近远场统一的广义RCS定义及其对雷达方程的拓展推导

雷达散射截面(RCS)是表征目标散射特性的物理量,是雷达方程中的重要参数。传统RCS定义是基于远场的散射问题,针对近程雷达(包括汽车雷达、室内定位系统、引信、导引头等)面临的近场散射问题,传统的RCS定义已不再适用,需要给出一种新的RCS定义,新定义不仅能表征目标的近场散射特性,并可以在此基础上构建近程雷达所需要的理论体系。根据传统RCS的定义及其在雷达方程中的应用,新定义的RCS需要满足三个特征:1)RCS只与目标本身的特性相关,与外加天线性能无关;2)RCS需与传统RCS在远区场结果一致,实现近远场的统一;3)对雷达系统进行评估时,RCS数据可以代替目标本身,实现目标、发射天线和接收天线的电特性解耦。基于电磁场等效原理,给出了一种新的广义RCS定义。基于该定义对典型目标(平板、圆柱和球)的RCS进行了仿真计算,计算结果与远场情况下的传统RCS定义结果一致。基于该定义对目标进行数据替代,同时利用收、发天线的近场口径特征辐射数据对远场辐射方向图进行了替代,拓展了雷达基本方程中Friss公式,提出了近场条件下雷达接收功率的计算方法,计算结果与全波仿真(FEKO)结果吻合良好。上述结果表明,该定义满足上述三种特征,可以为雷达近场探测过程中的数据化动态仿真提供理论基础。值得强调的是,基于所提出的广义RCS定义,可以为近场探测的各类军/民用雷达的系统设计、目标精细识别与抗干扰技术突破,近场条件下RCS测试方法构建,雷达目标强散射点分析,目标微波成像算法拓展等提供理论基础支持。