张德保;沈鹏
【摘 要】A standard metal sphere in free space is often used to calibrate the radar measurement system in outer-field dynamic radar cross section（RCS） measurement,this method can only perform the copolarization calibration to the measurement system,but can not perform the calibration to the cross polarization channel.Based on analyzing the RCS polarization matrix of all kinds of standard objects in detail,this paper presents a new calibration method,this method can perform the calibration to the copolarization and cross polarization channels of measurement system at the same time.%在外场动态RCS测量中,普遍采用自由空间标准金属球对测量系统进行标校,但这种方法只能完成对测量系统同极化的标校,而不能对交叉极化通道进行标校。在对各种标准目标的RCS极化矩阵进行详细分析的基础上,提出了一种新的标校方法,该方法能同时对测量系统的同极化和正交极化通道进行校准。 【期刊名称】《舰船电子对抗》
【年(卷),期】2011(034)006
【总页数】3页(P57-59)
【关键词】外场;雷达截面积;极化特性;标校;测量
【作 者】张德保;沈鹏
【作者单位】解放军91404部队,秦皇岛066001;解放军91404部队,秦皇岛066001
绝缘软母排【正文语种】中 文
【中图分类】TN957.5
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0 引 言
在外场动态条件下，为了准确而全面地获取目标的极化散射特性，除测量目标的同极化雷达散射截面积（RCS）外，还需要测量目标的RCS交叉极化分量。微波暗室条件下采用的极化散射矩阵校准测量方法不适用于外场条件下的测量，外场RCS测量普遍使用的自由空
间标准金属球只能完成对水平和垂直同极化RCS测量通道的标校，而无法对RCS测量系统的交叉极化通道进行标校，需要寻一种全新的方法对外场动态RCS测量系统进行标校，以完成对目标的RCS极化散射矩阵的测量。彩
1 目标RCS极化散射矩阵
RCS是入射到目标上的电磁波极化状态的函数，但它只是作为一种表征目标散射波强度的标量被广泛应用。作为对入射波和目标之间相互作用（即目标散射特性）的最一般性的描述，极化散射矩阵提供了一个很好的选择。在后向散射情况下，选择水平极化H（电场矢量平行于水平面）和垂直极化V（电场矢量垂直于水平面）为一组正交极化基，此时极化散射矩阵S定义为：
式中：Es为从目标散射的电场强度；Ei为对目标的入射电场强度；下标“h”和“v”分别表示水平极化和垂直极化；S为极化散射矩阵因子，如Shv表示发射V极化，接收H极化的组合。
电场散射矩阵元素与RCS散射矩阵元素之间的关系为：
式中：σij为RCS极化散射矩阵元素。
2 外场标校用目标RCS极化矩阵
2.1 空间标准金属球
在外场动态RCS测量时，普遍使用升起在空间的标准金属球对测量系统进行标校，标准金属球的RCS极化散射矩阵为：
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式中：σ0为标准金属球的水平和垂直同极化RCS值。
从标准金属球的极化散射矩阵可以看出，其RCS在水平和垂直同极化时为一恒定量，而交叉极化时则为零，所以自由空间的标准金属球只能完成对RCS测量系统的水平和垂直同极化通道的校准。由于其交叉极化分量为零，也可用作对测量系统交叉极化耦合情况的检查。
2.2 收发天线均为水平或垂直极化的有源标
众所周知，在进行RCS测量时，也可以用有源标对RCS测量系统进行精确校准。有源标的等效RCS只与其收发通道的放大倍数及延迟时间有关，其在某一频率极化下的RCS是一恒
定量。当有源标收发天线均为水平极化或收发共用一水平极化天线时，其等效RCS极化散射矩阵为：
式中：σ1为有源标水平同极化的等效RCS值。
这种有源标只能用于对测量系统的水平极化通道的标校。
当有源标收发天线均为垂直极化或收发共用一垂直极化天线时，其等效RCS极化散射矩阵为：
式中：σ2为有源标垂直同极化的等效RCS值。
这种有源标只能用于对测量系统的垂直极化通道的标校。
2.3 收发天线极化正交斜置45°的有源标
通过分析同样不难得出，收发天线极化准确正交斜置45°的有源标的等效RCS极化矩阵为：
式中：σ3为有源标的等效RCS值。
带隙基准
这种有源标的极化散射矩阵的精度与其收发天线极化方向设置的精度有关，只要精确设定其收发天线的极化方向，就可得到较高的极化矩阵精度。从式（6）可以看出，该有源标4种极化方式的RCS相同且已知，可用于对测量系统的水平垂直同极化通道和正交极化通道的标校。
2.4 收发天线为圆极化的有源标
当有源标的收发天线均为圆极化时，其等效RCS极化矩阵为：
由于有源标的圆极化天线产生的圆极化可以分解成幅度相等、相位相差45°的垂直和水平极化，所以其极化散射矩阵因子的幅度均相同，只是交叉极化因子与同极化的相位相差45°。在这种有源标的等效RCS极化矩阵中，同极化和交叉极化的RCS已知且幅度相同，所以可以用于对RCS测量系统同极化和正交极化通道的标校。
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3 RCS测量系统极化通道标校
通过上面的分析可知，用自由空间的标准金属球能同时对RCS测量系统的水平和垂直同极化通道进行标校，得到RCS测量系统水平和垂直极化通道的系统常数如下：
式中：Khh和Kvv分别为测量系统水平和垂直同极化通道的系统常数K值。
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