RCS(Radar Cross Section)

전자기파는 대상에 충돌하면 모든 방향으로 회절 하거나 산란한다. 이러한 산란에서 수신 안테나와 같은 편광을 가진 주 편광(PP)과 그것과 수직인 방향성을 가진 직교 편광(OP)이 존재한다.

레이더는 이 중에서 자신과 방향이 같은 방향성을 가진 파동을 통해 대상의 크기를 추적한다.

레이더로부터 R만큼 떨어져 있는 위치에 있는 대상에 충돌하는 전력밀도를 PDi라고 가정하게 되면 반사되어 돌아오는 파워는 아래와 같이 Pr로 정의된다.

여기서 sigma가 나타내는 것이 target cross section을 의미한다.

또한 안테나에 전송되는 전력밀도는 아래와 같이 정의된다.

위의 두식을 활용하여 target cross section의 값을 구할 수 있다.

원거리의 물체를 측정할 경우 RCS는 아래와 같이 정의되게 된다.

이는 레이더가 수신하는 파동의 강도와 대상까지의 거리를 고려하여 대상의 크기를 측정하는 방법이다.

위에 정의된 RCS는 momstatic RCS, backscattered RCS, target RCS로 불린다.

위와 같은 RCS는 수신 안테나와 같은 편광을 가진다. 이것은 전체 산란된 target RCS의 일부분을 나타낸다.

만약 구형 좌표계가 위의 변수들로 정의되었다면, 거리 p에서의 RCS는 나머지 변수들의 함수로 나타난다.

만약 위를 파동이 전파하는 방향이라고 가정하고 

위를 파동이 산란되어 나가는 방향이라고 생각해 보자.

만약 i와 s가 이루는 값이 같을경우에 레이더는 신호를 보내고 그 신호가 물체에 반사되어 동일한 레이더로 들어오기 때문에 이 경우 전파되고 산란되는 방향이같기 때문에 monostatic RCS를 사용한다

만약 같지 않게 되면 자연스럽게 신호를 보내고 반사되는 신호의 위치가 다르기 때문에 bistatic RCS가 불리게 되고 이러한 total target scattered RCS는 아래와 같이 주어진다.

타깃으로부터 backscatter 된 파동의 양은 대상의 크기를 파장으로 나눈 비율에 비례한다.

레이더는 operating wavelength보다 훨씬 작은 대상을 감지할 수 없다.

예를 들어 날씨 레이더가 L-Band 주파수를 사용한다면 비는 파장보다 훨씬 작기 때문에 레이더에서 거의 감지되지 않는다.

대상의 크기와 파장이 서로 비슷한 지역을 Rayleigh 지역이라고 한다.

반대로 크기가 더 큰 지역을 optical 지역이라고 하고 대부분이 여기에 속한다.