飞机RCS动态测量中标准体对测量结果的具体影响分析

丁欢

RCS的动态测量是准确了解飞机等复杂目标电磁散射特征的一个重要途径，而标准体的选择又在整个测量过程中起到至关重要的作用。本文分析了标准体的物理特性、散射源及散射场等要素，并指出这些要素的变化对整个测量结果的具体影响。为建立动态目标特性数据库，目标RCS减缩以及目标识别、精确制导等后续研究提供了可靠的依据。

【关键词】动态测量 定标 标准体

在动态测量过程中所使用的定标体是标准金属球。到目前为止，还没有发现有可以取代标准金属球的更好定标体。

球体是最简单的三维散射体，它有两个散射源。其中一种是球的镜面回波，在平面波沿球的法向入射的条件下，球的表面在与入射线相遇的点向雷达天线反射回的波；而另一种是球的爬行波，即入射波在球的阴影区表面激励出的沿球表面传播的波形。

球的散射场可以用θ和的函数表示，散射方向与入射方向对球心所形成的双站角用θ表示；由入射电场和入射平面组成的极化平面和由入射方向和散射方向组成的散射平面间的夹角用表示，其散射的几何关系如图1所示。

由公式4可以看出，由于球的对称性，其单站的RCS与视角无关，仅根据球的电尺寸进行变化，球的单站RCS计算结果如图2示。

由图2不难看出，金属球的RCS值σ随的变化可分为低频区、谐振区和高频区。当时，σ随单调增加，在处达到极大值；在时，σ随的增加围绕振荡，且振荡幅度越来越小；在时，σ近似于几何光学值。由于金属球光学区的RCS特征，所以用金属球对雷达进行定标，所以也就成为确定定标用金属球最小半径的标准。金属球的σ随的变化可以通过镜面反射与爬行波绕射之间的相互干涉现象给出解释。如图3所示，环绕球背面的爬行波能够生成朝向雷达方向的回波，它比镜面反射波多传播一段路程，生成一个滞后的相位角为。因此，根据相位叠加的总的RCS就产生了有规律的干涉波形，这个减幅干涉图样在区域内的峰-峰间距发生路径差为1λ的现象，即相位差为：的现象，其中，干涉图样波峰之间的常数间隔为。由于爬行波的能量损失和爬行路径成正比，所以，随着球的电尺寸增大，爬行波能量的损失也逐渐增大，同时引起其散射贡献和干涉图样的振荡幅度也逐渐降低，直到接近。这时，可以认为球仅有一个镜面散射源。由上述分析不难总结出，金属球的真实RCS测量值与之间的误差、定标误差与值成反比，也就是说随着值的增加，金属球的真实RCS测量值与之间的误差逐步降低，定标误差也随着降低。

参考文献

[1]Bahret，W.F.，Dynamic full scale measurement of RCS[R]，AGARD Lecture 59.Oct.1973.Lecture 1d.

[2]Bothe H.and Macdonald D.，AGARD Flight Test Techniques Series，Volume.

[3]Determination of antennae patterns and radar reflection characteristics of aircraft[R]，AGARD-AG-300，AD-A169584.

[4]黃培康等.雷达目标特性[M].北京：电子工业出版社，2005.

[5]王国玉.雷达对抗试验替代等效推算原理与方法[M].北京：国防工业出版社，2002.

[6]张德保等.外场毫米波RCS测量中的无源标校法[J].船舶电子对抗，2006（29）：31-33.

作者单位

西安航空职业技术学院 陕西省西安市 710089