[发明专利]基于电控开关型频率选择表面的雷达目标散射控制方法

说明书

【技术领域】

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】

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)，1-4)。

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。

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。

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。

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】

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。

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。

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：

步骤一：电控开关型FSS的安装：

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。

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。

步骤二：确定调制波形：