【無(wú)線射頻技術(shù)】-雷達(dá)散射截面積(RCS)基礎(chǔ)知識(shí)

1/1雷達(dá)散射截面積(RCS)基礎(chǔ)知識(shí)雷達(dá)截面積(RadarCrossSection,RCS)是目標(biāo)在雷達(dá)接收方向上反射雷達(dá)信號(hào)力量的度量，一個(gè)目標(biāo)的RCS等于單位立體角目標(biāo)在雷達(dá)接收天線方向上反射的功率(每單獨(dú)立體角)與人射到目標(biāo)處的功率密度(每平方米)之比。

目標(biāo)的RCS取決于目標(biāo)結(jié)構(gòu)(外形和材料)、雷達(dá)工作頻率、雷達(dá)極化方式和雷達(dá)觀測(cè)角。通常狀況下，平面目標(biāo)具有較強(qiáng)的鏡反射回波，而賦形、涂覆雷達(dá)吸波材料和采納非金屬材料等隱身技術(shù)則可以大大降低目標(biāo)雷達(dá)截面積。

常見(jiàn)目標(biāo)的雷達(dá)截面積典型值

目標(biāo)的RCS可通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量或計(jì)算機(jī)建模得到，但需要目標(biāo)的具體信息，并且需要依據(jù)雷達(dá)工作頻率和雷達(dá)觀測(cè)角生成大量數(shù)據(jù)。下面給出的是幾種常見(jiàn)目標(biāo)的RCS典型值。

雷達(dá)截面積模型

目標(biāo)雷達(dá)截面積的一些特性可用一些簡(jiǎn)潔的模型來(lái)描述。依據(jù)雷達(dá)波長(zhǎng)與目標(biāo)尺寸的相對(duì)關(guān)系，可分三個(gè)區(qū)域來(lái)描述目標(biāo)雷達(dá)截面積。

瑞利區(qū)。在此區(qū)域，目標(biāo)尺寸遠(yuǎn)小于信號(hào)波長(zhǎng)，目標(biāo)雷達(dá)截面積與雷達(dá)觀測(cè)角度關(guān)系不大，與雷達(dá)工作頻率的4次方成正比。

諧振區(qū)。在此區(qū)域，波長(zhǎng)與目標(biāo)尺寸相當(dāng)。目標(biāo)雷達(dá)截面積隨著頻率變化而變化，變化范圍可達(dá)10dB；同時(shí)由于目標(biāo)外形的不連續(xù)性，目標(biāo)雷達(dá)截面積隨雷達(dá)觀測(cè)角的變化而變化。

光學(xué)區(qū)。在此區(qū)域，目標(biāo)尺寸大于信號(hào)波長(zhǎng)，下限值通常比瑞利區(qū)目標(biāo)尺寸的上限值高一個(gè)數(shù)量級(jí)。簡(jiǎn)潔外形目標(biāo)的雷達(dá)截面積可以接近它們的光截面，目標(biāo)或雷達(dá)的移動(dòng)會(huì)造成視線角的變化，將導(dǎo)致目標(biāo)雷達(dá)截面積發(fā)生變化。

簡(jiǎn)潔與簡(jiǎn)單目標(biāo)的RCS

簡(jiǎn)潔金屬外形的雷達(dá)截面積可以通過(guò)等式估算，但對(duì)于像飛機(jī)這樣特別簡(jiǎn)單的目標(biāo)，其表面與RCS之間沒(méi)有堅(jiān)固的關(guān)系，它會(huì)隨照耀雷達(dá)的方向而顯著變化。

簡(jiǎn)單目標(biāo)會(huì)包含鏡面反射、邊緣繞射、尖頂繞射、爬行波繞射、行波繞射和非瘦長(zhǎng)體因電磁突變引起的繞射。

當(dāng)電磁波垂直射入局部光滑目標(biāo)表面時(shí)，在其后向方向上產(chǎn)生很強(qiáng)的散射回波，這種散射稱為鏡面反射，它是強(qiáng)散射源。當(dāng)電磁波入射到目標(biāo)邊緣棱線時(shí)，散射回波主要來(lái)自于目標(biāo)邊緣對(duì)入射電磁波的繞射，它與反射不同之處在于一束入射波可以在邊緣上產(chǎn)生很多條繞射線，是重要的散射源。

對(duì)于無(wú)隱身措施的常規(guī)飛機(jī)，它的散射場(chǎng)包括反射和繞射場(chǎng)，主要是鏡面反射和邊緣繞射起作用。對(duì)于隱身飛機(jī)，實(shí)行多種措施，使鏡面反射和邊緣繞射基本消逝。

相對(duì)簡(jiǎn)單的目標(biāo)的RCS可通過(guò)幾種不同的靠近方法進(jìn)行測(cè)算。例如：幾何光學(xué)法(GO)，假定射線沿直線傳播，利用經(jīng)典的光線路徑理論；物理光學(xué)法(PO)運(yùn)用平面切線的近似并