一种基于自动增益控制电压修正的目标rcs标定方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于自动增益控制电压修正的目标RCS标定方法，包括如下步骤:A、建立接收机的输出电压与脉冲宽度间的第一关系模型；B、建立接收机的输出电压与回波功率间的第二关系模型；C、利用第一关系模型，将实测获取的接收机输出电压转换为典型脉冲宽度下的输出电压，再利用第二关系模型，将典型脉冲宽度下的输出电压转换为目标回波功率；D、建立接收机的AGC电压与回波功率间的第三关系模型；E、利用第三关系模型，对获取的目标回波功率进行修正；F、根据雷达方程，利用天线增益、发射功率、观测距离及修正后的目标回波功率，计算获取目标的雷达散射截面RCS。本发明简化了标定测量过程，有效节省测量费用和时间。
【专利说明】-种基于自动增益控制电压修正的目标RCS标定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及目标电磁散射特性测量技术，特别涉及一种基于自动增益控制电压修 正的目标RCS标定方法。
【背景技术】
[0002] 现有的RCS (雷达散射截面）标定方法主要有两种，分别为相对定标法和绝对定 标法。相对定标法即根据被测目标回波功率与已知RCS的校准体回波功率的比值，再与校 准体的RCS相乘获得被测目标的RCS。绝对定标法则需已知雷达系统的发射功率、天线增 益、线缆损耗及接收机增益等参数，这需要标准信号发生器的信号注入雷达接收机系统的 前端，且必须用精密信号源对信号发生器进行校准。比较而言，相对定标法具有简便、精度 较好等优点；绝对定标法则具有仅需开展一次散射测量、实用范围广的优点。对测量条件受 限的特殊环境目标RCS测量而言，绝对定标法更具较大优势。
[0003] 但根据雷达方程，目标散射回波功率与观测距离的四次方呈反比，不同距离下目 标回波功率变化范围高达80dB以上。雷达的接收系统必然采用自动增益控制（AGC)技术。 AGC技术是一种在输入信号幅度变化较大的情况下，使输出信号幅度保持恒定或仅在较小 范围内变化的自动控制方法，主要用于匹配整个接收通道各部分的动态范围，是雷达系统 中非常关键的组成部分。由于自动增益控制的原因，与雷达接收机增益将与目标回波功率 关联，这对目标RCS标定带来较大难度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种基于自动增益控制电压修正的目标RCS标定方法，来 解决目标RCS测量过程中，雷达接收机增益将与目标回波功率耦合带来的RCS标定问题。
[0005] 为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种基于自动增益控制（AGC)电压 修正的目标RCS标定方法，包含以下步骤：
[0006] A、选定一输入功率，在实验室内测量的不同脉冲宽度下对应的接收机输出电压， 通过拟合建立接收机的输出电压与脉冲宽度间的第一关系模型；
[0007] B、选定一参考AGC电压，在实验室内测量典型脉冲宽度下不同输入功率对应的接 收机输出电压，通过拟合建立接收机的输出电压与回波功率间的第二关系模型；
[0008] C、利用输出电压与脉冲宽度间的第一关系模型，将实测获取的接收机输出电压转 换为典型脉冲宽度下的输出电压，再根据典型脉冲宽度下的输出电压与回波功率间的第二 关系1?型，获取目标的回波功率；
[0009] D、利用实验室测量的不同输入功率下接收机的AGC电压，通过拟合建立接收机的 AGC电压与回波功率间的第三关系模型；
[0010] E、利用AGC电压与回波功率间关系模型，修正获取的目标回波功率；
[0011] F、根据雷达方程，利用天线增益、发射功率、观测距离、修正后的回波功率等数据 或参数计算获取目标的RCS。
[0012] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0013] 本发明根据雷达接收机输出电压与回波功率、电磁波脉冲宽度、AGC电压四者间的 相互耦合关系，给出了一种目标RCS的绝对标定方法，具有如下优点：（1)、仅需在实验室内 分别标定测量输出电压与回波功率、输出电压与脉冲宽度、AGC电压与回波功率三对关系， 极大地简化了标定测量过程；(2)、无需开展专门的标准体RCS校标测量，可节省测量费用 和时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本发明标定方法的流程图；
[0015] 图2是接收机输出电压与回波功率间的关系拟合结果；
[0016] 图3是接收机输出电压与脉冲宽度间的关系拟合结果；
[0017] 图4是接收机AGC电压与回波功率间的关系拟合结果；
[0018] 图5是修正后的目标回波功率；
[0019] 图6是定标后的目标RCS曲线。
【具体实施方式】
[0020] 本发明根据AGC电压与目标回波功率间的关系，提出了一种基于AGC修正的RCS 标定方法，实现目标的RCS标定。这里以某目标动态回波数据的RCS标定为例进行说明。
[0021] 如图1所示，本发明的标定方法，包含以下步骤：
[0022] A、接收机输出电压与脉冲宽度间关系建模；
[0023] 选定某一输入功率，在实验室内测量不同脉冲宽度下接收机的输出电压数据，建 立输出电压与脉冲宽度间的二次曲线关系模型，即
[0024] log(U0) = ^log^^+bJogW+bo (1)
[0025] 式中，U。为接收机的输出电压；T为雷达发射电磁波脉冲宽度，单位为μ s。b2、V k为各次项系数，通过曲线拟合确定。图2给出了 -lOdBmW输入功率下接收机输出电压与 脉冲宽度间的关系曲线。
[0026] B、接收机输出电压与回波功率间关系建模；
[0027] 选定某一参考AGC电压Ua(l，在实验室内测量典型脉冲?；宽度下，不同回波功率已 对应的接收机输出电压数据，建立输出电压与回波功率间的一次曲线关系模型，即
[0028] log(U。）= cA+c。 （2)
[0029] 图3给出了 AGC电压Ua(l = 0.76V下接收机输出电压与回波功率间的关系曲线。已 为回波功率；为各次项系数，通过曲线拟合确定。
[0030] C、目标回波功率的获取；
[0031] 利用公式（1)给出的输出电压与脉冲宽度间关系模型，将实测获取的接收机输出 电压转换为典型脉冲宽度下的输出电压队 2,即
[0032] U〇2 = U〇exp [b2log2 ⑴ ⑴ _b2log2 (T0) -bjog (T0) ] (3)
[0033] 式中，将实测获得雷达接收机输出电压代入上式作为U。的取值；将实测获得的雷 达发射脉冲宽度代入上式作为T的取值。
[0034] 再根据式（2)给出的典型脉冲宽度下输出电压与回波功率间的关系，得到下式， 即
[0035]
【权利要求】
1. 一种基于自动增益控制电压修正的目标RCS标定方法，其特征在于，包括如下步骤： A、 建立接收机的输出电压与脉冲宽度间的第一关系模型； B、 建立接收机的输出电压与回波功率间的第二关系模型； C、 利用第一关系模型，将实测获取的接收机输出电压转换为典型脉冲宽度下的输出电 压，再利用第二关系模型，将典型脉冲宽度下的输出电压转换为目标回波功率； D、 建立接收机的AGC电压与回波功率间的第三关系模型； E、 利用第三关系模型，对获取的目标回波功率进行修正； F、 根据雷达方程，利用天线增益、发射功率、观测距离及修正后的目标回波功率，计算 获取目标的雷达散射截面RCS。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于， 建立所述第一关系模型时，是通过选定一输入功率，在实验室内测量不同脉冲宽度下 对应的接收机输出电压，通过拟合建立接收机的输出电压与脉冲宽度间的二次曲线关系模 型： 其中，U。为接收机的输出电压，T为雷达发射电磁波的脉冲宽度；b2、bp k为各次项系 数，通过曲线拟合确定。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于， 建立所述第二关系模型时，是通过选定一参考AGC电压Ua(l，在实验室内测量典型脉冲 宽度L下不同输入功率对应的接收机输出电压，通过拟合建立接收机的输出电压与回波功 率间的一次曲线关系模型： log(U。）= cA+c。 式 2 其中，为回波功率，Cp C(l为各次项系数，通过曲线拟合确定。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于， 获取目标回波功率时，根据式1给出的第一关系模型，由下式将实测获取的接收机输 出电压U。。转换为典型脉冲宽度?；下的输出电压队2 : Uo2 = Uocexp [b2log2 (Tc) (Tc) -b2log2 (T0) -bjog (T0)] 式 3 式3中，T。为实测获得的雷达发射脉冲宽度； 再将式3的结果代入式2给出的第二关系模型中，通过下式获取目标回波功率:
式4。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于， 建立所述第三关系模型时，在实验室内测量不同输入功率下接收机的AGC电压，通过 拟合建立接收机的AGC电压与回波功率间的四次曲线关系模型：
式5 式5中，UaSAGC电压；&4、&3、& 2、&1、&(|分别为各次项系数，通过曲线拟合确定。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于， 修正目标回波功率时，利用第三关系模型，将实测时接收机的AGC电压Ua。和参考AGC 电压Ua(l分别代入式5计算相应的回波功率，即
将两次计算结果的差值ΛΡ = ^。^^作为回波功率的修正值，对目标回波功率进行修 正得到 Pr2 = Prl+AP。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于， 利用修正后的目标回波功率P#根据雷达方程，获取目标的雷达散射截面此5值〇时， 公式如下：
式6 式6中，R为观测距离λ为电磁波工作波长；4和Gt分别为接收和发射天线增益；Pt 为发射功率。
【文档编号】G01S7/40GK104215949SQ201410425832
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】林嘉轩, 梁子长, 顾俊 申请人:上海无线电设备研究所