太赫兹频段目标RCS测量与远场外推技术研究

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太赫兹波处于红外与微波之间,在探测、成像以及与物质相互作用机理上均具有独特特性,从而在生物医学工程及反恐安检等领域有着广泛的应用前景,是当前国内外研究的热门课题之一。目标散射特性是太赫兹雷达技术发展的重要基础。当前,由于受到太赫兹源发射功率低、信号稳定度差等条件的限制,太赫兹RCS测量实验主要在室内进行,测量精度相对较低,远场测量条件难以满足,因而测量数据不能直接用于目标RCS的计算。针对以上问题,本课题分别在太赫兹RCS预处理技术方面和太赫兹RCS近远场变换方面展开了研究。在太赫兹RCS测量预处理技术方面,主要针对太赫兹RCS测量的特点,对现有方法进行了优化。本文在分析背景对消技术、软件距离门技术和定标技术的基础上,重点分析了定标技术。背景对消技术和软件距离门技术的主要目的是抑制杂波信号,太赫兹RCS定标技术的主要目的是对测量系统进行校准。针对经典定标技术中金属球定标的单一性和片面性,提出了多理论值定标技术。该技术是利用圆柱体RCS的四个典型值作为定标参数,综合考虑了RCS测量时的太赫兹频率源功率不稳、目标摆放不完全水平以及背景噪声突变等多个因素,具有较强的适用性。在基于ISAR图像的太赫兹远场RCS外推技术方面,针对太赫兹大带宽带来的极大数据计算量的问题,提出了基于NUFFT加速算法的图像RCS远场外推技术。该技术通过构建太赫兹高分辨像,建立起目标像与远场RCS的关系,进而有效确定远场RCS。利用0.33THz测量系统对圆柱体目标进行测量实验,验证了该算法的有效性。在基于卷积法太赫兹远场RCS获取技术方面,基于原有理论,研究了角度采样间隔对该算法的影响,并且提出了基于双值加权的卷积算法。在基于球面环式散射的太赫兹远场RCS获取技术方面,基于该算法0.44THz实验测量结果,研究了距离门滤波算法对该技术精度的影响,降低了截断误差对RCS外推精度的影响。本课题通过对太赫兹频段RCS预处理技术和近远场变换技术的研究,有效提高了太赫兹RCS测量精度,这些技术方法对复杂目标RCS的测量和缩比规律的研究具有指导意义。
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