雷达散射截面积(RCS)的专业知识

散射截面积(rcs)是指与一个直径为1.128米的完全导电球体的倍数。这个球体具有1平方米的可见表面,但对于后向散射来说,其有效面积较小。
雷达散射截面积(radar cross section, rcs)是目标在雷达接收方向上反射雷达信号能力的度量,一个目标的rcs等于单位立体角目标在雷达接收天线方向上反射的功率(每单独立体角)与入射到目标处的功率密度(每平方米)之比。 目标雷达散射截面积的一些特性可用一些简单的模型来描述,根据雷达波长与目标尺寸的相对关系,可分成三个区域来描述目标的雷达散射截面积。
瑞利区。在此区域,目标尺寸远小于信号波长,目标雷达散射截面积与雷达观测角度关系不大,与雷达工作频率的4次方成正比。
谐振区或mie区。在此区域,波长与目标尺寸相当。目标雷达散射截面积随着频率变化而变化,变化范围可达10db;同时由于目标形状的不连续性,目标雷达散射截面积随雷达观测角的变化而变化。
光学区。在此区域,目标尺寸大于信号波长,下限值通常比瑞利区目标尺寸的上限值高一个数量级。简单形状目标的雷达散射截面积可以接近它们的光截面,目标或雷达的移动会造成视线角的变化,将导致目标雷达散射截面积发生变化。
角反射器的rcs计算
除了图1中的简单目标的rcs可以用公式计算,有些形状规则的角反射器也可以计算出其rcs,如下表所示:
复杂目标对电磁波的作用包含镜面反射、边缘绕射、尖顶绕射、爬行波绕射、行波绕射和非细长体因电磁突变引起的绕射等。对于常规飞机,它的散射场包括反射和绕射场,主要是镜面反射和边缘绕射起作用。
rcs评估和计算方法的使用需要注意是在哪个尺寸范围内来分析的。精确的方法是一麦克斯韦方程组的积分和微分形式为基础,一般限于瑞利区和谐振区内相对简单和小物体,而大多数近似方法则是为光学区开发的。
复杂目标的rcs值
相对复杂的目标的rcs可通过几种不同的逼近方法进行测算。例如:几何光学法(go),假定射线沿直线传播,利用经典的光线路径理论;物理光学法(po)运用平面切线的近似并通过惠更斯原理计算rcs;几何衍射理论(gtd)是一个合成系统,该系统建立在go和衍射线的概念综合的基础上。
目标的rcs可通过实验测量或计算机建模得到,但需要目标的详细信息,并且需要根据雷达工作频率和雷达观测角生成大量数据。下面给出的是x波段下不同目标的rcs值范围:

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