12-2012

Messtechnik
geometrischen Querschnitts, und es ergeben sich somit schwächere
Reflexionen. Der geometrische Querschnitt (A) legt fest,
wieviel der übertragenen Radarenergiedichte (W/m²), die auf dem
Ziel einfällt (S Incident ), vom Ziel aufgefangen wird (P Intercepted ), und
zwar nach folgender Gleichung:
2. Reflexionsvermögen
Das Reflexionsvermögen (Reflectivity) bezieht sich auf den Anteil
der aufgefangenen Energie, der durch das Ziel reflektiert wird,
ungeachtet der Richtung. Radarenergie wird nicht zwangsläufig
gleichmäßig von allen Teilen eines Flugzeugs reflektiert. Einige
Flugzeugbaugruppen erzeugen stärkere Radarreflexionen, andere
dagegen schwächere. Außerdem wird ein Teil der Radarenergie
üblicherweise vom Ziel absorbiert. Diese Absorbierung trifft besonders
auf Flugzeuge zu, die mit speziellen Substanzen beschichtet
sind, die als Radar Absorbent Materials (RAM) bezeichnet
werden, bzw. auf solche, die innen liegende Reflektoren – sogenannte
Radar Absorbent Structures (RAS) – verwenden, welche
eintretende Radarwellen abfangen. Dennoch ist die Energie, die
rückgestrahlt oder gestreut wird, nachdem sie vom Ziel reflektiert
wurde, gleich der aufgefangenen Energie, abzüglich des wie
auch immer gearteten Anteils der Energie, die vom Ziel absorbiert
wurde. Reflexionsvermögen wird als das Verhältnis der vom Ziel
gestreuten Energie (P Scatter ) zur vom Ziel aufgefangenen Energie
(P Intercepted ).definiert.
3. Bündelung, Richtfaktor
Der Richtfaktor (Directivity) bezieht sich auf das Reflexionsvermögen,
betrifft aber die Energie, die in Richtung des übertragenden
Radars rückgestreut wird. Die in Richtung des Radars reflektierte
Energie bezeichnet man als rückgestreute Energie (P Backscatter ). Wir
haben bereits angemerkt, dass Radarenergie nicht gleichmäßig
reflektiert wird. Vielmehr wird der Richtfaktor als das Verhältnis
der in Richtung des Radars rückgestreuten Energie zu derjenigen
Energie definiert, die in diese Richtung rückgestreut worden wäre,
wenn die Rückstreuung tatsächlich gleichmäßig in alle Richtungen
erfolgen würde. Wenn die Rückstreuung der Radarenergie gleichmäßig
erfolgen würde, würde sie auf der Oberfläche einer Kugel
verteilt werden und sich gleichmäßig vom Ziel aus in alle Richtungen
ausbreiten. Ein solches Verhalten nennt man isotrope Ausdehnung.
Isotrope Energie (P Isotropic ) wird als die Energie definiert,
die in einer exakten Kugel über einen Einheitsraumwinkel dieser
Kugel rückgestrahlt wird, wie in folgender Gleichung dargestellt:
Es wurde bereits erwähnt, dass die von einem Ziel reflektierte
Energie in einigen Richtungen viel höher sein kann, als in anderen.
Im Ergebnis wird diese reflektierte Energie viel höher bzw.
viel geringer als die isotropische Energie sein, abhängig davon,
wie das Ziel in Bezug auf das übertragende Radar ausgerichtet ist.
Der Richtfaktor wird daher weit größer als 1 betragen, wenn das
Ziel eine starke Rückstreuung in Richtung des Radars vornimmt.
Er wird weit kleiner als 1 sein, wenn die Rückstreuung gering ist.
Diese drei Faktoren können kombiniert werden, um den gesamten
Radarstreuquerschnitt (σ) für ein Ziel zu bestimmen.
Bild 3
Bild 3 und 4 zeigen, dass der RCS nicht gleich der geometrischen
Fläche ist. Im Falle einer Kugel beträgt der RCS σ = π r s ², wobei
r s der Radius der Kugel ist. Der RCS einer Kugel ist tatsächlich
frequenzunabhängig, wenn mit ausreichend hohen Frequenzen
gearbeitet wird, wobei λ 15 λ), und ?
15 λ). Experimentell wird das von einem Ziel
reflektierte Radarecho mit dem Radarecho verglichen, das von
einer Kugel reflektiert wird, die eine Querschnitts- oder Projektionsfläche
von 1 m² (d.h. einen Durchmesser von ca. 44 Zoll hat).
Hierbei verwendet man die im Bereich der Feld- oder Labormessungen
vorhandenen Kugelform-Hilfsmittel, da die Ausrichtung
bzw. Positionierung der Kugel die Messung der Radarreflexionsintensität
nicht beeinträchtigt, wie das bei einem Glattblech der
Fall wäre. In geeichtem Zustand können andere Quellen (Zylinder,
Glattblech oder Eckreflektor usw.) für Vergleichsmessungen
verwendet werden. Ziele, wie z.B. Schiffe und Flugzeuge, haben
oft mehrere virtuelle Eckpunkte. Eckpunkte werden oftmals als
Eichobjekte oder als Köder genutzt, d. h. als Winkelreflektoren.
Ein Flugzeug ist als Ziel sehr komplex. Es verfügt über eine Vielzahl
an reflektierenden Elementen und Formen. Der RCS eines
28 hf-praxis 12/2012