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有源雷達(dá)散射截面減縮——理論與應(yīng)用 版權(quán)信息
- ISBN：9787515918198
- 條形碼：9787515918198 ; 978-7-5159-1819-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
有源雷達(dá)散射截面減縮——理論與應(yīng)用 內(nèi)容簡介
本書是一本論證有源雷達(dá)截面減縮（RCSR）這一新概念可行性的專著。從低可探測平臺概念和實現(xiàn)途徑介紹出發(fā)，重點討論了相控天線陣列的理論和算法，利用相控陣天線的有源RCS減縮方法，并介紹了利用共形陣列，如何在感知入射雷達(dá)波的到達(dá)角（DOA）后，將總的結(jié)構(gòu)項加天線模式項RCS方向圖調(diào)整為在DOA獲得有源RCS減縮，從而形成有源低可觀測平臺的問題。本書可以為對相控陣RCS控制、共形相控陣設(shè)計、有源RCS減縮及有源對消等技術(shù)感興趣的研究生和科研人員提供參考。
有源雷達(dá)散射截面減縮——理論與應(yīng)用 目錄
目錄
第1章雷達(dá)散射截面減縮導(dǎo)論1
1.1引言1
1.2雷達(dá)特征信號的概念3
1.3飛機的RCS4
1.3.1射線追蹤技術(shù)6
1.4RCS減縮9
1.4.1通過外形整形減縮RCS10
1.4.2利用RAM減縮RCS11
1.4.3有源RCS減縮12
1.5本書的架構(gòu)13
1.6結(jié)論16
參考文獻17
第2章低可探測平臺雷達(dá)吸波材料分析20
2.1引言20
2.2經(jīng)典多層媒質(zhì)中的電磁波傳播21
2.2.1半無限大空間媒質(zhì)24
2.2.2平板電介質(zhì)層27
2.2.3界面上的多次反射/透射32
2.2.4有耗電介質(zhì)層36
2.2.5任意數(shù)量的電介質(zhì)層41
2.3多層電介質(zhì)型超材料中的電磁波傳播47
2.3.1電介質(zhì)超材料層的反射特性49
2.3.2封閉矩形腔體內(nèi)的射頻仿真55
2.4抗反射和高反射電介質(zhì)/超材料涂層57
2.4.1單層平板的電磁波傳播57
2.4.2多層結(jié)構(gòu)中的電磁波傳播59
2.4.3由電介質(zhì)組成的抗反射涂層60
2.4.4由超材料組成的抗反射涂層64
2.4.5采用電介質(zhì)和超材料的高反射涂層70
2.5結(jié)論73
參考文獻75
第3章相控陣天線的雷達(dá)散射截面77
3.1引言77
3.2基礎(chǔ)理論78
3.2.1天線散射80
3.2.2天線RCS公式83
3.3串聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)相控陣90
3.3.1各向同性陣列單元的RCS公式91
3.3.2RCS模式分析102
3.4并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)相控陣112
3.4.1各向異性陣列單元的RCS公式113
3.4.2RCS模式分析127
3.5結(jié)論145
參考文獻148
第4章相控陣中的有源RCS減縮151
4.1引言151
4.2自適應(yīng)算法154
4.2.1*小均方法157
4.2.2遞歸*小二乘法162
4.2.3標(biāo)準(zhǔn)矩陣求逆算法163
4.2.4加權(quán)*小二乘法166
4.2.5線性約束*小二乘法182
4.3相控陣中的探測抑制188
4.3.1理論背景189
4.3.2單個期望信號源時的抑制探測192
4.3.3多個期望信號源同時存在時的探測抑制195
4.3.4存在相關(guān)信號時的探測抑制198
4.4結(jié)論202
參考文獻204
第5章相控陣中的互耦效應(yīng)211
5.1引言211
5.2互耦阻抗的理論背景213
5.3具有互耦效應(yīng)偶極子陣列的穩(wěn)態(tài)性能216
5.3.1并排偶極子陣列220
5.3.2平行階梯陣列229
5.4結(jié)論254
參考文獻255
第6章互耦對偶極子陣列RCS的影響258
6.1引言258
6.2計算串聯(lián)饋電偶極子陣列RCS的公式260
6.3饋電網(wǎng)絡(luò)不同位置的阻抗262
6.3.1偶極子天線終端的阻抗263
6.3.2移相器終端的阻抗264
6.3.3耦合器終端的阻抗265
6.4饋電網(wǎng)絡(luò)不同器件產(chǎn)生的散射貢獻266
6.4.1偶極子散射形成的RCS266
6.4.2移相器散射形成的RCS267
6.4.3耦合器耦合端口散射形成的RCS268
6.4.4耦合器耦合端口外部散射形成的RCS269
6.5結(jié)論290
參考文獻291
第7章有源RCSR中旁瓣對消器的作用294
7.1引言294
7.2廣義旁瓣對消器（GSC）295
7.3決策反饋廣義旁瓣對消器（DFGSC）299
7.4技術(shù)性能分析300
7.5波束到達(dá)角（DOA）失配304
7.5.1失配信號模型304
7.5.2GSC下的DOA失配304
7.5.3DFGSC下的DOA失配305
7.6自適應(yīng)陣列處理中的約束305
7.6.1點約束306
7.6.2導(dǎo)數(shù)約束306
7.6.3方向約束307
7.6.4仿真結(jié)果307
7.7旁瓣對消器中的盲補償器309
7.7.1理論背景310
7.7.2算法步驟310
7.8結(jié)論317
參考文獻319
第8章新興RCSR技術(shù)321
8.1引言321
8.2嵌入式天線322
8.3共形承載天線325
8.4基于FSS的RCSR328
8.5基于超材料的RCSR330
8.6基于等離子體的RCSR332
8.7結(jié)論333
參考文獻335
后記341
參考文獻343
附錄344
附錄A天線自阻抗與兩個天線間互阻抗的計算344
附錄B相同長度兩天線間互阻抗的計算349
附錄C偶極子陣列的自阻抗與互阻抗354
附錄D耦合與傳輸系數(shù)：公式357
縮略語列表359
符號列表364
建議深入閱讀的文獻375
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有源雷達(dá)散射截面減縮——理論與應(yīng)用 節(jié)選
第1章雷達(dá)散射截面減縮導(dǎo)論 1.1引言 自第二次世界大戰(zhàn)以來，隱身或雷達(dá)散射截面（RCS）減縮和控制就一直是大家感興趣的話題。*初采用木頭或其他復(fù)合材料作為飛機材料，來嘗試降低飛機可探測度，因為這些材料對雷達(dá)的反射比金屬小。在*初的系統(tǒng)化研究之后，外形隱身和涂層隱身（通過使用吸波材料）成為RCS減縮（RCSR）的主要技術(shù)。 隱身戰(zhàn)斗機F22是通過外形隱身實現(xiàn)RCSR*顯著的例子。該飛機機翼的主體和下垂端以及飛機后端邊緣具有相似的掃掠角度。并且，機身和座艙蓋為光滑表面，側(cè)方傾斜。所有表面交接處，如機艙門以及座艙蓋的縫隙，都是鋸齒形。該飛機的垂直尾翼是傾斜的，發(fā)動機前側(cè)被削除，采用了彎曲形（S形）進氣道。*后，所有的武器都放在飛機機身內(nèi)部（采用內(nèi)埋方式——譯者注）。相對于飛機傳統(tǒng)外形，這些改變產(chǎn)生了可觀的RCS減縮效果。 相比之下，自20世紀(jì)50年代以來雷達(dá)吸波材料（RAM）涂層就一直被用于實現(xiàn)低RCS飛機設(shè)計。RAM還可用于減緩飛機表面上安裝的天線之間的電磁耦合和串?dāng)_。洛克希德公司開發(fā)的偵察機U2和戰(zhàn)斗機F117是為數(shù)不多的幾個將RAM用作RCSR的例子。 在關(guān)注飛機結(jié)構(gòu)散射行為的過程中，人們已經(jīng)建立了足夠豐富的知識庫，已經(jīng)確認(rèn)了這些結(jié)構(gòu)在總體散射特征中起主要作用的參數(shù)。例如，在垂直入射時平面或腔體會產(chǎn)生強的雷達(dá)回波。類似的，可以確定進氣和排氣系統(tǒng)為飛機頭向和后向角度上RCS的主貢獻源，而垂尾則是其側(cè)向角度上雷達(dá)特征信號的主貢獻源。 數(shù)值技術(shù)已經(jīng)開發(fā)多年，用于定量預(yù)估飛機結(jié)構(gòu)不同部分的散射。它促進了飛機*優(yōu)RCS的平衡設(shè)計。采用這類技術(shù)設(shè)計制造的飛機包括F117A以及B2類隱身飛機。 通過避免使用強雷達(dá)回波外形以及使強雷達(dá)回波角度偏離到其他方向，可減小頭向RCS。多次反射是除外形取向和入射波極化之外強散射的重要因素之一。如果電磁波進入一個長而封閉的金屬導(dǎo)體外殼中，它將多次彈射并可能產(chǎn)生指向雷達(dá)波源的強散射場。可通過對外殼內(nèi)表面涂覆吸波材料或重新設(shè)計外殼的形狀來降低與雷達(dá)回波有關(guān)的場。例如，彎曲的管道可以顯著增加反射次數(shù)，因而可以減弱入射能量的反射而對氣動性能沒有任何不利影響。尤其是這樣一個腔體，應(yīng)有較大的截面縱橫比。SR71 發(fā)動機進氣道是這種利用多次彈射實現(xiàn)低RCS設(shè)計的例子。 對于航空航天飛行器而言，頭向RCS低是很重要的。然而，當(dāng)在鼻錐天線罩內(nèi)有一個大的雷達(dá)天線時，實現(xiàn)低RCS就變成一個實實在在的挑戰(zhàn)。為降低頭向RCS，人們已經(jīng)嘗試將雷達(dá)天線相對于鼻錐軸向偏置一個角度，但這并不能形成低可見性。另一種選擇是像YF23和波音X32那樣重新設(shè)計一個細(xì)長的鼻錐。這么做的主要目的是阻擋敵方雷達(dá)信號進入鼻錐天線罩。通過將入射雷達(dá)波轉(zhuǎn)移到其他方向，或通過平板天線將雷達(dá)波反射到其他方向來達(dá)到這一目的。此外，還可以調(diào)整天線方向圖，使零深方向指向敵方雷達(dá)，這可以看作是有源RCSR的一個實例。 RAM和進氣道表面的對齊需要采用智能設(shè)計。而且，低可探測度要求的頻率范圍很大，常常覆蓋兩到三個數(shù)量級。眾所周知，涂層的本構(gòu)參數(shù)取決于頻率和溫度。空氣高速經(jīng)過飛行器的發(fā)動機噴嘴，導(dǎo)致此處溫升很高，因此，我們期望RAM涂層在高溫下仍然有效。俄羅斯的研究人員在隱身設(shè)計中開發(fā)了吸波涂層與技術(shù)，實現(xiàn)了蘇霍伊Su35戰(zhàn)斗機頭向RCS降低一個數(shù)量級，使雷達(dá)對目標(biāo)的探測距離減半。此外，經(jīng)過處理的Su35戰(zhàn)斗機座艙蓋能夠反射入射雷達(dá)波，消除內(nèi)部金屬部件對RCS的貢獻。 這種電磁（EM）設(shè)計試圖改變飛機表面屬性，目的是使飛機“不可見”。本質(zhì)上，減小了由雷達(dá)探測到的飛機反射電磁波的等效面積。此概念即眾所周知的“隱身”。 *初采用的隱身技術(shù)與頻率相關(guān)，因此總體效果受限。RCS預(yù)估與控制涉及許多不同學(xué)科的研究人員和工程師，必須同時考慮與電磁、信號處理、材料、結(jié)構(gòu)、氣動等有關(guān)的屬性。 1.2雷達(dá)特征信號的概念 雖然在我們腦海里電磁特征信號是航空航天飛行器探測語境中的主要概念，但是還有其他特征信號也是基于這一目的而考慮的。這些特征信號包括聲（噪聲）、光（可見光）、紅外（熱）和雷達(dá)特征信號。 1）聲特征信號。飛機的聲特征信號（波長2～16 m）是由其渦流、機翼、旋翼、螺旋槳和發(fā)動機的空氣動力學(xué)噪聲引起的。噪聲強度與翼展載荷和速度成正比。對這種特征信號的減縮有助于聲隱身。與渦扇發(fā)動機和活塞發(fā)動機相比，電動機的噪聲更低，但其不足之處是壽命短。然而，另一方面，小的質(zhì)量和低的氣動阻力對降低噪聲效果更顯著。在距離不變的情況下，聲音的衰減與波長的平方成反比，這使得低頻噪聲成為聲隱身的重要因素。這就是大型戰(zhàn)術(shù)飛機渦扇發(fā)動機安裝在機翼上方的原因，這有助于避免壓縮機噪聲以及排氣噪聲向地面輻射。 發(fā)動機類型也是聲特征信號的一個重要參量。與兩沖程活塞發(fā)動機相比，四沖程活塞發(fā)動機具有更高的燃燒效率，不過其噪聲衰減較低， 而兩沖程活塞發(fā)動機具有更低的噪聲頻率，因而從聲隱身的角度考慮，四沖程發(fā)動機不是一個好的選擇。 但是可以通過在發(fā)動機上涂覆吸聲材料來降低這種燃燒引起的噪聲。可以通過只涂覆那些發(fā)出噪聲的地方來減小由于增加涂層所導(dǎo)致的質(zhì)量增加。 2）光特征信號。飛行器的尺寸和形狀是采用光特征信號探測的重要因素。在固定探測閾值時，與背景的對比也很重要，背景的亮度取決于大氣條件和相對于太陽的目標(biāo)位置。飛行器的表面紋理和大氣反射照度是決定光特征信號（波長0.4～0.7 μm）強度的其他因素。 3）熱特征信號。熱或紅外特征信號（波長0.75 μm～1 mm）是由飛機發(fā)動機噴流、螺旋槳和水平旋翼產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致的。可以通過朝地面行進來避免飛機尾氣的熱量被探測。這一路徑轉(zhuǎn)移使得降低地基探測器對飛機的探測概率成為可能。此外，低發(fā)射率材料（例如Ag，Al）可用于避免輻射，發(fā)動機尾氣應(yīng)由其他機身部件遮蔽，以使熱輻射偏離地面。 4）雷達(dá)特征信號。雷達(dá)特征信號（波長3 mm～30 cm）與飛機上的射頻（RF）輻射有關(guān)。它們大多是反射的RF信號。可以通過使用RAM涂層或改變飛機的外形來減小這些特征信號。對于包括邊緣和拐角在內(nèi)的重點部位要給予特別關(guān)注。必須小心設(shè)計，以使飛機上沒有一個面會被雷達(dá)信號垂直照射。類似的，對于以較小角度入射的信號，垂直面（如垂直尾翼）是雷達(dá)特征信號的重要貢獻源。避免角反射器型的幾何外形很可取，因為以直角相交的表面可產(chǎn)生強烈的雷達(dá)回波。另外，*顯著的散射貢獻也可能來自飛行器上安裝的天線/傳感器。這些傳感器和信號可能會明顯增加飛行器的RF特征信號。 1.3飛機的RCS RCS是目標(biāo)可觀測度的一個估計，而目標(biāo)可觀測度取決于其外部特征和電磁特性。RCS本質(zhì)上和從目標(biāo)反射回接收機的電磁能量與入射電磁能量之比有關(guān)（Knott等人，2004年）。當(dāng)電磁波照射到一個物體上時，部分能量被吸收掉，剩余的能量可解釋為反射和繞射。解釋電磁散射現(xiàn)象的一個重要特征是散射體的電尺寸。此外，對于除球形以外的形狀，其雷達(dá)信號回波與入射波極化相關(guān)。電磁波的散射可能隨極化而變化。一般表面上傳播的表面射線具有有限的撓率，其傳播路徑不能局限于一個平面上，這樣，其方向連續(xù)變化，導(dǎo)致極化方向的改變。 從雷達(dá)角度來看，目標(biāo)的RCS具有一個表觀尺寸。它本質(zhì)上是在雷達(dá)照射下目標(biāo)上各散射中心貢獻的相干疊加。換句話說，目標(biāo)上包含各種熱點的結(jié)構(gòu)會將照射的電磁能量再次輻射出去。這些具有相關(guān)幅度和相位、各自獨立的散射場，疊加成*終的散射場。總散射場包括鏡面方向的反射，尖銳邊緣、角的繞射，多次散射，表面波，爬行波，陰影效應(yīng)等。因而，目標(biāo)的形狀和尺寸以及由此而來的散射中心，決定了RCS與方位角和頻率相關(guān)的程度和閃爍。 例如，對一架飛機，沿鼻錐方向進行照射時的回波主要來自發(fā)動機進氣道；如果照射角度偏離鼻錐方向，主翼邊緣將成為總體RCS的主貢獻源之一；對于超過一定限度直到70°的入射角，散射主要來自前機身和發(fā)動機機艙，超過該角直到垂直入射，側(cè)向散射的主貢獻源來自機身和垂尾。類似的，當(dāng)方位角接近±180°時，發(fā)動機尾噴管是散射的主貢獻源。因而，飛機的總體RCS是所有各類回波的相干疊加。 此外，為滿足各種應(yīng)用功能，飛機結(jié)構(gòu)上安裝了很多的傳感器及天線。這可以顯著增強飛機的RCS。天線或天線陣列系統(tǒng)的散射可歸因于其結(jié)構(gòu)和饋電網(wǎng)絡(luò)散射。當(dāng)饋電網(wǎng)絡(luò)適配時，RCS稱為天線結(jié)構(gòu)項RCS（Shrestha等人， 2008年），因為在這種情況下沒有來自饋電網(wǎng)絡(luò)的反射，天線的RCS僅僅是其結(jié)構(gòu)散射所致。換句話說，天線結(jié)構(gòu)項RCS 是天線表面對入射波的感應(yīng)電流的函數(shù)（Jenn，1995年）。必須牢記的是，雖然基于不同解釋的其他定義應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，但本書中將使用上述定義。 當(dāng)饋電網(wǎng)絡(luò)不適配時，天線RCS將由來自其結(jié)構(gòu)以及饋電網(wǎng)絡(luò)的反射共同組成。由饋電網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的散射稱為天線模式項散射（Yuan等人，2008年）。因而，天線RCS 是天線結(jié)構(gòu)項RCS與天線模式項RCS的總和。 天線結(jié)構(gòu)項RCS不僅與天線結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與其安裝的平臺（飛機）有關(guān)（Perez等人，1997年）。可以將飛機視為一系列的楔和面，或者一系列參數(shù)化表面的組合（Wang等人，2001年），甚至是非均勻有理B樣條（Domingo等人，1995年）。接下來是使用數(shù)值電磁技術(shù)譯者注：一般基于高頻漸進近似的方法簡稱為高頻法，基于數(shù)值全波求解的方法稱為數(shù)值法。本書中作者統(tǒng)一將這些基于幾何建模數(shù)值計算的方法稱為數(shù)值方法。，如一致性繞射理論（UTD）、物理光學(xué)（PO）、等效電流法（ECM）譯者注：ECM應(yīng)為Equivalent Current Method（等效電流法），原文誤為Electronic Counter Measures（電子對抗措施）。、矩量法（MoM）、有限差分時域（FDTD）法等，來預(yù)估總散射，以得到飛機總的結(jié)構(gòu)項RCS。由于經(jīng)常涉及RCS的高頻漸進計算，因此在第1.3.1節(jié)中以“射線追蹤技術(shù)”為標(biāo)題討論其先決條件。 1.3.1射線追蹤技術(shù) 原則上，射線追蹤確定了源和觀察點之間每一個可能的射線路徑。作為一種幾何方法，射線追蹤的計算代價與結(jié)構(gòu)的電尺寸無關(guān)。射線路徑基于廣義費馬原理。直接射線以及所有的反射、雙反射、繞射、反射繞射、表面波以及爬行波都納入考慮。 在自由空間中，應(yīng)用了幾何光學(xué)（GO）原理。用復(fù)數(shù)場表示波的幅度和方向。射線追蹤本質(zhì)上是確定表面上射線反射、發(fā)射和脫離點的確切位置。在接收端，與射線相關(guān)的場由射線路徑每個個體貢獻源的相干疊加確定。 在RCS預(yù)估中，射線追蹤基本上是在電尺寸大于入射波長時與高頻漸進方法一起使用。漸進方法包括幾何光學(xué)（GO）、幾何繞射理論（GTD）、物理光學(xué)（PO）、物理繞射理論（PTD）、一致性繞射理論（UTD）等。 實際上，對于電大尺寸目標(biāo)，低頻方法，即矩量法、有限元方法（FEM）常常是不可行的。盡管可以使用高速、大內(nèi)存計算機，但能夠通過此類方法處理的目標(biāo)尺寸對于實際應(yīng)用情形而言還是太小。相反，高頻方法雖然簡單，但給出了相對而言較為精確的結(jié)果。這些方法相對簡單的原因在于假設(shè)目標(biāo)上每個部分散射的能量都與其他部分無關(guān)。因此，目標(biāo)上一部分感應(yīng)場只與照射它的電磁波有關(guān)，而與其他部分的散射場無關(guān)。這使得預(yù)估感應(yīng)場并將其沿物體積分以得到RCS的計算變得相對簡單。 給定表面點上的射線可以通過三種可能的方式定義：1）有限長度（點到點）射線；2）半無限長度（點到方向）射線；3）無限長度射線。可以有兩種對稱的亞構(gòu)型，即近場遠(yuǎn)場變換構(gòu)型和遠(yuǎn)場近場變換構(gòu)型。可以基于射線路徑的可逆性來進行這種分析。*后一種構(gòu)型是無限長射線，可以是單站的，也可以是雙站的。 射線追蹤方法中*關(guān)鍵的步驟是獲得射線與表面的交點。已經(jīng)引入了幾種開域方法來確定交點。將射線打到其上的平面/非平面表面以不同方式進行分割，以確定反射點。其中一種這樣的方法涉及有限體積內(nèi)的遞歸細(xì)分（Whitted，1980年）。這里，將表面進行分割，并為每個子表面生成有限體積，持續(xù)這一過程直到射線不再與表面相交。有限體積可以視為球或封閉的盒子（Whitted，1980年；Pharr 和 Humphreys，2010年）。另一種方法是將表面分割為三角形面元（Kajiya，1982年；Snyder 和 Barr，1987年），然而，表面分割成面元會導(dǎo)致計算成本升高。 通過將參數(shù)曲面轉(zhuǎn)換為隱式公式，可以用代數(shù)方式解決計算成本高的問題（Manocha和Demmel，1994年），此時產(chǎn)生參數(shù)空間中兩個面相交的問題。方程組的解給出了平面相交形成的曲線。基于數(shù)值技術(shù)的方法，即拉蓋爾（Laguerre）方法（Kajiya，1982年）、遞歸牛頓法（Martin等人，2000年）可以用于這一求解。或者，可以通過將其擴展為高階矩陣行列式來求解隱式方程（Manocha和Demmel，1994年）。但是，對于更高次表面，這些方法就受到了計算復(fù)雜度增加的限制。一些研究者將表面近似為平面，并由射線與有限體積相交確定初始點（Martin等人，2000年；Sturzlinger，1998年）。諸如準(zhǔn)牛頓迭代和共軛梯度法這樣的優(yōu)化算法也可用于預(yù)估交點（Joy 和 Murthy，1986年）。 如果沒有交點，射線將向接收機傳輸，將其視為直接射線。在距離s上與直接射線相關(guān)的場表示為（Pathak和Kouyoumjian，1974年；Pathak等人，2013年） Edirect（s）=Ei（0）A（s）e－jks（11） 式中e－jks——射線場的相位; k=2πλ。 A（s）是由下式給出的幅度變化 A（s）=ρ1ρ2（ρ1+s）（ρ2+s）（12） 式中ρ1和ρ2——給定表面點上波前的主曲率半徑。 當(dāng)射線打到表面上，其傳播取決于表面特性。對于透明或半透明表面，射線可能從表面反射或者透射表面。射線場的衰減取決于表面的本構(gòu)參數(shù)。距離s處的傳輸場由下式給出 ET（s）=EiAtTe－jks（13） 其中，透射系數(shù)T取決于入射射線的極化（Jordan和Balmain，1976年）。幅度變化At取決于表面和入射波的曲率半徑，由下式給出（Kouyoumjian，1965年） 1ρt1=121ρi1+1ρi2+1f1 1ρt2=121ρi1+1ρi2+1f2（14） f1,f2為凹（凸）表面的焦距，ρ1,ρ2對凹表面為負(fù)，對凸表面為正。 表面上的反射場由下式給出 ER（s）=EiArRe－jks（15） 其中，反射系數(shù)R取決于極化性質(zhì)（平行和垂直）。 射線打到角或邊緣上時出現(xiàn)的另一種現(xiàn)象是繞射。垂直打到表面的射線產(chǎn)生柱面波前。相反，對于斜入射射線，繞射波將是圓錐形的。表面上的繞射場由下式給出（Kouyoumjian，1965年） ED（s）=EiAdDe－jks（16） 式中D——取決于極化的繞射系數(shù)。 當(dāng)射線以切向打到表面時，其沿本地測地線傳播，并沿切向離開表面，這稱為爬行波。使用廣義費馬定理確定這些射線軌跡。此外，一條射線可能經(jīng)歷多個交點，如反射，然后進行邊緣繞射，并再次進行透射。射線追蹤的缺點是這種多次傳播現(xiàn)象會導(dǎo)致計算復(fù)雜度增加。因而，需要加速和優(yōu)化程序來 高效和快速求解。 1.4RCS減縮 目前，無源技術(shù)的廣泛知識基礎(chǔ)可用于控制電磁散射。這些無源技術(shù)通常涉及外形整形或應(yīng)用RAM。這種方法的有效性取決于頻率、入射角及入射波的極化。 結(jié)構(gòu)整形的主要目標(biāo)是*大限度地減少朝雷達(dá)方向散射的能量。已發(fā)現(xiàn)這類RCS控制方法應(yīng)對單站雷達(dá)探測很有效。如果一個航空航天飛行器，如飛機、導(dǎo)彈或無人機（UAV），結(jié)構(gòu)輪廓設(shè)計只在一個很小的角度范圍對雷達(dá)是可見的，則可以考慮通過避免這一角度區(qū)域朝向雷達(dá)來實現(xiàn)隱身。然而，一個方位角下的RCS減縮常常伴隨著另一個方位角下的RCS增加，記住這一點很重要。為了在整個工作頻帶都獲得可接受的低可觀測度，常常需要同時采用外形整形和RAM這兩種方法。 除了上述無源技術(shù)，也有人提出其他RCSR方法，如使用人工磁導(dǎo)體（AMC）（Paquay等人，2007年）、頻率選擇表面（FSS）以及有源RCSR。AMC結(jié)構(gòu)（Yeo和 Kim，2009年）是將入射能量散射到其他方向，因而顯著降低了鏡面反射。 有源與無源RCSR技術(shù)的本質(zhì)差別在于，在無源技術(shù)中，由于幅度和相位差，來自目標(biāo)的部分散射波對消掉了來自其他部分同樣的波，而有源技術(shù)則通過將來波與陣列或基于傳感器的系統(tǒng)中形成的散射場之間的相消干涉來實現(xiàn)對消。對入射波的有源對消使得平臺對探測雷達(dá)“不可見”。
有源雷達(dá)散射截面減縮——理論與應(yīng)用 作者簡介
赫瑪??辛格博士是位于印度班加羅爾的國家宇航實驗室電磁中心（CSIR-NAL）的高級首席科學(xué)家。她于2000年在印度瓦拉納西的瓦拉納西理工學(xué)院(IIT-BHU)獲得電子工程博士學(xué)位，1999-2001年任位于印度北安查爾邦（現(xiàn)名北阿坎德邦）喀什普爾的研究生院物理學(xué)講師，2001-2004任位于印度拉賈斯坦邦皮拉尼的比拉科技學(xué)院電子電氣工程學(xué)講師。2005年成為CSIR-NAL的科學(xué)家。她是IEEE工業(yè)倡議委員會、IEEE、IET、IETE、印度材料與處理工程促進學(xué)會、印度宇航學(xué)會等的會員。目前她是印度理工學(xué)院北阿坎德邦盧克里分院共性研究與技術(shù)發(fā)展中心的項目指導(dǎo)與審查委員會小組成員，負(fù)責(zé)DSIR的BIRD-CRF計劃中的新材料部分。
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