结论 26

致谢 27

参考文献 28

本科毕业设计说明书 第 II 页

1 引言

雷达，意为“无线电探测和测距”，它用无线电的方式向空中各个方向发出雷达波，雷 达波遇到目标后被障碍物向四面八方散射，一部分散射波再次被雷达接收，雷达根据接收到 的雷达散射波，可以判断出目标的存在以及存在的方位。目标被雷达波照射后，所产生的回 波强度被称为雷达散射截面 RCS（Radar Cross Section）。用来描述雷达目标信息的物理量中， 雷达散射截面 RCS 是最基本、也是最重要的一个参数，它的计算和测量的研究具有重要意义。 它不仅受目标的大小、形状、构造及质料的影响，也受接收的雷达波的极化方式、频率、入 射角等因素的影响,所以实际上目标的 RCS 并不是一个单值。不同目标会在雷达上留下不同 的散射截面。但随着雷达的发展，一个目标的不同部位也会产生多个雷达散射截面，这个时 候就需要我们对这些雷达散射截面进行合成，计算出整个目标的雷达散射截面。在军事应用 中，对于雷达目标的 RCS 进行合成有十分积极的意义。

1。1 研究背景及意义

雷达最早出现于第二次世界大战期间，作为一种新型高效的搜索手段，被应用于预警、 反潜等方面。二战初期，英国首先研制出一种不仅飞行速度快而且雷达散射面积（RCS）很 小的双引擎轰炸机，拉开隐身技术的应用序幕。接着，交战各国陆续开始摸索电磁波的传播 和反射以及反制手段，雷达探测和隐身的竞争从那时便已开始。随着雷达技术的飞速发展， 防空导弹体系的日益完善，人们对于雷达的需求已经不仅仅满足于测量目标的位置、速度、 加速度等运动参数，得出它的运动轨迹，而想要深入掌握目标的更多特性，来及时准备更完 备的对付目标方案。比如，在防空导弹系统中，从雷达探测到敌方飞行物的存在，到识别、 追截，直至最后击炸飞行物，这一过程都要根据来袭目标的特征信号为基础进行探测系统、 跟踪制导系统和引信战斗部系统的参数设计。只有取得目标的更多特征，从特征中测量出雷 达目标的大小、形状、体积、重量等物理量,才能对雷达目标实现辨别的目的。因此，人们高 度重视关于飞机、导弹等的雷达目标特性分析。由于散射截面积 RCS 是雷达目标特性信号最 基础内容之一，更是成为人们研究的重点对象。

在现代社会，雷达是现今最普遍、最有效的探测作战空中目标的手段。对于雷达探测而 言，雷达发出雷达波，目标被雷达波照射后会向空间各向散射回波，雷达接收到反射回波并 分析回波中携带的有关目标特征信息，测量其位置、速度、加速度、运动轨迹等基本参数, 预算出目标的大小、重量等物理参数,从而达到探测和识别目标的目的。而对于飞行目标而言， 它想要减小被雷达发现的可能性，即减小雷达散射截面 RCS，则可以采用改变目标原本的电、

声、光等原本特征的方法。从某种意义来说，目标的隐身就是目标的 RCS 的缩减技术，即通 过各种措施减小目标的雷达散射截面 RCS，达到不被雷达发现的目的。因此，雷达散射截面 RCS 可以说是目标特性信号最有用的指标之一，对其快速精准的分析是达到识别目的的指导 意义非凡的一步。

1。2   研究概况

随着国防与战争中的检测识别技术的发展，雷达目标 RCS 的计算也逐渐发展起来。早期， 雷达截面积只有在一些特殊的情况下能被计算，大多数必须从雷达数据中推导。现在这些年， 技术发展日新月异，对于目标精确识别方向和目标隐身能力这两块的研究更是发展迅猛。这 便对复杂目标的雷达散射截面 RCS 的计算的要求进一步提升。目前，RCS 的计算方法主要有 经典解法、低频解法、高频解法以及混合法等。经典解法一般用于结构和外形较简单的目标， 如圆形、三角形、柱形等。此时根据电磁波波动方程和散射场边界条件，解析求得严格解。 对于结构和外形较复杂的目标，用经典解法无法得出结果，可根据电场和磁场积分方程用 Stratton-Chu 公式表示，用计算机求出其数值解。低频解法包括有限元法和矩量法，当入射波 波长远远大于或近似于雷达目标尺寸时，即目标处于谐振区或瑞利区时，用低频法计算 RCS。 在其他频段，低频法理论上也可应用，但由于实际操作中计算机的局限，往往用高频法求解。 高频法用于入射波波长小于散射体尺寸时，它包括几何光学((GO)、几何绕射理论(GTD)、 物理光学((PO)、物理绕射理论((PTD)、等效电磁流方法(MEC)等一系列方法。为了综合各 种方法的优点，把不同的方法结合在一起形成混合法。如电流基混合法、有限元-模式分解法 等。其中高低频方法相混合，打破了原本两种方法各自的限制，再加上一些迭代法等优化方 法，联合使用，使散射体 RCS 问题解的精确性大大提高，是目前所有方法中极具用途的一种。 目前，国外关于雷达回波及散射截面的研究已经具有相当高的水平。而国内相关测试仪 器加工精度等暂时跟不上国外，国内与国外相关技术文献相比也较少。总体来说国内与国外