雷达散射截面RCS
基于有限元建模的高频地波雷达船只目标RCS计算

基于有限元建模的高频地波雷达船只目标RCS计算刘玉伟【摘要】雷达目标散射截面是衡量目标散射特性的重要参数,特别是处于地波雷达谐振区的船只后向散射特征,在雷达成力估计、舰船目标检测、类型识别等方面非常有用.为了有效预估高频地波雷达海面船只目标的散射特性,提出一种基于有限元建模的高频地波雷达谐振区舰船目标RCS计算方法.该方法首先利用3D-MAX对典型器只进行建模,然后利用有限元方法对船只模型进行网格剖分,最后计算出谐振区舰船目标RCS值.通过对仿真结果的分析表明,谐振区目标RCS受雷达频率、方位角等因素影响明显.%Radar cross section is an important parameter to measure the target scattering characteristics. Especially, radar backscattering characteristic of the vessel is useful in the radar power estimation, ship detection and identification in the resonance region. To estimate the scattering charaeteristic of ship targets in HF band, a calculation method which is based on a finite element modeling is proposed. This method is proved to be suitable for ship RCS calculation in resonance region. Surface modeling software 3D-MAX method is used to model a typical vessel, and the ship model is performed mesh dissection Finally ship RCS in radar resonance region is calculated. Through analysis of the simulation results, it shows that the radar frequency and azimuth have significant effect in calculation of ship RCS.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)014【总页数】4页(P114-116,120)【关键词】高频地波雷达谙振区;目标RCS;3D-MAX;有限元【作者】刘玉伟【作者单位】中国海洋大学信息科学与工程学院,山东,青岛,266100【正文语种】中文【中图分类】TN911-34;TP3190 引言高频超视距地波雷达(HFSWR)是实现大范围海上船只目标监视监测的重要手段,具有测量精度高,监测面积大,相对投资较少等优点,且不受天气影响,可对海上移动船只目标实施持续跟踪。
海面舰艇雷达散射截面积

海面舰艇雷达散射截面积摘要:一、引言二、海面舰艇雷达散射截面积的定义与重要性1.雷达散射截面的定义2.雷达散射截面积的重要性三、影响海面舰艇雷达散射截面积的因素1.目标形状2.目标结构3.材料特性4.频率5.入射波极化6.接收天线极化7.目标相对雷达的姿态四、海面舰艇雷达散射截面积的计算方法1.平面波照射点目标的计算方法2.距离R 处的观测点的散射功率密度计算方法五、海面舰艇雷达散射截面积的应用1.雷达隐身技术2.雷达探测能力提升六、结论正文:一、引言雷达散射截面积(Radar Cross Section,简称RCS)是雷达隐身技术中的一个重要概念,它表征了目标在雷达波照射下所产生回波强度的一种物理量。
对于海面舰艇来说,雷达散射截面积的大小直接关系到其被雷达探测到的概率和距离。
因此,研究海面舰艇雷达散射截面积具有很大的实际意义。
二、海面舰艇雷达散射截面积的定义与重要性(1)雷达散射截面的定义雷达散射截面是指一个假想面积,其定义基于平面波照射点目标。
对于一个给定的目标,在特定条件下,入射波能量密度可以看作是该目标截获的功率。
雷达散射截面的名2、称:RCS(RadarCrossSection)雷达散射截面雷达散射截面积雷达截面雷达截面积雷达散射截面常用表示公式推导目标处,入射波能量密度为其定义基于平面波照射点目标对于真空中的平面波,有:真空波阻抗:真空磁导率:真空介电常数12iiiwEH0iiEHk01iiHkE0000120376.70070410Hm1208.8510Fm 则入射波能量密度为目标截获功率为20011122iiiwEH0011122iiiPwEH 在距离R 处的观测点,散射功率密度为散射功率密度定义为3、平面波假设,目标为点目标(远场),要求所以2202220111488siiPwEH(2)雷达散射截面积的重要性雷达散射截面积的大小直接影响到目标被雷达探测到的概率和距离。
在实际应用中,降低雷达散射截面积可以提高目标的隐身能力,从而降低被雷达探测和跟踪的风险。
RCS测量中关于紧缩场的研究与设计

RCS 测量中关于紧缩场的研究与设计摘要RCS 测量中,场地的质量对测量结果影响很大,随着技术发展,室内紧缩场成为主要的测试场地,因此加大对紧缩场的研究很有必要。
本文在介绍了RCS 测量相关概念的基础上,重点介绍了紧缩场的基本原理,在此基础上,根据圆对称条件,完成了前馈卡塞格伦紧缩场的设计,最后得到设计结果。
关键词:RCS 测量;圆对称条件;前馈卡塞格伦紧缩场第1章 引言随着我国科学技术的发展,RCS 测量中对测试场地的要求也越来越高,紧缩场有着保密性好、测试方便、测试时间短、不受环境影响等多种优点,因此受到更多的关注,增加对紧缩场的研究,对测量有着很大的意义。
第2章 RCS 测量概念电磁散射测量含义:它是电磁波在物体上产生的感应电流的再辐射。
物体被称为散射体,散射体和天线的区别仅仅是源点位置的不同。
RCS 测量即是电磁散射测量。
RCS 是指雷达散射截面。
它的定义为:2224lim iS R E ERπσ∞→= (2.1)表征雷达目标截获和散射信号功率的能力,它并不是实际面积,与距离R 无关。
目标雷达散射截面并不代表任何意义上的实际面积[1]。
同时,它要满足远场条件:单一平面波照射和单一平面波散射条件。
近场即是非单一平面波照射和非单一平面波散射。
没有近场散射的RCS 定义,但是有散射方向图。
矢量背景对消:利用衰减器和移相器,使接收机的接受信号最小,这样做是为了利用发射信号的一部分抵消天线之间的直漏信号及目标支架和背景的散射信号。
RCS测试系统:分为连续波测试体制和扫频波测试体制[2]。
分别如下图所示:图2.1连续波测试体制示意图图2.2扫频波测试体制示意图矢量网络分析仪:它在测量信号的完整性,参数测量,射频测量中有着很大的应用。
根据使用经验,总结了它的使用注意方面:1、测试前需进行校准;2、测试时设置的频点要将需测试的频点包含在内;3、中心频率时不能设太大,否则影响测试准确性;4、在进行测试时要尽量保证同轴线不弯曲。
目标雷达散射截面(RCS)的高频预估方法

目标雷达散射截面(RCS)的高频预估方法
彭勇;郑少山
【期刊名称】《天水师范学院学报》
【年(卷),期】2001(021)002
【摘要】利用物理光学(PO)、几何绕射理论(GTDMEC)、物理光学+物理绕射理论(等效流)(PO+PTDMEC)等高频预估方法计算了平板的RCS.GTDMEC和
P0+PTDMEC结果与实验结果和文献[1]吻合很好.
【总页数】2页(P23-24)
【作者】彭勇;郑少山
【作者单位】张掖师范高等专科学校物理系,甘肃,张掖,734000;张掖师范高等专科学校物理系,甘肃,张掖,734000
【正文语种】中文
【中图分类】TN959.1
【相关文献】
1.一种角反射体雷达散射截面积的高频预估算法 [J], 范学满;胡生亮;贺静波
2.多雷达联网对低散射截面积(RCS)目标检测能力研究 [J], 陆林根
3.用扩展物理光学(E.P.O)计算旋转对称目标雷达散射截面(RCS) [J], 刘键;吕长荣
4.高频地波雷达天线阵雷达散射截面的预估 [J], 曹庆;高火涛;杨子杰
5.太赫兹粗糙金属目标镜面雷达散射截面预估方法 [J], 逄爽;曾旸;杨琪;邓彬;王宏强
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微波雷达测试方法与目标RCS评估

一
5 # 2 #
雷 达 最 大 回 波 电 压 ( m V )
1 60 0 1 1 5 0
准确性。 微 波 雷 达 对 角反 射 器 的测 试 数 据 见 下 表
5 理论上: 1 。 l 0 g 0 -
m ax
=
【 关键词 】散射 特性 R C S对路路面作为背景,选择微波 交通雷达系统实际工作条件下的探测角度、探 测距离等 ,不但可大大减化测试的复杂性,而
且 测 试 条 件 与 实 际情 况 相 同 ,可 建 立 数 据 库 , 并 直 接 将 其 应 用 于 路 面 车 辆 的 目标 散 射 特 性 分
通过 已知 R CS大 小的标准 角反射 体的标 定信 号 ,进行对比后来进行计算的。 在测试 环境与测 试条件都一致 的条件下 ,
( 3 )
参考文献
[ 1 ] 阮颖铮 等 .雷达截 面与 隐 身技术 [ M ] . 北
京 .国 防 工 业 出版 社 , 1 9 9 3 .
式 中 ,U。 一 输 出 电 压 ;U ,U 一 不 同 测 试 目标 的输 出 电压 : P . ,P 2 一 不 同 测 试 目标 的
r,
1 o l o g
太
=2 0 l o g
U 丈
f 2 1
3微波雷达对数视频放大的测试方法
在 微波 雷达 对地 面车 辆 的实际 测试 中,
大 车辆 ( 强信 号 )和 小 车辆 ( 弱信 号 )之 间 的
程 ,在 忽略测试 的次要因素,抓住主 要因素的 基础上 ,存在 简单方便的车辆 目标 的测试 方法
果 评 估
式( 3 )同样 可知,只要测 出大 车辆 的雷 达低 频 输 出电压 U大和 小车辆 的 雷达低频 输 出电压
RCS计算方法【范本模板】

RCS的计算方法内容提要·目标RCS精确解法·矩量法·高频区目标RCS近似计算方法–几何光学法–物理光学法–几何绕射理论–物理绕射理论目标RCS精确解法·波动方程2 22 2 ·边界条件n ⋅(E1 E2 ) = 0n ⋅(H1 H 2) = 0 n ⊕ (D1 D2 ) = 〉 sn ⊕ (B1 B2) = 0·限制·求解上述方程必须要使物体表面与某一个可分离的坐标系相吻合,也即有严格级数解可以利用时,波动方程才能有严格的解析解。
·但只有少数几种形体能满足这种要求。
E + k E = 0H + k H = 0n + 1 =n 1 ( 1) ( 2 )(b n a n )目标RCS 精确解法· 球的后向散射雷达散射截面⎛ =2n 2ˆ ˆ ˆˆ ˆ ˆ矩量法· 控制方程– Stratton —Chu 积分方程E s = +s [i ⎤∝ (n ⋅ H )⎭ +(n ⋅ E ) ⋅ (n ⊕ E ) ⎭ ]ds H s =+s[i ⎤∝ (n ⋅ E )⎭ +(n ⋅ H ) ⋅ (n ⊕ H ) ⎭ ]ds矩量法·求解思路–将积分方程写成带有积分算符的符号方程;–将待求函数表示为某一组选用的基函数的线性组合并代入符号方程;–用一组选定的权函数对所得的方程取矩量,得到一个矩阵方程或代数方程组;–求解代数方程组。
·特点––––精度较高在目标外部轮廓取样时,间隙不得超过波长的1/5左右。
当目标尺寸与波长相比很大时,取样数量十分庞大主要用于低频区和谐振区的散射问题.高频区目标RCS近似计算方法·依据–大多数探测雷达的波长都远远小于飞行器的特征尺寸。
–在高频区复杂目标的散射场可看作各个散射源产生的散射场的综合。
·方法––––几何光学法物理光学法几何绕射理论物理绕射理论几何光学法·概念–当电磁波波长与目标尺寸相比很小时,可以近似地用几何光学的观点来研究物体上电磁波的散射现象.–几何光学法是一种射线追踪方法,波长被认为是无限小,能量沿着细长管(射线管)传播.–电磁波照射到表面光滑的良导体目标时,其后向散射并不发生在整个表面上,而发生在一些很小的面元上,这些元面切平面垂直于入射线。
雷达散射截面对飞机生存力的影响

北京航空航天大学学报科技期刊JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITYOF AERONAUTICS AND ASTRONAUTICS1998年5期雷达散射截面对飞机生存力的影响马东立 张 考(北京航空航天大学 飞行器设计与应用力学系) 摘 要 飞机的雷达散射截面(RCS)是影响飞机生存力的重要因素之一.建立了飞机对由预警雷达、截击机和地空导弹组成的现代化空防系统的生存概率的计算方法.其中包括发现概率、击中概率和击毁概率的计算.在计算发现概率时,考虑了天线方向图传播因子和大气损耗的影响;在计算击中概率时,考虑了信噪比对脱靶距离的影响.通过计算,分析飞机的RCS对生存力的影响.研究结果表明,减缩飞机的RCS不仅可以显著降低飞机被探测的概率,而且还可以缩短截击机和地空导弹对飞机的最远拦截距离.为提高飞机的生存力必须降低飞机的RCS.关键词 飞机;预警雷达;地空导弹;生存力;雷达散射截面 分类号 V 271.41Effect of Radar Cross Section on Aircraft SurvivabilityMa Dongli Zhang Kao(Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Dept. of Flight Vehicle Design and AppliedMechanics) Abstract Radar cross section (RCS) of an aircraft is one of the important influences on aircraft survivability. A computational method for the probability that an aircraft survives hostile air-defensesystem consisting of early warning radar, interceptor and surface-to-air missile has been developed inthis paper. The method includes calculation of the probability of detection, the probability of hit and the probability of kill. The influence of the pattern propagation factor and atmospheric loss and theinfluence of signal-to-noise radio on miss distance are considered in calculating the probability ofdetection and the probability of hit, respectively. The effect of RCS on aircraft's survivability isanalyzed by the calculation. The results show that reduction of aircraft's RCS can remarkably reduce the probability of detection, and decrease the maximum intercept distance when interceptor and surface-to-air missile intercept penetrating aircraft. In order to enhance the aircraft survivability, its RCS must be reduced.Key words airplanes; early warning radar; surface-to-air missile; survivability; radar cross section 现代战争中军用飞机将面临着由预警雷达、截击机、地空导弹和防空火炮组成的现代化空防系统.一架军用飞机能否在这样的现代化空防系统中生存,是决定战争胜负的重要方面.特别是,随着遥感和探测技术的飞速发展,空防系统的探测距离、射击精度和抗干扰能力等迅速提高,作战飞机的生存力受到越来越严重的威胁.因此,提高军用飞机的生存力愈来愈受到重视.目前,生存力已成为军用飞机最优先考虑的技术指标之一,并已成为一种设计准则. 飞机生存力是指飞机躲避和(或)经受住人为敌对环境的能力[1],可以用生存概率P S度量.影响飞机生存力的因素有很多.其中,最重要的因素之一是飞机自身的特征信号.飞机的特征信号包括声学、光学、红外以及雷达特征信号.特别是因为雷达探测距离远并且很多空防武器是雷达制导,所以飞机的雷达特征信号减缩对提高飞机的生存力尤为重要. RCS是反映飞机雷达特征信号的重要指标.本文就RCS对飞机生存力的影响展开深入的讨论. 1 飞机生存概率计算方法1.1 雷达探测飞机的发现概率 由雷达作用距离方程出发,引入一特征常数C s,可以得到[2]S/N=(F/R)4(Csσ/Lα)(S/N)min(d)(1)式中 S/N是雷达天线输入端的信噪比;σ是飞机的RCS;(S/N)min(d)是发现概率为d时雷达系统的最低可检测信噪比;Lα是大气损耗因子;F是天线方向图传播因子;R为飞机到雷达的距离;C s是雷达特征常数[3],它与天线射线仰角及射线传播路径无关. 在一定的虚警概率P fa下,雷达一次扫描对目标的发现概率为(2)式中 为一次扫描脉冲积累数;y0为虚警时的检测门限. 1.2 威胁体击中飞机的概率 威胁系统将威胁体战斗部导引至接近飞机位置的能力,可以用威胁体相对飞机的脱靶距离来衡量.当使用雷达跟踪目标时,脱靶距离不仅依赖于系统火控/制导精度,而且也依赖于跟踪雷达系统的跟踪精度.经推导,脱靶距离的标准差为(3)式中 A、B、C为与雷达有关的3个常数,其计算方法见文献[2]. 对于非高能炸药战斗部(或触发式引信高能炸药战斗部),击中飞机的概率P H为[2](4)式中 A P为飞机迎击面积. 对于装有近炸引信的高能炸药战斗部,击中飞机的概率P H为[2]P H=A P/(2πσ2r+AP)(5)1.3 飞机的生存概率 单发击毁概率P KSS是衡量飞机生存力的最基本指标. 对于触发式引信战斗部(或非爆炸性弹头)这种类型的威胁,有(6)式中 A V为飞机易损面积. 对于近炸式引信战斗部这种类型的威胁,有 (7)式中为战斗部的杀伤半径;P f为引信的引爆概率;r c为引信的引爆截止半径. 飞机在单次射击中的生存概率为P S=1-P d*P KSS(8) 在确定了P KSS后,可进一步计算飞机飞经整个空防阵地的生存概率,详见文献[2].2 算例与分析 以飞机对某一战略要地突防为例,计算飞机的生存概率.2.1 空防系统配置图1 要地空防系统假定战略要地位于O点,建立如图1所示的坐标系.若已知突防飞机的袭击方向来自以战略要地为圆心、圆心角为•d的扇形范围,则主要讨论这一区域内空防系统的作用.假定空防系统由远程警戒雷达、截击机和地空导弹系统组成.远程警戒雷达等间距布置在以要地为圆心、半径为r ewr的弧形防线上;机场位于距要地半径为r a、方位角为•a的位置;地空导弹等间距布置在以要地为圆心、半径为r sam的弧形防线上.在编制计算突防飞机生存概率程序时,上述空防系统配置参数可以任意指定.对于具体的算例,假定扇形空防区域的圆心角为•d=180°.在r ewr=100km的弧形防线上等间距布置4部远程警戒雷达,两两之间的距离为100km,它们分别位于方位角为0°、60°、120°和180°的位置;机场位于在r a=40km、方位角为90°的位置;在r sam=30km的弧形防线上布置5个地空导弹阵地,它们分别位于方位角0°、45°、90°、135°和180°,并假设每个地空导弹阵地只有一部发射架.2.2 突防模式 假设飞机以飞行速度V t=300m/s和飞行高度H t=12km沿方位角为•t=90°的直线从远方向战略要地突防.2.3 空防作战过程 当飞机突防到某一距离时,远程警戒雷达发现目标,发现目标后立即向机场告警.考虑截击机在机场待命的情况.当机场接到敌情通报后,经短暂的地面反应时间截击机起飞并以最大爬升率快升到有利高度,然后被引导飞向目标.飞至某一距离时,截击机机载雷达发现目标.经敌我识别、目标截获后,雷达被锁定并转为自动跟踪状态.当突防飞机进入截击机导弹最大发射距离之内的有效攻击区时,截击机发射中程空空导弹.若未击毁目标,则继续发射第2枚空空导弹.在飞机拦截过程中不考虑红外弹格斗问题,因为本文的研究范围限制为飞机对雷达制导武器的对抗. 若目标飞机突破截击机的拦截,则继续飞向战略要地.当飞至某一距离时,地空导弹搜索雷达发现目标.然后,由地空导弹跟踪雷达跟踪并截获目标.若理论反应时间T t大于系统反应时间T r,则目标还没有飞临发射区远界,发射导弹的一系列工作已准备就绪,这种情况导弹系统需等至目标飞到发射区远界处,再发射导弹;若T t≤T r,则地面设备还没有做好发射准备或刚好做完发射准备,目标已飞临发射远界,该情况应在设备准备好后,立即发射导弹.若第1枚地空导弹未击毁目标,则继续发射第2枚、第3枚和第4枚.但每次发射地空导弹都必须满足发射条件.3个地空导弹阵地均可独立发射导弹拦截.2.4 计算结果与分析 对不同RCS的飞机向战略要地突防进行了计算,结果见图2~图5. 由图2可以看出:当飞机的RCS由30dBm2降到10dBm2时远程警戒雷达发现飞机的预警距离(即,发现概率为50%对应的飞机到要地的水平距离)变化不大,而飞机的RCS在10~-20dBm2之间时,远程警戒雷达发现飞机的预警距离随RCS的降低而显著缩短.图2 预警雷达对突防飞机的P d随R的变化曲线图3表示飞机被拦截的最远距离R max(第1次被拦截的距离)与飞机RCS的关系.从图中看出,RCS 从30dBm2降到10dBm2,最远拦截距离变化不大.这是由于:①预警雷达对RCS为30~10dBm2的目标预警距离变化不大,导致截击机起飞拦截的时间相差不多;②虽然截击机的机载雷达对30~10dBm2的目标探测距离相差较大,但是截击机发射中距空空导弹总是必须在目标进入射程之后.还可以看出,当RCS从10dBm2进一步降低时,则飞机被拦截的最远距离显著下降. 由图4看到,飞机的生存概率随突防距离的变化曲线呈阶梯状.这是因为在突防飞机被拦截之前生存概率为1,而拦截后,将下降到某一数值并保持到第2次拦截之前. 图5是不同RCS的飞机对地空导弹系统突防的计算结果,它表明:飞机的RCS从30dBm2降到10dBm2,飞机生存概率曲线基本一致.这是因为虽然地空导弹搜索雷达对10dBm2以上的目标发现距离相差甚远,但是仍然需在目标飞至发射区远界处才能发射导弹,所以地空导弹最远拦截位置不变.而对于RCS为0dBm2的飞机,由于雷达发现距离变短,经系统反应时间后飞机已处于导弹发射区内部,因此,最远拦截距离变小.对于RCS小于或等于-10dBm2的飞机可以安全通过地空导弹的防御,即RCS小于或等于-10dBm2的飞机,从远方突防到R=0km的生存概率一直保持为P S=1.其原因是地空导弹搜索雷达对飞机的发现距离已变得足够短,致使地空导弹尚未做好发射准备,飞机已通过.图3 最远拦截距离R max与突防飞机RCS的关系图4 截击机拦截时突防飞机的P S随R的变化曲线图5 地空导弹拦截时突防飞机的P S随R的变化曲线3 结 论 由上述计算和分析得出如下结论:飞机RCS的减缩作为飞机敏感性减缩的一项内容对提高飞机的生存力具有突出的效果.它表现为:①飞机RCS的减缩降低了突防飞机被预警雷达和地空导弹搜索雷达发现的距离;②飞机RCS的减缩缩短了截击机和地空导弹对突防飞机的最远拦截距离;③飞机RCS的减缩提高了飞机的生存概率. 第一作者 男 31岁 副教授 100083 北京 1) 航空科学基金(93B51016)资助项目参 考 文 献1 Ball R E. The fundamentals of aircraft combat survivability analysis and design. New York : American Institute of Aeronautics and Astronautics,Inc, 1985. 311~3232 马东立.飞机生存力评估与敏感性减缩设计:[学位论文].北京:北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系,19963 张 考.飞行器对雷达隐身性能计算与分析.北京:国防工业出版社,1997.34~37 收稿日期: 1997-03-19。
角反射器rcs计算公式

角反射器rcs计算公式
角反射器(Corner Reflector)是一种常用于雷达测量和无线通信的装置,它能够将来自任意方向的电磁波束反射回原方向。
角反射器的RCS(Radar Cross Section)计算公式是用来计算角反射器对雷达波束的散射强度。
RCS是一个物体对电磁波的散射能力的量度,它表示当电磁波射到物体表面时,被物体散射回的能量的大小。
对于角反射器而言,它的形状决定了它的散射特性。
一般而言,角反射器的RCS计算公式可以通过以下步骤得到:
1. 首先,确定角反射器的几何参数,包括长度、宽度和高度。
2. 根据角反射器的几何参数,计算其有效反射面积(Effective Reflective Area,ERA)。
ERA是指角反射器在雷达波束射到时有效接收到的电磁波能量的总和。
3. 最后,根据ERA和入射波的功率密度,使用雷达方程计算RCS。
雷达方程是用来计算接收信号功率与发射信号功率之间的关系的公式。
RCS的单位通常是平方米(m)。
需要注意的是,角反射器的RCS计算公式只是一个理论模型,实际应用中可能会受到多种因素的影响,如天线方向性、波束形状等。
因此,在实际应用中,通常需要进行额外的校正和实测,以提高测量的准确性。
总结起来,角反射器的RCS计算公式是一个用来计算角反射器对雷达波束的散射强度的理论模型,通过计算几何参数和应用雷达方程,可以得到角反射器的RCS值。
这个公式在雷达测量和无线通信领域具有重要的应用价值。
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Directivity: The ratio of the power scattered back in the radar's direction to the power that would have been backscattered had the scattering been uniform in all directions (i.e. isotropically).
reradiated from the target.
Reflectivity: The percent of intercepted power reradiated (scattered) by the target.
Figure 1. Concept of Radar Cross Section
RADAR CROSS SECTION (RCS)
Radar cross section is the measure of a target's ability to reflect radar signals in the direction of the radar receiver, i.e. it is a measure of the ratio of backscatter power per steradian (unit solid angle) in the direction of the radar (from the target) to the power density that is intercepted by the target.
The RCS of a target can be viewed as a comparison of the strength of the reflected signal from a target to the reflected signal from a perfectly smooth sphere of cross sectional area of 1 m2 as shown in Figure 1 .
An aircraft target is very complex. It has a great many reflecting elements and shapes. The RCS of real aircraft must be measured. It varies significantly depending upon the direction of the illuminating radar.
perturbations due to creeping waves. See the discussion at the end of this section for further details.
4-11.1
SPHERE
F max = B r 2
CYLINDER
F max = 2B r h2
on the beam does not have coverage. Beam coverage is
TAIL
frequently not provided due to inadequate power available to
To reduce drag during tests, towed spheres of 6", 14" or 22" diameter may be used instead of the larger 44" sphere, and the reference size is 0.018, 0.099 or 0.245 m2 respectively instead of 1 m2. When smaller sized spheres are used for tests you may be operating at or near where 8-radius. If the results are then scaled to a 1 m2 reference, there may be some
F max = 15.6 B L4
38 2
L
could be zero
reflected to radar
Figure 3. Backscatter From Shapes
In Figure 4, RCS patterns are shown as objects are rotated about their vertical axes (the arrows indicate the direction of the radar reflections).
The corner reflector has an RCS almost as high as the flat plate but over a wider angle, i.e., over ±60E. The return from a corner reflector is analogous to that of a flat plate always being perpendicular to your collocated transmitter and receiver.
E BEAM
BEAM
E
nose/tail area, largely because of reflections off the engines or
propellers. Most self-protection jammers cover a field of view of
+/- 60 degrees about the aircraft nose and tail, thus the high RCS
4-11.2
Figure 5 shows a typical RCS plot of a jet aircraft. The plot is an azimuth cut made at zero degrees elevation (on the aircraft horizon). Within the normal radar range of 3-18 GHz, the radar return of an aircraft in a given direction will vary by a few dB as frequency and polarization vary (the RCS may change by a factor of 2-5). It does not vary as much as the flat plate.
8
FLAT PLATE
F max = 4B w2h2
82
CORNER
F max = 8B w2h2
82
F max = 4B L4
382
F maedral Corner Reflector
L
L
TILTED PLATE
Same as above for what reflects away from the plate and
0.093m
0.093m
Small Flat plate RCS = 1 m2 at 10 GHz or 0.01 m2 at 1 GHz
1m
Flat Plate
F = 4 Bw2 h2/82 Sphere F = Br2
Flat Plate RCS = 14,000 m2 at 10 GHz or 140 m2 at 1 GHz
The conceptual definition of RCS includes the fact that not all of the radiated energy falls on the target. A target’s RCS (F) is
most easily visualized as the product of three factors: F = Projected cross section x Reflectivity x Directivity . RCS(F) is used in Section 4-4 for an equation representing power
SPHERE
FLAT PLATE
CORNER
Figure 4. RCS Patterns
Targets such as ships and aircraft often have many effective corners. Corners are sometimes used as calibration targets or as decoys, i.e. corner reflectors.
1m
44 in
(1.13 m)
Sphere RCS = 1 m2 Independent
of Frequency*
* See creeping wave discussion for exception when 8<< Range and 8 << r
Figure 2. RCS vs Physical Geometry
Figures 2 and 3 show that RCS does not equal geometric area. For a sphere, the RCS, F = Br2, where r is the radius of the sphere.
The RCS of a sphere is independent of frequency if operating at sufficiently high frequencies where 8<<Range, and 8<< radius (r). Experimentally, radar return reflected from a target is compared to the radar return reflected from a sphere which has a frontal or projected area of one square meter (i.e. diameter of about 44 in). Using the spherical shape aids in field or laboratory measurements since orientation or positioning of the sphere will not affect radar reflection intensity measurements as a flat plate would. If calibrated, other sources (cylinder, flat plate, or corner reflector, etc.) could be used for comparative measurements.