太赫兹波段低散射目标支架及其制作方法与流程

本发明涉及雷达目标特性测试技术领域，具体涉及一种太赫兹波段低散射目标支架及其制作方法。

背景技术：

在目标雷达散射截面(RCS)、散射图像等电磁散射测量中，目标支架是最重要的设备之一，也是目标测试区域主要的背景杂波来源之一，由于目标支架产生的背景杂波在时间上和距离上与被测目标电磁散射回波相同，很难采用硬件距离门和软件距离门技术消除，通常采用背景杂波矢量抵消技术消除影响，但矢量背景抵消技术无法消除目标支架与被测目标耦合杂波影响，因此，通常要求目标支架本身具备低散射性能，本身的RCS一定要很小，且具备一定的方位稳定性，即RCS随方位变化很小，支架与目标的相互作用要小。

微波频段最常用的目标支架形式有楔形体(横截面为杏仁形，如图1所示)、圆锥形、圆柱形支架，其中楔形体为金属支架，圆锥形、圆柱形支架基本为泡沫材料。唐海正、徐长龙、徐得名于2000年在微波学报发表的论文《一种新型目标支架的设计和分析》中，对卵形金属支架顶部下方的场结构进行了分析，提出了一种新型目标支架，支架的主体部分是一个前后边缘向着入射波倾斜且上截面面积小于下截面面积的卵形柱，类似于楔形体；唐晓明、李恩、李华军等人2010年在微波学报发表的论文《利用FEKO对塑料目标支架RCS的仿真研究》中，利用Ansys公司Feko软件对单圆锥、多级圆柱、多级圆锥、角锥形圆柱等多种形状、不同材料的目标支架进行了雷达散射截面仿真计算，给出了2GHz～18GHz的仿真结果，用聚苯乙烯泡沫塑料制做的单圆锥和角锥形圆锥形支架散射最小。公开号为CN201107406Y的中国专利文献公开了一种低RCS测试用金属支架，所设计金属支架的横断面呈杏仁形，背向照射方向的一侧为两边对称的弧形，适用于低RCS测试；公开号为CN102967774A的中国专利文献公开了一种低雷达散射截面金属支架总散射场计算方法，通过金属支架顶端加装一个经过合理外形设计的低散射金属端帽，并从金属支架与端帽组合体的散射场中滤除金属端帽的散射场，得到金属支架的散射场，为最终目标的RCS精确测量提供了保证；公开号为CN102944868A的中国专利文献公开了一种低雷达散射截面金属支架及其设计方法，根据低RCS预估公式，从横断面的一组轮廓线特性公式表达式中选择一个轮廓线用于横断面的设计，根据支架的高度和倾斜角，均匀连接各横断面，得到支架的外形。

上述专利文献主要针对低散射支架的散射特性进行优化，支架外形沿用经典的楔形体。论文主要仿真了聚苯乙烯泡沫塑料支架和楔形体金属支架。聚苯乙烯泡沫塑料支架在公分波段的反射很小，应用较广；楔形体金属支架在公分波段和毫米波段的反射较小，应用较广，其造价比较昂贵。

太赫兹波段测试系统发射功率和动态范围有限，测试目标尺寸很小，基本上在10cm以内，目标模型RCS很小，现有技术中均未应用于太赫兹波段目标RCS、散射图像等测量研究。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种太赫兹波段低散射目标支架及其制作方法，制作方法简单，制作的目标支架选用的材料在太赫兹波段有较低的反射率，目标支架表面加工粗糙度满足测量要求，目标支架反射很小，解决了太赫兹波波段目标电磁散射测试目标支撑的问题

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种太赫兹波段低散射目标支架的制作方法，其特点是，包含以下步骤：

S1、确定初始制作目标支架的材料及形状；

S2、通过仿真计算，获取目标支架表面最大加工误差与反射率误差关系模型；

S3、根据确定的初始制作目标支架的材料及形状，制作对应的目标支架模型；

S4、利用太赫兹时域光谱系统对不同材料制作的不同形状的目标支架模型进行反射率测试，获取不同材料制作的不同形状的目标支架模型的反射率与太赫兹频率关系图；

S5、对不同材料制作的不同形状的目标支架模型的反射率与太赫兹频率关系图进行结果分析，确定最终制作目标支架的材料及形状。

所述的初始制作目标支架的材料为聚四氟乙烯材料和聚苯乙烯材料。

所述的初始制作目标支架的形状为圆柱形和圆锥形。

所述的步骤S3中目标支架模型的表面加工误差小于0.13倍波长。

所述的步骤S3中圆柱形的目标支架模型的直径为2cm，高度为12cm。

所述的步骤S3中圆锥形目标支架模型的上表面直径为2cm，底面直径为5cm，高度为12cm。

所述的步骤S5中最终制作目标支架的材料为聚四氟乙烯材料，所述的最终制作目标支架的形状为圆锥形，且上表面直径为2cm，底面直径为5cm，高度为12cm；所述的最终制作目标支架的表面加工误差小于0.13倍波长。

一种太赫兹波段低散射目标支架，其特点是，

目标支架为圆锥形，且上表面直径为2cm，底面直径为5cm，高度为12cm；目标支架的表面加工误差小于0.13倍波长；目标支架的材料为聚四氟乙烯材料。

本发明一种太赫兹波段低散射目标支架及其制作方法与现有技术相比具有以下优点：本发明的制作方法简单，本发明的目标支架，其形状为圆锥体，与微波频段使用的支架形式类似，但其使用的材料为聚四氟乙烯，该目标支架选用的材料在太赫兹波段有较低的反射率，微波波段常用的泡沫材料已不适用，反射较大，不适用于太赫兹波段，同时基于目标表面微观起伏对太赫兹波段散射特性的影响，提出了目标支架的表面粗糙度加工要求，目标支架表面加工粗糙度满足测量要求。

附图说明

图1为现有技术中楔形体目标支架的整体结构示意图；

图2为本发明一种太赫兹波段低散射目标支架的制作方法的流程图；

图3为目标支架表面最大加工误差与引起的反射率误差模型示意图；

图4为圆柱形目标支架的示意图；

图5为圆锥形目标支架的示意图；

图6为圆柱形聚苯乙烯目标支架的太赫兹反射率的示意图；

图7为圆锥形聚四氟乙烯目标支架的太赫兹反射率的示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图2所示，一种太赫兹波段低散射目标支架的制作方法，包含以下步骤：

S1、确定初始制作目标支架的材料及形状。

本发明中需要采用在太赫兹波段内具有低反射率的支架材料，从材料介电常数可以看出，聚四氟乙烯和聚苯乙烯材料在太赫兹波段的介电常数较小，介电常数实部在1.5～2之间，相应地其在太赫兹波段内的反射率也较低，即初始制作目标支架的材料为聚四氟乙烯材料和聚苯乙烯材料，初始制作目标支架的形状为圆柱形和圆锥形。

S2、通过仿真计算，获取目标支架表面最大加工误差与反射率误差关系模型。

太赫兹波段目标表面光滑度对散射特性具有较大影响，因此，通过仿真计算获取了目标支架表面最大加工误差与反射率误差关系模型，如图3所示，根据计算模型，要将反射率误差控制在1dB以内，目标支架表面加工误差需要控制在0.13倍波长以下。

S3、根据确定的初始制作目标支架的材料及形状，制作对应的目标支架模型。

利用聚四氟乙烯材料和聚苯乙烯材料分别制作了圆柱形目标支架模型和圆锥形目标支架模型，共四个模型，其中，圆柱形目标支架模型的直径为2cm，高度为12cm，如图4所示；圆锥形目标支架模型的上表面直径为2cm，底面直径为5cm，高度为12cm，如图5所示。

S4、利用太赫兹时域光谱系统对不同材料制作的不同形状的目标支架模型进行反射率测试，获取不同材料制作的不同形状的目标支架模型的反射率与太赫兹频率关系图。

利用太赫兹时域光谱系统对不同材料的两种形状支架进行了反射率测试，获取了圆柱形聚四氟乙烯支架和圆柱形聚苯乙烯支架反射率与太赫兹频率关系图，如图6和图7所示，从结果看，两种目标支架模型的太赫兹波段反射率都很小，圆柱形聚苯乙烯目标支架在0.2THz～1THz之间的反射率为0.005～0.02，1THz以上反射率基本上在0.005以下；圆柱形聚四氟乙烯目标支架在0.2THz～1THz之间的反射率为0.004～0.02，1THz以上反射率基本上在0.002以下，聚四氟乙烯圆柱形目标支架的反射率尤其小；圆锥形聚四氟乙烯和聚苯乙烯目标支架反射率测试没有接收到太赫兹波反射信号，圆锥形目标支架可以使其反射的太赫兹波远离检测器。

S5、对不同材料制作的不同形状的目标支架模型的反射率与太赫兹频率关系图进行结果分析，确定最终制作目标支架的材料及形状。

最终制作目标支架的材料为聚四氟乙烯材料，所述的最终制作目标支架的形状为圆锥形，且上表面直径为2cm，底面直径为5cm，高度为12cm；所述的最终制作目标支架的表面加工误差小于0.13倍波长。

本发明还公开了一种采用上述方法获得的目标支架，目标支架为圆锥形，且上表面直径为2cm，底面直径为5cm，高度为12cm；目标支架的表面加工误差小于0.13倍波长；目标支架的材料为聚四氟乙烯材料。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。