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相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 171 毫秒
1.
指数型分层介质粗糙面电磁波透射系数的特征   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
根据瑞利假设,运用微扰法近似,将透射场按平面波展开,对坐标进行傅里叶变换,研究了平面波入射时的透射散射现象,避免了繁琐的推导和证明;采用指数型粗糙面模拟实际的介质粗糙面,结合其功率谱导出了透射系数计算公式。数值计算结果表明:中间介质介电常数的实部越大,透射系数越大,虚部越大,透射系数越小;中间介质厚度越大,透射系数越小;粗糙面均方根越大,透射系数越大;粗糙面相关长度越大,透射系数越大;透射系数随入射波频率振荡地增大。  相似文献   

2.
鄢锦  宿晓静  徐达  吴永清 《声学学报》2020,45(3):334-340
采用一级小斜率近似方法处理空气声经粗糙海面透射至浅海中的声场问题。假定空气、海水和海底为三层均匀介质,将海水层中声场分解为下行波和上行波,导出了粗糙海面条件下下行波和总声场的小斜率近似表达式。导出的声场表达式可由快速傅里叶变换计算,但会出现混叠问题。为了减轻混叠影响,提出了引入额外介质吸收的计算方法。针对高度一维变化且频谱满足PM谱的起伏海面,采用蒙特卡洛仿真计算了相应的水下声场。结果表明,随着海面起伏均方根高度的增加,水下相干场强度减小而均方声压则略有增大。   相似文献   

3.
基于小斜率近似法建立了粗糙面激光散射双向反射分布函数的数学模型,采用该模型计算了粗糙度参量已知的合金铝样片的双向反射分布函数值,计算结果与实测结果吻合良好,验证了模型的正确性.研究了粗糙度参量和样片光学常量对双向反射分布函数的影响,结果表明,粗糙面激光散射的双向反射分布函数与表面高度起伏均方根、自相关长度及样片光学常量相关.当入射波长一定时,高度起伏均方根越大,或者自相关长度越小,粗糙面粗糙度越大,入射激光的漫反射特性越强,双向反射分布函数峰值越小且分布越分散;当粗糙度一定时,样片光学常量对双向反射分布函数影响较大,粗糙面对入射激光复折射率的虚部越大,样片双向反射分布函数的峰值越小,当粗糙度参量增大时,样片光学参量对双向反射分布函数的影响逐步减弱.  相似文献   

4.
对潜通信及对潜探测中蓝绿激光将穿透海水表面,大气/海水界面由于风速及其他外力作用而呈现复杂状况,将影响蓝绿激光在界面的传输特性。针对泡沫-海面复合模型,采用矢量辐射传输理论、米氏理论以及粗糙面散射理论对泡沫海面的散射特性进行了分析。采用基尔霍夫近似针对JONSWAP海谱,讨论了泡沫海面在蓝绿激光波段的后向散射系数与入射角、风速、风区以及海水温度、含盐度等参量的关系。结果表明:随着海面上方风速、风区及介电常数的增大,泡沫层对海面的激光散射具有相当大的影响,尤其是在入射角度较大的状态下。  相似文献   

5.
针对粗糙海面与其上方多目标复合的情形,常用算法存在计算量过大、计算时间太长等缺点,本文采用基尔霍夫近似法与矩量法结合的混合算法可以大大简化计算量、节省时间.本文首先通过蒙特卡罗的方法模拟一维PM粗糙海面,并与粗糙海面上方多目标建立复合模型;然后对矩量法结合基尔霍夫近似法的混合算法做了详细的公式推导,得到了复合散射系数,并且分析了不同入射角、目标高度、目标间距、目标尺寸、风速等参数对复合电磁散射特性的影响.实验结果表明,针对粗糙海面与其上方多目标复合的情形,采用矩量法结合基尔霍夫近似法的混合算法不但可以保证准确性,而且可以大幅度减少计算所用时间(混合算法用时占矩量法的19%),对大尺寸粗糙面和复杂的复合模型优势尤为明显.  相似文献   

6.
为研究气-海跨介质的蓝绿激光传输特性,针对气-海跨介质界面及海面下气泡层,依据基尔霍夫近似、Mie理论与Beer理论建立了蓝绿激光通过海面-气泡层的下行传输模型。充分考虑了受风速影响的海面高度起伏、海水中气泡浓度变化、海水中洁净气泡和有薄膜覆盖气泡的混合等因素,数值计算了蓝绿激光经过海面-气泡层的透过率随风速、海水中的传输深度以及接收平面与发射平面夹角的变化关系。结果表明,蓝绿激光通过气-海界面及海水中的透过率主要取决于风速的大小与激光在海水中的传输深度;随着风速的增大,海面粗糙度与上层海洋中气泡浓度增大,激光透过率降低;与海水相比,气泡层对激光透过率的影响会随着深度的增加而降低;对于半径大于10μm的气泡,蛋白质薄膜的覆盖对蓝绿激光的衰减影响不大。  相似文献   

7.
任新成  郭立新 《光学学报》2008,28(6):1208-1214
运用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的光透射问题,推出了不同极化状态的透射系数公式.采用指数型粗糙面模拟实际的分层介质粗糙面,结合其功率谱导出了平面波入射时的透射系数计算公式.通过数值计算得到了HH极化情形透射系数随透射光散射角变化的曲线.数值计算结果表明,底层介质介电常量对透射系数几乎没有影响;中间介质介电常量影响透射系数的大小及透射系数角分布曲线;中间介质厚度增大为原来的二倍时,曲线振荡的周期减小为原来的二分之一;粗糙面高度起伏均方根影响透射系数的大小、曲线振荡的振幅;粗糙面高度起伏相关长度既影响透射系数的大小、同时影响曲线的振荡行为;透射系数随入射波长的增大而振荡减小.  相似文献   

8.
分形海面的微波电磁散射计算模型   总被引:2,自引:0,他引:2  
利用2维Weierstrass带限函数建立了模拟粗糙海面形状的模型,讨论了分形维数、频率幅度尺度因子等分形参数对海面形状的影响。以粗糙海面形状模型为基础,针对模拟的分形海面形状,从亥姆霍兹积分出发,利用基尔霍夫近似推导出2维分形海面的电磁散射系数,并进行了数值模拟。对微波电磁散射特性随分形维数、频率幅度尺度因子、入射波入射角变化的规律做了进一步讨论分析。在低掠射角时电波会受海面的遮挡,用遮挡函数对散射系数进行修正。研究表明:随着分形维数的增大,散射峰分布变均匀。频率幅度尺度因子越大,散射也越分散。随着入射角的增大,后向散射也逐渐增强,而前向散射逐渐减弱。  相似文献   

9.
田炜  任新成  郭立新 《计算物理》2013,30(1):134-139
运用基于矩量法(method of moment,MoM)结合基尔霍夫近似(Kirchhoff approximation,KA)的混合算法研究一维带限Weierstrass分形分层介质粗糙面的电磁波透射问题.在混合算法中将上层粗糙面和下层粗糙面分别划分到MoM区域和KA区域,数值计算得到透射系数随透射波的散射角的变化,讨论粗糙面分维数、高度起伏均方根、底层介质介电常数、中间层介质介电常数和厚度、入射波频率对透射系数的影响,结果表明上层粗糙面参数对透射系数有显著影响,而下层粗糙面参数对透射系数影响较小.  相似文献   

10.
依据基尔霍夫近似,推导出一维高斯随机粗糙面四阶统计特性解析式,并获得脉冲波入射下粗糙面双点双频四阶矩互相关函数.数值计算不同入射角,不同高度起伏和相干长度,随机粗糙面双点双频四阶矩互相关函数随相干频谱带宽频差,散射角的变化情况.计算结果表明,高度起伏和相干长度对粗糙面散射四阶统计特的影响很大,粗糙面越光滑,在镜反射方向有最大的四阶矩散射峰值和小的相关带宽.随着粗糙度增加,随机粗糙面脉冲散射的四阶矩的相干分量减弱,展宽现象明显;而相干带宽频差越大,四阶矩衰减越快. 关键词: 四阶矩统计特征 双点双频互相关函数 随机粗糙面 脉冲波散射  相似文献   

11.
针对随机起伏冰面的声散射计算问题,利用修正反射系数的Kirchhoff近似方法计算了高斯起伏冰面的三维声散射。在计算模型中引入了冰面局部统计平均反射系数的概念,将二维高斯起伏冰面的散射分为相干散射和非相干散射,分别得到两类散射成分的散射系数公式,计算了高斯起伏冰面三维声散射的散射强度。分析了散射强度与随机起伏冰面的均方根高度、声波入射角度及频率的关系。通过实验室水池中高斯起伏冰面的散射强度测量实验,对理论模型的计算结果进行了验证。将实验结果分别与采用冰面局部统计平均反射系数的模型计算结果和文献中采用平整冰面镜反射系数的模型计算结果进行了对比,采用冰面局部统计平均反射系数的模型计算结果与实验测量值吻合较好。   相似文献   

12.
In the global climate system, the polar regions are sensitive indicators of climate change, in which sea ice plays an important role. Satellite remote sensing is a significant tool for monitoring sea ice. The use of synthetic aperture radar(SAR) images to distinguish sea ice from sea water is one of the current research hotspots in this topic. To distinguish sea ice from the open sea, the polarization ratio characteristics of sea ice and sea water are studied for L-band and C-band radars, based on an electromagnetic scattering model of sea ice derived from the integral equation method(IEM) and the radiative transfer(RT) model. Numerical experiments are carried out based on the model and the results are given as follows. For L-band, the polarization ratio for sea water depends only on the incident angle, while the polarization ratio for sea ice is related to the incident angle and the ice thickness. For C-band, the sea water polarization ratio is influenced by the incident angle and the root mean square(RMS) height of the sea surface. For C-band, for small to medium incident angles,the polarization ratio for bare sea ice is mainly determined by the incident angle and ice thickness. When the incident angle increases, the RMS height will also affect the polarization ratio for bare sea ice. If snow covers the sea ice, then the polarization ratio for sea ice decreases and is affected by the RMS height of snow surface, snow thickness, volume fraction and the radius of scatterers. The results show that the sea ice and the open sea can be distinguished by using either L-band or C-band radar according to their polarization ratio difference. However, the ability of L-band to make this differentiation is higher than that of C-band.  相似文献   

13.
The first-order small slope approximation is applied to the problem of the sound transmission from an airborne source into shallow water through a rough sea surface.By assuming a three-layer homogeneous fluid model and decomposing the sound field in water layer into up-going and down-going waves,the expressions for the down-going wave and thus the total field are derived.The expressions can be calculated by the FFT,but the alias problem will arise.To mitigate the alias effect,additional medium absorption is introduced and afterwards compensated.Monte Carlo calculations are performed.The sea surface is assumed to be random rough with a Pierson-Moskowitz spectrum and to have height variations in only one dimension.The results show that the mean field intensity decreases as the root-mean-square surface height increases,while the mean-square field intensity increases slightly.  相似文献   

14.
Pedersen PC  Grebe A 《Ultrasonics》2001,39(2):101-108
This paper describes the design and performance of an ultrasound measurement system, utilizing a swept frequency excitation signal, for analyzing the backscattered signal from planar rough surfaces. The implementation is in the form of a time delay spectrometry (TDS) system operating in reflection mode whose advantages are improved signal-to-noise ratio even with low peak power relative to conventional pulse-echo methods. Because of simultaneous transmission and reception, the TDS system requires two transducers. The TDS measurement system uses a swept frequency spectrum analyzer as the central analog processing unit. Both planar piston and focused transducers in the low MHz range were used for the measurements. Due to the statistical nature of rough surface backscatter, the mean of several statistically uncorrelated measurements is required to characterize the scattering behavior of a given rough surface. Backscatter data are obtained for a series of planar rough surfaces, in the form of scattering magnitude vs. frequency and vs. incident (=backscattered) angle. Analysis of the results reveals a good correlation between the root-mean-square (RMS) height and mean backscatter magnitude at 0 degrees incident angle, and between the ratio of RMS height to correlation length and the difference in mean backscatter magnitude between 0 degrees and 5 degrees.  相似文献   

15.
研究了不同粗糙度下的非均匀和分区均匀不稳定表面粗糙导体目标在太赫兹波段的散射特性。区别于采用经验公式的建模方法,提出把随机粗糙面的建模理念应用到太赫兹波段的非均匀和分区均匀不稳定表面粗糙导体目标的建模中,用描述粗糙面的均方根高度和相关长度两个物理量来调节目标表面的粗糙度变化。提出表面粗糙目标的分类形式并给出具体模型,然后用随机高斯粗糙面来模拟非均匀和分区均匀不稳定粗糙目标的表面,再采用物理光学和等效电流相结合的方法来进行仿真计算,分别对不同入射角、不同频率和不同粗糙度的非均匀和分区均匀不稳定表面粗糙导体目标的太赫兹波散射特性进行分析,最后得出了相关的结论。  相似文献   

16.
FDTD方法分析高功率微波粗糙地面散射特性   总被引:3,自引:3,他引:0  
采用时域有限差分方法(FDTD)对高功率微波(HPM)近地面传输进行了仿真,其中提出的一种完全匹配层-广义完全匹配层混合吸收边界,较好地抑制了常规FDTD方法在计算低掠射角入射时产生的边缘绕射现象。将理想水平地面数值计算结果与解析法结果对比验证计算模型的正确性,通过数值计算结果分析高功率微波粗糙地面的散射特性。理论分析和仿真结果表明:粗糙地面对散射系数变化影响较明显,从宏观角度上看,散射系数曲线同理想水平地面散射系数曲线相似,即随掠射角的增大散射系数先减小后增大;从微观角度上看,由于粗糙地面的作用,其散射系数曲线并不存在布鲁斯特角,且在某一区域并非单调增加或减小。  相似文献   

17.
An iterative strategy combining the Kirchhoff approximation (KA) with the hybrid finite element–boundary integral (FE-BI) method is presented to consider electromagnetic scattering from a coated target above a rough sea surface. The multi-hybrid method considers the multiple-scattering interactions between target and underlying surface based on equivalent principle and currents updating scheme. The hybrid FE-BI-KA method, which is an improved and generalized version of a previous KA–Method of Moments (MoM) technique, can deal with an inhomogeneous target. Numerical results are given to evaluate the validity of the multi-hybrid technique, and then the hybrid method is employed to investigate electromagnetic scattering from a plasma-coated airfoil above a rough sea surface, including the effects of several key parameters on stealth performance, such as plasma angular frequency and electron collision frequency.  相似文献   

18.
梁玉  郭立新 《物理学报》2009,58(9):6158-6166
提出了风驱粗糙海面覆盖水气泡层的‘体-面’复合模型.基于修正的双尺度粗糙面散射理论、MIE理论和矢量辐射传输理论,比较了水气泡与实心水粒子的电磁散射特性的差异,分析了海面泡沫覆盖率与风速、气-海温差的关系.在有、无泡沫层情形下,采用高斯和经验海谱,讨论了单站、双站散射系数与入射角、方位角、风速、风向、极化等参量的关系,并将数值计算的结果与相关文献的测量值进行了比较和分析. 关键词: 电磁散射 海面复合模型 修正双尺度法 MIE  相似文献   

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