雷达吸波材料垂直反射率测量：从RCS测试到精准防线构建

前言

雷达波吸收涂料（简称吸波涂料）主要用于涂敷在某目标装备表面，吸收照射到物体表面的雷达电磁波的能量，从而减小物体表面对电磁波的反射。

吸波涂料吸收电磁波的能力通过吸波涂料的反射率来衡量，在“GJB_2038A-2011_雷达吸波材料反射率测试方法”中规定，可以在实验室中通过测量一面涂敷有吸波涂料的标准金属平板试验样件的手段来评估吸波涂料的反射率，主要的测量方法有远场RCS法、弓形法和样板空间平移法。

NO.1简介

此处的平板材料是指粘贴在金属板上的材料，例如各种吸波涂料、吸波材料等。

反射率的定义：在给定波长和极化的条件下，电磁波从同一方向，以同一功率密度入射到雷达吸收材料平面和良导体平面，雷达吸收材料平面与同尺寸良导体平面二者镜面方向反射功率之比。

对于雷达吸波材料反射率测量的详细要求及标准可参考《GJB 2038A-2011雷达吸波材料反射率测试方法》。

图1  材料样板示意图

通常，为了减小样板边缘绕射对测量结果的影响，测量频率高于6GHz时，样本尺寸选择为180mm×180mm；测量频率低于6GHz时，样板尺寸选择为500mm×500mm。

NO.2一般测量过程

a.将系统连接设置到测量目标RCS的状态，按照需要的测量极化调整紧缩场馈源天线的极化状态；

b.泡沫支架上不放置任何东西，测量背景，存储数据；

c.在泡沫支架上放置金属定标球，测量定标球，存储数据，然后将定标球取下；

d.自制小型泡沫墩子，用于安装被测材料样板，如图2所示。利用水平尺，贴合金属板的表面，根据水平尺的指示调整小泡沫片，微调被测材料样板的俯仰角度，将材料样板平面垂直于地面摆放；

e.目测，通过调整转台角度，使材料样板的金属平面那一面朝向来波方向，并且使平面尽量垂直于来波方向。然后控制转台顺时针/俯视（GJB中规定RCS及材料测量都以逆时针/俯视旋转的角度进行）转动5度（假设目测的角度误差不超过5度）；

f.以材料样板当前的方位角度位置为起始位置，对金属平面进行一次“0~10度/间隔0.1度”的点频RCS测量（本次测量无需定标），获得一条“回波幅度－角度”曲线，找到曲线上的幅度最大值的方位点。控制转台，将材料样板旋转到这个方位角度位置上。这个位置就是在方位向上金属平板垂直于来波方向的方位；

图2  材料样板放置示意图

g.对金属平面进行一次频率步进RCS测量，采用之前获得的背景数据和定标球数据对测量结果进行RCS处理，获取金属板的RCS测量结果。选取中心频点的测量结果，与该尺寸的金属平板的理论RCS值进行比较，当误差不超过0.5dB时，可以认为此时金属平板已经摆放到位。如果误差较大（必然是测量结果小于理论RCS值），说明金属平板没有严格垂直于地面，由于存在俯仰角度上的倾斜，导致回波幅度变小。用水平尺重新调整金属平板的俯仰角度，然后再次对金属平板进行RCS测量，直到测量结果与金属平板理论RCS值的误差不超过0.5dB；

h.控制转台，将材料样板旋转180度，对材料面进行测量，获取材料面的回波幅度数据；

i.对材料面和金属面的回波幅度数据进行软件距离门截取处理，用处理后的材料面回波幅度数据减去金属面的回波幅度数据（dB），所得结果即为被测材料的反射率；

j.需要注意的是，由于金属平板本身的RCS较大，反射回波比较强，为了避免造成矢量网络接收通道饱和，所以在进行500mm×500mm尺寸的材料样本测量的时候一般无需使用功率放大器。

NO.3公司产品介绍

针对吸波材料涂层外场测试的需求，我公司专门研发了便携式垂直反射率检测仪，用于对已涂覆到武器装备表面的雷达吸波涂层的性能进行现场快速检测和诊断，为雷达吸波涂层的维护/修复提供参考数据。已应用于多种型号飞机、舰船表面雷达吸波涂层材料的保障测试。

图三  便携式垂直反射率检测仪模型图