题目：雷达有源对消隐身技术研究

雷达隐身技术在飞机上的应用大幅提高了飞机的战场生存力和作战效能，对它的研究和发展一直以来都是各国所优先考虑和探索的。有源隐身技术因其适用范围广、维护性好、无需破坏外形等优点而越来越受到重视。随着微电子技术、计算机技术以及雷达技术的发展使其实现工程应用已越来越成为可能。本论文结合现代技术的发展，针对隐身技术中的雷达有源对消主动隐身技术展开了探索和研究。论文首先从电磁学原理出发阐明了有源对消在理论上的可行性，并对对消信号的辐射场空间特性进行了研究，指出了影响对消效果的关键因素：频率、相位以及幅度的误差允许范围。通过对实现有源对消的关键技术和难点问题的梳理提出了一种基于雷达相控阵技术，结合数字射频存储器(DRFM)和现场可编程门阵列(FPGA)的转发式有源对消隐身系统方案。该方案根据我方雷达探测到的敌方发射信号，通过FPGA芯片从预知数据库中分拎出该信号照射下的目标RCS数据，并以此来实时调整相控阵雷达中的数字移相器，实现对消波的幅度与相位控制；DRFM的主要作用是复制敌方雷达发射信号，并保证对消波信号与敌方回波信号的频率一致性；最后将叠加了多普勒频移的对消信号朝向敌方雷达接收机发射出去，在其接收机处实现回波的相干对消，达到对消隐身的效果。为了检验以上设计方案的有效性，本论文在MATLAB/Simulink环境中进行了系统建模与仿真计算。仿真中包含的数学模型主要有：敌方雷达系统模型、我方雷达侦测系统模型、欲隐身目标特性和杂波的数学仿真模型、转发式有源对消系统仿真模型（包含DRFM、FPGA等部件）。仿真中涉及两种发射信号（线性调频（LFM）、相干脉冲）、敌我方不同雷达天线方向图（相控阵天线、辛格天线等），杂波形式（地杂波、海杂波等）、目标（飞机、直升机和舰船等）的RCS统计特性以及可移动目标的模拟计算，通过对仿真结果的分析和讨论验证了该设计方案是有对消效果的。本论文另外一项工作就是结合线性调频（LFM）和非线性调频（NLFM）信号的群延迟特性，提出了一种针对这两种特殊信号形式的对消系统。该系统通过延迟时间的控制来达到反相的目的；该系统的特点在于不需要直接对雷达信号参数进行精确的测量，只需合理的控制对消干扰机的处理延迟时间即可，同时也不需要考虑精确的目标RCS特性。该方案在实时性方面适用于较大转发延迟时间的情况，而且其工程实现的难度较低。论文通过数学推导给出了线性调频（LFM）信号实现对消所需满足的延迟时间条件，并对延迟时间的取值误差可能给对消效果带来的影响进行了分析和讨论。鉴于目前非线性调频（NLFM）信号群延迟特性的研究尚集中于信号设计与优化方面，本论文将其拓展应用到主动有源对消隐身的研究中；对四种特殊的NLFM信号（Taylor窗、正切函数、LFM & Tan-FM混合以及阶梯型）进行了理论分析和数学推导，给出了对消所需满足的延迟时间条件，并对延迟时间的取值误差可能给对消效果带来的影响进行了分析和讨论。此项工作在国内外尚无相关报道。计算仿真结果表明：当对消干扰处理前的系统延迟取 ，频率误差在1KHz时，对应于LFM信号，其在各种来波脉冲周期情况下，本系统可以使目标回波的增益降低约7～27dB；但频率误差较大时（如5KHz），仅在较小脉冲周期（如50 ）情况下可以使目标回波的增益略有降低，在较大脉冲周期情况下，目标回波增益反而有所增加，证明了对消效果对频率差的敏感性。在脉冲周期为50 ，频率误差为1KHz时，对应于起对消作用的对消干扰延迟时间的取值范围，其削减的目标回波增益基本相等，LFM信号约减少20.03dB，NLFM信号约减少20.04dB。最后开展了有源对消隐身效果的原理性实验。该实验在给定的时谐波照射下对平板目标和某缩比飞机模型目标进行了微波暗室的RCS对消前、后的对比测试。测试结果表明通过对相位的控制处理是能够较大幅度的削减目标的RCS。综上所述，通过本文的研究理清了有源对消隐身技术的所涉及的概念、理论、关键技术以及难点内容，提出了系统设计方案，给出了几种特殊信号起对消作用时的延迟时间取值范围，为系统实现提供了理论依据，为进一步的系统研究和设计，最终的工程实现提供了参考。