飛機RCS動態(tài)測量中標準體對測量結(jié)果的具體影響分析

丁歡

RCS的動態(tài)測量是準確了解飛機等復(fù)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(guān)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(jié)果的具體影響。為建立動態(tài)目標特性數(shù)據(jù)庫，目標RCS減縮以及目標識別、精確制導(dǎo)等后續(xù)研究提供了可靠的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】動態(tài)測量 定標 標準體

在動態(tài)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(fā)現(xiàn)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(qū)表面激勵出的沿球表面?zhèn)鞑サ牟ㄐ巍?/p>

球的散射場可以用θ和的函數(shù)表示，散射方向與入射方向?qū)η蛐乃纬傻碾p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(guān)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(guān)，僅根據(jù)球的電尺寸進行變化，球的單站RCS計算結(jié)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(qū)、諧振區(qū)和高頻區(qū)。當時，σ隨單調(diào)增加，在處達到極大值；在時，σ隨的增加圍繞振蕩，且振蕩幅度越來越小；在時，σ近似于幾何光學值。由于金屬球光學區(qū)的RCS特征，所以用金屬球?qū)走_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(xiàn)象給出解釋。如圖3所示，環(huán)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(jù)相位疊加的總的RCS就產(chǎn)生了有規(guī)律的干涉波形，這個減幅干涉圖樣在區(qū)域內(nèi)的峰-峰間距發(fā)生路徑差為1λ的現(xiàn)象，即相位差為：的現(xiàn)象，其中，干涉圖樣波峰之間的常數(shù)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(jié)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。

參考文獻

[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.雷達目標特性[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[5]王國玉.雷達對抗試驗替代等效推算原理與方法[M].北京：國防工業(yè)出版社，2002.

[6]張德保等.外場毫米波RCS測量中的無源標校法[J].船舶電子對抗，2006（29）：31-33.

作者單位

西安航空職業(yè)技術(shù)學院 陜西省西安市 710089