单柱面线阵紧缩场吸波材料布局方法与流程

本发明属于紧缩场测试的，具体涉及一种单柱面线阵紧缩场吸波材料布局方法。

背景技术：

1、紧缩场是在近距离内将馈源发射的球面波通过反射面等元件转换为平面波，从而满足远场测试要求。紧缩场是雷达天线、武器装备等反射特性测试的重要测试设备，对通信、航空航天等领域具有重要意义。

2、紧缩场是研究电磁散射的重要设备，也是雷达天线、卫星测试、飞机反射特性测试的重要基础设备，雷达隐身性能优劣主要通过雷达散射截面积来表征，雷达隐身技术可以显著提高系统的生存能力，是现在武器装备的重要标志性特征。无论是飞机、卫星，还是导弹、坦克等武器装备的性能测试，都有依赖于紧缩场的作用。rcs测试场是研制隐身作战飞机的重要设施，rcs测试场按照测试机理可以分为紧缩场测试、近场测试、室外远场测试等。其中紧缩场测试具有精度高、高效率等优势。

3、紧缩场的组成主要有暗室、馈源、反射面、目标支架等，其中暗室主要是由吸波材料组成，根据不同测试环境、测试场地大小等，暗室内壁的反射会对测试造成不同的影响，为了减小暗室内壁对测试的影响，会对暗室内壁铺设吸波材料，由于吸波材料的特性，入射角较大时，性能会变差，所以对吸波材料合理布局方法，避免测试性能变差具有重要意义。

4、微波暗室在发展过程中主要结构有：喇叭形、矩形、锥形、纵向隔板形、孔径形等，每一种形式都有优点和不足，随着吸波材料性能的提高，目前设计的微波暗室主要有矩形、锥形、喇叭形。暗室质量好坏很大程度上取决于吸波材料性能的好坏。如今针对暗室吸波材料的铺设方式的专利主要集中在转台等机械结构上(cn113597244b，cn211769353u)，对整个暗室吸波材料的布局方法、吸波材料的选用方法的专利较少，由于吸波材料对暗室性能至关重要，针对暗室吸波材料做细化设计是有必要的。

5、国内的微波暗室建造起步相对较晚，但也在二十世纪中期开始微波暗室的设计和建造，但是数量较少，随着微波技术的迅速发展，通信行业等迅速崛起，对暗室的要求也越来越高，但是国内针对暗室建造各方面有力的证明和分析相对较少，大多是对暗室建造的具体指导，通过有力的数学分析等方式快速设计出符合各个建造指标要求的微波暗室相对较少，因此设计一种单柱面线阵紧缩场吸波材料布局方法具有重要意义。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种单柱面线阵紧缩场吸波材料布局方法，基于单柱面线阵紧缩场暗室侧壁电场分布特性的思想，通过对馈源激励下暗室侧壁的电场计算、不同种类吸波材料仿真和其他仿真分析，获取点频条件下暗室内特性，为暗室内的吸波材料的布局方法详细设计提供参考和依据。本发明使用不同高度的吸波材料、不同类型的吸波材料，降低暗室侧墙、顶墙和地面的散射，提高单柱面线阵紧缩场测试性能。该单柱面线阵紧缩场吸波材料布局方法具有吸波性能良好、低散射、低成本等突出优点。随着现在计算机计算能力的提高，在设计暗室以前，先对暗室静区某些指标进行计算，这不仅有助于暗室设计，还能减少返工、节约成本等。

2、本发明采用的技术方案为：

3、一种单柱面线阵紧缩场吸波材料布局方法，对喇叭型暗室内铺设吸波材料，所述的喇叭型暗室由后侧墙ⅰ1、后墙3、顶墙5、斜侧墙ⅱ7、前侧墙ⅱ9、前墙12、地面14、前侧墙ⅰ16、斜侧墙ⅰ17和后侧墙ⅱ20构成。该喇叭型暗室为对称结构，后侧墙ⅰ1、斜侧墙ⅰ17、前侧墙ⅰ16依次相连，后侧墙ⅱ20、斜侧墙ⅱ7、前侧墙ⅱ9依次相连，前侧墙ⅰ16和前侧墙ⅱ9分别与前墙12两端相连，后侧墙ⅰ1和后侧墙ⅱ20分别与后墙3两端相连。具体布局方法包括以下步骤：

4、步骤1：对整个暗室进行建模，通过馈源、阵列等激励源激励，计算仿真暗室各个墙面的场分布。具体过程为：斜侧墙ⅰ17与前侧墙ⅰ16之间，以及斜侧墙ⅱ7与前侧墙ⅱ9之间的夹角为17°～25°；前侧墙ⅰ16和前侧墙ⅱ9的长度为12～17米，两前侧墙与前墙12保持垂直；后侧墙ⅰ1和后侧墙ⅱ20的长度为17～25m，两后侧墙与后墙3保持垂直；喇叭型暗室总长为70～80米，前墙12长度为30～40米，后墙3长度为60～70米，高度为20～35米。

5、基于单柱面线阵紧缩场暗室结构的上述参数建立模型，得到单柱面线阵紧缩场地面、后墙、侧墙等场分布仿真。

6、步骤2：由于不同高度的吸波材料吸波性能不同，根据计算出来的场分布选择合适的吸波材料高度：

7、

8、其中，h为吸波材料高度，se为暗室各个墙面的场分布，l为场源到暗室墙面的距离，f为工作电磁波频率。

9、步骤3：通过步骤2计算出来的吸波材料高度，选择适当高度的吸波材料，然后根据单柱面线阵紧缩场暗室结构类型选择吸波材料种类。具体过程为：根据暗室结构为喇叭型暗室，后侧墙吸波材料ⅰ2、后侧墙吸波材料ⅱ19、斜侧墙吸波材料ⅰ18、斜侧墙吸波材料ⅱ8使用泡沫劈锥吸波材料，且劈锥的方向平行于地面，大角度入射时散射较小，可以将能量引导到后墙进行吸波，减小对静区的散射。后墙吸波材料4、顶墙吸波材料6、前侧墙吸波材料ⅱ10、前墙吸波材料11、地面吸波材料13、前侧墙吸波材料ⅰ15均采用泡沫角锥吸波材料。

10、步骤4：根据步骤3选择的吸波材料进行建模，根据选择的吸波材料实物建立角锥吸波材料以及劈锥吸波材料模型，并且按照步骤3铺设于整个暗室内部，与整个暗室进行静区仿真分析。与步骤1类似，激励源设置为工作频点，激励源采用有焦点发射的聚束经过pec的反射面得到平面电磁波，从而形成静区，通过仿真不同工作频点仿真铺设吸波材料的整个暗室的静区。

11、步骤5：根据静区仿真结果分析，进一步优化吸波材料。若静区仿真结果满足使用条件，通过减小步骤1仿真结果中场分布较小的区域的吸波材料高度，从而节约成本；若静区仿真结果不满足使用条件，则需要增大步骤1中仿真结果场分布较大区域的吸波材料高度，从而满足使用要求。最终得到较优的吸波材料布局。

12、本发明的有益效果：

13、(1)本发明结合实际使用测试场景，提供一种单柱面线阵紧缩场吸波材料布局方法，利用泡沫劈锥吸波材料和泡沫角锥吸波材料结合的方式，减小暗室侧墙、顶墙和地面的散射，提高静区质量。

14、(2)本发明在试验期间可以实现微波暗室内吸波材料全覆盖，非实验期间能够将地面吸波部分收纳起来，保证活动空间。

15、(3)本发明所述的吸波材料布局方法，采用不同高度吸波材料混合布局方法，降低搭建微波暗室成本，通过仿真暗室侧壁电场分布特性的思路优化紧缩场吸波材料的布局方法，针对大尺寸微波暗室的建设，具有极高的推广意义。

技术特征：

1.一种单柱面线阵紧缩场吸波材料布局方法，其特征在于，该方法实现对喇叭型暗室内铺设吸波材料，所述的喇叭型暗室由后侧墙ⅰ、斜侧墙ⅰ、前侧墙ⅰ、后侧墙ⅱ、斜侧墙ⅱ、前侧墙ⅱ、后墙、前墙、顶墙和地面构成；该喇叭型暗室为对称结构，后侧墙ⅰ、斜侧墙ⅰ、前侧墙ⅰ依次相连，后侧墙ⅱ、斜侧墙ⅱ、前侧墙ⅱ依次相连，前侧墙ⅰ和前侧墙ⅱ分别与前墙两端相连，后侧墙ⅰ和后侧墙ⅱ分别与后墙两端相连；所述的布局方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种单柱面线阵紧缩场吸波材料布局方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：斜侧墙ⅰ与前侧墙ⅰ之间，以及斜侧墙ⅱ与前侧墙ⅱ之间的夹角为17°～25°；前侧墙ⅰ和前侧墙ⅱ的长度为12～17米，两前侧墙与前墙保持垂直；后侧墙ⅰ和后侧墙ⅱ的长度为17～25m，两后侧墙与后墙保持垂直；喇叭型暗室总长为70～80米，前墙长度为30～40米，后墙长度为60～70米，高度为20～35米；

3.根据权利要求1或2所述的一种单柱面线阵紧缩场吸波材料布局方法，其特征在于，所述步骤2的吸波材料高度计算方法如下：

4.根据权利要求1或2所述的一种单柱面线阵紧缩场吸波材料布局方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程为：根据暗室结构为喇叭型暗室，后侧墙吸波材料ⅰ、后侧墙吸波材料ⅱ、斜侧墙吸波材料ⅰ、斜侧墙吸波材料ⅱ使用泡沫劈锥吸波材料，且劈锥的方向平行于地面；后墙吸波材料、顶墙吸波材料、前墙吸波材料、地面吸波材料、前侧墙吸波材料ⅰ、前侧墙吸波材料ⅱ均采用泡沫角锥吸波材料。

5.根据权利要求3所述的一种单柱面线阵紧缩场吸波材料布局方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程为：根据暗室结构为喇叭型暗室，后侧墙吸波材料ⅰ、后侧墙吸波材料ⅱ、斜侧墙吸波材料ⅰ、斜侧墙吸波材料ⅱ使用泡沫劈锥吸波材料，且劈锥的方向平行于地面；后墙吸波材料、顶墙吸波材料、前墙吸波材料、地面吸波材料、前侧墙吸波材料ⅰ、前侧墙吸波材料ⅱ均采用泡沫角锥吸波材料。

6.根据权利要求1、2或5所述的一种单柱面线阵紧缩场吸波材料布局方法，其特征在于，所述步骤4中，激励源设置为工作频点，激励源采用有焦点发射的聚束经过pec的反射面得到平面电磁波，从而形成静区，通过仿真不同工作频点仿真铺设吸波材料的整个暗室的静区。

7.根据权利要求6所述的一种单柱面线阵紧缩场吸波材料布局方法，其特征在于，所述步骤5中，若静区仿真结果满足使用条件，则减小步骤1仿真结果中场分布较小的区域的吸波材料高度；若静区仿真结果不满足使用条件，则需要增大步骤1中仿真结果场分布较大区域的吸波材料高度，以满足使用要求。

技术总结
本发明公开了一种单柱面线阵紧缩场吸波材料布局方法，属于紧缩场测试技术领域。本发明基于单柱面线阵紧缩场暗室侧壁电场分布特性的思想，通过对馈源激励下暗室侧壁的电场计算、不同种类吸波材料仿真和其他仿真分析，获取点频条件下暗室内特性，为暗室内的吸波材料的布局方法详细设计提供参考和依据。本发明使用不同高度的吸波材料、不同类型的吸波材料，降低暗室侧墙、顶墙和地面的散射，提高单柱面线阵紧缩场测试性能。该单柱面线阵紧缩场吸波材料布局方法具有吸波性能良好、低散射、低成本等突出优点。

技术研发人员：顾新,赵磊,史骏鹏,牟遥,魏婉婷,台春雷
受保护的技术使用者：沈阳飞机工业（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15