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在进入正题前，先看一张图，如下。它们两个分别是当前中美最顶尖战机的代表，J20和F22。外形都很优美，一看就是好飞机啊。J20的出现，也让长期独孤求败的F22终于迎来了真正的对手。未来的天空制空权将掌握在这些性能强悍的五代战机手中。

第五代战机的突出特点之一就是其优异的隐身能力，主要是对雷达的隐身。而本文总结的东西正是与雷达隐身所相关的。

目录：

1. 雷达目标特性
2. RCS介绍
3. RCS按照波长的分类：三个区
4. 电磁测试
5. RCS统计特性
6. 雷达概论
7. 关于雷达、隐身的一些常识介绍

 1.雷达目标特性

从雷达 的观点看雷达目标，可以把目标分为两大类：合作目标和非合作目标。

合作目标与雷达 的配合产生：微波遥感，合成孔径雷达（SAR）等微波遥感设备；

非合作目标与雷达对抗，迫使雷达产生相控阵，多基地，脉冲多普勒等先进雷达体制。

雷达目标特性，包含雷达目标尺度（位置与轨迹）信息与雷达目标特征信息两部分。

雷达目标尺度信息，将目标看成点目标，获得速度，位置，轨迹等信息；

雷达目标特征信息，主要用于对遥远目标的分类、辨认和识别，

隐含于雷达回波（复数值）之中，通过特定的波形设计和对回波幅度和相位的处理、分析和变换，可以得到RCS及其起伏统计模型、目标极化散射矩阵、目标多散射中心分布和目标成像等参量，它们表征了雷达目标的固有特征。

2.RCS介绍

目标的雷达散射截面（RCS）是表征雷达目标对于照射电磁波散射能力的一个物理量。人们需要了解雷达目标的更多信息，RCS就是其中最重要、最基本的一个参数

关于RCS的定义有两种观点，一种是基于电磁散射理论的观点，另一种是基于雷达测量的观点，二者是统一的。

基于电磁散射观点：

基于雷达测量的观点：从雷达距离方程（或者雷达方程）出发

考虑同一雷达，简化为

将待测目标和已知精确RCS的定标体轮换置于同一距离上，有：

观点一下适合于理论计算，观点二下适合于用相对标定法来测量目标 RCS

RCS与下列因素有关：

• 目标结构，即目标的形状、尺寸和材料的电参数；
• 入射波 的频率和波形
• 入射场和接收天线的极化形式------>极化散射矩阵
• 姿态角

RCS 与雷达的极化特性有关，为何文献里面并未说明其极化特性？？

对于平面电磁波，电磁场矢量总是与传播方向垂直。任意极化的平面电磁波可以分解为两个相互正交的线极化波，或者两个正交圆极化波。

对于斜入射 平面波，任意极化的 入射波可以分解为电场垂直于入射面（入射线与边界法线构成的平面）的垂直线极化波和平行线极化波（理论研究中，常采用之）。

而在实际测量中，则常根据电场矢量与地面的平行情况来定义水平极化（H），以及垂直极化（V）。

RCS是一个描述目标电磁波散射效率的量，只表征雷达目标散射的幅度特性，缺乏对于诸如极化和相位特性之类目标特征的表征。为了完整描述雷达目标电磁散射性能，需引入极化散射矩阵的概念

文献《缝隙目标电磁散射特性试验》

一般来说，传统的点目标RCS称为零维RCS，目标的一维距离像称为一维RCS，二维和三维雷达图像则分别称为二维和三维RCS。

3.RCS按照波长的分类

按照目标电磁后向散射特性的不同，将ka分为三个区域：瑞利区（ka<0.5），谐振区(0.5，20)和光学区（>20）

其中，k为波数，a为目标的特征尺寸，通常取目标垂直于雷达视线横截面中的最大尺寸的一半。

瑞利区：RCS与波长的4次方成反比；

谐振区：随频率变化产生振荡起伏；

光学区（高频区）：RCS主要决定于其形状和表面的粗糙度，目标外形的不连续则导致RSC的增大。

目标散射中心，是目标在高频区散射的基本特征之一。在高频区，目标总的电磁散射可以认为是由某些局部位置上的电磁散射所合成的，这些局部性的散射源通常被称为多散射中心。

高频散射是一种局部现象。

高频方法PO:它用充当散射场激励源的表面感应电磁流来代替目标。同MOM一样，出发点也是斯--朱散射场积分方程

在所有的散射表述中，一个基本问题是确定目标上 的感应电磁流，只要求得感应电磁流，散射场和其他的量就可以用标准的方法进行计算。

在低频和谐振区，要考虑散射体一部分对其他部分的影响，而在高频区，散射体各部分之间的相互影响已变得很小，几乎变成了一种局部现象，而不再是一种积累过程。细节的几何结构变得十分重要。

RCS分析方法：

由雷达截面的理论定义式可知，雷达截面理论分析实际上就是要计算出目标对给定入射波所产生的散射场。

方法包括：严格的经典解法，积分方程的MOM，以及各种高频近似方法等。

经典解法是从电磁场波动方程出发，根据散射体的边界条件求得场的严格级数解。只适用于一些外形简单的目标。如球的后向散射截面，如下图：

积分方法解法，是利用计算机技术和算法，求解由斯塔拉顿-朱兰成 积分方程(见下图)表示的麦克斯韦方程，是数值解法。利用MOM将积分方程转化为矩阵方程，通过矩阵求逆解出物体表面的感应电磁流，从而计算出散射场。由于计算机存储量和速度的限制，这种方法仅限于低频区和谐振区。

在高频区，散射是局部效应。有如下方法：

最古老和最简单的高频近似方法是GO。当必须考虑来自边缘尖顶拐角的散射场或阴影区内的散射场时，GO/PO都失效了，必须利用几何绕射理论或物理绕射理论来处理这一类的绕射问题，它们分别是GO/PO的推广

 4.电磁测试

电磁缩比关系：

迄今为止，仅解决了理想导电目标的电磁缩比关系，有关非均匀介质和磁性材料目标的电磁模型缩比理论尚无定论。

其中，s为缩比因子。同时，缩比模型的测试频率f’‘’应为实际目标测试频率 的 s倍。也就是说，在测试中，由于模型缩小，相应的测试波长也要减小

5.RCS统计特性

由于雷达目标的RCS随目标姿态角变化十分敏感，因此RCS是一个起伏量。

RCS起伏模型有两种函数表达：一种是在限定姿态角范围内RCS起伏的概率密度函数，另一种是目标运动时RCS起伏的时间谱函数。

其中，概率密度函数包括三种：卡方分布，莱斯分布和对数正态分布

RCS的统计特性：在噪声背景下的雷达目标检测是一个统计过程，往往由于观察角的微小变化会引起目标RCS的剧烈起伏。

复杂目标的检测是用回波功率的概率密度函数来描述的。

对于具有 多个散射中心但是没有哪个散射中心占优的复杂目标，可用瑞利分布；此外还有瑞逊分布。

 6.雷达概论

雷达发展史：

1864年，麦克斯韦提出了电磁理论，预见了电磁波的存在。

1886年，赫兹通过实验予以证实。

1903年，德国人Wilsmoy探测到了从船上反射回来的电磁波

1922年，马可尼主张用短波无线电来探测物体

30年代，很多国家最先进行的是双基地连续波雷达的研究，效果不太好。直到单基地的脉冲雷达开发成功后，才确立了雷达在军事上的重要地位。

7.关于雷达、隐身的一些常识介绍

雷达的工作频段：3MHz~300GHz，就大多数雷达工作在微波波段，特别是X(8~12)和Ku波段（12~18），它们是机载雷达最主要的工作频段。

从航空发展史来看，飞行器隐身技术已经成为继喷气式发动机，后掠翼之后的第三个里程碑。

外形隐身原理与RAM不同，它不能吸收入射电磁波，而是通过适当的外形设计将能量反射到无关紧要的方向去，以减少在规定方向的RCS.

RCS减缩23dB,雷达作用距离则减少到27%，如下图：

通常，目标的前向散射大于后向散射，在高频段（目标尺寸L>>波长）前向RCS正比于目标的投影面积

朱兰成介绍：（斯特拉顿-朱兰成积分方程）

参考文献

1. 《雷达目标特性》，雷达技术丛书
2. 《雷达截面与隐身技术》，阮颖铮