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RCS是定量表征目标对雷达照射波散射强弱的物理量，是衡量目标隐身能力的重要参数。对于各种目标，为了对其隐身性能进行评估，就需要确定其RCS值大小。目前，RCS测试技术作为衡量目标隐身性能的重要测试手段得到了广泛应用。

对于小RCS值目标来说，测试场地环境的非理想性所带来的各种干扰信号相对于目标回波来说就不能被忽略了，必须要对各种干扰信号加以抑制或消除，以实现目标RCS特征的精确测试。目前常用的干扰去除技术包括软件方法和硬件方法两个方面，其中硬件方法由于存在较为明显的优势而得到了越来越多的应用。

下面将重点介绍如何在RCS测试中应用硬件门技术。

二、RCS测试原理

对于RCS测试，常规测试方法为远场测试，按照测试场地条件又可以分为室内场和室外场测试，不论室内场还是室外场测试，其测试设备和测试原理基本都是相同的，主流测试系统采用的都是基于幅相接收的测试方法，具体测试框图如图1所示。具体工作流程为：在系统软件的协调控制下，信号源产生测试需要的连续波信号，该信号通过定向耦合器耦合出一部分作为参考信号送到参考通道，信号主路经功率放大器进行大功率放大后，送到发射天线进行信号的发射；该连续波信号经过目标的反射后回到接收天线，再经低噪声放大后被送入多通道幅相接收机的接收通道；在接收机中，通过同时对参考信号和接收信号进行幅相接收，得到目标回波信息；系统通过分别测量RCS值已知的标准目标和待测目标，对两次测量结果进行比较分析，可以得到待测目标的RCS值，实现对目标RCS特征的测试提取。

根据上面RCS测试的简单流程可以看出，由于RCS测试是利用空间电磁辐射并测量目标回波的方式来实现的，是开环测试方式，因此测试场地的环境特征将不可避免的反映在接收回波信号中。具体到测试场地中，如图2所示（以典型室内紧缩场为例），回波信号将包括：收发天线之间的直接耦合，反射面的反射信号直接到达接收天线部分、反射面反射信号经馈源再反射的多次反射情况、目标回波、后墙反射等多个反射信号。

对于低RCS值目标的测试，由于目标的回波信号本来就很小，因此测试场地中存在的各种干扰信号将有可能比目标回波信号还要大，这些干扰信号使得目标回波的信噪比显著恶化，如图3中所示，随着信噪比的变差，测量误差也随之增加；信噪比越大，对应的测量误差就越小。因此，对于小RCS值目标来说，必须要考虑各种减轻或消除干扰的办法。

为了消除RCS测试过程中各种路径干扰，目前新推出的RCS测试系统中普遍采用了脉冲RCS测试技术，其测试原理如图4所示。对比图1和图4可以看出，系统硬件上的主要区别是增加了多通道脉冲发生器和窄脉冲调制器（门控开关），这些硬件共同构成了硬件门电路。利用这些硬件，系统就可以由连续波测试系统转变为脉冲测试系统。

系统具体工作原理为：系统产生的连续波信号在送往发射路径前首先被送到窄脉冲调制器，利用该调制器将脉冲发生器产生的脉冲基带信号调制到微波信号上，形成微波窄脉冲调制信号，再通过发射路径被辐射出去；同样，接收天线接收到的回波信号在接收通道内部也要经过一个门控开关（脉冲调制器），该门控开关的导通和关断受主机内部多通道脉冲发生器的控制，系统通过精确控制脉冲发生器几路输出脉冲信号的延迟，可以精确控制接收通道上门控开关的导通时刻，实现只保留设定目标回波到来时刻的信号，将其它信号滤除的目的。图5所示为硬件门干扰去除示意图，由图可见，对于在时间上能分开的各种干扰信号，利用硬件门进行干扰的去除是可行的。

四、测量结果分析

为了对比硬件门的测试效果，我们针对RCS值已知的标准目标开展了测试试验工作，具体测试条件为：硬件设备：AV365

5 RCS测试仪+20W功放+低噪放；测试场地：测试距离80米，收发天线及目标架高7米，非理想测试场；被测目标：直径36cm和直径12cm金属球；测试频段14～16GHz。

图6所示为现场环境下对36cm直径金属球进行测试的时域反射情况。通过图中可以看到，在现场情况下，主要的干扰包括收发隔离和较大的背景干扰等部分，其中收发天线之间收发隔离不足导致的直接耦合比金属球的回波信号还要大，在金属球后面几个较强的反射分别是目标后面的围墙、一排树木、侧后方楼房等的影响，这些干扰信号都比目标的回波要强或同目标回波相当。除了这些强干扰之外，在时域上还能看到一些较低的干扰，这些都是场地环境的不理想所带来的。

此时，如果不采取干扰去除措施是无法进行RCS测试的。针对这一情况，我们进行了硬件门参数的设置，设置界面见图7。具体设置参数为：设置脉冲周期为1.6μs，脉宽为100ns；同时设置合适的接收门延迟时间（这里为580ns），使得接收门的位置恰好在目标回波处。在完成脉冲设置后，利用36cm直径的大金属球对系统进行了校准，再测试12cm直径的小金属球，测量结果如图8所示。

为了对比硬件门和软件门测试结果的差异，我们又进行了只加软件时域门的测试工作，具体软件门设置为：门宽设置为5ns，门形状“标准”。其测试结果如图9所示。

对比两次测试结果可以看到，由于软件门的脉冲宽度可以设的很小，因此可以将时域下的各种干扰滤除的比较好，对应测试曲线比较光滑。但是，由于软件门实际上就是在时域上对数据乘上一个窗函数，将时域上我们希望得到数据之外的其它数据进行截断，因此这种软件上处理的截断效应必然会引起误差，表现在频域就是吉布斯（Gibbs）效应，该效应引起通带和阻带内的波动，同时带来频域上的边缘效应及带内起伏。由图9也可以看到，测试曲线的边缘明显翘起，并且曲线起伏也比较大,对测试结果的影响较大，测量结果同球的理论值（-19.47dBsm）差别较大。

对于加硬件门情况的测试结果，通过图8可以看到，整体曲线同理论值是比较接近的，只是由于硬件的限制（脉冲调制器的脉宽无法做到比较窄），使得硬件门的脉冲宽度比较宽，门内部还存在着一些干扰无法滤除，导致频域曲线上有较多的起伏。从总体上看，硬件门的效果较好，能够避免软件门处理技术所引起的一些误差。但是对于脉冲RCS测试系统，有一个不利的因素是：为了去除场地干扰，要求脉冲占空比通常比较小（脉冲周期要求设置比较长以覆盖场地尺寸，脉冲宽度要设置的比较小以尽可能的滤除目标区域外的干扰），平均功率很低，对于窄带接收系统，由于脉冲退敏效应的影响使系统动态范围以10log(占空比)减小，降低了系统的测量能力。

五、结束语

由于硬件门在干扰去除上的技术优势，当前基于硬件门的脉冲RCS测试技术得到了较为广泛的应用。同时，针对硬件门在窄脉冲能力方面存在的不足，目前在很多场合都将硬件门同软件门结合起来使用，并获得了较好的效果。随着硬件技术的发展，目前具有纳秒量级脉冲宽度、超宽带中频采集处理能力的高性能脉冲RCS测试系统也在RCS测试中得到了应用，并提供了更好的干扰去除及小RCS测试能力。