技术特征：
1.一种抗多基地雷达探测的伪装超表面构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、确定在不同雷达观测角度下表征目标特征量的物理量大小；步骤2、将超表面在空间中离散成多个调控模块，使用每个调控模块分别对雷达回波进行调控，根据实际调控模块阵列大小和超表面单元的电尺寸设置离散角度；步骤3、利用超表面单元组建各调控模块，根据步骤2调控模块之间的倾角和步骤1得到的不同雷达观测角度下物理量大小，调控超表面改变目标特征量；步骤4、通过改变调控模块每列单元之间时序的起始时刻实现谐波的波束偏转，使整个伪装超表面在设定观测角度区间内实现特征伪装。2.根据权利要求1所述的抗多基地雷达探测的伪装超表面构建方法，其特征在于，步骤1中所述的确定在不同雷达观测角度下表征目标特征量的物理量大小，具体为：考虑目标沿发射雷达1方向垂直运动，速度大小为v0，同时假设双基地雷达中的接收雷达2和发射雷达1之间的夹角为θ，则沿发射雷达1方向以速度v0运动的目标在接收雷达2，即观测角为θ的径向速度表示为：v
r
＝v0cosθ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)假设目标匀速相对接收雷达2运动，则在时间t时刻，目标与接收雷达之间的距离r(t)表示为：r(t)＝r
0-v
r
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式(2)中r0为t＝0时的距离，v
r
是式(1)中表达的目标相对接收雷达2的径向速度；式(2)表明，在t时刻接收到的波形是t-t
r
时刻发射的，由于目标相对雷达的运动速度远小于电磁波传播速度c，故时延t
r
近似写为：回波信号相比于发射信号，存在高频相位差，表示为：式(4)表明，高频相位差是时间t的函数，当径向速度v
r
为常数时，产生的频率差f
d
为：速度伪装超表面在观测角度θ下提供多普勒频移f
d
，即伪装为运动速度为v0的目标。3.根据权利要求1所述的抗多基地雷达探测的伪装超表面构建方法，其特征在于，步骤2所述的将超表面在空间中离散成多个调控模块，使用每个调控模块分别对雷达回波进行调控，根据实际调控模块阵列大小和超表面单元的电尺寸设置离散角度，具体为：对于弱方向性的超表面阵列，散射远场的强度用归一化的均匀直线阵阵因子公式f
a
(ψ)表示：在(6)式中，n为阵元数目，ψ为相邻超调控模块在辐射方向上的相位差；
根据几何关系，当相邻两个调控模块间倾角为α时，两个调控模块散射电磁场之间形成的相位差ψ(α)表示为：式(7)中k为自由空间中电磁波的传播常数，d为超表面单元的周期大小；根据式(6)求得方向图的第一零点表达式为：其中，ψ0表示f
a
(ψ)＝0时ψ的取值，在ψ＝ψ0的角度下散射远场的强度为零；为了降低相邻调控模块的干扰，将一个调控模块的主反射方向对准另一个调控模块的第一零点方向，即ψ＝ψ0的角度，根据该原则得到相邻两调控模块的倾斜角α表达式：4.根据权利要求1所述的抗多基地雷达探测的伪装超表面构建方法，其特征在于，步骤3所述的利用超表面单元组建各调控模块，根据步骤2调控模块之间的倾角和步骤1得到的不同雷达观测角度下物理量大小，调控超表面改变目标特征量，具体为：针对速度伪装，考虑平面波垂直入射到平面超表面的情况，t时刻的入射电场e
i
可以表示为：其中，ω0为入射波的角频率，e1为入射波的电场幅值，t表示t时刻；若希望反射波相比入射波实现角频率为
±
ω
p
的频移，即需要反射波为：其中，e
r
(t)表示t时刻的反射波电场、e2表示反射波电场的幅值、ω
p
表示反射波相比入射波的角频率偏移量；同时根据电磁理论，有：其中，γ(t)表示超表面t时刻的反射系数；根据式(11)和式(12)得出结论，实现速度伪装需要超表面单元的反射相位随时间作线性的变化，但实际超表面单元只能在360
°
范围内对反射系数相位进行离散，即对n比特相位可调超表面，反射系数γ(t)幅值保持在1不变，反射系数γ(t)相位离散为2
n
种状态，相邻状态的相位差为实现多普勒频移量f
p
时反射系数γ
n
(t)的表达式写作：其中，γ
n
(t)表示第n个调制状态的反射系数在t时刻的取值，t
p
为调制周期，γ
n
为每个调制状态下反射系数的幅值，为每个调制状态下反射系数的相位；
若在一个调制周期内随时间t不断增大，即实现反射波频率的蓝移；若在一个调制周期内随时间t不断减小，即实现反射波频率的红移；超表面的反射相位是对线性变化相位的近似拟合，在实现目标频移时引入了高阶谐波；n值越大，超表面的可调反射相位越多，对线性变化相位的拟合程度越好，干扰阶谐波的强度就会越低；针对2比特相位可调超表面，当n＝2时，存在4个状态的反射相位，反射系数的相位表示为：当频移方式为蓝移时，2比特相位可调超表面除了产生角频率为ω0+ω
p
的反射波之外，会同时产生角频率为ω
0-3ω
p
和ω0+5ω
p
两个谐波的干扰，其中正一阶谐波比负三阶谐波强9.54db，比正五阶谐波强13.98db；对于频移方式为红移的情况，表面除了产生角频率为ω
0-ω
p
的反射波之外，会同时产生角频率为ω0+3ω
p
和ω
0-5ω
p
两个频率的干扰，负一阶谐波比正三阶谐波强9.54db、比负五阶谐波强13.98db；根据以上时间调制超表面理论，设计每个调控模块的大小，利用正或负一阶谐波实现雷达回波的多普勒频移。5.根据权利要求1所述的抗多基地雷达探测的伪装超表面构建方法，步骤4所述的通过改变调控模块每列单元之间时序的起始时刻实现谐波的波束偏转，使整个伪装超表面在设定观测角度区间内实现特征伪装，具体如下：对于按列调控的超表面阵列，使用阵列叠加的方法求解散射远场，推导得出的远场阵因子表达式af
n
表示不同角度下的散射场强度，该表达式af
n
写作：其中，θ为观测俯仰角，n为超表面阵列的列数，γ
n
(t)为随时间变化的反射系数，β为自由空间中传播常数，d为超表面单元周期；根据傅里叶变换理论，如果在时变信号中给每列单元的时间序列引入一个时延t
n
，该信号经傅里叶变换fs会在频域上对h阶谐波引入一个指数项，如式(16)所示：其中，γ(t-t
n
)表示在超表面调控模块相邻列间引入时延t
n
后的时变反射系数、fs表示傅里叶变换、a
h
表示傅里叶变换后第h阶谐波的系数、f
p
表示超表面的时间调制频率；用延时产生的指数项补偿阵因子公式中的指数项，使主波束实现角度γ的偏转，此时每列之间的延时表示为：
对于使用正一阶谐波进行多普勒蓝移的情况，取h＝1，对使用负一阶谐波进行多普勒红移的情况，取h＝-1，即实现主波束的偏转。
技术总结
本发明公开了一种抗多基地雷达探测的伪装超表面构建方法，包括：确定在不同雷达观测角度下表征目标特征量的物理量大小；将超表面在空间中离散成多个调控模块，使用每个调控模块分别对雷达回波进行调控，根据实际调控模块阵列大小和超表面单元的电尺寸设置离散角度；利用超表面单元组建各调控模块，根据调控模块之间的倾角和不同雷达观测角度下物理量大小，调控超表面改变目标特征量；通过改变调控模块每列单元之间时序的起始时刻实现谐波的波束偏转，使整个伪装超表面在设定观测角度区间内实现特征伪装。本发明具有简单、高效、灵活的优点，能够在空间多个观测角度下实现伪装。能够在空间多个观测角度下实现伪装。能够在空间多个观测角度下实现伪装。
技术研发人员：李猛猛 朱泳庚 丁大志 韩居正 樊振宏 房欣宇 赖梓扬 左雨翰 史琪 宁子豪 宋汶钊 曹仁猛 赖瑞鑫 洪宏展 陈明辉
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2022.01.10
技术公布日：2022/5/17