基于手持式矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀的雷達散射截面測量

雷達散射截面是目標物體在雷達接收機方向上反射雷達信號能力的一種表示方式，其定義為在一個(gè)給定方向上的單位角弧度內 目標物體散射功率與注入目標物體的功率密度之比。本文主要涉及怎樣使用安立公司高性能手持式電池操作微波矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀以及使用此儀表中的時(shí)域門(mén)功能在現 場(chǎng)或航線(xiàn)中對目標的雷達散射截面進(jìn)行測量。從圖1中可以看出一個(gè)目標的雷達散射截面大小可以通過(guò)比較此目標和標準散射截面（1m²）校準球對信號的反射直觀(guān)的導出。當金屬球體的半徑遠大于信號波長(cháng)λ 時(shí) >15 λ，并且球和雷達的距離R>15λ 時(shí)，此金屬球的雷達散射截面與信號頻率無(wú)關(guān)。

圖1 雷達散射界面的基本概念

雷達方程
圖2 為典型的雷達方程描述，發(fā)射信號功率P_t通過(guò)增益為 G_t的發(fā)射天線(xiàn)，并通過(guò)空間的衰減（距離為R）后，遇到目標并將部分信號功率（反射信號與入射信號的功率比為目標的雷達散射截面 ）反射回雷達接收天線(xiàn)，同樣經(jīng)過(guò)空間衰減，通過(guò)增益為 G_r的接收天線(xiàn)得到功率為 P_r， P_r與以上這些參數的關(guān)系在圖3方程中表示。

圖2 典型雷達方程，

這里發(fā)射和接收天線(xiàn)分開(kāi)了一個(gè)β角，單站雷達的發(fā)射和接收天線(xiàn)處于同一位置（β=0），目標與雷達的距離為R，信號的極化與發(fā)射和接收天線(xiàn)的極化相關(guān)

圖3 雷達散射界面測量框圖

P_t＝雷達發(fā)射功率
P_r＝雷達接收功率
G_t＝雷達發(fā)射天線(xiàn)增益
G_r＝雷達接收天線(xiàn)增益
G_σ＝目標雷達散射截面等效增益
A_e＝雷達接收天線(xiàn)有效面積（m²）
R＝目標距離
λ＝信號波長(cháng)
＝目標雷達散射截面積（m²），（定義為 ，其中k 為常數）

這里雷達散射截面積可以通過(guò)

這里k是常數

由以上方程得出，只要測得 ，我們即可以推導得到目標雷達散射截面積 ，如果我們將發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)分別接在矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀的測量端口1 和端口2，那么 測 量等同于S21 測量，而由于k 是常數與被測目標無(wú)關(guān)，因此我們只要對標準球進(jìn)行校準測量即可以得到在測量條件下（測量距離和測量頻率）的k 值。矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀一般采用頻率掃描測量，在此測量模式下我們可以通過(guò)傅立葉反變換得到時(shí)域（距離域）測量結果（類(lèi)似于脈沖雷達），通過(guò)將不是目標（不同 的距離）的反射響應濾除的方法，可以提高測量準確度。