雷達目標截面積是目標向雷達接收天線方向散射電磁波能力的量度。
基本介紹
- 中文名：雷達目標截面積
- 外文名：Radar target area
- 單位名稱：σ
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目標向雷達接收天線方向散射電磁波能力的量度。它是一個等效的面積，當這個面積所截獲的雷達照射能量各向同性地向周圍散射時，在單位立體角內的散射功率，恰好等於目標向接收天線方向單位立體角內散射的功率。雷達目標截面積具有面積的量綱，常用單位是平方米或平方波長。用σ 表示雷達目標截面積, 則可寫為
這是雷達目標截面積的實驗定義式。σ 是雷達基本方程中的一個因子。已知發射功率Pt，發射和接收天線增益G，波長λ，目標到雷達的距離R,則雷達接收天線截獲的功率為
若測出接收功率Pr，則雷達目標截面積的公式為
這是實驗測定雷達目標截面積的基本公式。雷達目標截面積的理論定義式為
式中Ei為雷達在目標處的照射場強;Er為目標在接收天線處的散射場強。因為雷達發射球面波，只有在滿足遠場條件（概略地說即當目標距離足夠遠時）目標在接收天線處的散射波才近似地表示為平面波。雷達目標截面積的這一定義與距離無關。一個具體目標的雷達截面積與目標本身的幾何尺寸和形狀、材料、目標視角、雷達工作頻率及雷達發射和接收天線的極化有關。當其他條件不變時，目標尺寸越大，雷達截面積也越大。對於一定的雷達頻率和固定的視角，目標的雷達截面積決定於極化。在遠場和線性散射條件下，雷達目標截面積與極化的關係可表示為矩陣，稱為雷達目標的散射矩陣。
在理論上，把物體的邊界條件代入麥克斯韋方程即可計算出雷達目標截面積，但僅在物體具有簡單的幾何形狀的情況下才能得出精確解。例如，良好導電的球體，其雷達目標截面積與觀察方向無關,對極化也不敏感,但與波長有密切關係（圖1）。當球的周長小于波長時，雷達目標截面積與波長的四次方成反比。這是尺寸比波長小得多的任何物體所具有的散射特性。這一區域稱為瑞利區。當波長小於球體周長的十分之一時，球體的雷達截面積與波長無關，且恰等於球體的光學截面積πr（r 為半徑）。這一區域稱為光學區。兩者之間的區域(1<2πr/λ<10)稱為諧振區或瑪依區。
獲得複雜形狀物體的雷達截面積的常用方法之一，是測量來自目標本身和雷達截面積為已知的物體的回波功率。進行這種測量時須對雷達接收機進行仔細的校準和標度，還須控制實驗環境，避免背景散射等因素對測量精度的影響。圖2為一架中等大小的老式雙引擎轟炸機在10厘米波長上的雷達截面積與方向角的函式關係。圖中表明，複雜目標的雷達截面積隨方向角而急劇變化。複雜目標的雷達截面積也可以在保持遠場條件（R≥2D/λ，D為試驗模型的最大尺寸）下，用縮小的模型和同樣比例的波長在室內進行測量。
對於複雜目標，在雷達工作條件下目標方向角是不穩定的，因此應把雷達目標截面積看作為隨機量，並用機率密度和相關函式表示（見雷達目標噪聲）。通常所說的雷達目標截面積指的是統計期望值。
