等效原理和互易性定理在两个相邻球形目标电磁散射中的应用

基于等效原理和互易性定理研究了两个相邻目标的电磁散射问题，给出了这一复合电磁散射模型的二阶散射结果. 通常平面入射波的一阶散射结果容易求解，但由于耦合效应的复杂性，很难给出二阶散射结果的解析形式. 应用互易性定理给出了求解任意相邻导体/介质目标二阶电磁散射场的公式，并利用等效原理将求解散射场公式中的体积分简化为面积分的形式，从而降低了求解难度. 同时还推导了两个目标的二次散射场之间的关系. 最后应用给出的公式，求解了两相邻球形目标的复合散射场，对双站散射结果进行了讨论，同时与应用时域积分方程法求得的结果进行了比较. 关键词： 等效原理 互易性定理 电磁散射 相邻圆球     

两相邻有限长圆柱的复合电磁散射研究

基于等效定理和互易性原理研究了两相邻有限长介质圆柱的复合电磁散射问题,推导出该复合散射场的二阶散射场计算公式.将公式所得结果与矩量法结果进行了比较,并分析了两柱距离、圆柱长度和极化状态等参量对复合散射场的影响. 关键词： 等效定理 互易性原理 电磁散射 有限长圆柱     

平行柱体对平面波/高斯波束电磁散射

基于等效原理和互易性定理，研究了N个相互平行二维柱体对平面波/高斯波束的电磁散射特性，给出了求解N阶散射场公式.一阶散射可通过求解单个柱体的散射场得到，但对于高阶散射场而言，由于耦合散射的复杂性，很难给出精确的解析解.为了解决这一问题，借助等效原理和互易性定理给出了求解N阶散射场的面积分公式.只要给出柱体的i-1阶散射场及相关目标表面上的等效电流和(或)等效磁流，就可应用此公式求解i阶散射场.应用该近似方法计算了相互平行非均匀等离子体涂层导体圆柱的单/双站散射宽度，讨论了束腰半径、等离子体涂层厚度、电子密度、碰撞频率及雷达频率等对散射结果的影响.     

平面上方二维介质目标对高斯波束的电磁散射研究

基于矩量法、互易性定理及镜像理论,提出了一种新的混合方法用于研究水平分界面上方二维介质目标对垂直入射高斯波束的差值散射场.应用镜像理论,介质水平分界面可被原始目标相对于该分界面的镜像目标所替代,从而给出散射问题的等效模型.在等效模型中,应用矩量法求解了原始目标及镜像目标对高斯波束的散射场,同时结合互易性定理得到了原目标与其镜像目标之间的耦合散射场.数值计算结果与相关文献方法及MoM所得结果进行了比较,验证了该混合方法的有效性. 关键词： 互易性定理 电磁散射 高斯波束 二维目标     

二维导体微粗糙面与其上方金属平板的复合电磁散射研究

研究了二维导体微粗糙面与其上方金属平板复合电磁散射特征.应用互易性原理使求解二次散射场简化为求解包含平板上的极化电流和微粗糙面散射场的积分方程，从而降低了求解难度.应用物理光学近似和微扰法分别求解了平板上的极化电流和粗糙面的电磁散射场，得到了复合散射截面计算公式并进行了数值计算.尤其对该复合模型后向耦合电磁散射结果进行了详细分析和讨论. 关键词： 互易性原理 复合电磁散射 微粗糙面 平板     

含腔电大尺寸导体目标电磁散射的一体化数值模拟

应用等效原理，通过引入口面上等效磁流将含腔导电目标电磁散射简化为腔内、外两个等效 问题. 腔内问题分段求解并应用级联法获得口面等效导纳矩阵；腔内外的耦合关系应用近似 边界元方法描述并由此获得口面等效磁流；最后，这一具有混合源的腔体内外一体化散射问 题则应用所提出的广义混合场积分方程方法建立电磁模型，并用多层快速多极子方法实现高 效数值求解. 实例计算结果与测试结果具有很好的一致性. 关键词： 含腔目标 电磁散射 混合场积分方程 数值分析     

高频电磁波多次散射的数值求解

结合等效射线管模型和物理光学法实现了复杂目标高频电磁波多次散射高效且精确的数值求解.在求解射线管的电磁场积分中，选取物体表面为积分区域，详细推导了在物体表面完成的远场积分公式，数值计算结果比前人沿射线管波前积分更精确.计算了几种由平板构成的导体和涂覆介质目标，数值求解结果与已有的实验数据相当符合.该结果可为复杂目标的雷达探测和识别提供理论参考. 关键词： 电磁散射 电磁场积分方程 物理光学法     

半空间背景下目标电磁散射等效模型研究

在电磁场积分方程方法框架下,应用等效原理求解了半空间背景下目标的电磁散射问题,可针对目标仅处于半空间界面单侧及目标跨越半空间界面处于半空间两侧的几何相对位置。与传统的半空间格林函数计算方法不同的是,这一方法使用的是各自介质的自由空间格林函数,因此可以回避索墨菲积分并且可以很方便与快速算法(如多层快速多级子)相结合,并对求解临近半空间界面的目标获得较好的收敛性。在等效原理方法中需要用有限的界面等效无限大半空间界面,因此采用了锥形入射波以降低开放边界引起的边缘效应。不同于一般目标的远场雷达散射截面表达,在该模型下,半空间电磁散射的远场描述需要用差场雷达散射截面。给出的算例能与现有文献以及仿真软件很好的吻合,并可作为实用工具分析半空间背景对目标远场响应的影响。     

声显微镜模型及其反演

利用边界积分方程和机电互易原理得到声显微镜的模型，并对模型简化，得到了一个可以反演的形式，并利用频率和距离两参数的等效性，提出了一种反馈材料固液界面反射系数的方法。     

离心球对高斯波束的光散射及应用

基于广义米氏理论研究了在轴离心球对高斯波束光散射特性.入射高斯波束的波束因子用积分区域近似法计算,散射场的展开系数由矢量球面波函数的加法定理并求解边界条件得到.以离心球为模型研究了单核生物细胞对高斯波束的散射特性并给出了相关数值模拟,讨论了离心距、波束的束腰半径和核的大小对散射强度角分布和散射、消光系数的影响.     

Electromagnetic scattering from two parallel 2D targets arbitrarily located in a Gaussian beam

In this paper based on the equivalence principle and the reciprocity theorem, the scattered field up to second-order by two parallel 2D targets arbitrarily located in a Gaussian beam is considered. The first-order solution can easily be obtained by calculating the scattered field from isolated targets when illuminated by a Gaussian beam. However, because of the difficulty in formulating the couple scattering field, it is almost impossible to find an analytical solution for the second-order scattered field if the shapes of 2D targets are not canonical geometries. In order to overcome this problem, in this paper, the second-order solution is derived by using the technique based on the reciprocity theorem and the equivalence principle. Meanwhile, the relation between the secondary scattered field from target #1 and target {\#}2 is obtained. Specifically, the bi- and mono-static scattering of Gaussian beam by two parallel adjacent inhomogeneous plasma-coated conducting circular cylinders is calculated and the dependence of attenuation of the scattering width on the thickness of the coated layer, electron number density, collision frequency and radar frequency is discussed in detail.     

处理金属闪耀光栅的多次基尔霍夫积分法

在散射场「通过菲涅耳（Ｆｒｅｓｎｅｌ）反射系数决定于入射场」的边界条件铁定理及等效场原理的支持下,完善了金属闪耀光栅的多次基尔霍夫（Ｋｉｃｈｈｏｆｆ）积分方法;并以利特罗（Ｌｉｔｔｒｏｗ）安装及固定偏向角安装的理想金属导体闪耀光栅对不同波长平面电磁波衍射效率的计算实例,探讨了此方法的稳定性与自洽性。     

Scattering of on-axis polarized Gaussian light beam by spheroidal water coating aerosol particle

Small particle light scattering can produce light with polarization characteristics different from those of the incident beam. An analytical solution to the scattering by a spheroid with inclusion for an on-axis polarized Gaussian beam incidence is provided within the generalized Lorenz-Mie theory framework. The shapes of the inclusion can be spherical, confocal spheroid, or non-confocal spheroid. The Muller scattering matrix elements are computed for plane wave incidence or Gaussian light beam incidence. The effect of the size and shape of the inclusion or the coating on the polarized Oaussian light scattering characteristics by a spheroidal water coating aerosol Darticle are commlted and a,nalvzed.     

Gaussian beam scattering from arbitrarily shaped objects with rough surfaces

The scattered field of Gaussian beam scattering from arbitrarily shaped dielectric objects with rough surfaces is investigated for optical and infrared frequencies by using the plane wave spectrum method and the Kirchhoff approximation, and the formulae for the coherent and incoherent scattering cross sections are obtained theoretically based on geometrical optics and tangent plane approximations. The infrared laser scattering cross sections of a rough sphere are calculated at 1.06 μm, and the influence of the beam size is analysed numerically. It is shown that when the beam size is much larger than the size of the object, the results in this paper will be close to those of an incident plane wave.     

粗糙表面激光散射特性的理论研究

用矢量微扰动方法分析激光束在粗糙表面上散射的分布特性。详细讨论高斯光束的角谱和适用于准直激光束散射问题的波前分割概念认为，当用入射总功率作归一化因子时，准直粗激光束散射可近似地作为平面波处理，而细激光束散射则与平面波存在很大的差异，利用所得结果讨论了一维粗糙表面的激光隐身作用及椭圆偏振光入射时镜反射方向和后向散射场的偏振态。最后介绍两种线偏振光在粗糙表面上散射分布的差异。实验验证了主要结论。     

Gaussian beam scattering from arbitrarily shaped objects with rough surfaces

Abstract

The scattered field of Gaussian beam scattering from arbitrarily shaped dielectric objects with rough surfaces is investigated for optical and infrared frequencies by using the plane wave spectrum method and the Kirchhoff approximation, and the formulae for the coherent and incoherent scattering cross sections are obtained theoretically based on geometrical optics and tangent plane approximations. The infrared laser scattering cross sections of a rough sphere are calculated at 1.06 μm, and the influence of the beam size is analysed numerically. It is shown that when the beam size is much larger than the size of the object, the results in this paper will be close to those of an incident plane wave.