فیزیک سطح مقطع راداری

قبل از اینکه درباره کاهش سطح مقطع راداری یک جسم صحبت کنیم، بهتر است درباره فیزیک پشت سطح مقطع راداری صحبت کنیم. در یک سیستم آنتنی جهت دار، بیشتر توان تشعشعی به صورت مستقیم و در جهت بهره آنتن ارسال می شود:

چگالی توان (S) که به هدف می رسد از رابطه زیر محاسبه می شود:

که در آن GT بهره آنتن و PT توان منتشر شده توسط آنتن است. 

موج برخوردی به پراکنده کننده (SCATTERER- هدفی که تمایل به مخفی کردن آن دارید) باعث تحریک جریان هایی بر روی سطح شده که سپس این جریان ها در سطح جسم باعث ایجاد آنتی متناسب با ابعاد و اشکال جسم شده و با پترن خاص به خود تشعشع می کند. توان بازگشتی PR با معیار سطح مقطع راداری (RCS) اندازه گیری می شود. RCS به مساحت یک آینه ایده آل گفته می شود که توان را به سمت منبع منعکس می کند. 

در این معادله AR مساحت گیرندگی آنتن است. مقدار کاهش توان متناسب با (R^4/  ) است. برای اینکه رنج شناسایی را نصف کنیم، مقدار تلفات بازگشتی شیئ به صورت زیر محاسبه می شود:

یک جاذب با مقدار 12dB تلفات بازگشتی به ما اجازه می دهد که دو برابر به یک رادار نزدیک تر شویم، در مقایسه با جسمی با 0dB تلفات بازگشتی، قبل از اینکه ما را شناسایی کند. 

سطح مقطع راداری بیشتر توسط شکل جسم تعیین می شود، همان طور که در سه مثال زیر توضیح داده شده هنگامی که یک شیئ نسبت به طول موج برخوردی بزرگ باشد،  زیرا این شکل جسم است که تعیین می کند چه میزان از توان برخوردی به شیئ مجددا به سمت منبع منعکس می شود. مثال سمت چپ بیانگر بازتابش آینه ای است، در این حالت بازتابش متناسب با (2^(lambda)/ یک) است. مثال وسطی نشان دهنده دامنه سیگنال بازگشتی از یک استوانه عمودی است. به سیلندرهایی که در نقاط ماکزیمم بازتابش هستند توجه کنید. با این حال، در زوایای معینی میزان بازتابش قابل توجهی وجود دارد. برای یک استوانه سیگنال بازگشتی متناسب با (lambda/یک) است. مثال سمت راست نشانگر یک کره است، که سیگنال را متناسب با شعاع کره (و نه تابعی از طول موج برخوردی) برمیگرداند.

زاویه شیئ بسیار مهم است. بدترین حالت زمانی اتفاق می افتد که موج برخوردی متعامد بر بخش مسطح شیئ باشد، که این امر باعث ایجاد انعکاس آینه ای خواهد شد. 

هنگام طراحی برای RCS پایین به رفلکتورهای گوشه ای (corner reflector) توجه داشته باشید. گوشه ها و لبه های داخلی می توانند RCS تان را بیش از آنچه تصور می کنید، افزایش دهند.

اگر این اکو نیز تشعشع کند، نقش بسیار مهمی در میزان RCS خواهد داشت. این امر به دلیل انکسار رخ می دهد، که از ناپیوستگی های روی سطح ناشی می شود. ناپیوستگی ها باعث ایجاد تغییر در شرایط مرزی می شوند، و شرایط مرزی تعیین کننده میزان و نحوه ی توزیع میدان ها هستند. فلزات در فرکانس های رادیویی تقریبا مشابه رسانای الکتریکی کامل (PEC) عمل می کنند. یکی از شناخته شده ترین قوانین ماکسول بیان می کند که: میدان الکتریکی مماسی در سطح یک رسانا صفر است. 

هنگامی که میدان الکتریکی مماسی صفر است، انرژی کجا می رود؟ به میدان مغناطیسی تبدیل می شود:

میدان الکتریکی در سطح فلزات معمولا عمود و میدان مغناطیسی مغناطیسی موازی سطح است. در بخش سایه میدان الکتریکی به سطح چسبیده و با سرعت نور بر روی سطح حرکت می کند. بارهایی با بار مخالف می مقدار برابر در سمت دیگر ایجاد شده که تقریبا هیچ استکترینگی ایجاد نمی کنند. در سمت دیگر ما شاهد موج های رونده که شامل امواج برخوردی و بازتابش میشوند، هستیم. 

در حالت پولاریزاسیون افقی حاشیه های بیرونی اجسام، مانند بال های یک هواپیما، هستند که به شدت موجب پراکندگی موج می شوند. در لبه ها جریان های بسیار قدرتمندی ایجاد می شود که وظیفه ی آن ها تولید میدانی است که دقیقا میدان الکتریکی مماسی بر روی سطح را صفر کند. واضح است که عمل کاهش RCS برای لبه های بیرونی متفاوت است. 

کانال تلگرام

صفحه Linkedin