劉鵬軍，傅亦源，趙明洋，牛鳳梁

(中國(guó)洛陽(yáng)電子裝備試驗(yàn)中心，河南 洛陽(yáng) 471003)

基于寬帶掃頻的導(dǎo)彈RCS測(cè)量與分析

劉鵬軍，傅亦源，趙明洋，牛鳳梁

(中國(guó)洛陽(yáng)電子裝備試驗(yàn)中心，河南 洛陽(yáng) 471003)

針對(duì)導(dǎo)彈的典型幾何外形結(jié)構(gòu)，基于高頻散射機(jī)理對(duì)其散射特性進(jìn)行了初步分析，包括散射源分布及其散射類型、各散射源散射特性隨導(dǎo)彈姿態(tài)的變化趨勢(shì)等;接著，利用寬帶掃頻RCS測(cè)量系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)彈L、X波段RCS和X波段一維距離像進(jìn)行了測(cè)量，得到了導(dǎo)彈在不同技術(shù)條件下的RCS曲線和一維距離像;最后，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了初步分析;測(cè)量結(jié)果表明：導(dǎo)彈頭錐倉(cāng)與進(jìn)氣道腔體存在較大散射，尤其是進(jìn)氣道壁與彈體之間連接縫隙的散射較為突出；導(dǎo)彈在X波段下的RCS較L波段小，且受姿態(tài)變化的影響更為敏感；另外，導(dǎo)彈RCS峰值點(diǎn)并未出現(xiàn)在迎頭向，而是偏離迎頭向一定角度，尤以X波段下最為明顯，偏離角度達(dá)20°左右;測(cè)量結(jié)果為導(dǎo)彈在試驗(yàn)中的應(yīng)用，包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)結(jié)果分析與評(píng)估、等效推論等提供了重要的技術(shù)依據(jù)。

導(dǎo)彈；雷達(dá)散射截面；寬帶掃頻；測(cè)量；分析

0 引言

RCS(radar-cross section，雷達(dá)散射截面)是度量雷達(dá)目標(biāo)對(duì)照射電磁波散射能力的一個(gè)物理量[1]。在電子信息裝備試驗(yàn)鑒定與評(píng)估中，準(zhǔn)確掌握參試?yán)走_(dá)目標(biāo)(如飛機(jī)、導(dǎo)彈、車(chē)輛等)的RCS既是開(kāi)展試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本前提，也是開(kāi)展試驗(yàn)結(jié)果分析與評(píng)估、實(shí)施替代等效推論的重要依據(jù)。

目標(biāo)RCS既與目標(biāo)的尺寸、形狀、材料、結(jié)構(gòu)等幾何參數(shù)和物理參數(shù)有關(guān)，又與入射電磁波的頻率、極化、波形等參數(shù)有關(guān)，同時(shí)還與目標(biāo)相對(duì)于觀測(cè)雷達(dá)的姿態(tài)角有關(guān)[2]。

獲取目標(biāo)RCS的途徑主要有仿真計(jì)算和試驗(yàn)測(cè)量?jī)煞N。其中，仿真計(jì)算基于嚴(yán)格的電磁散射理論建立，具有較強(qiáng)的完整性，可以分析典型目標(biāo)的散射機(jī)理，但需要建立目標(biāo)精確的幾何模型和物理模型，對(duì)于具有復(fù)雜外形和采用復(fù)合材料的目標(biāo)，計(jì)算非常困難；而試驗(yàn)測(cè)量具有過(guò)程簡(jiǎn)單、結(jié)果準(zhǔn)確直觀的特點(diǎn)，是獲取目標(biāo)RCS最有效、快捷和準(zhǔn)確的手段。

1 掃頻RCS測(cè)量

1.1 RCS測(cè)試原理

對(duì)RCS的定義有兩種觀點(diǎn)：一種是基于電磁散射理論的觀點(diǎn)，一種是基于雷達(dá)測(cè)量的觀點(diǎn)，兩者的基本概念是統(tǒng)一的，均定義為單位立體角內(nèi)目標(biāo)朝接收方向散射的功率與從給定方向入射于該目標(biāo)的平面波功率密度之比的4π倍[2]。前者適用于理論計(jì)算，后者適用于用相對(duì)標(biāo)定法來(lái)測(cè)量目標(biāo)RCS。

根據(jù)雷達(dá)方程

(1)

式中，Pt為雷達(dá)發(fā)射功率；Gt為雷達(dá)發(fā)射天線增益；Gr為雷達(dá)接收天線增益；σ為目標(biāo)RCS；λ為雷達(dá)發(fā)射電磁波波長(zhǎng)；R為雷達(dá)與目標(biāo)之間的距離；L為綜合損耗，包括電磁波空間傳輸損耗，發(fā)射、接收饋線損耗；Ft為雷達(dá)發(fā)射天線方向圖傳輸因子；Fr雷達(dá)接收天線方向圖傳播因子等[3]。

如果我們把目標(biāo)看作一個(gè)線性的二端口網(wǎng)絡(luò)。Pr作為端口1的入射功率，Pt作為端口2的發(fā)射功率，則上式可表示為：

(2)

若在同一條件下分別測(cè)量得到被測(cè)對(duì)象和一個(gè)RCS值已知的標(biāo)準(zhǔn)體(如標(biāo)準(zhǔn)球、金屬平板等)的S21，則目標(biāo)RCS[4]可以表示為：

σ=S21b-S21a+σa

(3)

其中：S21a為標(biāo)準(zhǔn)體的S21測(cè)量值，單位dB；S21b為被測(cè)目標(biāo)的S21測(cè)量值，單位dB；σa為標(biāo)準(zhǔn)球的RCS值，單位dBsm。

1.2 掃頻RCS測(cè)量系統(tǒng)

掃頻RCS測(cè)量是相對(duì)于點(diǎn)頻RCS測(cè)量而言的，兩者的基本原理相同，但掃頻法的測(cè)量過(guò)程更為簡(jiǎn)單，且精度高、信息量大、定位精度高[5]。本次測(cè)量采用的掃頻RCS測(cè)量系統(tǒng)為“準(zhǔn)”單站測(cè)量，如圖1所示。

圖1 掃頻RCS測(cè)量系統(tǒng)組成示意圖

掃頻法RCS測(cè)量需要用到可產(chǎn)生掃頻信號(hào)的高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。測(cè)量時(shí)，矢量網(wǎng)路分析儀以頻率步進(jìn)的方式，發(fā)射中心頻率為fm，頻率間隔為Δf的等幅同相連續(xù)波，得到目標(biāo)的頻率響應(yīng)，然后通過(guò)快速傅立葉反變換(IFFT)得到目標(biāo)的時(shí)域響應(yīng)，再通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀提供的時(shí)域門(mén)技術(shù)選取目標(biāo)回波所在區(qū)域數(shù)據(jù)(即為目標(biāo)的一維距離像)，最后通過(guò)傅立葉變換(FFT)即可得到目標(biāo)中心頻點(diǎn)的S21值。

具體測(cè)量步驟如下：

1)如圖1所示連接測(cè)量系統(tǒng)，并開(kāi)機(jī)使系統(tǒng)充分得到預(yù)熱，確保各設(shè)備工作穩(wěn)定；

2)根據(jù)測(cè)量需求，設(shè)置測(cè)量參數(shù)，包括發(fā)射功率、測(cè)試帶寬、采樣點(diǎn)數(shù)、中頻帶寬、平均次數(shù)、轉(zhuǎn)臺(tái)角度步進(jìn)等參數(shù)，設(shè)定測(cè)試參數(shù)為S21；

3)對(duì)背景反射電平進(jìn)行測(cè)試，將數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)并利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的對(duì)消功能進(jìn)行背景對(duì)消；

4)保持測(cè)試條件不變，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)體進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)行傅立葉反變換將頻域信號(hào)變換到時(shí)域信號(hào)，然后利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的時(shí)間門(mén)功能截取目標(biāo)區(qū)，再進(jìn)行傅立葉變換得到標(biāo)準(zhǔn)體在頻域下的S21值；

5)保持測(cè)試條件不變，對(duì)被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)行傅立葉反變換將頻域信號(hào)變換到時(shí)域信號(hào)，然后利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的加門(mén)功能截取目標(biāo)區(qū)，再進(jìn)行傅立葉變換得到被測(cè)目標(biāo)在頻域下的S21值；

6)調(diào)整轉(zhuǎn)臺(tái)方位角度，重復(fù)步驟5)，測(cè)量所有方位角下被測(cè)目標(biāo)S21值；

7)利用式(3)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到被測(cè)目標(biāo)RCS值。

2 導(dǎo)彈散射特性分析

2.1 測(cè)量?jī)?nèi)容

本次測(cè)量的導(dǎo)彈三維模型如圖2所示。

圖2 導(dǎo)彈三維模型

測(cè)量?jī)?nèi)容如下：

1)導(dǎo)彈在L波段(1.2 GHz)和X波段(10 GHz)的RCS，測(cè)量角度范圍為方位向±30°范圍(相對(duì)于導(dǎo)彈迎頭向)，俯仰角0°，極化方式HH。

2)導(dǎo)彈在X波段(10 GHz)的一維距離像，測(cè)量方位角和俯仰角均為0°時(shí)，掃頻帶寬4 GHz，掃頻點(diǎn)數(shù)1 601點(diǎn)，極化方式HH。

2.2 導(dǎo)彈散射特性分析

由于被測(cè)對(duì)象尺寸遠(yuǎn)大于測(cè)試波長(zhǎng)，可認(rèn)為處于光學(xué)區(qū)。根據(jù)光學(xué)區(qū)散射理論，目標(biāo)散射場(chǎng)主要由從各個(gè)獨(dú)立的散射中心產(chǎn)生的回波疊加而成，每一細(xì)小的幾何結(jié)構(gòu)均對(duì)總散射場(chǎng)產(chǎn)生影響[6]。因此，通過(guò)對(duì)導(dǎo)彈幾何結(jié)構(gòu)分析，可以發(fā)現(xiàn)其RCS主要來(lái)源于以下幾方面：

1)彈體表面、天線罩內(nèi)部載荷、進(jìn)氣道口面、進(jìn)氣道腔體外壁面以及尾翼產(chǎn)生的鏡面散射，這通常也是構(gòu)成導(dǎo)彈RCS的最主要散射來(lái)源。

考慮到本次測(cè)量的角度范圍為導(dǎo)彈迎頭向俯仰角0°、方位角±30°范圍，結(jié)合對(duì)導(dǎo)彈幾何外形尺寸的測(cè)量與分析發(fā)現(xiàn)，在此角度范圍內(nèi)，除在導(dǎo)彈迎頭向，入射電磁波來(lái)波方向與導(dǎo)彈頭錐倉(cāng)內(nèi)部載荷的安裝底面垂直，會(huì)產(chǎn)生一定的直接鏡面散射外，其它測(cè)試角度下，入射電磁波來(lái)波方向相對(duì)導(dǎo)彈各散射面并非垂直入射，對(duì)于光滑表面來(lái)說(shuō)，其鏡面散射分量并未返回接收天線?？紤]到實(shí)際導(dǎo)彈表面并非理想的光滑表面，存在一定的表面粗糙度，因此，從更細(xì)微的角度觀察，仍會(huì)有部分直接鏡面散射分量，但總體量級(jí)相對(duì)降低。

2)導(dǎo)彈進(jìn)氣道口面邊緣、導(dǎo)彈尾翼、導(dǎo)彈尾部邊緣等引起的邊緣繞射以及頭錐引起的尖端繞射等，其中最主要的是邊緣繞射。

邊緣繞射的強(qiáng)度與邊緣線長(zhǎng)度的平方成正比，并與電波入射線與邊緣線之間的夾角，以及電場(chǎng)極化方向與邊緣線之間的夾角密切相關(guān)。當(dāng)電磁波的入射線垂直于邊緣線時(shí)，后向邊緣繞射的強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng)，并隨著入射線與邊緣線夾角的減小急劇下降；且電場(chǎng)極化方向平行于邊緣線時(shí)的后向邊緣繞射強(qiáng)度要顯著高于電場(chǎng)極化方向垂直于邊緣線時(shí)的強(qiáng)度。因此，對(duì)導(dǎo)彈、飛機(jī)等武器裝備而言，有效降低機(jī)(彈)翼前后緣的邊緣繞射是目標(biāo)隱身設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題[6]。對(duì)于本次測(cè)量而言，主要是由導(dǎo)彈進(jìn)氣道口面邊緣，導(dǎo)彈尾翼前緣、側(cè)緣與后緣以及導(dǎo)彈尾部邊緣等引起的邊緣繞射。

下面以圖2中導(dǎo)彈下方的進(jìn)氣道和尾翼等為例，分別分析邊緣繞射隨電波入射方向與電場(chǎng)矢量方向的變化情況。(1)以導(dǎo)彈迎頭向?yàn)槠鹗?，隨著測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)呈順時(shí)針?lè)较蛑鸩皆龃髮?dǎo)彈與接收天線之間的視線角，在方位向0°～+30°范圍內(nèi)，電磁波入射線與進(jìn)氣道口面邊緣、導(dǎo)彈尾翼前緣和側(cè)緣之間的夾角分別呈逐漸增加之勢(shì)，而與導(dǎo)彈尾翼后緣之間的夾角則呈逐漸較小之勢(shì)。因此，由進(jìn)氣道口面邊緣、導(dǎo)彈尾翼前緣和側(cè)緣引起的邊緣繞射成逐漸增強(qiáng)之勢(shì)，由導(dǎo)彈尾翼后緣引起的邊緣繞射則呈逐漸減弱之勢(shì)；(2)而對(duì)于電場(chǎng)矢量而言，由于本次測(cè)量水平極化波，所以隨著視線角的逐步增大，入射波電場(chǎng)矢量與進(jìn)氣道口面邊緣、導(dǎo)彈尾翼前緣和側(cè)緣之間的夾角逐漸減小，而與導(dǎo)彈尾翼后緣的夾角則逐漸增大，故由進(jìn)氣道口面邊緣、導(dǎo)彈尾翼前緣和側(cè)緣引起的邊緣繞射也是成逐漸增強(qiáng)之勢(shì)，由導(dǎo)彈尾翼后緣引起的邊緣繞射則呈逐漸減弱之勢(shì)。因此，單從一個(gè)進(jìn)氣道和尾翼來(lái)看，隨著視線角的逐步增大，由進(jìn)氣道口面邊緣、導(dǎo)彈尾翼前緣和側(cè)緣引起的邊緣繞射呈逐漸增強(qiáng)趨勢(shì)，但受限于測(cè)試角度范圍，并沒(méi)有達(dá)到最大值，而由導(dǎo)彈尾翼后緣引起的邊緣繞射成逐漸減弱趨勢(shì)，但同樣也并沒(méi)有達(dá)到最小值；(3)通過(guò)對(duì)另外三個(gè)進(jìn)氣道和尾翼的邊緣繞射特性的進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，隨著視線角的逐步增大，各邊緣所產(chǎn)生的邊緣繞射的變化趨勢(shì)并不完全一致。因此，綜合來(lái)看，隨著視線角的逐步增大，各分量疊加的結(jié)果會(huì)使邊緣繞射的強(qiáng)度呈現(xiàn)一定的起伏，最終導(dǎo)致導(dǎo)彈的整體RCS產(chǎn)生一定的起伏。

3)彈體表面與進(jìn)氣道腔體表面產(chǎn)生的行波散射。

表面行波是沿細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體長(zhǎng)度方向傳播的一種行波電流，它在傳播過(guò)程中會(huì)不斷地向空間輻射電磁波。產(chǎn)生行波散射需具備兩個(gè)前提條件：一是散射體為細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體；二是散射體表面上沿傳播方向存在電場(chǎng)分量[6]。由于行波散射只在目標(biāo)散射體的照亮面產(chǎn)生。因此，測(cè)量過(guò)程中，當(dāng)測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)承載著被測(cè)導(dǎo)彈沿方位向偏離一定角度時(shí)，電磁波沿一定角度入射至導(dǎo)彈彈體表面和進(jìn)氣道腔體表面，加之入射波為水平極化，入射電場(chǎng)在入射平面內(nèi)沿彈軸方向存在一定的電場(chǎng)分量，從而在彈體表面與進(jìn)氣道腔體表面感應(yīng)產(chǎn)生表面電流，該表面電流沿彈體和進(jìn)氣道表面流動(dòng)形成前向行波電流，前向行波電流在傳播過(guò)程中因遇到彈體表面的接縫或到達(dá)導(dǎo)彈尾端而產(chǎn)生負(fù)載失配，引起反方向散射，最終被接收天線所接收。

4)進(jìn)氣道腔體產(chǎn)生的腔體散射。

主要是由于電磁波入射至導(dǎo)彈進(jìn)氣道腔體內(nèi)部后，在進(jìn)氣道腔體內(nèi)表面產(chǎn)生多次反射，最后有部分散射能量從進(jìn)氣道腔體口面射出，被接收天線所接收。由于腔體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特征與散射路徑復(fù)雜，對(duì)腔體散射的預(yù)估還存在一定的困難，理想情況下其RCS可達(dá)到腔體口面投影面積的2倍。因此，腔體散射的貢獻(xiàn)往往不可忽略，尤其對(duì)于大型軍事目標(biāo)[7]。

以圖2所示狀態(tài)為例。在測(cè)量過(guò)程中，以導(dǎo)彈迎頭向?yàn)槠鹗?，隨著測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)呈順時(shí)針?lè)较蛑鸩皆龃髮?dǎo)彈與接收天線之間的視線角，前側(cè)(面向觀測(cè)者)的兩個(gè)進(jìn)氣道腔體口面在入射電磁波波前的投影截面積呈逐漸增大之勢(shì)，因此腔體散射的強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。而對(duì)于后側(cè)的兩個(gè)進(jìn)氣道，其腔體口面在入射電磁波波前的投影截面積則是逐漸減小，直至被彈體完全遮擋，故其散射強(qiáng)度呈逐漸減弱之勢(shì)。

5)相鄰兩個(gè)進(jìn)氣道腔體表面形成的近似二面角散射。

以圖2所示狀態(tài)為例。相鄰的兩個(gè)進(jìn)氣道腔體表面構(gòu)成一個(gè)近似二面角，在測(cè)量過(guò)程中，當(dāng)電磁波以偏離迎頭向(方位0°)一定角度入射至導(dǎo)彈表面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的二面角散射回波。由于二面角散射回波的強(qiáng)度與構(gòu)成二面角的平面的幾何尺寸成正比，盡管該近似二面角在俯仰主平面內(nèi)的物理尺寸較小，但在方位主平面內(nèi)的物理尺寸較大，且從俯仰主平面看，電磁波入射方向恰好位于二面角張角的角平分線方向，也就是俯仰主平面的最大散射方向入射，而從方位主平面看，隨著導(dǎo)彈與接收天線視線角的增大，入射電磁波與近似二面角棱邊的夾角逐漸增大。因此，該近似二面角散射對(duì)導(dǎo)彈總體RCS的影響的不可忽略，且其散射強(qiáng)度呈逐漸增強(qiáng)趨勢(shì)，但受限于方位向測(cè)試角度范圍，散射強(qiáng)度并未達(dá)到最大值。

6)彈體表面分布的螺釘、鉚釘、接縫等產(chǎn)生的散射。

由于導(dǎo)彈本身由若干個(gè)功能部件組成，各功能部件之間存在一定的連接縫隙，并通過(guò)螺釘、鉚釘?shù)冗M(jìn)行連接。雖然每個(gè)螺釘、鉚釘、接縫本身的散射量級(jí)相對(duì)較小，但對(duì)于處于高頻散射光學(xué)區(qū)的目標(biāo)來(lái)說(shuō)，每一個(gè)螺釘、鉚釘、接縫都構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的散射源，成為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的散射中心，每一個(gè)散射中心的散射回波都會(huì)對(duì)導(dǎo)彈的整體RCS產(chǎn)生影響。

以上幾種散射來(lái)源，其散射水平量級(jí)雖大小不一，但均會(huì)對(duì)導(dǎo)彈RCS產(chǎn)生一定的貢獻(xiàn)，且貢獻(xiàn)程度也并不是一成不變的，而是隨著導(dǎo)彈姿態(tài)的變化呈現(xiàn)主次變化。例如，在迎頭向小角度范圍內(nèi)，鏡面散射可能是RCS的主要來(lái)源，邊緣繞射、行波散射、腔體散射的影響可能相對(duì)較小，為次要來(lái)源；但在偏離迎頭向一定角度時(shí)，鏡面散射的影響會(huì)成為次要因素，而邊緣繞射、行波散射、腔體散射、二面角散射中的一種或幾種相對(duì)突出，成為導(dǎo)彈RCS的主要來(lái)源。

3 測(cè)量結(jié)果及分析

導(dǎo)彈在L、X波段的RCS測(cè)量結(jié)果分別如圖3、圖4所示。導(dǎo)彈迎頭向一維距離像測(cè)量結(jié)果如圖5所示。

圖3 L波段RCS測(cè)量結(jié)果(歸一化后)

圖4 X波段RCS測(cè)量結(jié)果(相對(duì)L波段RCS最大值歸一化)

圖5 迎頭向一維距離像測(cè)量結(jié)果(橫坐標(biāo)0對(duì)應(yīng)導(dǎo)彈參考中心)

通過(guò)分析，可得出以下結(jié)論：

1)X波段下，導(dǎo)彈RCS隨姿態(tài)變化的影響比L波段敏感。主要表現(xiàn)在隨導(dǎo)彈姿態(tài)的變化，目標(biāo)RCS呈現(xiàn)明顯的起伏特性，相對(duì)于L波段，X波段的起伏頻率明顯加快、幅度顯著加大。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，導(dǎo)彈在L、X波段的RCS峰值與谷值之差分別達(dá)到23.88 dB和28.76 dB。經(jīng)分析，X波段下，入射電磁波波長(zhǎng)較短，不僅導(dǎo)彈整體處于散射光學(xué)區(qū)，構(gòu)成導(dǎo)彈的每一個(gè)結(jié)構(gòu)或部件，包括細(xì)小部件與不連續(xù)表面，如頭錐、進(jìn)氣道腔體、尾翼、接線槽、螺釘孔、螺釘、鉚釘、接縫等也都處于光學(xué)區(qū)，從而構(gòu)成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的散射中心，對(duì)導(dǎo)彈的整體RCS構(gòu)成影響，隨著導(dǎo)彈姿態(tài)的變化，每一個(gè)獨(dú)立散射中心的散射水平發(fā)生變化，導(dǎo)致導(dǎo)彈整體RCS產(chǎn)生起伏；而L波段下，入射波波長(zhǎng)相對(duì)較長(zhǎng)，盡管導(dǎo)彈整體處于散射區(qū)，但構(gòu)成導(dǎo)彈的的一些較細(xì)小的結(jié)構(gòu)或部件，如進(jìn)氣道腔體、接線槽、螺釘孔、螺釘、鉚釘、接縫等由于物理尺寸較小，并不一定處于光學(xué)區(qū)，可能處于瑞利區(qū)或振蕩區(qū)，此時(shí)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的RCS受導(dǎo)彈姿態(tài)變化的影響并不敏感，其散射水平主要與結(jié)構(gòu)體或部件的體積有關(guān)，因此，使得導(dǎo)彈整體RCS隨姿態(tài)的變化相對(duì)趨緩。

2)導(dǎo)彈在X波段的RCS比L波段的RCS低，平均低9.55 dB，說(shuō)明導(dǎo)彈在X波段下的隱身效果比L波段效果好。

3)由圖3可以看出，L波段下，導(dǎo)彈在迎頭向一定角度范圍內(nèi)的RCS明顯大于其他角度下的RCS。這說(shuō)明鏡面散射構(gòu)成了導(dǎo)彈RCS的主要來(lái)源，而邊緣繞射、行波散射、腔體散射、二面角散射等的影響相對(duì)較弱；但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，RCS峰值點(diǎn)均不在導(dǎo)彈迎頭向(方位角0°)，而是偏離一定角度，以峰值點(diǎn)為中心，基本呈左右對(duì)稱分布。由于導(dǎo)彈的外形結(jié)構(gòu)呈左右對(duì)稱分布，因此分析可能是由導(dǎo)彈頭錐倉(cāng)安裝的載荷在

不同角度下的散射特性差異所導(dǎo)致。

4)由圖4可以看出，X波段下，導(dǎo)彈在迎頭向一定角度范圍內(nèi)的RCS變化趨勢(shì)總體比較平穩(wěn)。結(jié)合上述第2)條可以看出，相較于L波段，X波段下，在鏡面散射已得到有效抑制的前提下，邊緣繞射、行波散射、腔體散射、二面角散射等的影響凸顯出來(lái)，成為影響導(dǎo)彈整體RCS的一個(gè)重要因素。同時(shí)還可以看到，RCS峰值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離迎頭向(方位0°)，出現(xiàn)在方位-20°左右。

5)由導(dǎo)彈一維距離像可以看出，導(dǎo)彈頭錐倉(cāng)存在較強(qiáng)散射，如圖中標(biāo)記①所示。值得注意的是，標(biāo)記②處出現(xiàn)了較強(qiáng)的散射，較頭錐倉(cāng)僅相差2.68 dB，通過(guò)對(duì)導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)的測(cè)量與分析，未發(fā)現(xiàn)有明顯對(duì)應(yīng)的強(qiáng)散射結(jié)構(gòu)，因此，初步斷定系由導(dǎo)彈進(jìn)氣道腔體引起，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步對(duì)進(jìn)氣道腔體內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸的測(cè)量與分析發(fā)現(xiàn)，散射回波的傳輸時(shí)延與入射波進(jìn)入腔體后經(jīng)多次反射后重新到達(dá)接收天線經(jīng)歷的空間路程基本一致。另外，在圖中標(biāo)記③處出現(xiàn)了尖峰，經(jīng)對(duì)導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)彈進(jìn)氣道由前后兩段組成，兩段連接處存在一定縫隙，由此推測(cè)應(yīng)該是由進(jìn)氣道表面在此連接處的不連續(xù)性引起的行波散射和縫隙繞射所產(chǎn)生。

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Measurement and Analysis of RCS of Missile Based on Broadband Swept Frequency

Liu Pengjun, Fu Yiyuan, Zhao Mingyang, Niu Fengliang

(China Luoyang Electronic Equipment Test Center, Luoyang 471003,China)

Based on the theory of high frequency scattering, the scattering characteristics of the typical structural missile are analyzed, such as distributing of the scatterers, scattering type, variation tendency of the scattering intensity with missile attitude, and etc. Next, the L-band and X-band RCS of the missile are obtained using the broadband swept frequency RCS measurement system. Finally, the paper studies on the measurement results. The result indicates that the RCS of the warhead and the inlet are obvious, especially the gap between the inlet surface and the missile surface. The RCS in X-Band is small and more sensitive with the variation of missile attitude than that in L-Band. Furthermore, the maximum RCS occurs not at the head-on but the other direction, especially in X-Band, and which is nearby twenty degree. The result can provide technical bases for the application in the test of the missile, such as test design, analysis and evaluation of test results, equivalent calculation, and etc.

missile; RCS; broadband swept frequency; measurement; analysis

2017-05-02；

2017-06-01。

劉鵬軍(1977-)，男，河南洛陽(yáng)人，碩士研究生,工程師，主要從事雷達(dá)對(duì)抗仿真方向的研究。

1671-4598(2017)12-0110-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.12.029

TP273

A