和相位均符合超宽带电磁散射要求的数据。本专利技术实施例提出了一种超宽带目标电磁散射特性测试系统，包括发射子系统、接收子系统、转台、转台控制子系统；其中所述发射子系统包括设置在支架上的可自动切换馈源的发射模块，以及连接所述发射模块的信号产生模块；所述转台用于承载目标物体或定标体，且所述转台能够绕沿竖直方向设置的转轴转动，且所述发射模块设置于所述转台的一侧以使所述发射模块发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超宽带目标电磁散射特性测试系统，其特征在于，包括发射子系统、接收子系统、转台、转台控制子系统；其中所述发射子系统包括设置在支架上的可自动切换馈源的发射模块，以及连接所述发射模块的信号产生模块；所述转台用于承载目标物体或定标体，且所述转台能够绕沿竖直方向设置的转轴转动，且所述发射模块设置于所述转台的一侧以使所述发射模块发射的平面波沿平行所述转台上表面的方向射向所述转台，所述转台控制子系统连接所述转台以控制所述转台转动；所述转台控制子系统与所述发射模块联动以使以实现平面波的幅度和相位的变化一致性；其中所述发射模块包括用于发射频率为2～27GHz平面波的工作在第一频段上的第一组馈源和用于发射频率为27～40GHz平面波的工作在第二频段上的第二组馈源，所述第一组馈源和第二组馈源能够分别固定在所述支架上以分别对所述平台上的被测目标发射第一平面波和第二平面波；所述接收子系统用于接收所述转台上的目标物体分别针对所述第一组馈源和第二组馈源产生的反射波。

【技术特征摘要】
1.一种超宽带目标电磁散射特性测试系统，其特征在于，包括发射子系统、接收子系统、转台、转台控制子系统；其中所述发射子系统包括设置在支架上的可自动切换馈源的发射模块，以及连接所述发射模块的信号产生模块；所述转台用于承载目标物体或定标体，且所述转台能够绕沿竖直方向设置的转轴转动，且所述发射模块设置于所述转台的一侧以使所述发射模块发射的平面波沿平行所述转台上表面的方向射向所述转台，所述转台控制子系统连接所述转台以控制所述转台转动；所述转台控制子系统与所述发射模块联动以实现平面波的幅度和相位的变化一致性；其中所述发射模块包括用于发射频率为2～27GHz平面波的工作在第一频段上的第一组馈源和用于发射频率为27～40GHz平面波的工作在第二频段上的第二组馈源，所述第一组馈源和第二组馈源能够分别固定在所述支架上以分别对所述转台上的目标物体或定标体发射第一平面波和第二平面波；所述接收子系统用于接收所述转台上的目标物体或定标体分别针对所述第一组馈源和第二组馈源产生的反射波。2.根据权利要求1所述的超宽带目标电磁散射特性测试系统，其特征在于，所述转台的转动角度为-5～45°。3.根据权利要求1所述的超宽带目标电磁散射特性测试系统，其特征在于，所述发射子系统包括合成扫描源单元、第一脉冲调制单元、脉冲定时单元，其中所述合成扫描源单元连接所述第一脉冲调制单元，且所述脉冲定时单元连接所述第一脉冲调制单元；所述第一脉冲调制单元连接所述第一组馈源或第二组馈源以提供参考信号；所述合成扫描源单元连接控制总线。4.根据权利要求3所述的超宽带目标电磁散射特性测试系统，其特征在于，所述接收子系统包括中频接收机、混频器、第二脉冲调制单元、接收头；所述中频接收机连接所述控制总线，且所述混频器连接所述中频接收机，所述混频器分别连接所述第一脉冲调制单元和第二脉冲调制单元，且所述第二脉冲调制单元连接所述接收头。5.根据权利要求4所述的超宽带目标电磁散射特性测试系统，其特征在于，所述转台控制子系统包括系统控制单元和...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙金海，张少华，黄璟，蔡禾，巢增明，肖志河，梁子长，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11