摘要 針對偽裝網的遮蔽性能，通過對比網眼間隔、寬高比等尺寸參數，研究了吸收型偽裝網對反射率、透射率的響應關系。以周期型起伏網面和多種起伏屋面為仿真對象，通過計算遠場RCS及遮障信噪比，綜合分析了散射型偽裝網對改善遮障后向回波的影響規律。最后對電大尺寸坦克模型在同等遮障面積下的遮蔽效果進行了驗證。結果表明，吸收散射型偽裝網有效規避了強散射的形成，可為防雷達偽裝遮障的理論研究和設計方案制定提供參考。

　　關鍵詞 偽裝遮障;結構形態;起伏形態;吸收散射

　　Abstract Targeting at the shielding performance of camouflage net, the response of absorptive camouflage net to reflectivity and transmittance is studied by comparing the mesh spacing, aspect ratio and other parameters. Peri-odic undulating net surface and various undulating roofs are taken as simulation objects. By calculating the farfield RCS and the S/N ratio of obstruction, the effect of scattering camouflage net on the improvement of the backecho shielding is analyzed. Finally, the shielding effect under condition of same barrier size is verified on an electric large size tank model. The results show that the absorption-scattering camouflage net can effectively avoid the ormation of strong scattering, which can provide a reference for theoretical research and design of anti-adar camouflage barriers.

　　Keywords camouflage barrier; structural configuration; undulation; absorption-scattering

　　信息化戰爭條件下，采用偽裝網對目標遮障仍是目前主流的偽裝技術措施之一。特別是在合成孔徑雷達( SAR) 分辨率不斷提高的情況下，對防雷達偽裝提出了更高的要求[1-2]。傳統偽裝網以散射為主，通過設計網眼結構和編織金屬纖維實現對電磁波的強散射以形成遮擋。美國 ULCANS 公司偽裝網采用六邊形和菱形圖案，用繩環互相連接，通過不銹鋼纖維并和織造而成; 瑞典巴拉居達多波段輕型偽裝網由雙層面料制成單元，裝飾物層切成三維 U 型結構，將附有金屬鍍層的聚氨酯纖維編織在環狀網紋中; 匈牙利采用切割成片狀的 PVC 金屬箔，形成三維結構，使入射雷達波無向性散射[3-4]。上述散射型偽裝網在掩蓋目標的同時，自身也成為了新的目標，無法實現真正的雷達隱身。正是在這樣的背景下，開展微波吸收散射型遮障研究成為當前的熱點。筆者在涂覆吸波材料的基礎上，從結構形態、起伏形態、遮蔽信噪比等方面探討微波傳輸參數對遮蔽性能的影響關系，為目標防雷達偽裝遮障設計和應用提供合理建議。

　　1 結構形態影響遮蔽性能分析

　　偽裝網的遮蔽性能與結構形態有很大關系，包括網眼的間隔和大小，如圖 1。相鄰網眼的間隔影

　　響遮障的抗拉強度，也決定著偽裝網的使用壽命。此外在不同使用工況下，由于拉伸作用，網眼發生變形，相應尺寸大小也隨之改變，對電磁波反射和透射能量的多少產生直接影響，網眼或大或小同樣會影響到偽裝網的光學性能。

　　因此，首先對遮障面的結構形態開展研究，用寬高比來表征遮障形態的變化，通過設置 5 ∶ 1、3 ∶ 1、 1 ∶ 1等 3 種網眼寬高比模擬不同拉伸狀態，研究其遮蔽性能。

　　為研究吸收型遮障對目標偽裝的影響，首先選用理想吸波材料，利用 CST 電磁仿真軟件[5]，在 1 ～ 20 GHz 頻率范圍，通過頻域求解器對金屬平板進行測試，其吸收率曲線如圖 3( a) 所示，將其賦予圖 2中偽裝網遮障面模型，對偽裝網周期單元進行仿真，得到其透射率曲線，如圖 3( b) 所示。

　　從圖 3 中看出，吸波材料自身性能雖好，但將其賦予有網眼的偽裝網，即使在未拉伸情況下，在整個波段內透射率為 1，電磁波將全部透射，未能達到吸波的目的。對于防雷達偽裝網，目前常用的作法是在基布中編入金屬絲，以形成金屬特性。為此仿真中將偽裝網的材料屬性設置為損耗金屬更符合實際。同時，在不同網眼寬高比的基礎上，設置 10、15 和 20 mm 3 種間隔，研究遮障的傳輸特性。

　　由圖4中各曲線可以看出，在網眼間隔相對較小的情況下，網眼大小對反射、透射率起主要作用，網眼越大，反射率越低，透射越強：受波長影響，網眼尺寸對L.S.C波段遮蔽性能影響較大，尤其在L波段，表現出強反射，隨著波長減小，網眼尺寸對反射和透射率影響也逐漸變小：另外，網眼間隔增大后，遮障基布占比對吸收率起主要作用，相同遮障面積下，基布比例越高，吸收越強，反射和透射率同步減小。

　　透過遮障的電磁波照射到目標后形成回波，決定了目標的偽裝效果。考慮在不利情況下，即目標的透射率為0，將來自遮障透過的電磁波全部反射回去，為此，選取金屬平板作為遮障內目標，并在相同條件下進行仿真，結果見圖5，隨著網眼間隔的增加，反射率逐漸降低，吸收變強，有利于目標的偽裝;而隨著網眼尺寸的增加，反射率也逐步升高，對偽裝產生不利影響。

　　因此，通過控制遮障形態，適當加大網眼間隔距離，減小拉伸狀態下網眼的尺寸可以增加對電磁波的吸收，更好地偽裝目標。

　　2 起伏形態影響遮蔽性能分析

　　偽裝網本身具有起伏特征，對電磁波散射影響較大，是決定偽裝遮蔽效果的重要因素[6-7]。利用

　　3Dmax 軟件，采用隨機方式，建立 2 種粗糙度的偽裝網模型，起伏高度分別為 h1 = 10 mm，h2 = 40 mm，并導入 CST 中，賦予與前文相同的吸波材料，在不同入射角和方位角下，通過觀察遮障的遠場單站 RCS 值，分析散射規律。

　　圖 7 中曲線表明，特定方位角下起伏 h1在 0 ～ 60°不 同 入 射 角 內，對 同 一 目 標 的 RCS 值 相 差8 dBsm，而起伏 h2只相差 4 dBsm; 特定入射角下，起 伏 h1在 0 ～ 90°不同方位角內，對同一目標的 RCS 相 差12 dBsm，而起伏 h2 幾乎不變。但由于偽裝網真實的起伏情況更加復雜，因此對于仿真結果只能定性反應散射趨勢。從中可以看出，隨著粗糙程度的增加，遮障本身在各方向的散射能量也更加均勻。

　　限于計算能力，在 CST 中很難實現對大面積起伏遮障散射的仿真，必須對模型進行簡化，因此，利用軟件自帶功能，改為對吸波材料的表面粗糙度進行設置，遮障采用平面模型，不再設置起伏。同時，在相同遮障投影面積下，對屋面設置不同程度的起伏并鋪設偽裝網，以模擬大面積遮障場景，如圖 8 所示。

　　對屋面進行遠程 RCS 仿真，從圖 9 中結果同樣可以看出，隨著起伏程度的增加，各方向回波更加均勻，說明粗糙度對于實現遮障的均勻回波效果明顯，有利于多角度偵察下實施對目標的遮障偽裝。

　　3 遮蔽信噪比綜合分析

　　雷達探測器接收的信號包括遮障自身的回波功率 Es 和來自目標的回波功率 Ets ，可用遮蔽信噪比δs 表征目標信號隱蔽于遮障信號的能力，定義為目標與遮障混合信號與遮障信號的比率[8-9]，公式為:

　　式中，Es 由后向散射系數 R、雷達波束照射面積 S、雷達波入射能量密度Ei 決定:

　　式中，r 表示與雷達之間的距離。而目標的回波功率與其雷達散射截面和遮障的透射率相關:

　　將等式兩邊同時取對數后再乘以 10，以 dB( 分 貝) 為單位表示雷達目標特性，變成:

　　σ'為目標雷達散射截面與雷達波束面積之比， 而 A、T 分別是吸收系數和透射系數，考慮到能量守恒，必然有:

　　用朗伯散射模型來描述遮障總散射系數 Rt 與其后向散射系數 R 的關系為:

　　而由于遮障的隨機起伏，電磁波在經過遮障后，因其改變了目標回波的傳播方式而使目標的后向散射信號得到衰減，因此需對計算過程進行修正: 用 α描述入射信號的下降[10]，最終遮蔽信噪比公式寫成:

　　選用間隔 15 mm，寬高比分別為 3 ∶ 1、1 ∶ 1 拉伸狀態的偽裝網模型，在起伏 h1、h2條件下進行仿真，得到 10 GHz 頻點處的傳輸參數，再根據式( 7) 計算出不同雷達分辨率下的遮蔽信噪比，同時給出遮障

　　率，即網面與整網面積的比值。目 標 RCS 取 為20 m2 ( 13 dBsm) ，α 取 0. 4，計算結果列于表 1。

　　般認為，當信噪比低于5 dB時，能夠遮蔽目標。從表1中可以看出，隨著吸收能力的增強，遮障的遮蔽性能也迅速增強，但由式(7)可知，反射率同樣對信噪比產生影響，隨著起伏粗糙度的增強，反射回波在各網眼之間形成多次散射，起到了衰減的作用，降低了信噪比。同時隨著拉伸網眼擴大，透射率增強，電磁波更多地照射到目標上，使得回波增強，也提高了信噪比。同時，雷達的分辨率對遮蔽性能也有很強的影響，應對高分辨率雷達時，需要偽裝網具有更強的微波吸收能力。

　　4偽裝網遮蔽目標仿真驗證

　　架設和直鋪是偽裝遮障經常采用的2種使用方式，結合上述研究結論，采用寬高比3：1起伏h2遮障形式驗證遮障對坦克模型的遮蔽效果[112。首先在無遮障條件下，利用某坦克1：1模型(見圖10)，作為對比目標進行仿真，設定900方位角，在10 GH頻點處，分別得到入射角09、300.600情況下目標的回波熱圖(強回波區域)。

　　如圖 11 所示，在無遮障條件下，坦克模型在多入射角情況下均存在強回波區域，輪廓清晰，識別特征明顯，不具備偽裝效果。

　　在架設條件下，采用輕鋼骨架鋪設偽裝網，對坦克目標形成遮擋，如圖 12 所示，電磁波垂直入射時，坦克輪廓同樣可見，但顯著性明顯降低，同時金屬材質的支撐骨架也清晰可見。隨著入射角度的增加，強散射區域逐漸變小，暴露特征明顯減弱，到 60°入射角時，目標已不可見，達到遮蔽偽裝效果，如圖 13 所示。

　　采用直鋪偽裝網后，由于增加了起伏，使用環境更接近模型設置，如圖 14 所示。電磁波垂直入射時，由一系列強散射點構成坦克輪廓，但對比架設方案，暴露特征已明顯減弱，且在增大入射角的過程中回波減弱更快，能在更寬的范圍實現偽裝目的，同時也彌補了金屬支撐骨架的不足( 見圖 15) 。

　　5結論

　　為降低偽裝遮障信噪比，提高遮蔽性能，可采取2方面措施：

　　(1)通過改善網眼間距，適當增加基布占比，以發揮吸波材料作用，減小回波強度，對于金屬等強回波目標遮障作用明顯。

　　(2)通過調節起伏程度，適當增加網面粗糙度，以形成均勻回波，降低目標后向散射強度，有利于多角度偵察下實施對目標的遮蔽。

　　在不同拉伸狀態下，由于網眼寬高比的變化，對反射率和透射率產生較大影響，需同步考慮粗糙度及網眼間距對偽裝效果的綜合影響，這也是今后針對特定背景進行偽裝網定制化設計的研究重點。

　　參考文獻

　　[1]戴韻汶，黃迎春，一種新型寬帶雷達偽裝網設計[].電子信息對抗技術，2016，6(2)：4042.

　　[2]黃劉宏，陳彬，謝衛，等，貼片型FSs結構在防雷達偽裝遮障基礎布設計中的應用[].功能材料，2011，42(S4)：751 53.

　　[3]唐平，彭天秀，曹紅錦，國外多頻譜偽裝網的結構與材料D].裝備環境工程，2008，5(5)：58-60.

　　[4]李睿祎，周菲，林春露·軍用偽裝網的研究現狀[D].紡織科技進展，2019(3)：6-7.

　　[5]張超.雷達目標電磁散射特性的仿真研究[].電子制作，2020(1)：28-30.

　　[6]范昌，馮德軍，王俊杰散射點主動起伏引起的雷達測角誤差分析D].航天電子對抗，2020，36(4)：40-45.

　　[7]郭跟毅，殷紅城，盛新慶.雷達目標的散射中心建模研].，，2020，3(1)：107-415.

　　[8]易韻，陳彬，黃擁元.吸收散射型偽裝遮障微波散射特性研究[].微，2010，26(3)：21-26.

　　[9]龐海洋，王巖飛，張健基于合成孔徑雷達圖像的偽裝遮障目標特性建模技術[].兵工學報，2016，37(3)：559-564.

　　[10]曾朝陽，王浩，呂緒良，遮障的遮蔽融合性能與其微波傳輸特性的關系[C]//2009全國功能材料科技與產業高層論壇論t集，鎮江，2009.

　　[11]張欣榮，組合體目標電磁散射的GOPO算法[D].西安：西安電子科技大學，2015.

　　[12]顧竹鑫，電大尺寸目標電磁散射的時域彈跳射線法研究[D].南京：南京理工大學，2017.

期刊VIP網，您身邊的高端學術顧問

文章名稱： 吸收散射型偽裝遮障遮蔽性能仿真分析

文章地址： http://www.kg120.com/mianfeiwx/58954.html