相位调制表面雷达回波特性研究

作为一种新型的人工周期结构材料，相位调制表面（PSS）在雷达目标隐身方面有良好的应用。文中以线性调频信号为例，建立了回波模型并详细分析了其回波特性。首先，阐述了相位调制表面的基本工作原理，建立了雷达回波模型；然后，应用雷达信号模糊函数理论研究了回波的匹配滤波输出，分析了输出峰值点的幅度、相位及空间分布特性，推导了关键因素对滤波输出的影响；最后，进行了相应的仿真验证。结果表明，就对雷达系统的影响而言，相位调制表面具有与间歇采样转发干扰相似的效应，但同时它还具备一些有源方式难以比拟的优点，这使其可望在雷达对抗、目标特性控制等方面有良好的应用前景。

相位调制表面周期非均匀间歇调制方法

相位调制表面(PSS)作为一种电磁散射特性动态可调的人工电磁材料,可以通过控制电磁波的反射状态改变雷达目标特性,实现雷达目标模拟或假目标生成。针对相位调制表面周期间歇调制方法控制参数有限、调制效果单一的问题,提出相位调制表面周期非均匀间歇调制方法。在周期性间歇调制信号基础上构建周期性非均匀间歇调制信号模型,根据调制信号特点引入调制系数,对相位调制表面控制参数维度进行扩展。通过理论推导,分析PSS周期非均匀调制方法对雷达线性调频信号的影响。仿真实验结果表明,相比于PSS周期间歇调制方法,该方法具有更为灵活的调制样式和更为多样的调制结果,在雷达目标模拟、雷达目标特性调控等方面具有较高的应用价值。

多层相位调制表面电控方案优化及其对散射特性的影响

为提升相位调制表面的吸波性能,提出一种利用差分进化算法优化其有源层电控方案的方法,扩展了相位调制表面结构中有源层的层数.基于时间调制理论分析结构散射特性,借助差分进化算法对结构电控方案进行优化.优化后的电控方案最大限度地减少了相位调制表面散射回波基频分量的大小及其空间覆盖范围,且随着有源层层数的增加,效果持续改善,直到吸波性能出现地板效应而限制了有源层层数的扩展.综合考虑结构的复杂度与吸波性能对于相位调制表面的设计有一定的指导意义.

基于相位调制表面角反射器的ISAR图像调制方法

针对空中目标对抗逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像侦察的无源防护手段防护面积有限和灵活性不足的问题,提出了一种基于相位调制表面(phase-switched screen,PSS)角反射器的ISAR图像调制方法.分析了互旋角反射器结构在施加PSS周期调制前后的ISAR成像特性,揭示了其对ISAR图像的干扰特点;基于距离向干扰的扩展需求,分析了PSS双极性调制波形和三角阶梯相位调制波形的频谱特性,并据此制定了不同的干扰策略;设计仿真实验,分析了在互旋PSS角反射器上加载不同的调制信号的干扰效果.仿真结果表明:未施加PSS调制时,互旋角反射器结构的距离向干扰范围仅受限于其物理尺寸;施加PSS调制之后,根据不同的策略可使距离向干扰范围扩展至3~7倍,上述仿真结果与理论分析一致.本文方法结合了有源干扰与无源干扰的优势,具有结构简单、成本低廉、隐蔽性好、使用灵活的优点,可使空中目标采用较小尺寸的无源防护装置即可灵活对抗ISAR成像侦察.

基于时变材料的合成孔径雷达图像二维调制方法

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)能够通过高分辨图像中的尺寸、姿态、外形轮廓等关键信息对目标进行探测与识别,对关键军事目标造成了严重的威胁。如何有效控制目标的雷达特征,使其不易被SAR发现与分辨,已经成为干扰领域的关键问题。相较于有源干扰,无源干扰具有成本低、响应速度快、操作简单等优势,然而灵活性差、难以脉内调制一直困扰着无源干扰的发展。针对上述问题,提出一种基于时变材料的SAR图像二维调制方法。该方法利用相位调制表面(phase-switched screen,PSS)并采用电控的方式对雷达信号脉内脉间进行联合调制。通过控制调制参数,可以实现距离向、方位向和二维多假目标图像的灵活切换。实测SAR图像数据事后调制仿真验证了所提方法的有效性。

空中目标动态HRRP特征可重构模拟方法

针对目前无源模拟技术无法实现目标动态电磁特征模拟的问题,提出了一种利用相位调制表面(phase-switched screen, PSS)进行空中目标动态高分辨距离像(high resolution range profile, HRRP)特征可重构的模拟方法。以无人直升机旋翼为例,对旋翼的运动状态进行了建模,并详细分析了其动态HRRP特征。另外,通过建立PSS的周期调制信号模型,详细分析了PSS对雷达入射波的调控效果。在此基础上,提出了一种调制频率时变的PSS可重构模拟方法,该方法能够生成随时间变化的可控谐波分量,模拟产生的谐波分量与无人直升机旋翼的动态HRRP特征变化规律相似。通过仿真数据对比分析,调制频率时变的PSS可重构模拟方法能够实现无人直升机旋翼的动态HRRP特征模拟效果。

电控时变电磁材料的SAR成像特性研究

微动目标因具有在不同方向的运动分量,能够对电磁波进行微多普勒调制,导致目标成像特征出现方位向散焦效应,这种现象在目标识别与反识别领域被广泛关注与研究。相较而言,电控时变电磁材料通过外加激励实现对电磁波特征的灵活调控,具有更快的调制速度,而其成像特性没有被过多关注。该文以此为切入点,对电控时变电磁材料的合成孔径雷达(SAR)图像距离向调制特性进行了研究,分析了时变电磁材料谱变换模型和SAR目标特征控制原理。以相位调制表面(PSS)为代表,建立了非周期PSS相位调制模型,其频谱具有连续频移特性。在此基础上,探讨了PSS连续频移调制对SAR的影响,揭露了距离向目标散焦现象。通过SAR实测数据仿真,验证了所提理论方法的有效性。

基于非周期PSS的SAR目标特征操控方法研究

本文介绍了一种合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)目标特征的操控方法,采用非周期相位调制表面(Phase-Switched Screen,PSS)实现对重要目标图像特性的有效压制.依靠PSS反射式防护手段,对雷达回波信号进行快-慢时间域的二维联合非周期相位调制,在SAR接收处理后可形成矩形块状压制区域.通过调控快时间与慢时间码元宽度,可以实现生成矩形区域的面积控制.该方法本质是一种无源防护方法,兼具响应时间快、不易暴露、设备简单等优势.在此基础上,本文提出了压制区域面积、压制区域干信比对特征操控效果进行表征,分析了PSS调制参数对操控效果的影响.最后,SAR实测数据仿真验证了所提方法的有效性.

目标特征调控对相控阵雷达搜索的资源消耗评估

当前对于雷达目标的研究大多是针对固定特性目标进行的,而对目标可变特征的研究鲜有提及。为衡量目标主动调控改变自身散射特性占用和消耗雷达资源情况,文中研究了调控人工电磁材料产生雷达效应的资源消耗度量,借助相控阵雷达中搜索时间、照射次数及资源裕度等多种衡量指标建立评估模型,对目标在雷达搜索阶段占用的雷达资源进行多角度的评估分析。仿真结果表明,目标采取主动调控手段可在搜索确认过程中实现雷达资源的消耗,在提出的模型背景下,通过调控降低目标回波幅度及调控增加假目标数目,会重复调用雷达资源,从雷达资源的角度为目标防护及指导材料设计提供新思路。