磁化等离子体涂覆目标散射特性的FDTD方法

基于分段线性递归卷积法(PLRC)把时域有限差分方法(FDTD)推广应用于三维各向异性磁化等离子体中,给出了三维计算公式,并且和电流密度卷积时域有限差分方法(JEC-FDTD)进行了对比,结果表明PLRC方法更精确.计算了磁化等离子体覆盖球锥体的双站雷达散射截面(RCS)与无涂敷以及涂敷非磁化等离子体球锥体的散射特性进行了对比,结果表明磁化等离子体有更加独特的特性.其隐身效果优于非磁化等离子体.     

导体目标涂覆等离子体层的吸收特性研究

在一维简化模型的情况下，采用W.K.B近似方法，对导体目标涂覆非均匀等离子体层的吸收特性进行了研究，计算结果表明，微波通过非均匀等离子体的吸收特性与等离子体密度和等离子体碰撞频率密切相关，合适选择等离子体密度变化的参数对于减少低频端的反射是有益的，而在中频段高碰撞频率会大大增加反射，但吸收带随着碰撞频率的增加而展宽。因此，等离子体用于飞机隐身可能更具有优越性。     

等离子体目标宽频电磁散射特性的快速分析

针对等离子体宽频电磁散射特性分析的复杂性,提出了一种基于最佳一致逼近理论的宽频分析算法。该方法以获得切比雪夫级数逼近为基础,并转化为梅利逼近,使得计算精度大为改善。相比于传统的泰勒-帕德模式,其具有低内存、高精度、有效计算带宽大等优势,尤其在分析等离子体这种色散介质的宽频特性时,避免了复杂高阶阻抗矩阵导数的计算。通过不同实例的数值仿真分析,说明该方法可以作为一种分析等离子体目标宽频特性的有效工具。     

等离子体涂覆三维目标的改进Z FDTD方法分析

提出一种分析色散介质的改进Z-FDTD方法,将其与传统的Z-FDTD方法进行了对比,证明了其高效性与精确性。改进算法省略了中间变量D,直接对电场E进行傅里叶变换。改进后的算法与传统Z变换方法相比,具有公式简洁,编程简单,节约内存及计算时间的优点。应用此方法分析了非均匀等离子体覆盖三维目标的双站雷达散射截面(RCS)。计算结果表明合适的选择等离子体厚度可以在一定范围内减小目标的双站RCS,从而达到隐身效果。而改进算法的应用节约了计算机内存,在数值计算中引入此方法将会进一步降低计算时间提高效率。     

等离子体覆盖导体柱宽带散射特性分析

利用分段线性递归卷积频率相关时域有限差分（RLRC FD^2TD)方法研究了非均匀等离子体覆盖导体柱的散射特性，对TM波垂直入射时的双站、宽带仿真结果的分析表明，等离子体包层可以显著地减少雷达目标的电磁回波能量，衰减量与多种参数有关。     

1.06μm激光等离子体散射特性研究

利用波长为1.06μm、单脉冲能量约为500 mJ的脉冲Nd:YAG激光经焦距为300 mm的正透镜聚焦,使焦点处激光能量密度剧增而引起大气分子中的原子电离,在发生同波长激光散射和多光谱电磁辐射现象的同时,开展空间分辨光谱的探测,获得1.06μm脉冲激光经大气等离子体散射的空间分布情况。采用HR4000光谱仪对散射情况进行测量分析,通过计算机模拟计算得到等离子体对1.06μm激光散射的方向图,基于Mie理论解释了入射波长为1.06μm脉冲激光散射角与散射强度之间的关系。     

目标散射特性对激光雷达回波特性的影响分析

研究目标散射特性对其激光雷达回波特性的影响是进行目标激光雷达主动成像、跟踪以及目标识别的基础。首先推导了考虑探测激光时空分布的目标激光雷达回波公式,通过3DS MAX软件建立了三种典型目标的三维模型,采用单站激光雷达BRDF模型仿真得到了理想漫反射、近似镜面反射以及粗糙表面三种情况下不同目标多角度回波峰值序列,基于此分析了目标散射特性对其激光雷达回波特性的影响,可为目标激光雷达主动探测及成像提供理论参考。     

由近场测量确定目标空间散射特性的研究

本文谁了由平面近场测量确定目标散射特性的原理，导出了具体的计算公式，与其它测量方法相比，该法可以提取出目标散射特性的大理信息，对几种简单的目标模型进行了测量，所得到的背向散射图和不同方向来波照射目标的空间散射图均与理论计算符合良好，说明了方法的正确性和优越性。     

真空罐内雷达目标散射特性测量方法的研究

为了在真空条件下对等离子体云团的雷达波散射特性进行快速测量和分析,系统采用了真空罐模拟目标飞行时的高空大气环境,使用传统的线性调频测量体制和单天线方案,在近距离实现了关于等离子体云团的单站RCS测量,测量精度较以往的双天线方案有所提高。     

金属目标对天空温度的散射特性

文中论述了金属目标微小特性测量的工程实用方法－缩经模拟测量法的理论基础。运用散射理论对金属目标的微波辐射特性进行了分析和计算。然后进行了实际测量,对比结果的误差,证明此测量方法可行。     

磁化等离子体覆盖二维导体目标FDTD分析

采用z变换方法把FDTD推广应用于二维各向异性色散介质－磁化等离子体中,该算法同时解决了电磁波在各向异性和频率色散介质中传播的问题,给出了各向异性磁化等离子体中FDTD迭代公式.计算了各向异性磁化等离子体涂敷Von Karman型导体柱前后其单站RCS的变化情况,分析了等离子体参数对其RCS的影响.结果表明恰当地选择等离子体参数能有效地减少目标的RCS.     

一种旋转对称涂覆导体电磁散射高效分析方法

为改善传统方法分析旋转对称涂覆导体电磁散射问题的效率,提出了一种高效分析方法.该方法在介质表面建立电磁流混合场积分方程(Electric and Magnetic Current Combined Field Integral Equation,JMCFIE),在导体表面建立混合场积分方程(Combined Field Integral Equation,CFIE),利用了旋转对称体在空间上的旋转周期性,只需要对表面的母线进行剖分,具有未知量少且阻抗矩阵条件数好的特点.根据等效原理与边界条件推导了JMCFIE-CFIE方程,并与传统的PMCHW-CFIE方法对比了求解效率.数值算例表明该方法能明显改善方程的收敛性.     

有耗平面和三维目标复合散射的FDTD分析

采用FDTD方法计算了有耗地面与三维目标的复合散射,对吸收边界条件,连接边界条件和近远场变换作了细致讨论.吸收边界使用了广义PML吸收层,它对电磁波有较好的吸收效果.连接边界处则利用解析入射波和三波迭加技术,上半平面用入射波和反射波、下半平面用透射波作为对目标的外加场进行计算.得到近场数据后,为避免出现复杂的Sommerfeld积分,用互易原理简化了外推过程.FDTD算法与矩量法和快速多层多极子相比,具有节省内存,计算时间短等优点.通过地上物体和地下物体的计算验证了FDTD方法的精确性,讨论了散射体离地高度对后向RCS的影响.     

Combined field integral equation formulation for scattering by dielectrically coated conducting bodies

The combined field integral equation (CFIE) formulation for electromagnetic scattering from perfectly conducting bodies is generalized to treat conductors with layered dielectric coatings. The generalized formulation is proved to provide unique solutions at all frequencies. The method of moments is used to solve the resulting system of integral equations. Solutions in terms of two integral operators are developed for body of revolution configurations. The behavior and properties of the generalized combined field formulation are illustrated with results of calculations for coated spheres, cylinders, and cones.     

Plane wave scattering by a material coated parabolic cylinder

An eigenfunction solution to the problem of transverse magnetic (TM) or transverse electric (TE) scattering by a coated parabolic cylinder is presented. Paralleling the well-known solution for the coated circular cylinder, eigenfunction expansions involving parabolic cylinder functions are obtained for the fields in the exterior and coating regions. Next, boundary conditions are enforced to obtain a pair of coupled equations for the unknown coefficients in the eigenfunction expansions for the fields. Unlike the corresponding solution for the coated circular cylinder, the eigenfunctions in the exterior and coating regions are not orthogonal, and an exact term-by-term solutions of these equations is not possible. Instead, the equations are solved by the method of moments. For thin coatings both an uncoupled-mode approximation and a surface-impedance model are described. In particular, for the TM polarization it is shown that a thin coating can be modeled by a specific nonuniform surface impedance for which an exact term-by-term solution is possible. Numerical data are presented, showing the convergence of the solution and comparing the solutions for the uncoupled-mode and surface-impedance models     

Green's function technique for near-zone scattering by cylindrical wires with finite conductivity

With a technique not requiring matrix inversion, the current distribution induced on a straight thin wire by an incident plane wave or a nearby sinusoidal dipole is determined. The wire may have any length exceeding0.05lambdaand any finite conductivity such that the radius is equal to or greater than the skin depth.     

三维目标建模与电磁散射特性仿真成像

VTK(视觉化工具函式库)是一种新发展的用于图像处理和可视化的工具包,对其运行环境和应用领域进行研究对可视化工作者具有十分重要的意义。分析了VTK的程序结构和建模方法,并用其建立需要雷达侦测的三维目标,之后应用物理光学法(PO)仿真出平面波入射时三维目标的散射数据,通过成像算法得出目标二维像。仿真结果表明,VTK可以用在空间整体的雷达目标可视化和雷达数据的三维重建方面。     

JEC-FDTD for 2-D conducting cylinder coated by anisotropic magnetized plasma

The JE convolution finite-difference-time-domain (JEC-FDTD) method is extended to the anisotropic magnetized plasma which incorporates both anisotropy and frequency dispersion at the same time, enabling the transient solution of the electromagnetic wave propagation in anisotropic magnetized plasmas. Two-dimensional JEC-FDTD formulations for magnetized plasma are derived. The back scattering radar cross section (RCS) of a perfectly conducting cylinder coated by a layer of magnetized plasmas is calculated.     

基于FE-BI的介质粗糙面上方涂覆目标电磁散射特性研究

采用有限元-边界积分（finite element boundary integral,FE-BI）方法研究了介质粗糙面上方涂覆目标的复合电磁散射特性,推导了一维介质粗糙面上方二维涂覆目标电磁散射的FE-BI公式.在仿真中,采用功能强大的有限元方法模拟涂覆目标内部场,对于涂覆目标与粗糙面之间的多重耦合作用则通过边界积分方程方法进行考虑.结合Monte-Carlo方法,数值计算了介质高斯粗糙面上方涂覆圆柱目标的电磁散射,分析了涂层材料介电常数、粗糙面粗糙度以及介质粗糙面介电常数变化对复合模型双站散射系数的影响.数值结果表明,相比于传统矩量法（method of moment,MoM）,本文方法虽然在处理理想导体模型时效率略低,但可以处理MoM难以处理的复杂媒质电磁散射问题,且计算精度较高.