www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Podstawy radiolokacji

Przekrój radarowy

Rysunek 1: Schemat eksperymentalnego przekroju radarowego bombowca B–26 przy częstotliwości 3 GHz (wg Skolnika)

Rysunek 1: Schemat eksperymentalnego przekroju radarowego bombowca B–26 przy częstotliwości 3 GHz (wg Skolnika)

Przekrój radarowy

Kształt i zdolność rozpraszania wstecznego sygnału radarowego pochodzącego od celu nazywa się jego przekrojem radarowym. Angielska nazwa to Radar Cross Section, który stał się często używanym skrótem nazwy RCS. Grecka litera sigma σ jest używana jako symbol w równaniach. Jego jednostką jest metr kwadratowy.

Przekrój radarowy zależy od:

Wykorzystanie technologii „Stealth“ w celu zminimalizowania obszaru równoważnego radarowi zmniejsza wykrywalność samolotów wojskowych. Zależy on jednak od długości fali radarów przeciwnika i nie działa na radary VHF, takie jak P–12 i P–18, używane przez serbską obronę powietrzną podczas wojny w Kosowie.

Obliczanie powierzchni przekroju poprzecznego radaru

Przekrój radarowy jest miarą części energii wiązki, która zostanie cofnięta do radaru w stosunku do całkowitej energii uderzającej w cel. Cel teoretycznie działa jak kula, która jest rozproszona we wszystkich kierunkach. Jego powierzchnia wynosi (4π r2), więc przekrój radarowy σ jest zdefiniowany jako:

σ = 4π r2· Sr
 
gdzie
σ — powierzchnia pozorna w [m²], miara zdolności do rozpraszania wstecznego.
St — gęstość mocy nadajnika w miejscu ustawienia reflektora w [W/m²]
Sr — gęstość mocy odbitej w miejscu odbioru w [W/m²]
(1)
St

Ponieważ gęstość mocy generowana przez nadajnik radaru i docierająca do punktu odbicia jest proporcjonalna do gęstości mocy odbitej powracającej do radaru, wszystkie inne wpływy, takie jak tłumienie w wolnej przestrzeni i odległość do radaru, są usuwane z równania. Zakłada się, że w przypadku radaru monostatycznego warunki propagacji są takie same na ścieżce nadawczej i zwrotnej.

Przekrój radarowy jest więc stosunkiem energii odbitej w kierunku radaru przez cel do energii gładkiej kuli o powierzchni 1 m² emitującej jednakowo we wszystkich kierunkach.

W tabeli 1 przedstawiono równanie σ dla różnych kształtów, gdy stosowana długość fali jest w zakresie rozpraszania optycznego:

Sygnał rozpraszany wstecznie przez kulę
Sygnał rozpraszany wstecznie przez kulę
 
σmax = π r2 (2)
Sygnał odbity od cylindra
Sygnał odbity od cylindra
 
σmax = 2π r h2 (3)
λ
Sygnał odbity od płytki prostopadłej do wiązki
Sygnał odbity od płytki prostopadłej do wiązki
 
σmax = 4π b2 h2 (4)
λ2
reflected signal from a tilted plate
Sygnał wstecznie rozproszony z płytki ustawionej pod kątem do wiązki

Podobnie jak w poprzednim przykładzie, ale energia jest skierowana w zupełnie innym kierunku niż radar. Radar monostatyczny nie może w ogóle odbierać energii. Tylko radar bistatyczny, w którym nadajnik i odbiornik nie są umieszczone w jednej lokalizacji, może uzyskać energię, jeśli odbiornik znajduje się w kącie odbicia.

Tabela 1: Przekrój radaru dla różnych typów celów.

Obszar równoważny radarowi dla celów punktowych
CeleRCS [m2]RCS [dB]
ptak0.01-20
mężczyzna10
statek kabinowy1010
samochód10020
ciężarówka20023
reflektor rogowy2037943.1

Tabela 2: Obszar równoważny radarowi dla celów punktowych.

Niektóre cele mają wysokie wartości radarowego pola przekroju poprzecznego ze względu na ich średnicę i orientację. Dlatego też rozpraszają one wstecznie dużą część energii padającej. Tabela 2 podaje kilka przykładów przekroju poprzecznego radaru dla wiązki radaru pasma X.

(Tabele pochodzą z: M. Skolnik, « Introduction to radar systems », wydanie drugie, McGraw-Hill Inc, 1980, strona 44.
Przekrój radarowy reflektora rogowy to o długości boku 1,5 m.)