雷达吸波材料反射率测试法

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1适用范围

本方法适用于8~18GHz频率范围内,雷达吸波材料反射率的测量,其他频段的雷达吸波材料反射率测量亦可参照使用。

2定义

2.1术语

2.1.1雷达吸波材料反射率

在给定波长和极化的条件下,电磁波从同一方向,以同一功率密度入射到雷达吸波材料平面和良导体平面,雷达吸波材料平面与同尺寸良导体平面二者镜面方向反射率之比为雷达吸波材料反射率。

2.1.2极化

对于空间一固定点,单频电场矢量,极化是描述电场矢端轨迹形状、位置及其旋转方向的性质。电场矢端轨迹为直线段则为线极化。

本标准规定入射线和反射线构成的平面为入射面,平行入射面的线极化为平行极化,垂直入射面的线极化为垂直极化。当电磁波垂直材料样板入射时,则规定资料样板的参考线(见2.2.3条)平行电场矢量的线极化为平行极化,垂直电场矢量的极化为垂直极化。

2.1.3背景等效反射率

本标准规定背景为微波暗室(或一般实验室)本身反射、材料样本支架反射和天线泄露三部分的综合响应,其功率电平为背景等效反射率。背景等效反射功率与标准参考体反射功率之比为背景等效反射率。

2.1.4RCS法

一般在远场条件下,用金属球作为定标体,测量目标的雷达反射截面。按照该法原理,用标准板做为定标体,测量同尺寸以金属板为衬底的平板RAM反射率的方法称为RCS法。

2.2缩写词

2.2.1RAM雷达吸波材料

2.2.2RCS雷达反射截面

3 一般要求

3.1标准板

A标准板由良导体铝或铝合金做成;

B标准板取正方形,边长大于5倍波长,小于15倍波长。本标准推荐使用180mmx180mmx5mm的标准板,尺寸公差为±0.05mm;

C表面粗糙度Ra的最大允许值为1.6um;

D表面平面度小于0.05mm;

E两表面平行度小于0.08mm;

F板侧面相互垂直,板侧面与板面垂直,其垂直度小于0.05mm;

G标准板材料的电导率大于3.50×107S/m。

3.2RAM样板

aRAM衬板的材料、形状和尺寸与标准板相同;

b 尺寸公差为±0.10mm;

c表面粗糙度Ra的最大允许值为6.3um;

d表面平面度小于0.10mm;

e两表面平行度小于0.15mm;

f侧版面相互垂直,板侧面与板面垂直,其垂直度小于0.10mm;

g衬板材料的电导率大于3.50×107S/m。

3.2.2RAM层

aRAM层要完全固化,性能稳定,不得产生变形,如弯曲、收缩、膨胀、脱落或散离等;

bRAM样板侧面不得涂覆RAM;

cRAM层厚度要均匀,不均匀度小于±5%;

dRAM层表面要洁净,无油污及其他杂质或附着物、无裂痕和气泡;

eRAM层若用粘合剂与衬板粘合,则要求粘合剂薄而均匀,一致性好;

f多层RAM,层间要粘合紧密,无间隙。

3.2.3RAM样板和标准板放置要求

A 在RAM样板上画一条直线为参考线;

B 在双天线系统中要求RAM样板的法线与入射线和反射线夹角的角平分线重合,且参考线与入射面平行或垂直;

C在单天线系统中要求RAM样板与入射线垂直,且参考线与电场矢量平行或垂直;

D 标准板放置姿态与RAM样板相同。

3.3测试系统和测试仪器

3.3.1测试规定使用的系统硬件和测试软件要经过适当级别(院或部)的鉴定;每次测试你前必须检验。

3.3.2测试规定使用的通用和专用仪器必须经过适当级别(所或院)检定合格,贴有合格证,并在有效期之内。

3.4测试报告

3.4.1测试报告格式参照QJ1170

3.4.2报告正文部分一般含下述内容;

A测试系统简况;

B 测试条件(含场所、背景等效反射率、测试距离、环境温度、环境湿度、频率范围和极化);

C RAM样板编号,材料名称及RAM层状况;

D 给出测量误差;

E 给出数据表和曲线图。

4详细要求

测试的详细要求按方法101,方法102,方法103.

 

RAM反射率远场RCS测试法

 

2测试方法和测试系统及其性能

2.1测试方法

在微波暗室或架设紧缩场的微波暗室内,利用自由空间远场RCS法,实现RM反射率测量。

2.2测试系统

2.2.1测试系统性能要求:

A 频率范围:8-18GHz;

B 频率稳定度:1×10-3/d;

C 工作方式:斜坡扫频、步进扫频测量;

D 极化组合:线极化;

E动态范围:大于60dB;

F 系统隔离度:大于90dB;

G 测试系统要具有幅度与相位测量能力以及矢量运算能力;

H 测试系统要具有产生时域软件距离门的功能;

I RAM反射率高于-40dB(相对180mmx180mmx5mm金属板的反射),系统测量精密度要优于±0.1dB准确度优于±dB;

J 样板对准误差小于0.05°

2.2.2测试系统的主要组成部分:

A发射天线和接收天线;

B 扫频信号源;

C 高频接收机;

D 中频接收、处理和显示器(本标准推荐使用矢量网络分析仪);

E 微波频率放大器;

F 主控计算机;

G 样板支架和转台

H 转台控制接口

I 转台驱动电源

J 转台方位显示器

K 样板定位器

图1给出本方法系统组合的方框图:

图7 RAM反射率远场RCS测试法系统组合

2.3系统性能检查

2.3.1样板定位精度检查

A 将标准板竖直安装在爱样板支架,用激光样板定位器对准;

B 测量标准板的雷达散射截面,将测量值与理论值比,其偏差最大容许值为±0.2dB;

C 标准板的雷达散射截面由下式计算。

式中:L   标准板的边长,m;

λ   工作波长,m;

δ   雷达散射截面,m2.

2.3.2测试系统线性和动态范围的检查

A 选用几块不同尺寸,已知雷达散射截面的金属平板,将测量的雷达散射截面的比值与已知雷达散射截面比值比较,检验测试系统的线性和动态范围;

B 所选几块金属平板的雷达散射截面比值要覆盖测量系统的反射率测量的动态范围,最小金属板的尺寸要大于一个波长;

C 金属平板的公差要求同标准样板(详见本标准4.1条)

2.3.3测试系统准确度检查

A 用标准板标定测量一块金属平板的雷达散射截面值并与已知雷达散射截面值(高一级测量精度的系统测量值或精确计算的理论值)比较,差值即准确度;

B 所用金属平板的公差要求同标准样板(详见本标准4.1条)。

2.3.4 测试系统精密度的检查

选用一块性能稳定的RAM样板,按本方法4章的程序,进行多次安装(不少于5次),并测量其反射率,测量值的标准偏差为系统的精密度。

3测试条件

3.1本方法要求在微波暗室内进行测量,背景等效反射率要低于-70dB;

3.2放置主要测试系统射频设备的房间要求有电磁屏蔽。

3.3一般要求微波暗室环境温度范围为20±10℃,相对湿度为40%~80%,射频室工作温度范围在20±5℃,测试过程中温度变化小于±1℃,相对湿度小于80%。

3.4本方法要求天线放置在待测RAM样板的远场区,若发射天线和接收天线可以认为是点源,RAM样板横向尺寸引起的相位误差为π/8,则最小测试距离为:Rmin=2L2/λ式中:rmin天线口面到RAM样板反射点最小距离。

1.1.1. 测试步骤

测试程序如下:

  1. 测试系统开机准备,至少预30min,进入工作扫频工作状态;
  2. 测量背景响应;
  3. 测量标准板的响应:将标准板竖直安装在样板支架上,利用样板定位器,
  4. 定位。然后测量该面响应;
  5. 将c测得的结果与b测得的结果做矢量相减,以扣除背景的响应;
  6. 用时域软件距离门进一步削减样板区内以外的杂散反射,得到纯标准板
  7. 的响应;
  8. 将RAM样板竖直安装在样板支架上,重新按c对准,然后测量RAM面
  9. 响应;
  10. 将f测得的结果与b测得的结果做矢量相减;
  11. 重复e,得到纯RAM面的响应;
  12. 用e的结果除h的结果,得到RAM的发射率。

5测试数据处理

5.1本方法第3.6.3中测试过程的数据处理由计算机按测试软件程序自动完成。根据要求的格式打印测试结果数据表,并在绘图仪上画出RAM反射率-频率特性曲线图。

5.2给出背景等效反射曲线图。由此分析反射率测试的主要误差。

5.3在反射率曲线图上可打印各种标记,如某一反射率电平上的带宽,某一点的频率和反射率值等,供测试结果评定使用