大地雷达截面模型研究

摘要

1 引言rn 对于雷达高度计的设计和评估，大地雷达回波具有重要的作用.特别是对于雷达高度计的各种方案评估以及对雷达高度计的实物仿真，都需要大量的大地回波信号参与，并要求这些回波在特性上与真实的大地回波相比拟.在一些场合，由于条件的限制，不可能利用实际测量收集这些所需的大量回波.因此，只能通过实验室仿真结合实际测量的方式进行.rn 类似飞行器、车辆以及舰船等的雷达点目标，一般采用实验室仿真建模与外场实际测量相结合，建立其雷达目标RCS模型.点目标的RCS模型依据一些主要反射点来建立.此时，大地回波作为背景杂波被抑制.rn 大地对于雷达波的回射比点目标复杂.这种复杂性来源于地域的广阔和地面状态的繁杂，还源于这些地面状态的时变特性.一般将大地的地面状态抽象为不同的概念对象，如：森林、草地、水面、工业区等等，以反映雷达目标特性的轮廓.rn 对于面目标的雷达目标特性，可以用雷达截面因子(RCF)来描述.它标称了地面目标对雷达波的反射与散射特性的抽象概貌.具体对象的RCF必须通过实测，将其理论模型与实测数据对比拟合，从而确定其RCF模型.rn2 RCF计算模型rn 引入散射损失因子β′，以抵消地面的吸收和大地雷达目标对雷达波的去极化损失，并将圣地亚模型的σ0s散射部分转化近似为rnrnσ0s(θ)≈β′(d2/8σ2h′)cosnθ=β′σ0cosnθ,θθ′0rn(1)rn其中θ′0为有散射贡献的最大入射角θ，绝大多数大地雷达目标，其θ′0不大于30°.式(1)中的有关数值可从表1查取.rnrn表1 几种典型地面的散射因子rn地面类型rnβ′σ0(θ),415MHzrnβ′σ0(θ),3800MHzrn森林rn0.57cos17θrn0.9cos8θrn工业区rn2.06cos29θrn9.3cos21θrn住宅区rn1.84cos30θrn5.88cos24θrnrn 另外，用佐治亚模型弥补圣地亚模型在30°～90°的不足.rnσ0s=σ0cosnθ,rnkA((π/2-θ)+C)Be-D/1+0.1σh/λ,θ30°rnrnθ＞30°rn(2)rn其中k为模型连接系数，为两模型在30°处的比值.rn3 算例rn 针对某型雷达高度计，利用散射模型(2)，结合该型雷达高度计的天线照区模型、脉冲亮区、相应的回波功率计算模型、回波DOPPLER谱计算模型以及反射回波信号和散射回波计算模型.可以在试验室对大地回波进行计算.rn 设：天线的发射脉冲功率为1w，脉宽为0.6μs，发射脉冲周期为0.3ms，发射载波频率为3.8GHz；天线随载体的运动速率为1000m/s，天线距离大地平面高度为1000米，天线载体的倾角为60°，天线辐射宽度为30°，天线的发射与接收增益均为0dB.rn4 结论rn 利用本文的RCF模型，可以全面地计算各类地面的回波信号，从而可以从轮廓上把握大地回波的波形参数.实用表明，计算生成的回波符合大地回波特征要求，可用于雷达高度计的性能评估.