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第1章 概论1

1.1 雷达基础1

1.1.1 电磁波谱与雷达频段1

1.1.2 最基本的雷达系统2

1.1.3 雷达方程4

1.2 目标RCS的基本概念6

1.2.1 目标RCS的定义及其物理意义6

1.2.2 目标RCS与雷达探测8

1.3 目标散射函数的概念9

1.3.1 目标散射函数的定义9

1.3.2 雷达系统与目标和环境的相互作用模型14

1.3.3 目标散射特性的高分辨率成像测量16

1.4 目标电磁散射特性测量的技术需求17

参考文献18

第2章 RCS测试场与测量雷达20

2.1 室外测试场21

2.1.1 抑制外场地面反射的不利影响21

2.1.2 远场准则21

2.1.3 地面平面场23

2.1.4 倒V形测试场24

2.1.5 高架测试场26

2.1.6 动态测试场26

2.2 室内测试场27

2.2.1 室内紧缩场28

2.2.2 室内锥形暗室31

2.2.3 球面波微波暗室32

2.2.4 近场非消波测试场32

2.3 地面平面测试场33

2.3.1 地平场的基本原理33

2.3.2 目标和天线架设36

2.4 地平场设计和使用中的若干问题37

2.4.1 对菲涅尔区的要求37

2.4.2 天线方向图影响39

2.4.3 目标区增益的调整41

2.4.4 目标-天线架设高度与宽带测量的矛盾44

2.4.5 测试静区的平面波特性48

2.5 RCS测量雷达49

2.5.1 宽带波形与径向距离分辨率50

2.5.2 LFM测量雷达51

2.5.3 步进频率测量雷达55

2.6 雷达系统性能对RCS测量的影响59

2.6.1 系统飘移59

2.6.2 接收机I/Q通道平衡60

2.6.3 系统线性度影响63

参考文献67

第3章 低散射目标支架70

3.1 发泡材料支架71

3.1.1 发泡材料支架的造型71

3.1.2 充气支架76

3.2 低散射金属支架77

3.2.1 低散射金属支架的外形设计79

3.2.2 低散射金属支架的散射机理81

3.2.3 低散射金属支架的RCS预估85

3.2.4 目标与金属支架之间的耦合影响90

3.3 低散射端帽93

3.3.1 低散射端帽的作用93

3.3.2 低散射端帽外形设计94

3.3.3 利用低散射端帽测量背景电平97

3.4 一个用于低RCS外形设计的万能公式97

3.4.1 低散射外形设计分析97

3.4.2 用于低散射外形设计的万能公式99

3.4.3 设计示例-1：低散射支架设计102

3.4.4 设计示例-2：低散射端帽设计106

3.5 精确预估和分析低散射端帽和支架RCS特性的方法109

3.5.1 低散射端帽的RCS预估109

3.5.2 低散射支架的RCS预估114

参考文献116

第4章 目标RCS定标技术119

4.1 相对定标与绝对定标法119

4.1.1 相对定标法119

4.1.2 绝对定标法121

4.2 地面平面场RCS测量中的异地定标122

4.2.1 异地定标原理122

4.2.2 地面平面场异地定标设计123

4.2.3 异地定标误差分析125

4.3 宽带散射相参测量定标处理数学模型129

4.3.1 宽带散射测量定标处理基本原理129

4.3.2 宽带散射测量定标通用数学模型131

4.4 双重定标技术133

4.4.1 双重定标的概念133

4.4.2 基于最小均方误差准则的双重定标135

4.4.3 基于最小加权均方误差准则的双重定标136

4.4.4 不同误差准则下双重定标误差的比对和分析138

4.5 常用RCS定标体142

4.5.1 金属导体球142

4.5.2 短粗金属圆柱和球面柱146

4.5.3 双柱定标体和球面双柱定标体149

4.5.4 金属平板153

4.5.5 三面角反射器155

4.5.6 二面角反射器161

4.6 短粗圆柱和球面柱定标体的散射机理分析及RCS快速精确计算165

4.6.1 短粗金属圆柱定标体的散射机理分析166

4.6.2 圆柱定标体散射的复指数模型170

4.6.3 基于CE模型的圆柱体散射计算171

4.6.4 短粗圆柱定标体计算结果分析171

4.6.5 球面柱定标体的散射分析与快速计算175

4.7 双柱定标体的散射机理分析与RCS快速精确计算176

4.7.1 双柱定标体的散射机理分析176

4.7.2 双柱定标体的RCS快速计算和结果分析177

4.7.3 球面双柱定标体的散射分析与计算181

4.8 地平场条件下圆柱体定标误差分析184

4.8.1 圆柱定标体入射角误差184

4.8.2 圆柱定标体倾角误差188

4.9 双站RCS测量中的定标问题191

4.10 金属球散射Mie级数解Matlab计算代码193

4.11 短粗金属圆柱定标体散射CE模型计算Matlab代码198

参考文献201

第5章 背景测量、提取与抵消技术204

5.1 距离门选通技术204

5.1.1 连续波（CW）雷达背景调零技术204

5.1.2 硬件距离门选通206

5.1.3 软件距离门选通209

5.2 背景矢量相减技术211

5.2.1 背景相减处理数学模型211

5.2.2 背景测量的基本方法212

5.3 改进的背景相减处理技术212

5.3.1 数学模型212

5.3.2 时变条件下背景相减与定标处理问题分析215

5.3.3 改进的背景相减和RCS定标处理218

5.3.4 传递函数参数估计220

5.4 背景辅助测量技术222

5.4.1 基本原理223

5.4.2 平移运动的低散射载体作为背景辅助测量体226

5.4.3 旋转偏心圆柱体作为背景辅助测量体227

5.4.4 绕雷达视线旋转的直角二面角反射器作为背景辅助测量体229

5.5 背景信号提取的拟合圆方法229

5.5.1 信号模型230

5.5.2 噪声和干扰信号滤除230

5.5.3 拟合圆处理方法231

5.5.4 仿真与结果分析233

5.6 目标导出的背景测量与提取处理技术237

5.6.1 零多普勒杂波背景提取238

5.6.2 基于最大概率的背景提取方法239

5.6.3 数据域处理方法243

5.6.4 时域处理方法244

5.6.5 目标导出的背景测量247

5.7 地平场条件下地面耦合散射抑制技术250

5.7.1 地面耦合散射的信号模型250

5.7.2 不同散射回波的特性分析251

5.7.3 消除耦合散射的方法252

参考文献253

第6章 高分辨率RCS诊断成像256

6.1 目标散射成像信号模型256

6.2 复杂目标高频散射机理258

6.2.1 散射中心的概念258

6.2.2 复杂目标的高频散射机理264

6.2.3 散射中心的解析近似267

6.3 成像点扩展函数与分辨率271

6.3.1 成像点扩展函数271

6.3.2 小角度旋转成像274

6.3.3 目标旋转360°成像277

6.3.4 超宽带大转角目标成像279

6.3.5 三维空间分辨率281

6.4 二维图像重建处理算法283

6.4.1 图像重建的滤波-逆投影算法283

6.4.2 图像旁瓣抑制技术284

6.5 目标三维干涉诊断成像286

6.5.1 相位干涉成像几何关系287

6.5.2 二维图像重建288

6.5.3 三维干涉成像原理289

6.5.4 同一分辨单元存在多个散射中心时的影响292

6.5.5 成像示例295

6.6 RCS图像理解299

6.6.1 金属球的一维和二维散射图像300

6.6.2 不同散射机理在图像中的表现形式306

6.6.3 如何解释SAR/ISAR图像的像素值316

6.7 成像测量任务的试验设计320

6.7.1 距离不模糊对频率步长的要求320

6.7.2 方位向不模糊对角度间隔的要求321

6.7.3 二维成像测量参数选择示例321

6.7.4 三维成像测量323

参考文献323

第7章 极化测量与校准技术326

7.1 极化散射矩阵概念326

7.1.1 电磁波的极化表征327

7.1.2 极化散射矩阵的定义329

7.1.3 极化散射矩阵变换331

7.2 极化测量与校准模型333

7.2.1 极化校准问题的提出333

7.2.2 极化测量信号模型335

7.2.3 非互易系统336

7.2.4 互易系统338

7.3 无源极化校准技术339

7.3.1 直角二面角反射器的极化散射矩阵340

7.3.2 全极化校准技术343

7.3.3 同时完成极化背景与极化校准测量的技术349

7.3.4 非线性极化校准处理技术352

7.4 有源极化校准技术355

7.4.1 有源极化校准器355

7.4.2 基于单天线有源极化校准器的极化校准技术356

7.4.3 可旋转双天线有源极化校准器（RODAPARC）358

7.4.4 基于RODAPARC的极化校准技术364

7.5 双站测量极化校准366

7.5.1 双站无源极化校准体366

7.5.2 双站有源极化校准器368

参考文献371

第8章 RCS数据的处理、评估与报告375

8.1 RCS数据的统计处理375

8.1.1 滑窗统计处理376

8.1.2 概率密度和累积概率分布381

8.1.3 目标RCS起伏的统计模型383

8.2 目标上强散射源提取与定位技术389

8.2.1 回波信号模型389

8.2.2 基于sinc模型的目标散射中心峰值特征提取390

8.2.3 散射中心提取的CLEAN技术392

8.2.4 散射中心提取的子空间谱估计法393

8.3 RCS数据的可视化400

8.3.1 目标观测坐标系400

8.3.2 目标散射测量主要数据类型401

8.3.3 点频RCS测量数据402

8.3.4 宽带RCS测量数据405

8.3.5 一维距离像数据408

8.3.6 二维和三维ISAR图像数据409

8.4 RCS测量数据的不确定度分析412

8.4.1 RCS不确定度与误差412

8.4.2 RCS测量不确定度的计算与报告413

8.4.3 影响RCS测量不确定度的主要因素分析416

8.5 RCS测试文档标准化427

8.5.1 美国国防部RCS测试场认证计划与Z-540标准427

8.5.2 Z-540标准及其用于RCS测试文档标准化428

8.5.3 RCS测试场手册429

8.5.4 自我检查和第三方确认评审430

参考文献430

主要符号表434

缩略语444