頻域雷達(dá)散射截面的含義與公式定義

在頻域中，用來描述散射體電磁散射能力大小的物理量為目標(biāo)的雷達(dá)散射截面或雷達(dá)截面，英文為 Radar Cross Section（RCS）。

雷達(dá)散射截面的物理含義

當(dāng)物體被電磁波照射時(shí)，被物體截獲的能量將向各個(gè)方向散射，散射場與入射場之和就構(gòu)成了空間總場。

從射線的角度看，散射場包括了因介質(zhì)波阻抗突變而在物體表面上產(chǎn)生的反射，以及由于邊緣、尖頂?shù)任矬w表面不連續(xù)性引起的繞射等。

從感應(yīng)電流的角度看，散射場來自于物體表面上感應(yīng)電流和電荷產(chǎn)生的二次輻射。散射能量的空間分布稱為散射方向圖。

定量表征目標(biāo)散射強(qiáng)弱的物理量稱為目標(biāo)對入射電磁波的有效散射截面積，通常簡稱為目標(biāo)的雷達(dá)散射截面或雷達(dá)截面，是目標(biāo)的假想面積。

通常雷達(dá)發(fā)射天線和接收天線離目標(biāo)很遠(yuǎn)，即觀察點(diǎn)到目標(biāo)的距離遠(yuǎn)大于目標(biāo)的幾何尺寸，因此入射到目標(biāo)處的雷達(dá)波可認(rèn)為是平面波，而目標(biāo)可以看作是點(diǎn)散射體。

當(dāng)雷達(dá)波從某一方向照射到目標(biāo)時(shí)，不同的觀察點(diǎn)處目標(biāo)的散射場強(qiáng)度不同，當(dāng)雷達(dá)波的入射方向改變時(shí)，不同的觀察點(diǎn)目標(biāo)的散射場強(qiáng)也將隨之變化，所以雷達(dá)截面不是一個(gè)常數(shù)，而是與角度密切相關(guān)的一種目標(biāo)特性。

雷達(dá)散射截面的公式

入射平面波的功率密度是

如果目標(biāo)的等效截面為 ，則目標(biāo)所截獲的總功率為

若目標(biāo)將這些功率各向同性地散射出去，在距離為 的觀察點(diǎn)處，其散射功率密度為

另一方面，散射功率密度也可以由觀察點(diǎn)處的散射場得到

該理想散射平面所截獲的入射波的能量再次各向同性地散射到觀察點(diǎn)時(shí)的功率正好與真實(shí)目標(biāo)散射到觀察點(diǎn)處的功率相等，則

通常，將 趨于無窮大時(shí)目標(biāo)的等效截面稱為雷達(dá)散射截面（RCS）

以上定義可以看成是散射體處一個(gè)垂直于入射波的理想散射平面的面積，雷達(dá)檢測到的目標(biāo)散射波強(qiáng)度和這個(gè)面積的大小呈正比。

審核編輯：湯梓紅