根据前面的描述,我们对雷达散射截面的测量可以归于矢量网络分析仪的S21测量,而矢量网络分析仪的端口校准(图6 中 的矢网校准面),可以认为是对矢量网络分析仪本身的发射功率和接收增益的归一化,而对天线增益和空间衰减的校准一般使用校准球或校准平面金属板。当然,也 可以使用其他形状的物体,只要已知其散射截面积。使用球体的好处在于其散射截面积与频率无关,而校准物体的散射截面积最好与被测目标的散射截面积相近。例 如,直径1.13米的金属球体的雷达散射截面积为1m2。
图7,雷达散射截面与目标物理尺寸
测量显示
在完成矢量网络分析仪端口12项误差修正(校准)后,将天线接入测量端口并对准测量目标(或校准球体)区域,进行频率扫描测量得到S21(f),然后使用带通模式时域变换得到时域(距离域)S21(D),如图8 和图9 所示,并且可以使用时域门(时域滤波器)将不需要的反射滤除。
图8,目标区域(没有放置被测目标和校准)所有反射的时域显示|
图9,在目标区域放置RCS为0.018平方米的校准球体的时域显示
测量步骤和测量运算
将对目标的雷达散射截面测量所使用的矢量网络分析仪设定为S21的测量。
图10,使用矢量网络分析仪对雷达散射截面测量设定
1.矢量网络分析仪进行12 项端口误差校准后,将发射天线接入端口1,将相应的接收天线接入端口2。注意天线极化方向。并保证测量距离D>20 λ,这里 λ为信号波长。注意,根据目标尺寸选择天线,调整天线角度(偏角和仰角)和调节测量距离,应保证被测目标落在天线增益下降小于-1dB 的信号波束内。
2.将被测目标从支架上移开,并测量支架的反射频率扫描S21(str)测量,如果目标不便移开,可以将天线同时(包括发射天线和接收天线)转到一个空旷位置,并保证在相同的距离上没有其他物体存在。如图10 中表示的校准区域。
3.将频率扫描S21(str)结果转换为时域,同时将时域门设置在目标位置,并调节门宽将目标的所有反射均包含在内,将时域滤波后的结果保存至仪表内存。
4.如果目标无法从支架上移开,应保证支架本身的反射S21(str)较反射目标低20dB以上(S21(str)+20dB<< S21(tgt))。为达到此目的,可以采用在支架上包覆微波吸收材料的方法。