标准化雷达后向散射截面normalizedradarcrosssection

武装直升机雷达散射截面计算及雷达吸波材料影响分析陈炀;招启军;蒋相闻;蒋勇猛【摘要】为提高直升机雷达散射特性预估的准确性,建立了目标雷达散射特性分析的计算电磁学(Computational electromagnetics method,CEM)方法,并开展了吸波涂层对直升机雷达散射截面(Radar cross section,RCS)特性影响的研究.首先,对复杂目标(例如直升机)进行几何建模和网格划分,获得空间网格单元上的电磁场信息,作为整个电磁场仿真分析的计算基础.然后,通过介质球和涂覆电磁介质导体球的算例对比,分析结合共形技术的时域有限差分法(Finite difference time domain,FDTD)在处理介质物体及涂覆涂层介质物体的有效性,结果表明FDTD方法计算结果与级数解吻合.在此基础上,计算和对比了金属旋翼以及涂覆吸波涂层旋翼的RCS特性,分析了典型方位角入射下全机涂覆前后对RCS特性的影响.研究表明:旋翼表面全涂覆雷达吸波材料(Radar absorbing material,RAM)后对直升机旋翼的RCS抑制效果明显,在全机强散射部位涂覆RAM可以显著地降低RCS特性,涂层的使用在直升机的隐身设计中起到关键的作用.【期刊名称】《南京航空航天大学学报》【年(卷),期】2019(051)001【总页数】8页(P75-82)【关键词】直升机;旋翼;时域有限差分法;共形技术;涂层;雷达吸波材料;雷达散射截面【作者】陈炀;招启军;蒋相闻;蒋勇猛【作者单位】南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室,南京,210016;南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室,南京,210016;南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室,南京,210016;南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室,南京,210016【正文语种】中文【中图分类】V218武装直升机凭借火力强、机动性好的卓越性能在争夺低空制空权中发挥着越来越重要的作用，是现代立体合成作战中不可缺少的高技术装备[1]。

雷达相关专业术语解释A/BADCAnalog to Digital Converter模数转换器，将模拟(连续)信号转换成数字(数字)信号的电子设备。

AESAActive Electronically Scanned Array有源电子扫描阵列，每个辐射阵元都配装有一个发射/接收组件，每一个组件都能发射和接收电磁波。

AEWRAirborne Early Warning Radar机载预警雷达，预警机的雷达控制系统，用于搜索、监视与跟踪空中和海上目标，并指挥、引导己方飞机执行作战任务。

AGCAutomatic Gain Control自动增益控制，放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动控制方法。

AIArtificial Intelligence人工智能，研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。

Air and Missile Defence Radar防空反导雷达，先进的数字阵列雷达，双波段（X波段和S波段）ASARAdvanced Synthetic Aperture Radar先进合成孔径雷达ATRAutomatic Target Recognition自动目标识别，基于传感器获取的数据自动识别目标或对象的算法或设备。

AN/TPY-2，...美军命名规则，联合电子类型命名系统B/C/DBDSBeiDou Navigation Satellite System中国北斗卫星导航系统BPFBandpass Filter带通滤波器，仅允许特定频段的波通过而屏蔽其他频段的设备。

CETCChina Electronics Technology Group Corporation中国电子科技集团有限公司Constant False Alarm Rate恒定虚警率，在干扰环境下，雷达自动调整灵敏度，使得虚警概率保持恒定不变。

Cognitive Radar认知雷达，利用目标和环境信息智能地选择发射波形、工作方式和系统配置的新体制雷达系统。

线性调频（LFM ）脉冲压缩雷达仿真一． 雷达工作原理雷达是Radar （RAdio Detection And Ranging ）的音译词，意为“无线电检测和测距”，即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置，这也是雷达设备在最初阶段的功能。

典型的雷达系统如图1.1，它主要由发射机，天线，接收机，数据处理，定时控制，显示等设备组成。

利用雷达可以获知目标的有无，目标斜距，目标角位置，目标相对速度等。

现代高分辨雷达扩展了原始雷达概念，使它具有对运动目标(飞机，导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。

雷达的应用越来越广泛。

图1.1：简单脉冲雷达系统框图雷达发射机的任务是产生符合要求的雷达波形（Radar Waveform ），然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去，遇到目标后，电磁波一部分反射，经接收天线和收发开关由接收机接收，对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。

假设理想点目标与雷达的相对距离为R ，为了探测这个目标，雷达发射信号()s t ,电磁波以光速C 向四周传播，经过时间R C 后电磁波到达目标，照射到目标上的电磁波可写成：()Rs t C -。

电磁波与目标相互作用，一部分电磁波被目标散射，被反射的电磁波为()Rs t Cσ⋅-，其中σ为目标的雷达散射截面（Radar Cross Section ,简称RCS ），反映目标对电磁波的散射能力。

再经过时间R C 后，被雷达接收天线接收的信号为(2)Rs t C σ⋅-。

如果将雷达天线和目标看作一个系统，便得到如图1.2的等效，而且这是一个LTI （线性时不变）系统。

图1.2：雷达等效于LTI 系统等效LTI 系统的冲击响应可写成: 1()()Miii h t t σδτ==-∑ (1.1)M 表示目标的个数，i σ是目标散射特性，i τ是光速在雷达与目标之间往返一次的时间，2ii R cτ=(1.2) 式中，i R 为第i 个目标与雷达的相对距离。

海浪波谱仪微波散射模型储小青;何宜军【摘要】Objective]A sea surface scattering model was established in order to agree well with measurement data for SWIM (Surface Waves Investigation and Monitoring).[Methods]The forward transfer functionfrom sea surface directional wave spectrum to normalized radar cross section (NRCS,σº)was developed based on Kirchhoff approximation and quasi-specular reflec﹣tion theory.Precipitation radar (PR)on the Tropical Rainfall Mapping Mission (TRMM)pro﹣vides NRCS at low incidence angles.The model is tested using measurements from PR.[Re-sults]By using the quasi-specular scattering theory,combined with Gram-Charlier expansion of probability density function of wave slopes to the forth order,the modeled NRCS agrees well with radar measurements from nadir to 18º.[Conclusion]For SWIM,the sea surface scattering can be presentedby quasi-specular scattering theory,combined with Gram-Charlier expansion of probability density function of wave slopes to the forth order.%【目的】建立与观测数据相符的海浪波谱仪(SWIM)散射模型。

第40卷第3期2021年6月红外与毫米波学报J.Infrared Millim.Waves Vol.40，No.3 June，2021大动态范围太赫兹频段雷达散射截面测量乔鸿展1，2，钟凯1，2*，史杰1，刘阳1，2，刘科飞1，2，徐德刚1，2，姚建铨1，2（1.天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所，天津300072；2.光电信息技术教育部重点实验室，天津大学，天津300072）摘要：针对目前太赫兹频段雷达散射截面（RCS）测量动态范围较小的问题，提出了一种结构分段定标结合数据分段处理的大动态范围RCS获取方法。

基于相对定标理论分析了单一定标测量方式对RCS测量范围与测量精度的限制，并通过对光滑金属球与圆柱的实验测量进行了验证。

通过光滑金属平板的RCS测量讨论了衰减元件的引入对系统测量精度与测量范围的影响。

在此基础上，利用结构分段定标结合数据分段处理对弹头模型的RCS进行了测量，成功获得了弹头模型的主要散射特征，实现了目前已知最高的63dB动态范围，测量结果与仿真计算结果一致。

关键词：雷达散射截面；太赫兹；大动态范围中图分类号：TN95文献标识码：ALarge-dynamic-range radar-cross-section measurement in theterahertz bandQIAO Hong-Zhan1，2，ZHONG Kai1，2*，SHI Jie1，LIU Yang1，2，LIU Ke-Fei1，2，XU De-Gang1，2，YAO Jian-Quan1，2（1.Institute of Laser and Optoelectronics，School of Precision Instrument and Opto-electronics Engineering，Tianjin University，Tianjin300072，China；2.Key Laboratory of Opto-electronics Information Technology（Ministry of Education），Tianjin University，Tianjin300072，China）Abstract：A method to overcome the problem of limited dynamic range in current radar-cross-section（RCS）measuring systems in the terahertz band was proposed，by adopting structural subsection calibration and data subsection process‐ing.The limitation of onefold calibration on the RCS measurement range and accuracy was analyzed based on the rela‐tive calibration theory，and verified by experimental measurement of a smooth metal sphere and a smooth metal cylin‐der.A smooth metal plate was also used to discuss the effect of using signal attenuators on the system measuring range and accuracy.Finally，the measurement of the RCS of a warhead model was realized by structural subsection calibration combined with data subsection processing，and the main scattering characteristics were successfully recognized.The measuring dynamic range reached63dB，which should be the highest as far as we know.The measured results accord‐ed well with the simulation results.Key words：radar cross section，terahertz，large dynamic range引言太赫兹频段（0.1~10THz）介于微波频段和红外频段之间，处于电子学向光子学的过渡区。

SAR后向散射系数简介合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）是一种利用雷达技术进行地面观测的无源遥感技术。

SAR后向散射系数是SAR技术中的重要参数之一，用于描述目标对雷达波的反射能力。

本文将介绍SAR后向散射系数的概念、计算方法以及其在地质勘探、环境监测和军事侦察等领域的应用。

SAR后向散射系数概述SAR后向散射系数（Backscattering Coefficient）是指目标表面单位面积内反射到接收机上的电磁波功率与入射电磁波功率之比。

它是描述目标对雷达波反射性能的重要指标，常用符号为σ。

SAR后向散射系数可以通过计算目标与背景之间的辐射差异来获取。

在SAR系统中，发射机发出一束电磁波，经过目标表面反射回接收机。

接收机接收到的信号经过处理后可以得到目标表面反射回来的电磁波功率。

根据辐射定律，可以计算出目标表面单位面积内的反射功率，进而得到SAR后向散射系数。

SAR后向散射系数计算方法SAR后向散射系数的计算方法主要有两种：几何光学模型和微波散射模型。

几何光学模型几何光学模型是一种简化的计算方法，它假设目标是理想的平面、光滑的表面。

根据几何光学原理，可以通过目标表面法线与入射波方向之间的夹角来计算反射波强度。

几何光学模型适用于目标较大且相对平滑的情况，但对于复杂形状和粗糙表面的目标来说，几何光学模型无法提供准确的结果。

微波散射模型微波散射模型是一种基于电磁理论和统计方法的计算方法，可以更精确地描述目标对雷达波的反射特性。

常用的微波散射模型包括吸收-衰减模型、Kirchhoff近似模型和物理光学模型等。

这些模型考虑了目标表面材料、形状、粗糙度等因素对散射特性的影响，可以提供更准确的SAR后向散射系数计算结果。

SAR后向散射系数应用领域SAR后向散射系数在地质勘探、环境监测和军事侦察等领域具有广泛的应用。

地质勘探在石油、天然气等矿产资源勘探中，SAR后向散射系数可以提供地下目标的信息。

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焊缝的雷达散射截面计算
对于雷达散射截面的计算，最常用的方法是物理光学法（PO法）和物理几何法（PG法）。

其中，PG法适用于处理具有规则形状的目标，而PO法适用于处理具有复杂形状和表面粗糙度的目标。

针对焊缝的雷达散射截面计算，可以采用PO法进行计算。

首先需要将焊缝的三维模型建立出来，并确定其表面属性（如表面粗糙度等）。

然后，将雷达信号入射到焊缝表面上，并根据辐射条件、媒介参数等因素计算出反射、散射和透射的电场分布。

接着，利用Maxwell方程组求解得到目标表面上的散射场分布，并进一步利用散射场分布计算出雷达散射截面。

需要注意的是，在计算时还要考虑到多次反射、折射等因素的影响，以保证计算结果的准确性。

总之，焊缝的雷达散射截面计算是一项非常复杂的工作，需要充分考虑到目标的几何形状、表面属性以及雷达辐射条件等因素，同时还需要借助计算机模拟等工具进行精确计算。

雷达散射截面测试技术陈潇;张杰;程磊;高正平【期刊名称】《物联网技术》【年(卷),期】2011(001)007【摘要】Radar cross-section （RCS） is an important factor to consider in the design of many systems whether it is for the airborne target or for the ground object in modern warfare, Its stealth performance decides its survivability directly. Along with the fast development of stealth technology, there is a high requirement for the improvement of radar cross-section measurement techniques to validate the performance of the designs. Such modern technologies as short pulse instrumentation radars,specially-designed outdoor RCS ranges, advanced indoor compact ranges, and low RCS pylons have developed the test technology greatly.%在现代化战争中，不论是空中目标还是地面目标，雷达散射截面（RCS）是系统设计的一个重要因素。

其隐身性能（雷达散射截面RCS）的大小直接影响其生存能力。

随着隐身技术的高速发展，对RCS的测试也提出了更高的要求。

文中介绍了现代短脉冲仪器雷达，特别是室外RCS测试场的测量原理和设计方法，同时介绍了高性能室内紧缩场以及低RCS散射支架等测试技术的发展。