2.2.1　微粒性

2.2.1　微粒性

对于气象目标而言，其散射单元通常是空中悬浮的微粒，它们形体各异。为了研究方便，可用一个理想的球形粒子的模型来等效。

设气象雷达与该球形粒子处于理想传播空间。若气象雷达发射功率为Pt，天线具有方向性，在给定方向上的增益为G，雷达到球形粒子的距离为R，如图2.12所示。

图2.12　位于距离R处的球形粒子

因此，电磁波到达球形粒子处的功率密度可表示为

当电磁波到达该球形粒子时，粒子表面将产生感应电流，此电流又向各个方向散射电磁波。为了方便分析目标散射能力，引入目标有效截面积σ，这个面积是一个假想面积，如果把它放在与电磁波传播方向垂直的面上，将无损耗、全部地、各向均匀地把入射功率散射出去，而在雷达站处所产生的功率密度等于实际目标所产生的功率密度。

到达雷达天线处的目标后向散射信号功率密度为

则由式（2.31）可得目标有效截面积σ为

为了保证雷达接收天线在远场（也就是天线接收的散射波是平面波），式（2.33）可修正为

式（2.34）定义的雷达截面积（Radar Cross Section，RCS）经常称为后向散射RCS或单基地RCS。

目标的后向散射波的大小与目标范围和入射波波长λ的比值成比例。实际上，气象雷达不能够检测到比其工作波长小很多的目标［176-178］。例如，如果气象雷达使用L波段，雨滴相对于雷达就变得几乎是不可见的，因为它们比雷达波长小很多。RCS测量在目标尺寸与波长可比较的频率区称为瑞利区；目标尺寸比雷达波长大很多的频率区称为光学区；当目标尺寸与雷达波长是同一个数量级时称为谐振区。以波长为单位的球体周长归一化后向散射RCS如图2.13所示。