曾勇虎，張 偉，秦衛(wèi)東，蒙 潔

(中國(guó)人民解放軍63880部隊(duì)，河南 洛陽 471003)

0 引言

箔條是最常用的無源干擾材料，箔條干擾技術(shù)是對(duì)付雷達(dá)的有效手段。箔條干擾最基本的電性能指標(biāo)，是箔條彈被投出后箔條在空間散開形成箔條云團(tuán)的雷達(dá)散射截面(RCS)。研究箔條云電磁散射問題可分為兩種方法，即確定方法和統(tǒng)計(jì)方法。由于要確定箔條的運(yùn)動(dòng)十分困難，并且可處理的箔條數(shù)目也受到限制，用確定方法非常復(fù)雜。箔條云是大量隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的偶極子集合體，用統(tǒng)計(jì)方法研究箔條云散射特性無疑是合理的［1－2］。

箔條在空中的運(yùn)動(dòng)使得每根箔條散射信號(hào)的振幅和相位都是隨機(jī)變量。通常幅度變化很小可以忽略，認(rèn)為所有箔條散射幅度相等。相位變化影響很大，箔條之間相對(duì)相位的變化使得散射信號(hào)出現(xiàn)起伏［3］。文獻(xiàn)［1－7］對(duì)箔條云散射特性的測(cè)量技術(shù)及測(cè)量精度進(jìn)行了分析，并對(duì)箔條云RCS的概率分布進(jìn)行研究。本文比較分析了箔條云散射特性測(cè)量技術(shù)，進(jìn)而開展了箔條云外場(chǎng)動(dòng)態(tài)測(cè)量實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)測(cè)箔條云RCS的概率分布進(jìn)行了擬合與檢驗(yàn)，對(duì)箔條云散射特性與時(shí)間、頻率等之間的關(guān)系進(jìn)行了分析。

1 箔條散射特性測(cè)量方法

箔條散射特性的測(cè)量與散射體的測(cè)量是一致的。對(duì)于箔條，測(cè)試具有下列意義［1］:1)被掩護(hù)目標(biāo)的RCS要通過測(cè)試來得到;2)檢驗(yàn)設(shè)備實(shí)際使用效果要通過測(cè)試來進(jìn)行;3)干擾基礎(chǔ)理論研究的需要;4)干擾基礎(chǔ)材料研究的需要;5)無源干擾物特性參數(shù)測(cè)量的需要。

箔條散射特性測(cè)量方法根據(jù)測(cè)量場(chǎng)合可分為暗室測(cè)量和外場(chǎng)測(cè)量。在暗室一般是利用箔條云模型進(jìn)行測(cè)量，其優(yōu)點(diǎn)是方便快捷，但是對(duì)于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的閃爍、起伏等特性不可能得到。箔條的外場(chǎng)測(cè)量又可再分為靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量:所謂靜態(tài)測(cè)量，就是應(yīng)用高架塔等設(shè)施，將箔條彈固定在某一高度和位置后起爆，然后對(duì)箔條彈形成的箔條云進(jìn)行測(cè)量，其優(yōu)點(diǎn)是遠(yuǎn)場(chǎng)條件容易滿足且測(cè)量相對(duì)易于實(shí)施，但是固定目標(biāo)的支架以及地物等背景干擾不容忽視;而動(dòng)態(tài)測(cè)量，是對(duì)目標(biāo)在實(shí)際工作環(huán)境中(如飛機(jī)拋撒箔條云或箔條彈發(fā)射后引爆)進(jìn)行測(cè)量，可以獲得目標(biāo)的各種動(dòng)態(tài)特性，而且遠(yuǎn)場(chǎng)條件容易滿足，也避免了背景干擾。

對(duì)于箔條干擾，靜態(tài)測(cè)量一般用于干擾材料的基礎(chǔ)研究中，如對(duì)新的化學(xué)干擾材料或吸收材料電特性的測(cè)量。若要檢驗(yàn)箔條干擾的實(shí)際效果，應(yīng)該采用動(dòng)態(tài)測(cè)量方法。這是因?yàn)椴瓧l在空中形成有效RCS的時(shí)間、RCS的擴(kuò)散曲線以及箔條下降速度等特性與所處環(huán)境、氣象條件等因素密切相關(guān)，必須在實(shí)際使用中進(jìn)行測(cè)量。本文對(duì)箔條云散射特性的研究正是基于外場(chǎng)動(dòng)態(tài)測(cè)量進(jìn)行的，圖1為箔條云電磁散射特性動(dòng)態(tài)測(cè)量示意圖。

圖1 外場(chǎng)動(dòng)態(tài)測(cè)量示意圖Fig.1 Dynamic measurement schematic

2 測(cè)量數(shù)據(jù)分析

本文采用外場(chǎng)動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，對(duì)箔條云在S波段和X波段的散射特性進(jìn)行了測(cè)量。圖2a、2b分別為箔條云在S波段和X波段RCS的測(cè)量值曲線。

圖2 箔條云RCS測(cè)量值曲線Fig.2 Measured curves of chaff’s RCS

下面采用χ2分布來擬合箔條云動(dòng)態(tài)RCS的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律，其定義為［8－9］

χ2分布模型是具有通用性的RCS起伏統(tǒng)計(jì)模型，包含了傳統(tǒng)的Swerling模型。譬如，當(dāng)k=1時(shí)，式(1)變?yōu)橹笖?shù)分布，對(duì)應(yīng)SwerlingⅠ模型。

圖3a、3b分別為箔條云在S波段和X波段RCS概率密度的測(cè)量曲線和擬合結(jié)果。

圖3 箔條云RCS概率密度擬合結(jié)果Fig.3 Measured and fitted probability density of chaff’s RCS

箔條云在S波段和X波段的RCS概率密度χ2分布擬合k值分別為2.26和3.47。

為了檢驗(yàn)擬合優(yōu)度，采用χ2檢驗(yàn)方法來計(jì)算擬合優(yōu)度，計(jì)算結(jié)果:S 波段和 X 波段的 χ2檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量分別為10.20和17.37。需要說明的是，在計(jì)算門限值·(m －k－1)時(shí)，由于所擬合的 χ2分布中未知參數(shù)的個(gè)數(shù)為2，因此取k=2。另外，根據(jù)測(cè)量值的樣本數(shù)以及統(tǒng)計(jì)直方圖，在檢驗(yàn)時(shí)取m=10。取檢驗(yàn)顯著性水平 α=0.01，則有( m－k －1)=18.48。可以看出，此時(shí)檢驗(yàn)結(jié)果為服從“起伏模型為χ2分布”的原假設(shè)，即所測(cè)箔條云的RCS在S波段和X波段均服從χ2分布。

根據(jù)上述測(cè)量曲線及擬合與檢驗(yàn)結(jié)果，被測(cè)箔條云RCS特性可總結(jié)如下:

1)箔條云RCS的概率密度基本上服從χ2分布，但箔條云RCS的起伏與飛機(jī)目標(biāo)相比更為平緩，這一點(diǎn)從擬合k值也可看出，本文實(shí)驗(yàn)中箔條云的擬合k值大于2，而在以往的飛機(jī)測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，擬合k值一般在1～2之間;

2)箔條云RCS的起伏隨著頻率的升高而減小，表現(xiàn)在其擬合k值隨著頻率的升高而增大(在本文中S波段為2.26，X波段為3.47)，究其原因，是因?yàn)轭l率升高則波長(zhǎng)減小，箔條間互耦效應(yīng)的最小間隔(通常認(rèn)為是2λ)更容易得到滿足，也就是說頻率較高時(shí)箔條之間互耦效應(yīng)較小，箔條之間更接近非相干模型;

3)箔條云形成之后，隨著時(shí)間的推移，箔條云的RCS將逐漸減小，這在測(cè)量時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的圖2b中比較明顯，究其原因，是因?yàn)殡S著時(shí)間的推移，箔條將進(jìn)一步擴(kuò)散，箔條密度下降，因此其RCS將減小。

3 結(jié)束語

箔條是雷達(dá)無源干擾技術(shù)中應(yīng)用最早且效果最好的干擾器材。而箔條干擾的實(shí)際效果，應(yīng)該采用外場(chǎng)動(dòng)態(tài)測(cè)量來檢驗(yàn)。本文對(duì)箔條云在S波段和X波段的散射特性進(jìn)行了外場(chǎng)動(dòng)態(tài)測(cè)量實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)測(cè)箔條云RCS的概率分布進(jìn)行了擬合與檢驗(yàn)，對(duì)箔條云散射特性與時(shí)間、頻率等之間的關(guān)系進(jìn)行了分析。本文結(jié)果可為箔條彈的性能檢驗(yàn)提供依據(jù)，其方法也可為動(dòng)態(tài)目標(biāo)散射特性測(cè)量與分析提供參考。

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