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This standard replaces GJB 2038-1994 The measurement methods for reflectivity of radar absorbing material.
The following main changes have been made with respect to GJB 2038-1994:
a) The applicable measurement frequency range is extended from 8 GHz to 18 GHz to 0.5 GHz to 100 GHz;
b) The wedge radar absorbing material is added to the measurment material type of RCS method;
c) The oblique incidence reflectivity is added into the measurement parameters of RCS method;
d) The applicable temperature of reflectivity measurement is extended to high temperature;
e) The sample plate spatial translation measurement method in the former standard is not included in this standard.
Annexes A and B to this standard are informative.
This standard was proposed by the Electronic Information Foundation Department of the General Armaments Department of the PLA (Chinese People’s Liberation Army).
GJB 2038 was issued in 1994 as the first edition.
The measurement methods for reflectivity of radar absorbing material
1 Scope
This standard specifies the methods, procedures and requirements for measuring the reflectivity of radar absorbing materials (hereinafter abbreviated as RAM).
This standard is applicable to the measurement of vertical incidence and oblique incidence reflectivity of flat plate RAM and the measurement of vertical incidence reflectivity of wedge-type RAM. The reflectivity of other types of materials can be measured with reference to this standard. The frequency range of radar cross section (RCS) measurement method and bow measurement method is 0.5 GHz to 100GHz,and 1 GHz to 40 GHz respectively. The reflectivity measurement in other frequency bands can be carried out with reference to this standard.
2 Normative references
The following documents contain related provisions which, through reference, constitute provisions of this standard. For dated references, subsequent amendments (excluding corrections) to, or revisions, of any of these publications do not apply. However parties to agreements based on this standard are encouraged to investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated references or references with version not indicated, the latest edition of the normative document referred to applies.
GJB 3756 Expression and evaluation of uncertainty in measurement
GJB 4238 Terminology for military target and environment characteristics
GJB 5022 Method for measurement of radar cross section of scale target indoor range
GJB 5252 The requirements for the data to be stored of target and environmental characteristics
3 Terms and definitions
For the purposes of this standard, the terms and definitions given in GJB 4238 and the followings apply.
3.1
reflectivity of radar absorbing material (RAM) / RAM reflectivity
ratio of reflection power of the two electromagnetic waves in the mirror direction when they are incident on RAM and good conductor plane with the same dimension at the same power density from the same direction respectively, under the condition of given wavelength and polarization
3.2
equivalent reflectivity of background
ratio of the reflection power of the measured material plate to the reflection power of the calibration metal plate under the same emission power, wavelength and polarization
4 Measurement purpose
The RAM reflectivity is obtained by RCS measurement method or bow measurement method, which provides basis and data support for the evaluation of RAM absorbing performance and the development and application of stealth materials.
5 RCS measurement method
5.1 Measurement principle
RAM reflectivity is divided into vertical incidence reflectivity and oblique incidence reflectivity according to different incident angles. Vertical incidence reflectivity is generally measured by metal plate as reference plate; oblique incidence reflectivity can be measured by using metal plate or dihedral angle reflector as reference. If metal plate is used as reference plate, bistatic RCS measurement system or bow measurement system need be adopted for measurement. If the dihedral angle reflector is used as the reference, the mono-static RCS measurement system need be adopted for measurement, and the applicable oblique incident angle range is 20° to 70°.
For flat plate RAM, the far-field RCS measurement system is adopted. After the system is calibrated by a calibrator, the reflection power Pm of a good conductor metal plate with the same dimension and the reflection power Pa of a flat plate RAM sample plate are measured respectively, and the reflectivity of flat plate RAM is calculated by using Equation 1).
(1)
where,
Γ——the reflectivity of flat plate RAM;
Pa——the reflection power of flat plate RAM sample plate, mW;
Pm——the reflection power of a well-conducting metal plate of the same size, mW.
If expressed in dB, the reflectivity is calculated using Equation (2).
(2)
For wedge-type RAM, RCS is measured with reference to GJB 5022, and then reflectivity is obtained by data processing. Using standard metal ball calibration, the RCS value σRAM of wedge-type RAM sample plate with metal backing is measured first, and then compared with the theoretical RCS value σm of wedge-type RAM sample plate with metal backing plate, the reflectivity of wedge-type RAM is calculated by using Equation (3).
Foreword i
1 Scope
2 Normative references
3 Terms and definitions
4 Measurement purpose
5 RCS measurement method
6 Bow measurement method
7 Analysis on measurement uncertainty
8 Measurement summary
9 Data storage
Annex A (Informative) Performance inspection of RAM reflectivity measurement system
Annex B (Informative) Example for format of RAM reflectivity measurement report
GJB
中华人民共和国国家军用标准
GJB 2038A—2011
FL 0115 代替GJB 2038—1994
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雷达吸波材料反射率测试方法
The measurement methods for reflectivity of radar absorbing material
2011-05-22发布 2011-08-01实施
中国人民解放军总装备部 批准
前言
本标准代替GJB 2038—1994《雷达吸波材料反射率测试方法》。
本标准与GJB 2038—1994相比，主要有下列变化：
a) 适用的测试频率范围由8GHz～18GHz扩展到0.5GHz～100GHz；
b) RCS法的测试材料类型增加了尖劈型雷达吸波材料；
c) RCS法的测试参量增加了斜入射反射率；
d) 反射率测试的适用温度扩展到高温；
e) 原标准中的样板空间平移测试法未列入本标准。
本标准的附录A、附录B为资料性附录。
本标准由中国人民解放军总装备部电子信息基础部提出。
GJB 2038于1994年首次发布。
雷达吸波材料反射率测试方法
1 范围
本标准规定了雷达吸波材料(以下缩写RAM)反射率测试的方法、程序和要求。
本标准适用于平板型RAM的垂直入射、斜入射反射率的测量以及尖劈型RAM垂直入射反射率的测量，其他类型材料的反射率测量可参照执行。雷达散射截面(以下缩写RCS)测试法适用频率范围为0.5GHz～100GHz，弓形测试法适用频率范围为1GHz～40GHz，其他频段的反射率测量可参照执行。
2 引用文件
下列文件中的有关条款通过引用而成为本标准的条款。凡注日期或版次的引用文件，其后的任何修改单(不包含勘误的内容)或修订版本都不适用于本标准,但提倡使用本标准的各方探讨使用其最新版本的可能性。凡未注日期或版次的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GJB 3756 测量不确定度的表示及评定
GJB 4238 军用目标特性和环境特性术语
GJB 5022 室内场缩比目标雷达散射截面测试方法
GJB 5252 目标与环境特性数据入库要求
3 术语和定义
GJB 4238确立的以及下列术语和定义适用于本标准。
3.1 RAM反射率 reflectivity of radar absorbing material
在给定波长和极化的条件下，电磁波从同一方向，分别以同一功率密度入射到RAM和同尺寸良导体平面上，两者镜面方向反射功率的比值。
3.2 背景等效反射率 equivalent reflectivity of background
在相同发射功率、波长和极化的条件下，被测材料板所处环境的反射功率与定标金属板反射功率的比值。
4 测试目的
采用RCS测试法或弓形测试法获得RAM反射率，为RAM吸波性能的评定以及隐身材料的研制与应用提供依据和数据支撑。
5 RCS测试法
5.1 测试原理
RAM反射率依据入射角的不同，分为垂直入射反射率和斜入射反射率。垂直入射反射率一般采用金属平板作为基准板进行测试；斜入射反射率可采用金属平板或两面角反射器作为基准进行测试，如采用金属平板作为基准板，则需采用双站RCS测试系统或弓形法测试系统进行测试。如采用两面角反射器作为基准，则需采用单站RCS测试系统进行测试，适用的斜入射角度范围为20°～70°。
对于平板型RAM，采用远场RCS测试系统，利用定标体对系统进行定标后，分别测量同尺寸良导体金属平板的反射功率Pm和平板型RAM样板的反射功率Pa,按式1)计算得到平板型RAM的反射率。
(1)
式中：
Γ——平板型RAM的反射率；
Pa——平板型RAM 样板的反射功率，mW；
Pm——同尺寸良导体金属平板的反射功率，mW。
若以dB为单位表示，则反射率的讣算见式(2)。
(2)
对于尖劈型RAM，参照GJB 5022进行RCS测量，然后通过数据处理获得反射率。采用标准金属球定标,先测量带金属背衬尖劈型RAM样板的RCS值σRAM,再与尖劈型RAM样板背衬金属板的RCS理论值σm相比，得到尖劈型RAM的反射率的计算见式(3)。
(3)
式中：
Γ——尖劈型RAM 的反射率；
σRAM——尖劈型RAM样板的RCS值，m2；
σm——背衬金属板的RCS理论值，m2。
若以dB为单位表示，则反射率的计算见式(4)。
(4)
RCS测试法具有较高的测试动态范围以及较小的测试不确定度，适用于RAM性能鉴定测试。
5.2 测试系统
5.2.1 测试系统组成
如图1所示，RAM反射率远场RCS法测试系统主要由紧缩场(或喇叭收发天线)、矢量网络分析仪(或幅相接收机)、信号收发设备、计算机、目标支架及转台、转台驱动控制器和激光定位对准装置组成。
紧缩场
激光定位对准装置
目标支架
一维转台
信号收发设备
测量控制机房
矢量网络分析仪
计算机
动控制器转台驱
图1 RAM反射率远场RCS法测试系统组成框图
5.2.2 性能指标要求
测试系统性能指标要求如下：
a) 频率范围：0.5GHz～100GHz。
b) 频率稳定度：优于1×10—9/d。
c) 工作方式：扫频。
d) 极化组合：水平极化、垂直极化。
e) 动态范围：不小于60dB。
f) 系统非线性度：不大于0.2dB。
g) 系统测量能力：幅相测量。
h) 系统选通能力：可进行时域选通。
i) 系统背景等效反射率：
1) 不大于—60dB(频率不大于40GHz时)；
2) 不大于—50dB(频率大于40GHz时)。
j) 样板定位对准误差：不大于0.05°。
5.3 设备要求
测试系统中对于主要设备的要求参照GJB 5022进行，此外，设备每年还应进行一次性能检查，具体要求参见附录A。
5.3.1 环境要求
进行反射率测试时的环境要求如下：
a) 测试系统高频设备应在电磁屏蔽间使用，屏蔽度大于80dB。
b) 微波暗室的环境温度为23℃±10℃；屏蔽间的环境温度为23℃±3℃，测试过程中温度变化小于±1℃；环境相对湿度小于80％。
c) 被测材料板放置在天线的远场区域，在使用喇叭天线收发情况下，最小远场测试距离按式(5)计算。
(5)
式中：
Rmin——天线口面到材料板反射点的最小距离，m；
L——材料板边长与喇叭天线口面边长的较大者，m；
λ——工作波长，m。
5.3.2 定标体要求
5.3.2.1 标准板要求
标准板的加工要求如下：
a) 标准板取正方形，边长的最大范围为1～20个波长，推荐标准板的边长处于3～l5个波长范围内。依据测试频率范围的不同，可以分段选取，推荐尺寸为：
1) 600mm×600mm×10mm，尺寸公差为±0.2mm，适用频率范围为0.5GHz～6GHz；
2) 500mm×500mm×10mm，尺寸公差为±0.2mm，适用频率范围为1GHz～8GHz；
3) 300mm×300mm×5mm，尺寸公差为±0.1mm，适用频率范围为2GHz～18GHz；
4) l80mm×180mm> 4mm，尺寸公差为±0.05mm，适用频率范围为6GHz～40GHz；
5) 60mm×60mm×3mm，尺寸公差为±0.02mm，适用频率范围为40GHz～100GHz。
b) 表面粗糙度不大于6.4μm。
c) 表面平面度不大于0.10mm。
d) 两表面平行度不大于0.15mm。
c) 板侧面相互垂直，板侧面与板面垂直，其垂直度不大于0.2mm。
f) 标准板材料的电导率不小于1.0×107S/m。
5.3.2.2 两面角反射器要求
定标用两面角反射器的要求如下：
a) 两个面的夹角：90°±0.05°；
b) 两个面的前边缘外侧为45°斜面；
c) 其他要求同5.3.2.1。
5.3.3 样板要求
5.3.3.1 RAM衬板要求
5.3.3.1.1 平面衬板
被测样板的RAM层衬板由金属材料加工而成，其加工要求同5.3.2.1。
5.3.3.1.2 两面角反射器衬板
两面角反射器衬板与定标用两面角反射器加工精度相同,其中一个面与定标用两面角反射器尺寸相同，另一个面的尺寸应在长度方向增加RAM衬板的厚度。
5.3.3.1.3 尖劈型RAM衬板
尖劈型RAM衬板的加工要求如下：
a) 依据衬板尺寸不同，推荐其最小厚度分别为；
1) 1000mm×1000mm，最小厚度为6mm；
2) 500mm×500mm，最小厚度为4mm。
b) 尺寸公差为±0.20mm。
c) 表面粗糙度不大于6.4μm。
d) 表面平面度不大于0.3mm。
e) 两表面平行度不大于0.5mm。
f) 衬板材料的电导率不小于1.0×107S/m。
5.3.3.2 RAM层要求
被测样板的RAM层应喷涂或粘贴在金属衬板上，RAM层的要求如下：
a) RAM层应性能稳定，不得发生形变，如弯曲、收缩、膨胀、开裂等；
b) RAM样板侧面不得涂敷RAM；
c) RAM层厚度应均匀，不均匀度不大于5％；
d) RAM层表面应洁净，无油污及其他杂质或附着物，无裂缝和气泡；
e) RAM层若用粘合剂与衬板粘合，则粘合剂应薄而均匀，不脱粘。
5.3.4 安装要求
5.3.4.1 平板型标准板与RAM样板的安装
平板型标准板与RAM样板的安装要求如下：
a) 在双天线系统中，要求被测板的法线与入射线和反射线夹角的角平分线重合，且板的边与入射面平行或垂直；
b) 在单天线系统中，要求被测板与入射线垂直且板的边与电场矢量平行或垂直。
5.3.4.2 两面角反射器的安装
两面角反射器的安装要求如下：
将其安装在平坦的透波材料支架顶端，用水平尺和激光定位对准装置对其进行定位。以贴材料板的两面角金属面进行激光器对准,确定材料板放置在垂直入射位置,以另一个金属面用水平尺测量垂直度，确保角反射器的两个面均与入射面垂直。
5.3.4.3 尖劈型RAM板的安装
将其安装在平坦的泡沫材料支架顶端，用激光定位对准装置对其背衬金属板进行定位，确定材料板放置在垂直入射位置。
5.4 测试步骤
5.4.1 平板型RAM反射率测试步骤
5.4.1.1 平板型RAM垂直入射反射率测试
平板型RAM重直入射反射率测试步骤如下：
a) 测试系统开机预热；
b) 测量样板支架的背景反射功率；
c) 测量标准板的参考反射功率；
d) 测量平板型RAM板的反射功率；
e) 用计算机软件进行数据处理，得到RAM反射率；
f) 存储测试数据，打印输出测试结果。
5.4.1.2 平板型RAM斜入射反射率测试
平板型RAM斜入射反射率测试步骤如下：
a) 测试系统开机预热；
b) 测量样板支架的背景反射功率；
c) 在支架上放置好定标用两面角反射器，测量参考反射功率；
d) 在支架上放置好RAM衬板测量用两面角反射器，测量RAM反射功率；
e) 用计算机软件进行数据处理，得到RAM反射率；
f) 存储测试数据，打印输出测试结果。
5.4.2 尖劈型RAM反射率测试步骤
尖劈型RAM反射率测试步骤如下：
a) 测试系统开机预热；
b) 测量样板支架的背景反射功率；
c) 在支架上放置好定标金属球，测量参考反射功率；
d) 在支架上放置好被测尖劈型RAM板，测量RAM反射功率；
e) 用计算机软件进行数据处理，得到RAM反射率；
f) 存储测试数据，打印输出测试结果。
5.5 数据处理
5.5.1 平板型RAM测试数据处理
平板型RAM测试数据处理步骤如下：
a) 对测量获得的标准板和RAM板的反射功率，按式(⑵)计算，得到频域反射率数据；
b) 对频域反射率数据加汉明窗作FFT变换，得到反射率时域响应数据；
c) 对时域响应数据，依据RAM板的反射特性加适当宽度的软件门后作FFT反变换回到频域，得到最终平板型RAM板的反射率测试数据；
d) 对获得的反射率测试数据作进一步处理，给出反射率满足指标的频率带宽、最小反射率及对应的频率等，供测试结果评定使用。
5.5.2 尖劈型RAM测试数据处理
尖劈型RAM测试数据处理步骤如下：
a) 参照GJB 5022获得尖劈型RAM的频域RCS数据；
b) 对频域RCS数据加汉明窗作FFT变换，得到RCS时域响应数据；
c) 对时域响应数据，依据RAM板的反射特性加适当宽度的软件门后作FFT反变换回到频域，得到最终尖劈型RAM板的RCS测试数据；
d) 按附录A中式(A.1)计算背衬金属板的RCS，再按式(3)进行反别率计算，得到尖劈型RAM板的反射率测试数据；
e) 对获得的反射率测试数据作进一步处理，给出满足反射率指标的频率带宽、最小反射率及对应的频率等，供测试结果评定使用。
6 弓形测试法
6.1 测试原理
采用图2所示的弓形法测试系统,分别测量RAM平面与同尺寸良导体平面两者镜面方向反射功率，按式(1)、式(2)计算得到RAM反射率。
弓形测试法的特点是近场相对比较测量，操作便捷，利于实现高低温反射率测量，适用于平板型RAM研制过程中的反射率测量。
6.2 测试系统
6.2.1 测试系统组成
如图2所示，RAM反射率弓形法测试系统主要由弓形架、样板支架、发射天线和接收天线、矢量网络分析仪(或幅相接收机)、智能温控器和计算机等组成。
测试系统的发射和接收天线分别安装在一段圆弧框上，样板中心与弓形框的圆心重合，样板支架周围铺设高性能RAM以降低背景反射。
矢量网络分析仪
计算机
智能温控器
弓形架
发射天线
接收天线
样板支架
图2 RAM反射率弓形法测试系统组成框图
6.2.2 性能指标要求
测试系统性能指标要求如下：
a) 频率范围：1GHz～40GHz；
b) 频率稳定度：优于1×10—9/d；
c) 工作方式：扫频；
d) 极化组合：水平极化、垂直极化；
e) 测量动态范围：大于40dB；
f) 系统线性度：不大于0.2dB；
g) 系统测量能力：幅相测量；
h) 系统选通能力：可进行时域选通；
i) 系统不确定度：不大于±1.0dB(RAM反射率大于—20dB时)；
j) 样板定位对准误差：不大于0.05°；
k) 入射角度范围：0°～45°；
l) 控温精度：不大于0.5％。
6.2.3 设备要求
测试系统中使用的设备应满足6.2.2的要求，并参照附录A的要求每年进行一次性能检查。
6.2.4 环境要求
进行反射率测试时的环境要求如下：
a) 测试环境温度23℃±3℃，相对湿度不大于80％；
b) RAM样板可在收、发天线的近场区，但两天线应在彼此镜像的远场区。最小测试距离按式(6)计算。
rmin＝D2/λ (6)
式中：
rmin——最小测试距离，m；
D——材料板边长与喇叭天线口面边长的较大者，m；
λ——电磁波波长，m。
6.3 标准板要求
定标用标准板的加工要求同5.3.2.1。
6.4 样板要求
6.4.1 RAM衬板
被测样板的RAM层衬板由金属材料加工而成，要求同5.3.3.1。
6.4.2 RAM层
被测样板的RAM层应喷涂或粘贴在金属衬板上，要求同5.3.3.2。
6.4.3 样板安装要求
样板安装要求同5.3.4.1。
6.5 测试步骤
平板型RAM的反射率测试步骤如下：
a) 测试系统开机预热；
b) 按程序提示输入测量参数；
c) 将标准板置于样板支架上，使标准板温度保持在测试温度；
d) 测量标准板反射功率；
e) 用待测RAM样板取代标准板；
f) 使待测RAM样板温度保持在测试温度；
g) 测量待测RAM反射功率；
h) 用计算机进行数据处理，得到RAM反射率；
i) 存储测试数据，打印输出测试结果。
6.6 数据处理
测试数据处理同5.5.1。
7 测量不确定度分析
RAM反射率定标与测量过程中的不确定度影响因素主要有：
a) 材料板与标准板的加工精度；
b) 材料板与标准板测试时的安装定位精度；
c) 测试区入射场的幅度起伏；
d) 测试系统的线性度；
e) 测试系统的功率稳定度；
f) 测试背景影响等
RAM反射率测量不确定度的具体分析方法参照GJB 3756进行。
8 测试总结
对测试过程进行分析，形成总结报告，测试报告的格式参见附录B。
9 数据入库
将测试过程中产生的数据、曲线及相关文档资料录入数据库。入库时应检查入库文档资料的完整性；数据记录及入库格式按GJB 5252执行。
附录A
(资料性附录)
RAM反射率测试系统性能检查
A.1 RCS法测试系统性能检查
A.1.1 系统检查
测试系统的检查内容包括：
a) 反射率测试所使用的测试系统软、硬件是否经过确认；
b) 测试系统中的收发设备应定期送检，或进行专用系统定期校准，粘贴检验合格证，并在检定有效期内使用。
A.1.2 样板安装精度检查
样板安装精度的检查步骤如下；
a) 将标准板竖直安装在目标支架上，用激光对准装置定位；
b) 测量标准板的RCS，将测量值与理论值比较，其偏差最大允许值为±0.2dB；
c) 边长大于3个波长的标准板，其RCS计算见式(A.1)。
(A.1)
式中：
σ——标准板的RCS，m2；
L——标准板的边长，m；
λ——工作波长，m。
A.1.3 两面角安装精度检查
两面角安装精度的检查步骤如下：
a) 将标准两面角反射器竖直安装在目标支架上，用水平尺和激光对准装置定位，水平尺确保横滚角安装准确，激光定位装置确保俯仰和方位角安装准确；
b) 测量标准两面角反射器的RCS，将测量值与理论值比较，其偏差最大允许值为±0.2dB；
c) 边长大于3个波长的标准两面角反射器，其RCS计算见式(A.2)。
(A.2)
式中：
σ——标准两面角反射器的RCS，m2；
a，b——板的边长，m；
λ——工作波长，m。
A.1.4 系统线性动态范围检查
系统线性动态范围检查步骤如下：
a) 选用调节范围大于60dB的可调衰减器接入系统收发设备间；
b) 按10dB的间隔进行收发间的接收功率测量；
c) 测试结果与衰减器的校准值比较，得到系统的线性度。
A.2 弓形法测试系统性能检查
A.2.1 系统检查
测试系统的检查内容包括：
a) 反射率测试所使用的测试系统软、硬什是否经过确认；
b) 测试系统中的矢量网络分析仪应定期送检，并在检定有效期内使用。
A.2.2 系统不确定度检查
利用标准材料样板传递法进行系统不确定度检查，要求标准材料样板的材料性能稳定。标准样板传递的上级标准是RCS法反射率测试结果。
附录B
(资料性附录)
RAM反射率测试报告格式示例
××××材料反射率测试报告
1 任务依据
××××××××××。
2 测试目的
××××××××××××。
3 测试系统
3.1 测试系统组成
××××××××××××。
3.2 测试场地
××××××××××××。
4 测试原理和方法
4.1 测试原理
×××××××××X××。
4.2 测试方法
××××××××××××。
5 测试内容
5.1 被测材料板说明
××××××××××××。
5.2 测试状态说明
××××××××××××。
6 测试步骤
6.1 测试系统定标
××××××××××××。
6.2 材料板测量
××××××××××××。
7 测试数据处理方法
××××××××××××。
8 数据处理分析
8.1 测试结果分析
××××××××××××。
8.2 不确定度分析
××××××××××××。
8.3 存在问题及建议
××××××××××××。
9 结论
××××××××××××。
_________________
