Radartutorial .euEffektive Rückstrahlfläche (RCS)
Bild 1: experimentell ermittelte relative Rückstrahlfläche σ /σ0
eines B 26-Bombers bei einer Frequenz von 3 GHz (nach Skolnik)
Diese, in manchen Veröffentlichungen auch Radarquerschnitt als lineare Übersetzung des englischen Begriffes Radar Cross Section (RCS) genannte Rückstrahlfläche ist eine flugkörperspezifische Größe, die von vielen Faktoren abhängig ist. Die rechnerische Ermittlung des wirksamen σ-Wertes ist nur bei einfachen Körpern möglich, und zwar ist die Rückstrahlfläche abhängig von der Körperform und der Wellenlänge, oder besser gesagt, vom Verhältnis der Strukturabmessungen des Körpers zur Wellenlänge.
Praktisch hängt die effektive Rückstrahlfläche von:
- der Größe des Flugkörpers,
- der momentanen Fluglage,
- der Sendefrequenz des Radargerätes
- den verwendeten Materialien
- und den elektrischen Eigenschaften der Oberfläche des Flugkörpers ab.
Während bei der Konstruktion eines Passagierflugzeuges mehr Augenmerk auf Effektivität und Sicherheit gelegt wird, wird bei einem militärisch genutzten Flugzeug schon darauf geachtet, dass diese Rückstrahlfläche möglichst klein ist. Diese sogenannte Stealth- Technologie wurde im Golfkrieg schon erfolgreich angewendet, hat aber im Kosovokrieg wegen der extrem niedrigen Frequenz der serbischen Radargeräte (P-12 und P-18) bekanntlich große Probleme für die Piloten der Stealth - Bomber gebracht.
Rechnerische Ermittlung der Rückstrahlfläche
In der folgenden Formel gibt die Rückstrahlfläche eine effektive Fläche an, welche die einlaufende Welle einfängt und isotrop in den Raum abstrahlt. An der Empfangsantenne des Radargerätes kommt also nur eine Leistungsdichte auf der Fläche eines Kugelausschnittes (4·π·r2) an. Der Radarquerschnitt σ ist definiert als:
| σ = | 4·π·r2·Sr | mit |
σ: scheinbare Fläche in [m²], Maß für die Rückstreufähigkeit St: Leistungsdichte des Senders am Radarziel in [W/m²] Sr: gestreute Leistungsdichte in der Entfernung r in [W/m²] |
(1) |
| St |
Die folgenden Formeln zur Berechnung der effektiven Rückstrahlfläche gelten unter der Voraussetzung der optischen, also frequenzunabhängigen Reflexion an Körpern, die sich sehr viel weiter als die Wellenlänge vom Radargerät entfernt befinden.
Reflexion an einer Kugel |
| |||||
Reflexion an einem Zylinder |
| |||||
 Reflexion an einer flachen Platte |
| |||||
 Reflexion an einer geneigten Platte | ...eigentlich wie das vorherige Beispiel, wenn als Fläche die Projektion der Platte zum Radar eingesetzt wird. Nur: die reflektierte Energie wird in eine andere Richtung reflektiert. Das aussendende Radar kann diese Energie also nicht empfangen. Deshalb gibt es bistatische Radare, bei denen der Sender und die Empfänger räumlich getrennt sind. |
Tabelle 1: Reflexion an geometrischen Körpern
Rückstrahlfläche für punktförmige Ziele
| Ziele | σ [m2] | σ [dB] |
| Vogel | 0,01 | -20 |
| Mensch | 1 | 0 |
| Segelboot | 10 | 10 |
| PKW | 100 | 20 |
| LKW | 200 | 23 |
| Winkelreflektor | 20379 | 43,1 |
Tabelle 2: Rückstrahlfläche für Punktziele
Als Punktziele werden hier Ziele genannt, deren Abmessungen kleiner als die Abmessungen einer Rangecell (siehe Entfernungsauflösung) sind. Einige beispielhaft genannte Ziele haben gemäß ihrer geometrischen Ausdehnung einen sehr großen Betrag der effektiven Rückstrahlfläche und reflektieren also einen recht großen Betrag der Sendeenergie. Nebenstehende Tabelle nennt einige Beispiele für Rückstrahlflächen im X-Band.
(Tabellenwerte aus: M. Skolnik, „Introduction to radar systems”, 2nd Edition, McGraw-Hill, Inc 1980, Seite 44.
Die Rückstrahlfläche des Winkelreflektors ist angegeben für ein Beispiel mit Kantenlängen von 1,5 m.)