飛行器射頻系統(tǒng)隱身表征與測(cè)試評(píng)估方法現(xiàn)狀及發(fā)展

謝春茂，李 恩

(1. 電子科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院 成都 611731；2. 中國(guó)西南電子技術(shù)研究所 成都 610036)

武器裝備隱身是指通過降低目標(biāo)的主動(dòng)或被動(dòng)可測(cè)量特征，降低被敵各類偵察、探測(cè)傳感器發(fā)現(xiàn)的距離、概率以及目標(biāo)狀態(tài)測(cè)量精度等指標(biāo)，最終目的是阻止敵獲取戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息，其本質(zhì)上是信息對(duì)抗。通常武器裝備的隱身包括雷達(dá)隱身、射頻隱身、紅外隱身、可見光隱身、聲隱身等，其中紅外、可見光、聲隱身主要受到載體平臺(tái)自身或其動(dòng)力系統(tǒng)影響，而溫度、涂裝和機(jī)械振動(dòng)是主要成因。隨著新一代飛行器對(duì)偵察、通信、探測(cè)、識(shí)別等功能要求不斷加大，平臺(tái)的射頻傳感器數(shù)量顯著增加，對(duì)平臺(tái)隱身設(shè)計(jì)提出了更大挑戰(zhàn)。本文主要針對(duì)飛行器射頻系統(tǒng)的射頻隱身、雷達(dá)隱身表征與測(cè)試評(píng)估方法進(jìn)行分析。

射頻隱身是指雷達(dá)和數(shù)據(jù)鏈路等射頻系統(tǒng)采用各種主動(dòng)輻射特征控制技術(shù)，以降低被無源探測(cè)截獲的概率。因此，射頻隱身技術(shù)也被稱為主動(dòng)目標(biāo)特征控制技術(shù)或低截獲概率技術(shù)[1]。迅速發(fā)展的無源探測(cè)系統(tǒng)對(duì)飛行器構(gòu)成了嚴(yán)重威脅[2-4]，飛行器射頻隱身受到更多的重視。然而，由于射頻系統(tǒng)自身也需通過輻射電磁波工作，一味降低輻射功率會(huì)使設(shè)備的性能降低或消失，即在抑制敵方信息獲取的同時(shí)，己方也失去了信息獲取和傳遞能力，這是射頻隱身的難點(diǎn)所在。

雷達(dá)隱身本質(zhì)是降低平臺(tái)整體的雷達(dá)散射截面積(radar cross section, RCS)，使敵方雷達(dá)無法準(zhǔn)確探測(cè)目標(biāo)的回波信號(hào)。平臺(tái)雷達(dá)隱身能力可通過飛行平臺(tái)外形設(shè)計(jì)、吸波材料涂覆等手段來提高，但這是在保證平臺(tái)表面電連續(xù)性的條件下實(shí)現(xiàn)的。真實(shí)的平臺(tái)需要加裝各類探測(cè)和通信傳感器，這些系統(tǒng)的天線常以內(nèi)埋的形式安裝在平臺(tái)上，孔徑表面與平臺(tái)表面貼合。即便如此，由于孔徑表面的電磁特性與平臺(tái)表面不一致，破壞了平臺(tái)表面的電連續(xù)性，使得孔徑造成的散射可成為隱身平臺(tái)雷達(dá)散射截面積的主要因素。因此，對(duì)于高隱身平臺(tái)，射頻系統(tǒng)孔徑的雷達(dá)隱身已經(jīng)成為主要關(guān)注對(duì)象。

射頻系統(tǒng)在滿足功能需求時(shí)還需要滿足特定作戰(zhàn)使用場(chǎng)景下的射頻隱身能力和雷達(dá)隱身能力，稱為射頻系統(tǒng)的綜合隱身能力。

射頻系統(tǒng)功能需求的頻率、帶寬等會(huì)影響陣列的布陣間距、剖面高度、端口駐波等，進(jìn)而影響雷達(dá)隱身性能；而陣列的增益、效率、波束寬度、帶寬等又直接或間接影響其潛在的射頻隱身性能，如截獲距離、可用跳頻范圍等，因此這幾者之間的關(guān)系十分復(fù)雜。

為滿足現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)隱身作戰(zhàn)需求以及適應(yīng)復(fù)雜多變的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，發(fā)展射頻系統(tǒng)隱身技術(shù)，降低敵方有源、無源探測(cè)系統(tǒng)的作用距離和截獲概率極為重要。為了更好地研究射頻系統(tǒng)隱身技術(shù)以及更有效地指導(dǎo)運(yùn)用，必須對(duì)其隱身性能和效能進(jìn)行合理的、有效的表征和測(cè)試評(píng)估。本文通過對(duì)射頻系統(tǒng)隱身表征和測(cè)試現(xiàn)狀進(jìn)行梳理，指出當(dāng)前射頻系統(tǒng)隱身表征和測(cè)試評(píng)估存在的局限性，展望了隱身表征和測(cè)試的發(fā)展方向。

1 射頻隱身

1.1 射頻隱身能力表征

1.1.1 抗截獲層面

被截獲距離是表征射頻隱身的一個(gè)重要參量，該參量易于測(cè)試，且與戰(zhàn)術(shù)能力聯(lián)系緊密。被截獲距離與射頻系統(tǒng)的EIRP 以及無源探測(cè)系統(tǒng)的靈敏度相關(guān)，依賴于無源探測(cè)性能。被截獲距離是相對(duì)射頻系統(tǒng)而提出的，相對(duì)于無源探測(cè)系統(tǒng)，則為截獲距離，二者在數(shù)值上相等。以截獲概率為基礎(chǔ)，文獻(xiàn)[5]提出了截獲因子，定義為無源探測(cè)系統(tǒng)的截獲距離與射頻系統(tǒng)功能最大作用距離之比，它表征了射頻系統(tǒng)相對(duì)于確定無源探測(cè)系統(tǒng)的低截獲性能。文獻(xiàn)[6]提出了基于截獲距離的隱身效率指標(biāo)，本質(zhì)為截獲距離的縮減百分比，用于評(píng)價(jià)采用各種措施后截獲距離縮減的優(yōu)劣程度。截獲距離和截獲因子均只表征某個(gè)方向的抗截獲能力，文獻(xiàn)[7]假定在二維輻射方向圖上均勻分布了性能相同的截獲接收機(jī)，然后將方向圖覆蓋的面積用等效圓面積代替，并將等效圓的半徑定義為截獲圓半徑作為評(píng)估LPI 性能的指標(biāo)，文獻(xiàn)[8]將文獻(xiàn)[7]定義的評(píng)估指標(biāo)拓展到三維，提出了截獲球半徑(spherical equivalent vulnerability radius, SEVR)，上述兩種方法表征了統(tǒng)計(jì)意義上的LPI 性能，在特定對(duì)抗場(chǎng)景中，由于隨機(jī)性不能達(dá)到方位的均勻分布，較難指導(dǎo)實(shí)際應(yīng)用。各指標(biāo)總結(jié)如表1 所示。

被截獲概率是反映射頻隱身抗截獲的第二個(gè)重要指標(biāo)。靜態(tài)場(chǎng)景中，在主瓣滿足檢測(cè)門限的情況下，瞬時(shí)截獲概率通過時(shí)域?qū)?zhǔn)概率、空域?qū)?zhǔn)概率、頻域?qū)?zhǔn)概率共同決定。時(shí)域?qū)?zhǔn)是射頻系統(tǒng)輻射時(shí)無源探測(cè)系統(tǒng)在工作；空域?qū)?zhǔn)是無源探測(cè)系統(tǒng)波束指向射頻系統(tǒng)載體平臺(tái)；頻域?qū)?zhǔn)是指射頻系統(tǒng)以某一頻率工作時(shí)，無源探測(cè)系統(tǒng)頻率信道正好覆蓋該頻率。如果無源探測(cè)系統(tǒng)在時(shí)域、頻域和空域全寬開的，則截獲概率退化為無源探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)概率。在一段時(shí)間T內(nèi)的累積截獲概率為：

實(shí)際中射頻隱身的截獲概率評(píng)估常基于某一動(dòng)態(tài)對(duì)抗場(chǎng)景，此時(shí)試驗(yàn)中截獲概率的計(jì)算方法為：將時(shí)間離散為一系列小片段，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)切片射頻系統(tǒng)被截獲的狀態(tài)，將總的被截獲次數(shù)除以參考時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)的總時(shí)間片數(shù)來獲得截獲概率[9]。顯然，此計(jì)算方法基于某種固定的場(chǎng)景，存在一定的偶然性，如果需要獲得更可靠的結(jié)果，應(yīng)該在不同對(duì)抗場(chǎng)景中進(jìn)行多次試驗(yàn)再統(tǒng)計(jì)分析。

式中，N為統(tǒng)計(jì)時(shí)間片個(gè)數(shù)；Si表示每個(gè)時(shí)間片內(nèi)是否被截獲。

表1 距離相關(guān)截獲表征指標(biāo)

1.1.2 抗分選識(shí)別層面

無源探測(cè)系統(tǒng)在前端截獲的基礎(chǔ)上，完成對(duì)目標(biāo)信號(hào)的分選與識(shí)別?，F(xiàn)階段，主要以無源探測(cè)系統(tǒng)對(duì)接收信號(hào)載頻、脈寬、到達(dá)時(shí)間、到達(dá)角、幅度等參量的估計(jì)精度來表征射頻隱身性能，這些參數(shù)的估計(jì)精度將影響到無源探測(cè)的信號(hào)預(yù)分選和主分選，如信號(hào)的聚類和去交錯(cuò)。這些參數(shù)的估計(jì)精度與信號(hào)的帶寬、時(shí)寬、信噪比等因素有關(guān)[10]。表2給出了不同參數(shù)測(cè)量精度對(duì)分選識(shí)別的影響環(huán)節(jié)。

表2 測(cè)量精度影響的分選識(shí)別環(huán)節(jié)

此外，文獻(xiàn)[11] 基于信息論中熵的形式，對(duì)信號(hào)波形特征的不確定性進(jìn)行了分析，提出用熵來表征信號(hào)的波形特征不確定性，頻率、脈寬等特征的不確定性均可用下式表征：

針對(duì)跳頻信號(hào)的偵察，文獻(xiàn)[12] 提出了由信號(hào)類型熵、密度熵、時(shí)頻分布熵等構(gòu)成的“復(fù)合信息熵”的定量評(píng)估指標(biāo)，該指標(biāo)綜合考慮電磁環(huán)境中的信號(hào)類型數(shù)、跳頻信號(hào)數(shù)目、跳速和信道使用情況。熵值越大，電磁環(huán)境復(fù)雜度越高，跳頻信號(hào)的偵察將更加困難。

雖然基于熵與信息不確定性的關(guān)系，認(rèn)為信號(hào)特征參數(shù)捷變是設(shè)計(jì)低識(shí)別概率信號(hào)的方法之一，該指標(biāo)能描述不同信號(hào)或不同復(fù)雜電磁環(huán)境下分選的相對(duì)復(fù)雜性，但是難以建立該熵值與分選識(shí)別性能的直接關(guān)系，不利于射頻系統(tǒng)的具體指標(biāo)值確定。

1.1.3 定位跟蹤層面

在定位跟蹤層面，同樣基于無源探測(cè)系統(tǒng)的定位精度等指標(biāo)對(duì)某種隱身策略，如間歇輻射的抗定位跟蹤性能進(jìn)行描述[13]。此外還包括一定定位精度下的定位跟蹤收斂時(shí)間，如圖1 所示。這些指標(biāo)實(shí)際上是反應(yīng)無源探測(cè)能力的指標(biāo)，但鑒于隱身和偵察的對(duì)抗性，反過來也可以作為評(píng)價(jià)隱身性能的表征指標(biāo)。當(dāng)多個(gè)平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同定位時(shí)，單次測(cè)量即可獲得一個(gè)定位結(jié)果，其定位精度可用幾何精度因子(geometrical dilution of precision, GDOP)和球概率誤差(spherical error probable, SEP(或圓概率誤差(circle error probab,CEP))兩種性能指標(biāo)描述，它們受到射頻輻射源、無源探測(cè)系統(tǒng)形成的幾何拓?fù)潢P(guān)系的影響。

圖1 定位收斂時(shí)間示意圖

1.1.4 協(xié)同隱身的表征指標(biāo)

隨著新體制的射頻系統(tǒng)的應(yīng)用以及射頻系統(tǒng)的組網(wǎng)應(yīng)用，上述指標(biāo)被賦予了新的意義。文獻(xiàn)[14] 對(duì)MIMO 雷達(dá)的低截獲性能進(jìn)行了研究，推導(dǎo)出了MIMO 雷達(dá)的截獲因子。文獻(xiàn)[15-16]從信息論的角度為低截獲技術(shù)研究提供了新的思路。文獻(xiàn)[17-18]研究了組網(wǎng)雷達(dá)的低截獲概率問題，并將Schleher 截獲因子推廣到組網(wǎng)雷達(dá)，以此表征組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)的低截獲性能。文獻(xiàn)[19]定義了雙基地雷達(dá)、分布式MIMO 雷達(dá)的低截獲性能表征指標(biāo)。

1.1.5 射頻隱身表征存在的問題

雖然目前的表征指標(biāo)眾多，除了被截獲距離和被截獲概率外，大多數(shù)難以和戰(zhàn)術(shù)能力建立直接的關(guān)系，缺少針對(duì)無源探測(cè)系統(tǒng)的統(tǒng)一的信號(hào)截獲和數(shù)據(jù)處理模型，無法指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對(duì)無源探測(cè)而言，在已知接收機(jī)類型時(shí)，可建立信號(hào)檢測(cè)模型，描述前端截獲，但缺少檢測(cè)與參數(shù)測(cè)量后的信號(hào)分選、輻射源檢測(cè)、輻射源參數(shù)測(cè)量、識(shí)別等數(shù)據(jù)處理部分的簡(jiǎn)明數(shù)學(xué)模型，即系統(tǒng)截獲，而區(qū)分不同的輻射源又與數(shù)據(jù)處理密切相關(guān)。

1.2 射頻隱身測(cè)試

射頻隱身測(cè)試包含兩個(gè)層面，一是對(duì)隱身指標(biāo)分解得到的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，如天線的副瓣電平、功率控制下的EIRP 等，這一類指標(biāo)的測(cè)試已非常成熟；二是對(duì)隱身指標(biāo)本身進(jìn)行測(cè)試，典型的為被截獲距離和被截獲概率。目前公開報(bào)道的射頻隱身測(cè)試主要是射頻系統(tǒng)在某種工作狀態(tài)下的被截獲距離或截獲概率的測(cè)試。

射頻隱身技術(shù)在20 世紀(jì)70 年代提出后，美國(guó)率先在1979-1980 年完成了射頻隱身的飛行試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)射頻隱身性能測(cè)試、評(píng)估則還處于起步階段，相關(guān)公開發(fā)表的文字記錄較少。文獻(xiàn)[20] 提出了一種截獲距離測(cè)試的等效方法，用于通過某些條件下的測(cè)試結(jié)果計(jì)算其他條件下的結(jié)果，如通過主瓣截獲距離推測(cè)副瓣截獲距離，測(cè)試精度小于10%。此外在定位試驗(yàn)方面還提出了一種縮比測(cè)試方法，用于測(cè)向交叉定位的測(cè)量[21]。

針對(duì)外場(chǎng)測(cè)試效率低、成本高的問題，可基于半實(shí)物的方式進(jìn)行桌面試驗(yàn)，如圖2 所示。桌面試驗(yàn)中通過編輯并運(yùn)行作戰(zhàn)想定，通過加載射頻系統(tǒng)裝機(jī)方向圖，利用電磁波傳播模型，實(shí)時(shí)解算當(dāng)前位置關(guān)系和波束指向下射頻系統(tǒng)傳輸至無源探測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)時(shí)延、功率衰減、到達(dá)角度等，再通過信號(hào)處理硬件設(shè)備對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)制并注入無源探測(cè)系統(tǒng)，最終通過無源探測(cè)系統(tǒng)的截獲情況分析截獲距離、截獲概率等指標(biāo)。桌面半實(shí)物試驗(yàn)具有可重復(fù)、低成本、效率高等優(yōu)點(diǎn)，可作為外場(chǎng)試驗(yàn)前的輔助驗(yàn)證手段。

圖2 射頻隱身桌面試驗(yàn)原理

2 雷達(dá)隱身

2.1 雷達(dá)隱身表征

目前雷達(dá)隱身能力的表征較為簡(jiǎn)單，主要通過雷達(dá)散射截面積表征飛行器雷達(dá)隱身能力。針對(duì)射頻系統(tǒng)孔徑，仍然沿用了這一方法。雷達(dá)散射截面積定義為在目標(biāo)散射各向同性假設(shè)下，目標(biāo)散射截面積等于散射電磁波的功率除以入射電磁波功率密度：

雷達(dá)散射截面積與入射波頻率及其相對(duì)于目標(biāo)的入射角度、極化和觀察角度、極化有關(guān)。飛行器姿態(tài)變化導(dǎo)致相對(duì)入射角度變化，RCS 也變化，因此通常以某一角域內(nèi)RCS 的均值來衡量其雷達(dá)隱身特性。角域的范圍根據(jù)平臺(tái)用途及其對(duì)應(yīng)的威脅雷達(dá)的空域分布而定。目前關(guān)心最多的是單站RCS，主要衡量對(duì)單站雷達(dá)的隱身能力。由于不同類型雷達(dá)工作頻率不同，因此可根據(jù)實(shí)際需求，針對(duì)不同頻段分別提出RCS 指標(biāo)。因此，雷達(dá)隱身表征指標(biāo)是一個(gè)以頻域和角度為自變量的量，操作過程中可根據(jù)需求對(duì)頻率和角度進(jìn)行離散采樣或求均值簡(jiǎn)化評(píng)估。

在實(shí)際飛行器運(yùn)動(dòng)時(shí)，電磁波入射角度改變，由于每個(gè)角度RCS 不同，因此回波幅度受到調(diào)制，幅度呈現(xiàn)起伏。從雷達(dá)的信號(hào)處理角度，目標(biāo)回波的起伏特性是關(guān)鍵的問題。為此建立了RCS 的起伏模型，大致分為兩個(gè)階段，第一階段建立了非起伏模型和4 種Swerling 經(jīng)典模型（I/II/III/IV），可表征目標(biāo)回波的不同概率密度分布和起伏快慢；第二階段是χ2分布模型、對(duì)數(shù)正態(tài)(Log-normal)分布模型和萊斯(Rice)分布模型等，稱為第二代模型[22]。這些模型均用于表征目標(biāo)RCS 隨角度變化的統(tǒng)計(jì)變化特性。

2.2 雷達(dá)隱身測(cè)試

RCS 測(cè)量按測(cè)量場(chǎng)地的不同，一般可分為遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量法、緊縮場(chǎng)測(cè)量法和近場(chǎng)測(cè)量法。

2.2.1 遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量法

RCS 遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量法通過盡可能增大目標(biāo)與輻射源之間的距離來獲得近似的平面波照射，遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量常在室外進(jìn)行，是獲取大型全尺寸目標(biāo)電磁散射特性的重要手段。室外測(cè)量的缺點(diǎn)是測(cè)試將受到地平面的影響，需要對(duì)地面反射進(jìn)行良好的處理，為此出現(xiàn)了利用地面反射的地平面場(chǎng)法和消除地面反射的自由空間場(chǎng)法兩種方法。

地平面場(chǎng)法中，利用地平面作為照射過程的參與者[23]，即照射到目標(biāo)上的電磁波除雷達(dá)至目標(biāo)的直達(dá)波外，還有經(jīng)地面反射達(dá)到目標(biāo)的電磁波，如圖3 所示。地平面場(chǎng)法要求地面必須非常平整，同時(shí)，地平面的反射率也受到頻率和極化方式的影響。盡管如此，基于地面反射的遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試仍然是外場(chǎng)測(cè)試的主要方法。

圖3 遠(yuǎn)場(chǎng)地平面場(chǎng)法

自由空間場(chǎng)法中，要求去除地面反射的影響，當(dāng)測(cè)試距離非常遠(yuǎn)，天線和目標(biāo)難以架設(shè)得足夠高，當(dāng)天線方向圖又不能非常窄時(shí)，地面的影響不能得到良好的消除。為此，通過在地面增設(shè)斜劈、擋板、吸波材料將電磁波反射到其他方向或者吸收掉，可減少反射到目標(biāo)的電磁波[24]，如圖4 所示。

圖4 遠(yuǎn)場(chǎng)自由空間場(chǎng)法

顯然，外場(chǎng)測(cè)試是在開放環(huán)境中進(jìn)行，測(cè)試結(jié)果可能受到其他干擾輻射的影響，不利于保密。

2.2.2 緊縮場(chǎng)測(cè)量法

RCS 緊縮場(chǎng)測(cè)量法利用偏饋拋物面來生成模擬平面波，從而實(shí)現(xiàn)在較短的距離上形成對(duì)目標(biāo)的近似平面波照射，完成RCS 測(cè)量，如圖5 所示。緊縮場(chǎng)測(cè)量一般在微波暗室內(nèi)進(jìn)行，與遠(yuǎn)場(chǎng)法相比的最大優(yōu)點(diǎn)是不受外界干擾影響，可保證測(cè)量的可重復(fù)性，缺點(diǎn)是靜區(qū)限制了待測(cè)目標(biāo)尺寸。一種方法是采用縮比測(cè)試，構(gòu)造真實(shí)飛行器的縮比模型，同時(shí)提高測(cè)試頻率，獲得具有相同變化規(guī)律的RCS 曲線。射頻系統(tǒng)的RCS 測(cè)量與平臺(tái)相似，但又有所不同，平臺(tái)上的射頻系統(tǒng)可能由大量尺寸更小的輻射單元構(gòu)成，且包含損耗材料，這使得射頻孔徑的縮比測(cè)量難以實(shí)現(xiàn)。

圖5 緊縮場(chǎng)暗室

2.2.3 近場(chǎng)測(cè)量法

近場(chǎng)測(cè)量是通過在一個(gè)面上采樣散射場(chǎng)的近場(chǎng)數(shù)據(jù)，再通過變換處理，間接計(jì)算出遠(yuǎn)區(qū)散射場(chǎng)。近場(chǎng)掃描方法是目前較為廣泛應(yīng)用的一種方法。在距離天線或者散射目標(biāo)3～10 個(gè)波長(zhǎng)的距離上，測(cè)出場(chǎng)的幅度和相位分布信息，應(yīng)用較嚴(yán)格的模式展開理論進(jìn)行模式展開，并且在計(jì)算中補(bǔ)償了探頭的影響，是一種精確度較高且實(shí)用性強(qiáng)的方法[25]。近場(chǎng)法主要用平面波綜合技術(shù)來產(chǎn)生平面波[26]，如圖6 所示，在近場(chǎng)掃描測(cè)量時(shí)，用一個(gè)特性已知的探頭，抽測(cè)近場(chǎng)中某一表面上場(chǎng)的幅度相位分布，通過數(shù)學(xué)變換就可以得到天線或目標(biāo)的遠(yuǎn)場(chǎng)特性。

圖6 近場(chǎng)測(cè)試中的平面波綜合示意圖

隨著RCS 近場(chǎng)測(cè)量理論日益發(fā)展，國(guó)外已建成許多典型的RCS 近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)。如美國(guó)在弗吉尼亞州建立的近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，可以對(duì)飛機(jī)、艦船、坦克等縮比模型進(jìn)行測(cè)量，并在錐形微波暗室里實(shí)現(xiàn)了以探頭掃描的兩種近場(chǎng)測(cè)量方法，其系統(tǒng)頻率廣，能在100 MHz～18 GHz 之間變化[27]。

近場(chǎng)RCS 測(cè)量作為一種新興技術(shù)，具有測(cè)試距離短、投資成本低、可在室內(nèi)進(jìn)行、保密性強(qiáng)、測(cè)量精度高、信息量大、可全天候工作等優(yōu)點(diǎn)，與遠(yuǎn)場(chǎng)和緊縮場(chǎng)測(cè)量手段相比具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，是最具發(fā)展前景的RCS 測(cè)量方法之一，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)成為各種武器裝備出廠時(shí)隱身性能鑒定的通用手段。

2.2.4 測(cè)試載體

射頻系統(tǒng)的RCS 是當(dāng)其被安裝在平臺(tái)上之后的RCS，需結(jié)合全尺寸平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試才能獲得精確結(jié)果。由于射頻孔徑數(shù)量多，逐個(gè)安裝后測(cè)試效率低、成本高。為了在測(cè)量中計(jì)入孔徑與平臺(tái)的耦合作用，可截取部分平臺(tái)并設(shè)計(jì)為低散射載體，對(duì)射頻孔徑RCS 進(jìn)行測(cè)量，這是對(duì)平臺(tái)上局部強(qiáng)散射源進(jìn)行測(cè)試評(píng)估的常用方法[28-30]。通常期望低RCS 測(cè)試載體比孔徑本身的散射低10 dB，在為孔徑散射測(cè)試提供局部耦合環(huán)境的情況下又不顯著影響測(cè)試精度。然而，對(duì)于低頻RCS 測(cè)量，局部平臺(tái)構(gòu)成的載體通常處于諧振區(qū)，難以實(shí)現(xiàn)低RCS，且孔徑安裝于不同位置時(shí)需要設(shè)計(jì)多個(gè)載體，增加了工作量。

3 當(dāng)前隱身表征和測(cè)試的局限思考

3.1 射頻隱身方面的思考

抗前端截獲的能力不能完全表達(dá)射頻系統(tǒng)的性能。建議從抗截獲、抗分選識(shí)別、抗定位跟蹤3 個(gè)層次來提出射頻隱身效能指標(biāo)，并對(duì)相關(guān)指標(biāo)的測(cè)試形成規(guī)范，包括以下3 點(diǎn)。

1) 截獲概率方面需要結(jié)合無源探測(cè)系統(tǒng)工作規(guī)律，在一定的時(shí)間窗口內(nèi)進(jìn)行截獲概率統(tǒng)計(jì)，如定位收斂時(shí)間，而非整個(gè)場(chǎng)景周期；

2) 急需突破抗分選能力表征及標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，抗分選的表征可在一定復(fù)雜度的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，從無源探測(cè)設(shè)備的分選正確率和分選所得輻射源參數(shù)準(zhǔn)確度方面進(jìn)行度量。分選本身需要在多信號(hào)環(huán)境下進(jìn)行，設(shè)置恰當(dāng)?shù)亩嘈盘?hào)環(huán)境，以準(zhǔn)確反映戰(zhàn)場(chǎng)的實(shí)際情況；

3) 體系對(duì)抗下的射頻隱身，射頻隱身技術(shù)手段逐步向協(xié)同隱身拓展，有一些輻射源本身就是誘餌，如何表征體系對(duì)抗下一個(gè)編隊(duì)或集群的射頻隱身是未來需要研究的問題。

3.2 雷達(dá)隱身

隨著反隱身技術(shù)的發(fā)展，許多新的雷達(dá)技術(shù)讓雷達(dá)隱身面臨困難。如米波雷達(dá)、收發(fā)分置的多站雷達(dá)，這對(duì)雷達(dá)隱身指標(biāo)的測(cè)試提出了新的需求，具體有以下3 點(diǎn)。

1) 針對(duì)米波雷達(dá)，低頻段散射瓣較寬，可確定一定角度窗口，使RCS 的滑窗平均值達(dá)到某設(shè)定指標(biāo)，以準(zhǔn)確反映RCS 細(xì)節(jié)；同時(shí)需突破低頻RCS 測(cè)量載體設(shè)計(jì)技術(shù)；

2) 針對(duì)多站雷達(dá)，采用雙站RCS 指標(biāo)進(jìn)行表征，發(fā)展新的測(cè)試技術(shù)，提高雙站散射測(cè)量效率；

3) 射頻系統(tǒng)工作狀態(tài)下的隱身評(píng)估：現(xiàn)有測(cè)試均在非工作狀態(tài)下進(jìn)行，端口接匹配負(fù)載測(cè)試，無法真實(shí)反映輻射狀態(tài)下端口匹配特性變化導(dǎo)致的模式項(xiàng)變化。建議后續(xù)需研究工作狀態(tài)下散射特性的測(cè)試方法。

4 結(jié) 束 語(yǔ)

射頻系統(tǒng)隱身的性能表征與測(cè)試主要包括射頻隱身和雷達(dá)隱身。國(guó)內(nèi)射頻隱身研究還處于起步階段，尚無一個(gè)統(tǒng)一、公認(rèn)的隱身性能衡量標(biāo)準(zhǔn)，目前提出的表征指標(biāo)尚需經(jīng)過實(shí)踐進(jìn)一步檢驗(yàn)，從抗截獲、抗分選、抗定位多個(gè)層面提取可測(cè)性強(qiáng)、表征能力強(qiáng)的射頻隱身指標(biāo)是測(cè)試評(píng)估的基礎(chǔ)?？傊?，射頻隱身表征測(cè)試方面與實(shí)際應(yīng)用需求還存差距，亟需更多更深入的研究與探索。此外，雖然雷達(dá)隱身表征指標(biāo)相對(duì)完善，但雷達(dá)探測(cè)威脅的不斷演進(jìn)對(duì)雷達(dá)隱身能力提出新的要求，相應(yīng)的表征指標(biāo)應(yīng)基于RCS 作進(jìn)一步細(xì)化，測(cè)試手段也應(yīng)進(jìn)一步發(fā)展，以適應(yīng)有源狀態(tài)下、低頻段以及雙站RCS的測(cè)試需求，發(fā)展RCS 近場(chǎng)測(cè)試技術(shù)或許是一種可行的方法。