一种雷达散射截面缩减方法、系统及应用技术方案

本发明专利技术属于天线雷达散射技术领域，公开了一种雷达散射截面缩减方法、系统及应用，基于相位相消技术的两种相消模式；根据天线的不同需求设计不同相消模式的相消技术，使之适用于不同机制下的RCS缩减，包括传统相控阵和VanAtta阵列的RCS缩减；相位相消技术依靠传播路径的差异来消除散射场，通过特定方法，使得部分信号波之间产生相位差，辐射场得到相消缩减；其中天线单元之间相位差，可以通过控制传输线长度或直接采用移相器实现；不同长度的传输线有不同的相位，当不同单元之间的相位差到某个值，阵列天线的RCS得到最大程度的缩减。本发明专利技术通过单元相位控制实现天线的RCS缩减，不改变天线的单元结构，也不增加复杂的外部结构。

【技术实现步骤摘要】
一种雷达散射截面缩减方法、系统及应用
本专利技术属于天线雷达散射
，尤其涉及一种雷达散射截面缩减方法、系统及应用。
技术介绍
目前：在现代战争中，随着无线技术的发展，特别是雷达技术的发展，军事探测技术以及隐身技术得到迅速发展，目标的隐身性能成为提高生存能力和突防能力的关键因素，也是在现代战争中能够实现先发制人的重要条件。隐身技术在现代电子对抗中起着十分重要的地位。雷达散射截面(RadarCrossSectionRCS)是度量目标物体在雷达波照射下所产生的回波强度的一种物理量，是表征目标性能的重要指标。雷达散射截面缩减技术就是通过降低或控制目标的雷达散射截面积，避免敌方军用雷达探测系统进行探测，实现隐身，从而提高军事目标的战斗能力和生存能力。常见的隐身技术包括：改变外形，添加雷达吸波材料等，可以使飞行器结构的雷达散射截面得到有效减少，但天线作为一种特殊的散射体，这些方法在减少天线RCS的同时，通常也会导致天线辐射性能降低，甚至无法向外辐射而不能正常工作。因此如何在保证天线辐射特性的前提下，尽可能的降低天线的散射具有重要的研究意义。目前大多数的研究集中在天线单元RCS缩减技术的研究，对阵列天线RCS的研究相对较少。由于阵列天线的复杂性和多样性，阵列天线RCS缩减理论需要进一步深入研究，降低散射特性的阵列天线设计方法及应用，是要给值得深入研究的课题。雷达散射截面(RadarCrossSection,RCS)是表征目标隐身性能的重要指标，其缩减技术的提高会极大提高目标的隐身效果。如果采用加载技术，改变单元的结构，则天线的辐射特性会得到改变，并且结构会更加复杂。若使用相位相消技术，只改变天线阵列单元的馈电相位，则可以不改变天线单元结构来实现RCS的缩减。现有的相位相消技术实现方式简单，但适用场景受到限制，且可实现相消效果的带宽有限，在想要进行宽频带的RCS缩减时，相消效果会受到影响。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的相位相消技术实现方式简单，但适用场景受到限制，且可实现相消效果的带宽有限，在想要进行宽频带的RCS缩减时，相消效果会受到影响。解决以上问题及缺陷的难度为：雷达散射截面(RadarCrossSection,RCS)是表征目标隐身性能的重要指标，其缩减技术的提高会极大提高目标的隐身效果。降低RCS缩减技术对天线本身性能的负面影响和是RCS缩减技术的难点之一。并且拓宽天线的相位相消带宽，实现宽频带内的相位相消是RCS缩减技术的重要指标，也是另一难点；对于不同RCS缩减需求，能有不同的相消技术。解决以上问题及缺陷的意义为：解决问题可以在保证RCS缩减效果的前提下，最大化天线自身性能，提高系统工作效果。并且针对相位相消技术，如何进行相位设置，使得相消技术可以用于更多不同天线场景，解决这一问题可以保证RCS缩减效果得到优化，适用场景更多。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种雷达散射截面缩减方法、系统及应用。本专利技术是这样实现的，一种雷达散射截面缩减方法，所述雷达散射截面缩减方法基于相位相消技术的两种相消模式；根据天线的不同需求设计不同相消模式的相消技术，使之适用于不同机制下的RCS缩减，包括传统相控阵和VanAtta阵列的RCS缩减；相位相消技术依靠传播路径的差异来消除散射场，通过特定方法，使得部分信号波之间产生相位差，辐射场得到相消缩减；其中天线单元之间相位差，是通过控制传输线长度实现；不同长度的传输线有不同的相位，当不同单元之间的相位差到某个值，阵列天线的RCS得到最大程度的缩减。进一步，所述雷达散射截面缩减方法设置了基于相位相消原理的180°相位相消和随机相位相消两种相消模式。进一步，所述雷达散射截面缩减方法对于线性阵天线，通过控制单元相位来改变阵列方向图，通过控制天线单元相位对波束进行赋形，使得方向图在波束指向角产生凹陷，实现相位相消，完成了RCS的缩减。以线阵为例，其阵因子如下所示：其中，k为传播常数，d为阵元间距，an为第n个单元的幅度，为第n个单元的相位；将单元设为等幅，an为定值，通过调整来改变阵因子，改变天线的波形。本方法可同样扩展至面阵、共形阵等其他阵列排布形式。进一步，所述雷达散射截面缩减方法对于指定的波束指向θm，改变的值，阵列波束会发生改变；当对进行合适取值，使方向图的增益产生凹陷，实现相位相消，完成RCS的缩减一个N元线阵；对阵列单元添加相位δ1，δ2，δ3…。根据设计要求调整单元相位，改变波束形状。进一步，根据阵因子理论可知，对于N元线阵，其中N为偶数，如果选择N/2个单元增加180°相位，方向图会在波束指向角处有极大相消，即是180°相位相消技术。有多种相位设置方式，其结果不同，且有最优值。进一步，对于N元线阵，考虑阵列扫描特性取对称结构，若为偶数个单元，取N/2个不同相位对称的加载在阵列上，若为奇数个单元，取N/2+1个不同相位对称的加载在阵列上；若不考虑对称结构，可取N个不同的相位加载在阵列上。加载的相位并不限于180°相位，也可以实现方向图在波束指向角处产生相消，实现RCS的缩减，这称为随机相位相消。进一步，所述雷达散射截面缩减方法可以单独使用，或使用多路开关，实现180°相位相消和随机相位相消的切换；两种相消结构通过开关连接到天线阵，天线可以进行180°相位相消，也可以进行的随机相位相消。本专利技术的另一目的在于提供一种实施所述雷达散射截面缩减方法的雷达散射截面缩减系统，所述雷达散射截面缩减系统包括：相消模式选择模块，用于根据天线的不同需求设计不同相消模式的相消技术，使之适用于不同机制下的RCS缩减，包括传统相控阵和VanAtta阵列的RCS缩减；辐射场相消缩减模块，用于实现相位相消技术主依靠传播路径的差异来消除散射场，通过特定方法，使得部分信号波之间产生相位差，辐射场得到相消缩减；天线单元之间相位差，是通过控制传输线长度来实现，不同长度的传输线有不同的相位，当不同单元之间的相位差到某个值，阵列天线的RCS可以得到最大程度的缩减。本专利技术的另一目的在于提供一种天线雷达散射终端，所述天线雷达散射终端用于实现所述的雷达散射截面缩减方法。结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：而本专利技术主要针对传统相控阵天线和VanAtta阵列，通过相位控制，实现阵列RCS缩减。使用相位相消技术，则可以不改变天线单元结构来实现RCS的缩减。根据天线的不同需求设计不同相消模式的相消技术，使之适用于不同机制下的RCS缩减，包括传统相控阵和VanAtta阵列的RCS缩减。相位相消技术主要依靠传播路径的差异来消除散射场，通过特定方法，使得部分信号波之间产生相位差，辐射场得到相消缩减。其中天线单元之间相位差，可以通过控制传输线长度来实现。不同长度的传输线有不同的相位，当不同单元之间的相位差到某个值，阵列天线的RCS可以得到最大程度的缩减。针对天线RCS缩减的不同需求，本专利技术设置了基于相位相消原理的180°相位相消和随机相位相消两种相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雷达散射截面缩减方法，其特征在于，所述雷达散射截面缩减方法基于相位相消技术的两种相消模式；根据天线的不同需求设计不同相消模式的相消技术，使之适用于不同机制下的RCS缩减，包括传统相控阵和Van Atta阵列的RCS缩减；相位相消技术依靠传播路径的差异来消除散射场，通过特定方法，使得部分信号波之间产生相位差，辐射场得到相消缩减；其中天线单元之间相位差，可以通过控制传输线长度实现；不同长度的传输线有不同的相位，当不同单元之间的相位差到某个值，阵列天线的RCS得到最大程度的缩减。/n

【技术特征摘要】
1.一种雷达散射截面缩减方法，其特征在于，所述雷达散射截面缩减方法基于相位相消技术的两种相消模式；根据天线的不同需求设计不同相消模式的相消技术，使之适用于不同机制下的RCS缩减，包括传统相控阵和VanAtta阵列的RCS缩减；相位相消技术依靠传播路径的差异来消除散射场，通过特定方法，使得部分信号波之间产生相位差，辐射场得到相消缩减；其中天线单元之间相位差，可以通过控制传输线长度实现；不同长度的传输线有不同的相位，当不同单元之间的相位差到某个值，阵列天线的RCS得到最大程度的缩减。


2.如权利要求1所述的雷达散射截面缩减方法，其特征在于，所述雷达散射截面缩减方法设置了基于相位相消原理的180°相位相消和随机相位相消两种相消模式。


3.如权利要求1所述的雷达散射截面缩减方法，其特征在于，所述雷达散射截面缩减方法对于线性阵天线，通过控制单元相位来改变阵列方向图，通过控制天线单元相位对波束进行赋形，使得方向图在波束指向角产生凹陷，实现相位相消，完成了RCS的缩减，线性阵因子如下所示：



其中，k为传播常数，d为阵元间距，an为第n个单元的幅度，为第n个单元的相位；将单元设为等幅，an为定值，通过调整来改变阵因子，改变天线的波形。
本方法可同样扩展至面阵、共形阵等其他阵列排布形式。


4.如权利要求3所述的雷达散射截面缩减方法，其特征在于，所述雷达散射截面缩减方法对于指定的波束指向θm，改变的值，阵列波束会发生改变；当对进行合适取值，使方向图的增益产生凹陷，实现相位相消，完成RCS的缩减一个N元线阵；对阵列单元添加相位δ1，δ2，δ3…；根据设计要求调整单元相位，改变波束形状。


5.如权利要求4所述的雷达散射截面缩减方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈蕾，邹林，陈伟，张仲泰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61