辐射、散射近场测量及近场成像技术的研究进展

2014-01-14 来源:微波射频网 字号:
“单发单收”的测量方法[16]是为了解决上述问题而提出来的。其理论依据是物理光学(P.O.)近似,基于此理论,散射体某个方向的后向散射总场仅仅与该方向散射场的波谱有关,其他方向散射场的波谱对该方向散射总场的贡献为零。此理论的建立为散射近场测量实用目标(如飞机的缩比模型)奠定了良好的基础,使散射近场测量真正走向了实用化。实验结果表明,该方法对飞机缩比模型散射方向图的测量曲线与远场法及紧缩场法的测量结果完全吻合[17],但该方法的严格理论证明还未完成。

(4)扫描面截断误差的影响

扫描面截断误差对测量结果的影响是学者们一直关注的一个问题。在散射近场测量中,目标将入射场向各个方向散射,这时,扫描面的截断误差使后向空间散射方向图的可信域变成了一个比90°小得多的锥形角域。典型目标扫描面截断误差对后向空间散射方向图可信域分析的理论公式已经给出,并进行了实验验证,验证结果与理论分析结果非常吻合[18]

(5)其他误差分析

辐射近场测量所有的误差源在散射测量中依然存在,除扫描面截断误差有定量的分析之外,其他方面的误差分析只做了简单的探讨,并未给出定量的计算公式。

2.3、平面散射近场测量的可信域

平面散射近场测量后向空间散射方向图的可信域[18]如下:

(1)平板

若平板的几何尺寸为2a×2b,平面波垂直入射,可信域θ为
-arcsin[(B/(d2+B2)1/2-(2 g″(A)/k)1/3]≤θ≤
arcsin[(B/(d2+B2)1/2-(2 g″(A)/k)1/3],(2)

式中B=A+a,k=2π/λ,g(x)=x sin θ-[d2+(x+a)2]1/2-π/(4k),且A为一维扫描面的边界点;a为被测目标长度的边界点;g″(A)为g(x)的二阶导数在扫描面边界点的值;k为传播常数;λ为波长;d为取样面与目标的距离;θ为远区散射场观察点位置矢量与扫描面法线的夹角。

(2)圆柱

对于底半径为a,高度为L的圆柱体,当平面波垂直入射时,其可信域θ可用下式来估计
sin θ1≤A/C1/2+2 A a d′/C5/2-3×(2/k)1/2│ g″(A)│ (3)

sin θ2≤A/D1/2-3×(2/k)1/2[A2/D3/2-1/D3/2] (4)

取θ=min{θ1,θ2},则可信域的角域为(-θ,θ)。式中C=A2+d′2;d′=d+a;D=A2+d2+L2。

前述两种可信域的估算公式都是在平面波垂直入射条件下得出的。由估算公式可以看出,扫描面A越大,则可信域θ也随之增大,与截断电平关系不大。

当平面波以α角斜入射时,只要将式(2)~(4)中的k用k cos α代换,sin θ用sin θ-sin α代换,估算公式仍然成立。在这种情况下,可信域的上限空间要变小,α>0,可信域向θ方向移动,α<0,可信域向-θ方向移动。

2.4、平面散射近场测量尚未解决的问题

(1)平面散射近场的误差分析与模拟

平面散射近场的误差分析与模拟只进行了很少一部分工作,并未见到各项误差对测量数据影响上界的报道。

(2)单发单收测量方法的严格理论证明

单发单收测量方法在实验中证明是可信的,但该方法的理论机理还须进一步研究。

(3)其他扫描方式(柱面、球面)的理论探讨。

-arcsin[(B/(d2+B2)1/2-(2 g″(A)/k)1/3]≤θ≤
arcsin[(B/(d2+B2)1/2-(2 g″(A)/k)1/3],(2)式中B=A+a,k=2π/λ,g(x)=x sin θ-[d2+(x+a)2]1/2-π/(4k),且A为一维扫描面的边界点;a为被测目标长度的边界点;g″(A)为g(x)的二阶导数在扫描面边界点的值;k为传播常数;λ为波长;d为取样面与目标的距离;θ为远区散射场观察点位置矢量与扫描面法线的夹角。

(2)圆柱
对于底半径为a,高度为L的圆柱体,当平面波垂直入射时,其可信域θ可用下式来估计
sin θ1≤A/C1/2+2 A a d′/C5/2-3×(2/k)1/2│ g″(A)│ ,(3)sin θ2≤A/D1/2-3×(2/k)1/2[A2/D3/2-1/D3/2] 。(4)取θ=min{θ1,θ2},则可信域的角域为(-θ,θ)。式中C=A2+d′2;d′=d+a;D=A2+d2+L2。

前述两种可信域的估算公式都是在平面波垂直入射条件下得出的。由估算公式可以看出,扫描面A越大,则可信域θ也随之增大,与截断电平关系不大。

当平面波以α角斜入射时,只要将式(2)~(4)中的k用k cos α代换,sin θ用sin θ-sin α代换,估算公式仍然成立。在这种情况下,可信域的上限空间要变小,α>0,可信域向θ方向移动,α<0,可信域向-θ方向移动。

2.4、平面散射近场测量尚未解决的问题

(1)平面散射近场的误差分析与模拟

平面散射近场的误差分析与模拟只进行了很少一部分工作,并未见到各项误差对测量数据影响上界的报道。

(2)单发单收测量方法的严格理论证明

单发单收测量方法在实验中证明是可信的,但该方法的理论机理还须进一步研究。

(3)其他扫描方式(柱面、球面)的理论探讨。

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