基于手持式矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的雷達(dá)散射截面測(cè)量

雷達(dá)散射截面是目標(biāo)物體在雷達(dá)接收機(jī)方向上反射雷達(dá)信號(hào)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(nèi) 目標(biāo)物體散射功率與注入目標(biāo)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)域門功能在現(xiàn) 場(chǎng)或航線中對(duì)目標(biāo)的雷達(dá)散射截面進(jìn)行測(cè)量。從圖1中可以看出一個(gè)目標(biāo)的雷達(dá)散射截面大小可以通過比較此目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)散射截面（1m²）校準(zhǔn)球?qū)π盘?hào)的反射直觀的導(dǎo)出。當(dāng)金屬球體的半徑遠(yuǎn)大于信號(hào)波長(zhǎng)λ 時(shí) >15 λ，并且球和雷達(dá)的距離R>15λ 時(shí)，此金屬球的雷達(dá)散射截面與信號(hào)頻率無關(guān)。

圖1 雷達(dá)散射界面的基本概念

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

圖2 典型雷達(dá)方程，

這里發(fā)射和接收天線分開了一個(gè)β角，單站雷達(dá)的發(fā)射和接收天線處于同一位置（β=0），目標(biāo)與雷達(dá)的距離為R，信號(hào)的極化與發(fā)射和接收天線的極化相關(guān)

圖3 雷達(dá)散射界面測(cè)量框圖

P_t＝雷達(dá)發(fā)射功率
P_r＝雷達(dá)接收功率
G_t＝雷達(dá)發(fā)射天線增益
G_r＝雷達(dá)接收天線增益
G_σ＝目標(biāo)雷達(dá)散射截面等效增益
A_e＝雷達(dá)接收天線有效面積（m²）
R＝目標(biāo)距離
λ＝信號(hào)波長(zhǎng)
＝目標(biāo)雷達(dá)散射截面積（m²），（定義為 ，其中k 為常數(shù)）

這里雷達(dá)散射截面積可以通過

這里k是常數(shù)

由以上方程得出，只要測(cè)得 ，我們即可以推導(dǎo)得到目標(biāo)雷達(dá)散射截面積 ，如果我們將發(fā)射天線和接收天線分別接在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量端口1 和端口2，那么 測(cè) 量等同于S21 測(cè)量，而由于k 是常數(shù)與被測(cè)目標(biāo)無關(guān)，因此我們只要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)量即可以得到在測(cè)量條件下（測(cè)量距離和測(cè)量頻率）的k 值。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀一般采用頻率掃描測(cè)量，在此測(cè)量模式下我們可以通過傅立葉反變換得到時(shí)域（距離域）測(cè)量結(jié)果（類似于脈沖雷達(dá)），通過將不是目標(biāo)（不同 的距離）的反射響應(yīng)濾除的方法，可以提高測(cè)量準(zhǔn)確度。