飛機RCS動態測量中標準體對測量結果的具體影響分析

丁歡

RCS的動態測量是準確了解飛機等復雜目標電磁散射特征的一個重要途徑，而標準體的選擇又在整個測量過程中起到至關重要的作用。本文分析了標準體的物理特性、散射源及散射場等要素，并指出這些要素的變化對整個測量結果的具體影響。為建立動態目標特性數據庫，目標RCS減縮以及目標識別、精確制導等后續研究提供了可靠的依據。

【關鍵詞】動態測量 定標 標準體

在動態測量過程中所使用的定標體是標準金屬球。到目前為止，還沒有發現有可以取代標準金屬球的更好定標體。

球體是最簡單的三維散射體，它有兩個散射源。其中一種是球的鏡面回波，在平面波沿球的法向入射的條件下，球的表面在與入射線相遇的點向雷達天線反射回的波；而另一種是球的爬行波，即入射波在球的陰影區表面激勵出的沿球表面傳播的波形。

球的散射場可以用θ和的函數表示，散射方向與入射方向對球心所形成的雙站角用θ表示；由入射電場和入射平面組成的極化平面和由入射方向和散射方向組成的散射平面間的夾角用表示，其散射的幾何關系如圖1所示。

由公式4可以看出，由于球的對稱性，其單站的RCS與視角無關，僅根據球的電尺寸進行變化，球的單站RCS計算結果如圖2示。

由圖2不難看出，金屬球的RCS值σ隨的變化可分為低頻區、諧振區和高頻區。當時，σ隨單調增加，在處達到極大值；在時，σ隨的增加圍繞振蕩，且振蕩幅度越來越??；在時，σ近似于幾何光學值。由于金屬球光學區的RCS特征，所以用金屬球對雷達進行定標，所以也就成為確定定標用金屬球最小半徑的標準。金屬球的σ隨的變化可以通過鏡面反射與爬行波繞射之間的相互干涉現象給出解釋。如圖3所示，環繞球背面的爬行波能夠生成朝向雷達方向的回波，它比鏡面反射波多傳播一段路程，生成一個滯后的相位角為。因此，根據相位疊加的總的RCS就產生了有規律的干涉波形，這個減幅干涉圖樣在區域內的峰-峰間距發生路徑差為1λ的現象，即相位差為：的現象，其中，干涉圖樣波峰之間的常數間隔為。由于爬行波的能量損失和爬行路徑成正比，所以，隨著球的電尺寸增大，爬行波能量的損失也逐漸增大，同時引起其散射貢獻和干涉圖樣的振蕩幅度也逐漸降低，直到接近。這時，可以認為球僅有一個鏡面散射源。由上述分析不難總結出，金屬球的真實RCS測量值與之間的誤差、定標誤差與值成反比，也就是說隨著值的增加，金屬球的真實RCS測量值與之間的誤差逐步降低，定標誤差也隨著降低。

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作者單位

西安航空職業技術學院 陜西省西安市 710089