飛機(jī)RCS動(dòng)態(tài)測(cè)量中標(biāo)準(zhǔn)體對(duì)測(cè)量結(jié)果的具體影響分析

丁歡

RCS的動(dòng)態(tài)測(cè)量是準(zhǔn)確了解飛機(jī)等復(fù)雜目標(biāo)電磁散射特征的一個(gè)重要途徑，而標(biāo)準(zhǔn)體的選擇又在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用。本文分析了標(biāo)準(zhǔn)體的物理特性、散射源及散射場(chǎng)等要素，并指出這些要素的變化對(duì)整個(gè)測(cè)量結(jié)果的具體影響。為建立動(dòng)態(tài)目標(biāo)特性數(shù)據(jù)庫(kù)，目標(biāo)RCS減縮以及目標(biāo)識(shí)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(dòng)態(tài)測(cè)量 定標(biāo) 標(biāo)準(zhǔn)體

在動(dòng)態(tài)測(cè)量過(guò)程中所使用的定標(biāo)體是標(biāo)準(zhǔn)金屬球。到目前為止，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有可以取代標(biāo)準(zhǔn)金屬球的更好定標(biāo)體。

球體是最簡(jiǎn)單的三維散射體，它有兩個(gè)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(diǎn)向雷達(dá)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(lì)出的沿球表面?zhèn)鞑サ牟ㄐ巍?/p>

球的散射場(chǎng)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(chǎng)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(duì)稱(chēng)性，其單站的RCS與視角無(wú)關(guān)，僅根據(jù)球的電尺寸進(jìn)行變化，球的單站RCS計(jì)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(dāng)時(shí)，σ隨單調(diào)增加，在處達(dá)到極大值；在時(shí)，σ隨的增加圍繞振蕩，且振蕩幅度越來(lái)越小；在時(shí)，σ近似于幾何光學(xué)值。由于金屬球光學(xué)區(qū)的RCS特征，所以用金屬球?qū)走_(dá)進(jìn)行定標(biāo)，所以也就成為確定定標(biāo)用金屬球最小半徑的標(biāo)準(zhǔn)。金屬球的σ隨的變化可以通過(guò)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(dá)方向的回波，它比鏡面反射波多傳播一段路程，生成一個(gè)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(gè)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(shí)引起其散射貢獻(xiàn)和干涉圖樣的振蕩幅度也逐漸降低，直到接近。這時(shí)，可以認(rèn)為球僅有一個(gè)鏡面散射源。由上述分析不難總結(jié)出，金屬球的真實(shí)RCS測(cè)量值與之間的誤差、定標(biāo)誤差與值成反比，也就是說(shuō)隨著值的增加，金屬球的真實(shí)RCS測(cè)量值與之間的誤差逐步降低，定標(biāo)誤差也隨著降低。

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作者單位

西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西省西安市 710089