基于电控开关型频率选择表面的雷达目标散射控制方法
【专利说明】基于电控开关型频率选择表面的雷达目标散射控制方法 【技术领域】
[0001 ]本发明属于雷达目标散射控制领域，具体来说是利用新型电磁结构改变雷达目标 的散射特性，更进一步来说是提出了一种基于电控开关型频率选择表面的雷达目标散射控 制方法。 【【背景技术】】
[0002] 雷达目标散射控制技术是当今世界各国普遍关注的重要军事技术之一，其通过控 制目标散射的雷达电磁波来改变目标的散射特性。雷达吸波材料作为一种有效的雷达目标 散射控制技术，自上世纪出现以来一直是该领域研究的热点问题。通过将雷达吸波材料涂 覆在被保护目标的表面，可以大幅度降低目标的电磁散射强度，从而降低目标被雷达发现 的概率，相当于实现目标的"隐身"。经典的雷达吸波材料包括Salisbury吸波屏、 Dallenbach吸波屏、Jaumann吸波屏和多层电性或磁性介质材料等等。为了减小吸波屏的厚 度并有效增加带宽，频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)被加载到这类吸 波材料之上。然而，这类吸波材料一旦制造成型，其特性便由此固定下来，难以适应复杂多 变的应用环境并且难以克服自身材料老化带来的性能下降。为克服上述传统吸波材料存在 的不足，通过在基于FSS结构的吸波材料上加载变容管、PIN管、RF MEMS等电控可调器件，通 过设定特定的调制波形来控制这些器件，能够使吸波材料的散射特性在强弱间自由切换， 这类吸波材料被称为电控开关型FSS(电控开关型频率选择表面研究，微波学报[J]，2013， 29(1)，卜4) 〇
[0003] 多假目标生成技术是雷达电子战领域中保护真实目标的有效手段，近年来已成为 国内外研究的热点。多假目标生成技术的重要作用对象之一是线性调频体制（Linear Frequency Modulation，简称LFM)雷达。区别于雷达散射控制技术，多假目标生成技术的目 的不在于降低目标散射截面积以避免被雷达发现，而是在真实目标周围产生多个虚假目 标，这些虚假目标的特征与真实目标高度相似，使雷达难以判断识别真实目标，最终实现对 真实目标的保护。传统多假目标生成技术主要有以下两点不足:一方面，对雷达信号侦察精 度及发射信号的相干性有很高的要求，需要复杂的侦查设备和干扰设备来实现;另一方面， 为使假目标的特征贴近真实目标，要求真实目标的实时散射特性精确可知，这在实际应用 中难以实现。
[0004] 由于电控开关型FSS结构简单，布设在目标表面可估计目标的动态散射特性，因此 考虑通过巧妙设计电控开关型FSS的工作方式，生成多假目标且假目标逼真使雷达难以分 辨。
[0005] 目前，无任何文献和报道指出雷达目标散射控制技术可用于多假目标的生成，更 没有对电控开关型FSS的多假目标生成能力方面的研究。
[0006] 本发明立足于此，提出了一种基于电控开关型FSS的雷达目标散射控制方法。需要 指出的是，该方法不是为了实现传统意义上的雷达目标散射截面积减缩，而是为了实现LFM 雷达观测下的多假目标生成。本发明所提出的方法省去了传统多假目标生成复杂的设备 量，特别是能够是假目标模拟真实目标的散射特性，具备保护真实目标能力。 【
【发明内容】
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[0007] 本发明的目的在于针对现有多假目标技术存在的不足，提出一种新的基于电控开 关型FSS的雷达目标散射控制方法，既解决真实目标实时散射特性获取的难题，也克服了传 统多假目标对侦察精度要求较高的不足，可以经济、快速地达到多假目标生成的效果，达到 工程化的使用要求。
[0008] 本发明一种基于电控开关型频率选择表面的雷达目标散射控制方法，设计思想 是:通过将电控开关型FSS布设在被保护目标表面，依据LFM雷达发射信号参数选取合适的 开关控制周期，周期性的开关FSS，使受控的目标散射回波信号经雷达处理后产生多个具有 逼真特征的假目标，保护真实目标避免被LFM雷达识别。
[0009] 本发明一种基于电控开关型频率选择表面的雷达目标散射控制方法，该方法的具 体步骤如下：
[0010] 步骤一:电控开关型FSS的安装：
[0011 ]电控开关型FSS是本专利申请所提方法的基础。在实际保护目标过程中，电控开关 型FSS被安装在目标表面，其基本原理如图2所示。电控开关型FSS由可变阻抗层、间隔层和 金属背衬构成;可变阻抗层的特性受调制波形产生器的控制。金属背衬紧贴被保护目标表 面，金属背衬的作用主要包括两方面:一是将电控开关型FSS固定在被保护目标的表面，二 是与间隔层和可变阻抗层一起实现对入射波信号的调制。间隔层通常由低介电常数介质构 成，起到支撑连接金属背衬和可变阻抗层的作用。
[0012] 当雷达入射波信号照射到电控开关型FSS上，经过电控开关型FSS的调制后，产生 相应的反射波信号，这种调制由金属背衬、间隔层和可变阻抗层共同实现。
[0013] 步骤二:确定调制波形：
[0014] 在实际使用中，电控开关型FSS需要自主获取关于环境条件及其变化的信息，随后 进行判断、处理、反应，以改变自身的功能，这离不开电子侦察设备和调制波形产生器的辅 助。
[0015] 电控开关型FSS工作流程是:首先由电子侦察设备测得雷达发射信号的信号参数， 将它反馈给调制波形产生器。调制波形产生器产生相应的调制波形，通过改变控制电流调 整可变阻抗层的特性，最后将调制波形作用于电控开关型FSS，使电控开关型FSS在雷达发 射频率处获得最佳的散射特性，基本原理如图3所示。控制器负责整个方法实现的流程控 制，当电子侦察系统测得雷达发射信号参数(载频、脉宽、带宽和调频斜率)时，将这些参数 传递给调制波形产生器产生所需的调制波形，而后控制器根据调制波形控制电控开关型 FSS的控制电流，进而控制电控开关型FSS的散射特性。调制波形通常为恒定幅度值的矩形 脉冲，脉冲的幅度A决定于截获的雷达发射信号的载频，脉冲的宽度大于等于雷达发射信号 脉宽，如图4所示。横坐标代表时间（单位:s)，纵坐标代表调制波形的幅度，T M代表调制波形 总时长，调制波形在整个TM内保持幅度A。
[0016] 在基于电控开关型频率选择表面的雷达目标散射控制方法中，需要电子侦察设备 获取的雷达发射信号参数包括载频、脉冲宽度、调频斜率和带宽。调制波形产生器根据截获 的信号参数生成所需的调制波形，该调制波形的形状类似于一周期矩形脉冲串，如图5所 示。横坐标代表时间（单位:s)，纵坐标代表调制波形的幅度，TM代表调制波形总时长，调制 波形在整个Tm内不总是保持幅度A，而是在幅度A与幅度0之间间歇切换，切换的周期是1，每 个周期中幅度A的时长为τ。在时间段τ内，调制波形幅度为A，电控开关型FSS表现为吸波材 料的特性；在剩下的时间段即T s_t内，调制波形幅度为0,这意味着电控开关型FSS切断电 源，表现为无吸波的正常散射。调制波形的周期和占空比根据所需多假目标分布特性确定。 [00 17]步骤三:散射控制：
[0018]调制波形产生器获取所需的调制波形后，利用该调制波形控制电控开关型FSS的 散射特性。当电控开关型FSS受到调制波形中的幅度A控制时，表现为无散射;当调制波形幅 度为〇时，电控开关型FSS切断电源不工作，表现为正常散射。这相当于电控开关型FSS间歇 性表现出散射特性。
[0019]步骤四：实现多假目标生成：
[0020] 雷达发射信号经过电控开关型FSS调制后反射被雷达接收到，接收到的信号经过 雷达进一步处理后，在真实目标位置周围出现对称分布的多个逼真假目标，即可实现本发 明所提方法。
[0021] 本发明的有益效果为：
[0022] 第一，拓展了电控开关型FSS的应用范围。本发明将雷达散射控制领域的电控开关 型FSS技术应用到雷达多假目标生成领域。
[0023]第二，通过巧妙设计电控开关FSS的调制波形，不旦可以实现目标的低散射截面 积，还可使反射回波经雷达处理后生成多个逼真的假目标，兼顾了目标隐身与目标欺骗。 [0024]第三，本专利申请的方法易于工程实现，不需改变传统电控开关型FSS的设计安 装，仅通过改变调制波形即可有效实现。
[0025]第四，本专利申请的方法克服了传统多假目标产生方法对设备的依赖，更通过布 设在目标表面实时获得目标真实散射特性，因此产生的虚假目标更为逼真。 【【附图说明】】
[0026]图1本发明所提方法的流程图。
[0027]图2电控开关型FSS安装示意图。
[0028] 图3电控开关型FSS工作流程图。
[0029] 图4电控开关型FSS工作于传统方式时的调制波形示意图。
[0030] 图5电控开关型FSS工作于本专利申请所提方法时的调制波形示意