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摘要：通过一种在微波暗室条件下箔条的RCS测试方法，研究了规则排列组合和静态随机分布情况下的箔条或箔片的RCS特性，研究结果表明，当箔条/箔片数量增加到一定量后，RCS变化不明显，同时，通过箔条和角反射器测试验证了箔条云具有显著的遮蔽特性。
关键词：箔条；微波暗室；RCS测量
引 言
箔条干扰技术已被广泛应用于雷达无源对抗系统，成为现代战争不可缺少的软杀伤武器之一。近几年，国外非常重视新型箔条的开发，主要集中在金属镀层材料、箔条形状及气动特性方面，相继出现了镀镍箔条、空心箔条、偏重箔条丝、异形箔片（如V形箔片）、燃烧箔片等，部分新型箔条已用于箔条弹改进产品上，取得了较好的成效。
当前获取目标雷达散射截面（RCS）的途径包括理论方法和试验方法，尽管电磁理论有其完整性，可以分析若干典型的散射机理，但对于复杂、复合材料的目标，利用现有的手段计算其 RCS 值非常困难，试验方法是最有效、快捷和准确的手段。根据测试场地的不同，RCS测试可分为外场测试和微波暗室测试，外场测试容易受到环境气候的影响，且获得高精度测量值的代价相当大，所以在研制阶段一般采用室内测试。本文在微波暗室中利用紧缩场和矢量网络分析仪对箔条的RCS进行研究分析，为开发出更多类型的箔条积累数据基础。
1.RCS测量原理
RCS是一个用于描述目标散射电磁波效率的量，它表征了雷达目标的电磁散射性能。通常情况下，目标RCS的测量是通过测量雷达回波的功率，雷达接收功率的表达式为：
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2.RCS测量系统
测量在微波暗室内进行，测量系统以高性能微波一体化矢量网络分析仪为基础构成，主要包括发射天线、接收天线、转台、功率放大器和计算机采集系统等。系统校准、目标测量和数据采集处理均由计算机控制自动完成。
此系统中，通过调用矢量网络分析仪的时域选件，使用距离波门技术对所测扫频信号“加门”，可有效消除背景干扰（如收发天线的耦合，墙体的反射等）。
3.箔条RCS测试方法
3.1 样品状态
测试样品包括：（1）箔条，其长度为14mm、箔片；（2）箔片，尺寸为40mm*40mm；（3）金属角反射器，直角边长为100mm。
3.2 测试方法
由于箔条丝非常细小，且在实验室条件下，通常会选择少量的箔条丝进行测量，为了减小箔条测量中架设工具引起的测量误差，必须将箔条固定在RCS值远低于箔条云的固定支架上。本测量中选用低密度的聚苯乙烯泡沫材料来作为固定支架。
箔条采用了两种测试方式：第一种是平板测试，主要目的是测量规则布置条件下箔条云电磁特性；第二种是静态烟箱测试，测量箔条云在空间运动条件下电磁特性，箔片采用静态烟箱测试。平板和静态烟箱均选用聚苯乙烯泡沫材料。
3.2.1 平板测试方法
平板材料为聚苯乙烯泡沫板，密度为12kg/m3，厚度为10mm，大小为300mm*300mm，箔条丝长度为14mm，用液体胶水粘贴，粘贴数量分别为12*12、5*5、3*3、2*2和1根丝，每张板顶部用1块空白板封闭，防止箔条丝掉落。共粘贴了5块泡沫板。
3.2.2 静态烟箱测试方法
静态烟箱材料为聚苯乙烯泡沫，其内部尺寸为315mm*315mm*100mm，壁厚为15mm，内部填充5-7mm聚苯乙烯泡沫球充当支撑载体，填充重量为200g。箔条丝/箔片添加方式为：将箔条丝/箔片分散，缓慢均匀的洒在泡沫球表面，同时对泡沫球进行均匀搅拌，使箔条丝/箔片逐渐在泡沫球中实现均匀随机分布。
3.2.3 测量参数
测试样品放置于转台上，以平板或烟箱的法向位置为初始零位，转台转动角度为-5～5°。测量频段为8GHz-12GHz扫频测量。
3.2.4 测试工况
箔条RCS测试工况如下表1所示。
表1 箔条测试工况表
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4.测试结果
4.1 箔条平板测试
对于12×12的箔条丝，测试结果如下：当箔条丝轴线方向与极化方向一致时，其雷达反射特征非常明显，特别时在8.5～10GHz范围内，其RCS值非常大，大约在-53～-50dB；当箔条丝轴线方向与极化方向垂直时，其RCS基本与背景重合。
对于5×5的箔条丝，当箔条丝轴线方向与极化方向一致时，可以明显看出其RCS与背景曲线有明显不同，但是与背景差异不大，用于定量测量精度不够。
对于3×3的箔条丝，无论箔条丝如何放置，其RCS与背景曲线极为接近，表明箔条丝反射的RCS已经淹没在背景之中，小于该微波暗室测量下限。
4.2箔条静态烟箱测试
由于箔条随机分布，其RCS曲线随机性较强。当箔条数量从0.02增加到0.05g时，其最大RCS约从-64dB增加到-61dB；随着箔条量继续增加，其最大RCS变化不大，在不同频率下的RCS值更均匀，约-60～-58dB。
对于箔条静态烟箱测试，该微波暗室能够进行测试，但是与背景区分度差别不是很大，约10dB。
4.3 角反和箔条混合静态烟箱测试
为了研究箔条的遮蔽效应，将三个三角形角反射器放置于泡沫烟箱后，测量其RCS特性。
当单独测量角反射器RCS特性时，其RCS较大，且随频率变化较小。当在其前面放置静态箔条箱时，无论箔条丝添加量为0.3g还是0.5g，其在9～11GHz频段对角反射器的衰减大部分在8dB左右（衰减约84%）。
5.试验结论
本文通过一种在微波暗室条件下箔条的RCS测试方法，研究了规则排列组合和静态随机分布情况下的箔条或箔片RCS特性，研究结果表明，当箔条/箔片数量增加到一定量后，RCS变化不明显，说明箔条云密度达到一定程度后，其RCS将达到一个饱和值；通过角反射器和箔条混合测试，验证了箔条云具有明显的遮蔽特性，可为下一步研究箔条幕遮蔽干扰材料提供一定的参考价值。
参考文献：
[1]陈静．雷达箔条干扰原理[M].北京：国防工业出版社，2007．
[2]郭静．微波暗室目标RCS测试方法的研究与试验[D]．南京：南京航空航天大学．2008．
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[4]吕可，郑威．角反射体RCS微波暗室测量及分析[J]．北京：计算机测量与控制．2016．24（9）．
论文作者:张春雷
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/6/4
标签：箔条论文; 测试论文; 测量论文; 暗室论文; 微波论文; 静态论文; 反射论文; 《防护工程》2019年第4期论文;