Эффективная поверхность рассеивания является мерой, которая характеризует способность цели отражать радиолокационные сигналы в направлении радиолокационного приемника, т.е. является отношением мощности обратного рассеяния на стерадиан (единица измерения телесного угла) в направлении радара (от цели) к плотности мощности, которая отражается целью.
ЭПР цели можно рассматривать как сравнение мощности отраженного сигнала от цели к отраженному сигналу от совершенно гладкой сферы площади поперечного сечения 1 м2 , как показано на Рисунке 1.
Рисунок 1 – Представление эффективной поверхности рассеивания
Концептуальное определение ЭПР включает в себя тот факт, что не вся излучаемая энергия падает на объект. ЭПР цели (σ) наиболее легко визуализируется как произведение трех факторов: σ = Проецируемая поверхность рассеивания x Коэффициент отражения x Направленность. ЭПР (σ) используется в разделе 4-4 для уравнения, представляющего мощность, отраженной от цели.
Коэффициент отражения (отражающая способность): процент перехваченной мощности, переотраженной (рассеянной) целью.
Направленность: отношение мощности, отраженной обратно в направлении радиолокатора, к однородно рассеянной рассеянной мощности (т.е. изотропно).
На Рисунках 2 и 3 показано, что ЭПР не соответствует геометрической поверхности. Для сферы ЭПР σ = πr2; , где r - радиус сферы.
Рисунок 2 – ЭПР и физическая геометрия
ЭПР сферы независима от частоты при работе на достаточно высоких частотах, где λ<< Дальность и λ<< радиус (r). Опытным путем, отраженный от цели сигнал сравнивается с отраженным сигналом от сферы, которая имеет фронтальную или проекционную площадь одного квадратного метра (то есть диаметр около 44 дюймов). Использование сферической формы помогает в полевых или лабораторных измерениях, так как ориентация или позиционирование сферы не повлияют на измерения интенсивности отражения радиолокатора, как плоская пластина. При калибровке для сравнения измерений могут использоваться другие формы источников (цилиндр, плоская пластина или угловой отражатель и т.д.).
Рисунок 3 – Отражение от различных фигур
Чтобы уменьшить сопротивление во время испытаний, буксируемые сферы диаметром 6 ", 14" или 22 " могут быть использованы вместо большой 44-дюймовой сферы, а рекомендуемый размер составляет 0,018, 0,099 или 0,245 м2 соответственно вместо 1 м2. Когда для испытаний используются сферы меньшего размера, возможно работать на или приближенной λ~радиусе. Если результаты затем масштабируются рекомендовано до 1 м2, могут наблюдаться возмущения из-за поверхностных волн.
На рисунке 4 показаны примеры ЭПР, когда объекты вращаются вокруг своих вертикальных осей (стрелки указывают направление отражений радара).
Рисунок 4 – Примеры ЭПР
Сфера, по сути, одинакова во всех направлениях.
Гладкая поверхность почти не имеет ЭПР, кроме как при выравнивании прямо к радару.
ЭПР уголкового отражателя почти столь же велика, как и у плоской пластины, но более широкий угол, то есть более ± 60֩. Отражение от уголкового отражателя аналогично отражению от плоской пластины, которая располагается перпендикулярно к совмещенному передатчику и приемнику.
Такие объекты, как корабли и авиация, зачастую обладают эффективными углами. Углы могут использоваться как калибровочные цели, либо в качестве ловушек, т.е. уголковых отражателей.
Авиационные объекты очень сложны. Они имеют большое количество отражающих элементов и форм. ЭПР реального самолета необходимо измерять. Данный показатель значительно варьируется в зависимости от направления излучающего радиолокатора.
Рисунок 5 изображает стандартную ЭПР реактивного самолёта. График представляет собой разрез в азимутальной плоскости, выполненный с нулевой отметкой (по направлению движения самолета). В пределах нормального радиолокационного диапазона 3-18 ГГц отраженный сигнал от самолета в заданном направлении будет меняться на несколько дБ по мере изменения частоты и поляризации (ЭПР может измениться в 2-5 раз). Он не меняется так, как у плоской пластины.
Рисунок 5 – Стандартная ЭПР самолёта
Как показано на рисунке 5, ЭПР является наиболее сильной на крыльях самолета из-за большой физической области, наблюдаемой радаром и перпендикулярным аспектом (увеличивающей отражательную способность). Следующей самой высокой областью ЭПР является зона носа / хвоста, в основном из-за отражений от двигателей или пропеллеров. Большинство самозащитных станций активных помех покрывают поле зрения +/- 60 градусов относительно носа и хвоста самолета, поэтому высокая ЭПР на крыльях не имеет охвата. Охват крыльев часто не обеспечивается из-за недостаточной мощности, доступной для охвата всех квадрантов воздушных судов, а сторона самолета теоретически подвергается угрозе в 30% случаев по сравнению со средним значением по всем сценариям.
Типичные поперечные сечения радара: ракета 0,5 м2; тактический реактивный самолет от 5 до 100 м2; бомбардировщик от 10 до 1000 м2; и судна от 3 000 до 1 000 000 м2. ЭПР также может быть выражена в децибелах, на которые ссылается квадратный метр (дБм2), который равен 10 log (ЭПР вм2).
Опять же, на рисунке 5 показано, что эти значения могут сильно различаться. Самое сильное отражение, изображенное в примере, составляет 100 м2 в пучке, а самое слабое - чуть более 1 м2 в положениях 135֩ / 225֩. Эти значения ЭПР могут быть ошибочными, поскольку другие факторы могут повлиять на результаты. Например, разности фаз, поляризация, поверхностные дефекты и тип материала очень сильно влияют на результаты. В приведенном выше примере типичного бомбардировщика измеренная ЭПР может быть значительно больше 1000 квадратных метров при определенных обстоятельствах (90֩, 270֩).