电性能的各向同性的球体截面积。 设目标处入射功率密度为S1, 球目标的几何投影面积为A1, 则目标所截获的功率为S1A1。 由于 该球是导电良好且各向同性的, 因而它将截获的功率S1A1全部均 匀地辐射到4π立体角内, 根据式(5.1.10)，可定义
S1 A1 /(4 ) i 4 A1 S1
雷达是通过目标的二次散射功率来发现目标的。 为了描述 目标的后向散射特性, 在雷达方程的推导过程中, 定义了“点” 目标的雷达截面积σ, 如式(5.1.2)所示,
P2=S1σ
P2为目标散射的总功率, S1为照射的功率密度。雷达截面积σ 又可写为
P2 S1
第 5 章 雷达作用距离
由于二次散射, 因而在雷达接收点处单位立体角内的散射功率PΔ
(5.1.11)
式(5.1.11)表明, 导电性能良好各向同性的球体, 它的截面积σi等
于该球体的几何投影面积。这就是说, 任何一个反射体的截面积 都可以想像成一个具有各向同性的等效球体的截面积。
第 5 章 雷达作用距离 等效的意思是指该球体在接收机方向每单位立体角所产生的功 率与实际目标散射体所产生的相同, 从而将雷达截面积理解为一
目标的回波信号本身也是起伏的，故接收机输出的是随机量。
雷达作用距离也不是一个确定值而是统计值 , 对于某雷达来讲 , 不能简单地说它的作用距离是多少, 通常只在概率意义上讲, 当 虚警概率 ( 例如 10-6) 和发现概率 ( 例如 90%) 给定时的作用距离是 多大。
第 5 章 雷达作用距离
5.1.2 目标的雷达截面积 (RCS)
第 5 章 雷达作用距离
P
R S1
图 5.1 目标的散射特性
第 5 章 雷达作用距离
5.2 最小可检测信号
5.2.1 最小可检测信噪比
(5.1.7)
第 5 章 雷达作用距离 或
Rmax
PtAr2 2 4 S i min
1 4
(5.1.8)
1 4
Rmax
Pt G 2 2 3 ( 4 ) S i min
(5.1.9)
式(5.1.8)、(5.1.9)是雷达距离方程的两种基本形式 , 它表明了作
(5.1.6)
单基地脉冲雷达通常收发共用天线, 即Gt=Gr=G, At=Ar, 将此
第 5 章 雷达作用距离
由式(5.1.4)~(5.1.6)可看出, 接收的回波功率Pr反比于目标与
雷达站间的距离R的四次方, 这是因为一次雷达中, 反射功率经 过往返双倍的距离路程, 能量衰减很大。接收到的功率Pr必须超 过最小可检测信号功率Si
用距离Rmax和雷达参数以及目标特性间的关系。
第 5 章 雷达作用距离 雷达方程虽然给出了作用距离和各参数间的定量关系, 但因
未考虑设备的实际损耗和环境因素, 而且方程中还有两个不可能
准确预定的量: 目标有效反射面积σ和最小可检测信号Si min, 因此 它常用来作为一个估算的公式, 考察雷达各参数对作用距离影响 的程度。 雷达总是在噪声和其它干扰背景下检测目标的, 再加上复杂
第 5 章 雷达作用距离
Pt Gt P2 S1 4R 2
(5.1.2)
又假设P2均匀地辐射, 则在接收天线处收到的回波功率密度为
P2 PtGt S2 2 4R (4R 2 )2
波功率为Pr, 而
(5.1.3)
如果雷达接收天线的有效接收面积为Ar, 则在雷达接收处接收回
Pt GtA Pr Ar S2 2 2 (4R )
min,
雷达才能可靠地发现目标, 当Pr正
好等于Si min时, 就可得到雷达检测该目标的最大作用距离Rmax。 因为超过这个距离, 接收的信号功率Pr进一步减小, 就不能可靠 地检测到该目标。它们的关系式可以表达为
PtAr2 PtG 22 Pr Si min 2 4 3 4 4 Rmax (4 ) Rmax
为
P2 P S1 4 4
据此, 又可定义雷达截面积σ为
返回接收机每单位立体 角内的回波功率 4 入射功率密度
σ定义为, 在远场条件(平面波照射的条件)下, 目标处每单位入射 功率密度在接收机处每单位立体角内产生的反射功率乘以4π。
第 5 章 雷达作用距离
为了进一步了解σ的意义, 我们按照定义来考虑一个具有良好导
(5.1.4)
第 5 章 雷达作用距离 由天线理论知道, 天线增益和有效面积之间有以下关系:
G
4A
2
式中λ为所用波长, 则接收回波功率可写成如下形式:
PtGtGr 2 Pr 3 4 (4 ) R
Pt At Ar Pr 42 R 4
关系式代入上二式即可得常用结果。
(5.1.5)
第 5 章 雷达作用距离
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第 5 章 雷达作用距离
5.1 雷达方程
5.2 显小可检测信号 5.3 脉冲积累对检测性能的改善 5.4 目标截面积及其起伏特性 5.5 系统损耗
5.6 传播过程中各种因素的影响
5.7 雷达方程的几种形式
第 5 章 雷达作用距离
5.1 雷 达 方 程
5.1.1 基本雷达方程
设雷达发射功率为Pt, 雷达天线的增益为Gt, 则在自由空间
工作时, 距雷达天线R远的目标处的功率密度S1为
Pt Gt S1 4R 2
(5.1.1)
目标受到发射电磁波的照射, 因其散射特性而将产生散射回波。 散射功率的大小显然和目标所在点的发射功率密度 S1 以及目标 的特性有关。用目标的散射截面积σ(其量纲是面积)来表征其散 射特性。若假定目标可将接收到的功率无损耗地辐射出来, 则可 得到由目标散射的功率(二次辐射功率)为
个等效的无耗各向均匀反射体的截获面积 (投影面积)。 因为实
际目标的外形复杂, 它的后向散射特性是各部分散射的矢量合成, 因而不同的照射方向有不同的雷达截面积σ值。
除了后向散射特性外, 有时需要测量和计算目标在其它方向
的散射功率, 例如双基地雷达工作时的情况。可以按照同样的概 念和方法来定义目标的双基地雷达截面积 σb。对复杂目标来讲, σb不仅与发射时的照射方向有关, 而且还取决于接收时的散射方 向。