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雷達截面積
來源:互聯網

雷達截面積(Radar Cross-Section,RCS)是指雷達所探測到的目標在電磁波照射下所反射的截面積。 在雷達工作原理中,雷達發射電磁波照射到目標表面后,部分電磁波會被目標反射回雷達接收天線。 目標表面反射回的電磁波越少,即雷達波在目標表面的原路返回越少,目標的雷達截面積就越小。

雷達截面積的一些特性可用一些簡單的模型來描述。根據雷達波長與目標尺寸的相對關系,可分三個區域來描述目標雷達截面積,瑞利區,諧振區和光學區。瑞利區,目標尺寸遠小于信號波長,目標雷達截面積與雷達觀測角度關系不大,與雷達工作頻率的4次方成正比。諧振區,波長與目標尺寸相當。目標雷達截面積隨著頻率變化而變化,變化范圍可達10dB;同時由于目標形狀的不連續性,目標雷達截面積隨雷達觀測角的變化而變化。光學區,目標尺寸大于信號波長,下限值通常比瑞利區目標尺寸的上限值高一個數量級。

相對復雜的目標的RCS可通過幾種不同的逼近方法進行測算。例如:幾何光學法(GO),假定射線沿直線傳播,利用經典的光線路徑理論;物理光學法(PO)運用平面切線的近似并通過惠更斯原理計算RCS;幾何衍射理論(GTD)是一個合成系統,該系統建立在GO和衍射線的概念綜合的基礎上。

影響因素

降低雷達截面積RCS的方法主要有三種,改變物體的反射電磁波的方向性、降低反射性和增加吸收率、和減少物體的幾何截面積大小。

表面外型

由于電磁波的反射遵循“入射角等于反射角”的原理,因此物體的表面外型盡量不要和雷達發射源成水平的平面能夠把雷達波反射到其他方向上,減少雷達接收天線接收的回波,這項因素影響RCS是最大的。

反射性能

并不是所有照射到物體表面的電磁波都會被反射,其中有一部分會被物體所吸收,而雷達吸波涂料(Radar-Absorbing Material,RAM)就是以此為原理吸收一部分降低降低RCS。而等離子態的物體也能吸收電磁波因此也有人提出在制造等離子一層稀薄的等離子態物質來吸收雷達波的隱身技術。

截面大小

而物體大小的幾何截面積大小也是影響反射回波的因素之一,在沒有隱身設計的物體來說通常物體表面的不規則形狀是隨機的因而“反射方向性”是隨機的,而同樣形狀的物體越大,幾何截面也就越大反射截面積也越大,例如一顆形狀相似的大石頭和小石頭,大石頭的表面是不規則的隨機的幾何形狀會把雷達波均勻的反射到不同的方向上,就比一顆型狀相似的小石頭的幾何截面更大,因此雷達截面積也越大。

探測距離

影響雷達探測距離其基本的公式:

其中 為雷達的發射功率(單位:瓦特W),{\displaystyle G_{t}}=雷達天線增益(單位:分貝db),雷達到探測目標的距離(單位:米M),目標的雷達截面積(單位:RCS平方米),接收天線的有效面積(單位:平方米),接收到的雷達功率(單位:瓦特W)。其中為雷達波的功率密度(每瓦特米的平方)由雷達發射機產生。因電磁波的功率密度和距離平方成反比遞減,而這個發射出去的雷達波功率密度在照射到目體表面后的雷達反射截面RCS為符號(米的平方)表示,被其目標表面雷達截面積反射其中一部分,因此這兩項相乘的乘積就是到達目標后開始反射的雷達功率而雷達波在次按照原路徑從目標反射回來功率密度又一次和距離成平方反比遞減,因此最后返回雷達接收天線的功率密度只剩下,而這個值最后還要在乘上雷達天線的有效接收面積。最后才是雷達接受到的功率。因此雷達的探測距離和目標的“雷達反射截面RCS、雷達功率、天線增益、天線接收面積”這四項參數的大小的乘積的四次方根成正比。而雷達的RCS取決于目標物體的幾何橫截面積大小、反射率、和方向性。

測量參考

對現實世界中不同物體的RCS測量大小(參考值):

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參考資料 >

了解雷達散射截面積(RCS)的基本概念和原理.蘇州靈動幀格網絡科技有限公司.2024-03-14

雷達散射截面積(RCS)基礎知識.微波射頻網.2024-03-14

一種雷達散射截面積快速計算方法、設備及存儲介質與流程.X技術.2024-03-17

雷達散射截面積.天眼查.2024-03-17

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