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基于间歇调制的成像雷达目标特征控制研究

徐乐涛  
【摘要】:成像雷达作为一种全天时全天候的微波探测手段,可以对地面时敏目标高分辨成像,是侦察打击一体化平台发现识别目标并引导武器系统完成攻击任务的重要组成部分,对地面时敏目标的战场生存能力构成了极大的挑战。如何有效控制成像雷达目标的相关特征,干扰雷达使其难以对目标有效成像,已经成为雷达对抗领域的基础课题和紧迫任务。本文以间歇调制技术为出发点,以保护时敏目标为目的,突破传统成像雷达目标特征控制技术局限,深入研究了基于间歇调制的成像雷达目标特征控制技术。主要研究内容如下:首先,研究了相位调制表面(phase switched screen,简称PSS)对成像雷达目标特征的间歇调制控制。详细分析了相位调制表面在线性调频信号照射条件下的调制信号模型和回波信号模型,并研究了PSS回波信号经过成像雷达距离向成像处理和方位向成像处理后的输出特性;针对传统无源微动干扰方法的干扰效果在距离向扩展不足的弱点,研究提出了基于PSS的改进型无源微动干扰方法,使原本只能沿方位向分布的干扰条带沿距离向发生扩展;针对传统成像雷达欺骗干扰方法依赖目标电磁散射数据库、难以实时响应、易暴露干扰自身等弱点,提出了基于PSS的高分辨距离像干扰方法和成像雷达二维干扰方法,PSS可以通过合理设定自身的工作参数来控制干扰效果。其次,研究了电控频率选择表面(active frequency selective surface,简称AFSS)吸波屏对成像雷达目标特征的间歇调制控制。深入研究了AFSS吸波屏的吸波特性:首先采用电磁仿真软件模拟吸波屏,并分析不同极化、不同入射角条件下AFSS吸波屏的吸波特性;然后按照仿真模型制备了AFSS吸波屏实验样品,并在微波暗室中对实验样品开展测量实验,实验数据表明通过合理的设定控制电流参数,AFSS吸波屏样品的反射率衰减可以达到20dB。首次提出了AFSS吸波屏的间歇散射概念,利用实验样品证明AFSS吸波屏可以完成间歇散射的可行性,进而验证了AFSS吸波屏处于间歇散射状态下可以对回波信号进行间歇调制,并研究了间歇调制信号经过成像处理后的图像特性。以线性调频信号有源间歇采样转发干扰理论为基础,提出了基于AFSS吸波屏的无源间歇调制干扰方法,该方法相比有源间歇采样转发干扰来说具有无转发时延、不依赖目标电磁散射数据库、不易于暴露干扰信号等优点。最后,研究了有源对消对成像雷达目标特征的间歇调制控制。深入研究了有源对消信号经过成像处理后的图像特性,提出了一种三阶段宽带成像雷达目标有源对消方法,该方法截获目标散射信号作为对消信号,并通过频率调制方法克服转发时间延迟带来的对消失配;提出了一种基于间歇采样的成像雷达目标有源隐身方法,该方法将间歇采样转发干扰理论同有源对消技术有机结合,实现了成像雷达目标的“隐真示假”能力;提出了一种改进的成像雷达数字直接合成干扰信号产生方法,该方法相比传统直接数字合成技术来说不需要借助专门的硬件电路,大大降低了干扰信号产生算法的实时运算量,且对侦察误差不敏感。


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