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雷达散射截面(RCS)

归档日期:07-11       文本归类:后向散射截面      文章编辑:爱尚语录

  是度量目标在雷达波照射下所产生回波强度的一种物理量,简称RCS。它是目标的假想面积,用一个各向均匀的等效反射器的投影面积来表示,该等效反射器与被定义的目标在接收方向单位立体角内具有相同的回波功率。一般用符号σ表示目标的。实际上,一架飞机的RCS不是一个单值,对于每个视角、不同的雷达频率等都对应不同的RCS。例如F-16的某个波段的RCS值正前方为4平方米,而侧向则大于100平方米。

  除了用平方米为单位反映雷达散射截面外,另一种更通用的方法是用雷达散射截面的对数值的十倍来表示,符号是σdBsm,单位是分贝平方米(dBsm),即σdBsm=10lgσ。例如,RCS值0.1平方米对应的是-10分贝平方米(即-10dBsm)。

  雷达散射截面既与目标的形状、尺寸、结构及材料有关,也与入射电磁波的频率、极化方式和入射角等有关。无人机上的电磁散射源基本类型包括镜面反射、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。当电磁波垂直射入局部光滑目标表面时,在其后向方向上产生很强的散射回波,这种散射称为镜面反射,它是强散射源。当电磁波入射到目标边缘棱线时,散射回波主要来自于目标边缘对入射电磁波的绕射,它与反射不同之处在于一束入射波可以在边缘上产生无数条绕射线,是重要的散射源。对于无隐身措施的常规飞机,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。对于隐身飞机,采取多种措施,使镜面反射和边缘绕射基本消失。

  今天重读《雷达成像原理》,才发现一直觉得很抽象的RCS,居然也是很好理解的。其实RCS也是目标的一个特性,它和面积有相同的量纲,单位是m^2.RCS(Radar Cross-Section)用σ(西格玛)表示,在数值上等于发射功率与接受功率比值的4π倍.也就是说物体在某个方向上的RCS在数值上等于该方向上物体反射的功率与该物体单位面积上得到的功率的比值的4π倍。

  当电磁波投射到物体上,反射的能量为Φscatter=Sincident·σ/4π。在距物体R处的回波强度Sscatter= Sincident·σ/4πR2。σ就是所说的雷达散射截面RCS。

  RCS测量中的定标过程,工程上经常采用对比法测量。设要求的目标的RCS真实值为σt,已知的标准体的RCS真实值为σc,又在实验中测得的目标和标准体的RCS分别为σtca,σta,(实际测得的是功率值),则可以计算目标的RCS为:

  2010.8.16  RCS用于衡量飞行器、车辆、舰船等雷达探测对象反射电磁波的能力;后向散射系数用于衡量地面、海面等大面积均匀散射体的反射电磁波的能力。RCS与雷达发射信号的频率、极化方式、发射和接收电磁波的方向以及目标相对雷达的姿态有关,散射系数则是为了在计算杂波强度时摆脱雷达与地(海)面的相对几何关系和雷达的波束宽度而定义的。雷达主瓣照射区域地(海)面的RCS可以通过散射系数在该区域积分得到。

  注意:散射系数定义中的“均匀”是相对的,不仅与地(海)面本身的结构有关,而且与雷达的分辨率有关。雷达的分辨率越低,散射面越均匀,散射系数的近似计算越准确。

  2010.8.17  从雷达设计的初衷,可以这么说rcs是利用目标的特性来定量或其他方式描述回波。因为雷达的设计和使用就是为了利用目标的回波信号检测跟踪识别目标的。一个目标的雷达截面积可以等效为一个与它有相等回波信号的金属球投影面积。

  2010.8.18 在气象雷达中,由于实际粒子不是理想的散射体,所以粒子的后向散射截面积不等于它的几何截面积,通常小于几何截面积。后向散射截面与几何截面的比值称为标准化的后向散射截面,用

  需要注意的是:RCS是一假想面积;是描述目标在一定入射功率下后向散射功率能力的量;该量以面积单位来描述。面积越大,后向散射能力越强,产生的回波功率也就越大。

  隐身技术:海鸥是一种常见的海鸟,它的形体大小与燕八哥相近,但海鸥的雷达反射截面却比燕八哥大200倍。蜜蜂的体积小于麻雀,但它的雷达反射截面反而比麻雀大16倍。可见,体积的大小并不是决定隐蔽能力的唯一因素,体形才是决定隐身的关键。

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