雷达手册第3版(中文)_第14章_雷达截面积.pdf

第 14 章霄达截面积
引言
雷达能探测、跟踪目标,有时还能对它分类,仅仅是因为存在回波信号。因此,在设计
和使用雷达时,能够定量或采用其他方式描述回波,尤其是用目标的特性(如大小、形状和
指向)来描述回波,显得特别重要。为此目的,把目标描述为有一个有效面积即所谓雷达截
面积(RCS) 。一个目标的雷达截面积为一个与它有相等回波信号的金属球的投影面积,如果
用球来替换它的话。
然而与球的回波不同的是,球体的回波与视角无关,而所有的目标回波(除最简单的目
标外) ,都明显地随指向而变化。正如下面将指出的那样,特别当目标尺寸比波长大得多时
这种变化十分快捷。
回波特性在很大程度上取决于暴露在雷达波束中的目标表面的大小和性质。电气小目标
(目标尺寸小于约一个波长)的回波变化很小,这是因为入射波波长太长以至不能分辨目标
细节的缘故。另一方面,平面的、单向弯曲和双向弯曲的电气大目标都有不同的反射特性。
凹形结构(如喷气发动机的进气口和排气口)的回波通常很大。即使是飞机机翼的后缘也能
成为重大的回波源。
如果简单物体的表面和坐标面一致,那么其雷达截面积就可以在该坐标系中通过求解波
动方程来精确计算。精确解要求紧挨表面内外的电场和磁场满足某些条件,这些条件由构成
物体的材料的电磁特性确定。
虽然解是很有意思的学术性练****并且经某些分析,能够揭示出散射机制的本质,然而
没有一种己知的战术目标是与这种解吻合的。因此,波动方程的精确解至多只是计算散射场
的其他(近似)方法的一种检验标准。
另一种方法是求解分布在目标表面上的感应场的积分方程。最有用的求解方法是众所周
知的矩量法,它将积分方程简化为线性齐次方程组。这种方法的吸引力在于物体表面形状不
受限制,可以计算真实战术目标的散射。另一种是用普通的求解方法(如矩阵求逆和高斯
消元)求解。然而当目标尺寸多至几十个波长时,这种方法将受到计算机内存和执行时间
的限制。
除这些精确解法外,还有一些近似解法,可用于对电气大目标求解其 RCS ,并有合理的
精度。这些近似解法将在 节中讨论,它们包括几何光学和物理光学理论、几何绕射理
论和物理绕射理论、等效电流法。本章中未涉及的一些近似解法请读者在章末的参考文献
中查阅。
做实际工作的雷达工程师并不能完全依赖于这些预测和计算,最终还必须对目标的回波
特性进行测量。测量时可以用全尺寸模型,也可用比例模型。小尺寸目标通常可在室内进
行,但大尺寸目标则必须在室外测试场进行。这两种测试设备的特性将在 14 .4节中讨论。
某些目标的回波特性的控制在战术上十分重要,即隐形性。目前只有两种实用方法来减
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