[發明專利]一種電磁特性測試無源極化校準方法

在審

• 申請號: 202011221815.4
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112485765A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 唐建國;鄭理;郝璐;許小劍;吳亞奇
• 申請（專利權）人: 北京機電工程研究所
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 辛海明

本發明涉及一種電磁特性測試無源極化校準方法，屬于雷達領域。本發明利用極化選擇表面(Polarization Selective Surface,PSS)通過兩種方案實現對目標的極化校準，PSS具有的極化散射特性兼具了金屬二面角反射器和金屬平板的極化散射特征，避免了測量過程中先后兩次更換定標體而可能引入的擺放誤差，從而保證了極化校準的精度，另一方面，作為定標體，PSS的復RCS因子只需一次測量便可獲得，因此，PSS作為定標體用于極化校準簡化了定標測量過程。根據PSS的極化散射矩陣特征，通過巧妙地設計PSS的擺放姿態，可獲得簡單矩陣形式，大大簡化了極化校準的運算過程。PSS具有成本低廉的優點，且其在很寬頻帶內具有穩定的極化散射特性，因此，適用于室內寬帶極化雷達測量系統的極化校準。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，具體涉及一種電磁特性測試無源極化校準方法。

背景技術

在雷達目標極化散射矩陣的測量中，由于受到雷達各極化通道間存在增益 失衡、交叉串擾及測量環境等因素影響，導致目標極化散射矩陣的測量值與其 理論值存在偏差，極化散射矩陣測量值與理論值的關系可表示為圖1。

圖1中，雷達發射通道和接收通道的傳輸特性分別用傳輸矩陣T和R表示(其 中，第一位下標表示接收極化，第二位下標表 示發出極化)，背景的極化散射矩陣用I表示，目標極化散射矩陣測量值M與 其真值S可由如下關系式表征

M＝R·(S+I)·T (1)

式中，M、S、I、R、T均為2×2矩陣。

上式可整理為

M＝R·S·T+I_m (2)

式中，I_m為背景極化散射矩陣的測量值。

極化校準的意義在于，從目標極化散射矩陣測量值中盡可能地還原出其真 實值，從而準確地獲得被測目標的真實極化散射特性。由式(2)，可整理得到 如下表達式

S＝R^-1·(M-I_m)·T^-1 (3)

可見，若已知雷達發射通道傳輸矩陣T、雷達接收通道傳輸矩陣R和背景極化散 射矩陣測量值I_m，通過式(3)計算，便可實現對任意目標的極化校準。I_m可通 過直接測量背景獲得，因此，極化校準的關鍵是如何準確獲得矩陣T和R。

求解矩陣T和R的通常做法為：通過設計一個或多個極化散射矩陣已知的定 標體，通過式(2)建立定標體極化散射矩陣測量值與其理論值關系，通過構建 多個方程組求得矩陣T和R。

專利申請201510097312.3中提出了一種可旋轉雙天線有源極化校準器 (Dual-antenna Polarimetric Active Radar Calibrators,DPARC)用于極化 校準，其原理框圖如圖2所示。接收天線和發射天線分別可繞各自電軸作0～360° 旋轉，實現以不同極化接收和轉發，從而獲得多種不同形式的極化散射矩陣。 為提高天線極化純度，申請人在收發天線口面處安裝了極化濾波裝置。

該專利中提出3中極化校準方案，其中與本發明相關的兩種校準方案如下：

方案一的校準方案如下：

(1)轉發天線與接收天線極化方式相互正交作同步旋轉，此時，DPARC的 極化散射矩陣轉發天線極化角θ分別取0°、90°、45° 三種姿態，可分別獲得三種姿態下的極化散射矩陣α為DPARC的復RCS因子，可通過相對定標法測量獲得；

(2)分別測量θ為0°、90°、45°狀態下DPARC的極化散射矩陣M₁、M₂、 M₃，在測量中，雷達信號經延時線及軟件門處理后，目標區背景雜波I_m被消除；