考虑棱边散射的半空间复杂导体目标高频分析方法

研究了半空间内复杂导体目标棱边散射的高频求解方法.分析半空间电磁波的传播规律和复杂目标棱边的电磁散射特性,将半空间并矢格林函数引入等效电磁流方法中,给出了基于等效电磁流法和物理绕射理论的半空间棱边散射场计算式,同时结合图形电磁学,对半空间复杂目标进行消隐处理,判断目标的棱边像素及获得棱边参数,与半空间目标的面元散射场相叠加,快速有效地计算了半空间复杂目标的雷达散射截面.数值结果证明了方法的有效性和准确性. 关键词： 半空间等效电磁流方法 半空间并矢格林函数 图形电磁学 雷达散射截面     

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。     

基于混合场积分方程的半空间上方金属目标电磁散射特性高效分析

研究一种可以高效求解半空间金属目标电磁散射积分方程方法,电场积分方程适用于任意结构电磁问题分析,但是生成的矩阵条件数大,迭代求解收敛性差;而磁场积分方程生成的矩阵条件数小,迭代收敛性好,但是仅能分析闭合结构问题,本文采用了混合场积分方程方法,同时具备电场积分方程的普适性与磁场积分方程的收敛性.由于混合场积分方程中涉及格林函数的梯度项,为了进一步加快计算效率,本文引入了一种针对半空间格林函数的高效四维空间插值方法,对组成半空间格林函数的索末菲积分进行列表和Lagrange插值,以实现高效的迭代求解,效率在传统混合场积分方程的基础上提高12.6倍.数值结果表明,该方法在保证精度的同时,可以显著降低求解问题的时间.     

有耗半空间上方导体目标电磁散射的多层快速多极子算法

提出基于高阶拟合的多层快速多极子算法,用于分析有耗半空间上方导体目标的电磁散射.采用高阶拟合方法将远区相互作用单元的半空间空域格林函数用级数表示,对高阶拟合项作加法定理展开,进而应用多层快速多极子算法.该方法具有分组小,内存需求低,易于实现的优点.用数值算例验证其正确性与有效性.     

快速计算地面上车辆目标的电磁散射特性

为快速计算地面上车辆目标的电磁散射特性,实现适用于半空间环境的多层快速多极子方法.对于近区项,利用严格的半空间并矢格林函数进行计算;对于远区项,首先将半空间格林函数分解为直射项和反射项,然后采用实镜像方法计算反射项.方法物理概念清晰,与目前常用的离散复镜像方法相比,具有良好的收敛性和稳定性,大大降低计算时间和内存需求.实例计算并分析地面上汽车模型的电磁散射特性.     

三维时变等离子体目标的电磁散射特性研究

基于电流密度拉普拉斯变换方法改进的时域有限差分(LTJEC-FDTD)算法, 研究时变等离子体目标的电磁散射特性.由Maxwell方程和等离子体本构方程出发, 利用拉普拉斯变换和拉普拉斯逆变换, 推导出计算三维时变问题的时域有限差分(FDTD)算法的迭代式. 采用模式匹配方法验证了FDTD迭代式的正确性, 并通过计算等离子体球的雷达散射截面(RCS)验证了算法相关边界的正确性. 最后用LTJEC-FDTD算法分析了涂覆时变等离子体的战斧式巡航导弹的RCS. 关键词： 时变等离子体 雷达散射截面 模式匹配方法 时域有限差分方法     

强电磁脉冲信号激励下复杂目标的散射

 用时域有限差分法仿真了某飞行器缩比模型及该模型涂敷雷达吸波材料的散射特性,得到了鼻锥方向、侧向和后向ns级脉冲激励下模型的时域响应和频域雷达散射截面;并在外场用ns级脉冲源进行了该金属模型的探测实验。仿真与外场实验结果均得到了模型的鼻锥方向回波幅度最小,侧向最大;鼻锥方向回波脉宽最宽,侧向最窄的结论。研究结果表明：外形隐身和材料隐身对ns或亚ns级窄脉冲的隐身效果不明显,ns或亚ns级窄脉冲能发现和识别隐身目标。     

垂直电偶极子在球外侧电磁场的闭合解及验证

给出了理想导体球外侧垂直电偶极子激励电场的闭合解，解决了直接场的级数表达式的不连续性问题.同球外电磁场直接级数求和表达式的计算结果进行了比较.在相同的电磁模型下，利用闭合解对一种近似方法进行了验证：当垂直电偶极子以及场点在球体表面附近并且频率较低时，这两种方法的计算结果非常一致；当垂直电偶极子以及场点不在球体表面附近并且频率较高时，闭合解的计算结果逐渐出现了近似方法未出现的干涉现象.     

强电磁脉冲信号激励下复杂目标的散射

用时域有限差分法仿真了某飞行器缩比模型及该模型涂敷雷达吸波材料的散射特性,得到了鼻锥方向、侧向和后向ns级脉冲激励下模型的时域响应和频域雷达散射截面;并在外场用ns级脉冲源进行了该金属模型的探测实验。仿真与外场实验结果均得到了模型的鼻锥方向回波幅度最小,侧向最大;鼻锥方向回波脉宽最宽,侧向最窄的结论。研究结果表明：外形隐身和材料隐身对ns或亚ns级窄脉冲的隐身效果不明显,ns或亚ns级窄脉冲能发现和识别隐身目标。     

阻抗腔体电磁散射计算的光学方法

本文运用微波等效电路法、惠更斯原理、复射线法、SBR 法等光学方法解决阻抗腔体RCS问题。对于电磁射线入射于阻抗腔体的散射问题,提出轨迹修正和反射系数修正,以解决非全反射界面射线分离的问题。用复射线法、SBR法等光学方法计算多种圆柱形腔体雷达散射截面。     

粗糙表面涂覆目标的太赫兹波散射特性研究

对具有涂覆层目标的太赫兹波段粗糙表面的散射特性进行了研究. 考虑到表面粗糙度的影响, 可先对反射系数进行修正, 再利用反射系数对等效电磁流进行修正, 得到粗糙涂覆表面的等效电磁流, 然后在物理光学方程的基础上得到粗糙表面涂覆目标的雷达散射截面; 最后进行图形电磁学可视化计算, 并采用Visual C++对模型进行OpenGL显示, 提取像素面元的有效信息对所得理论进行了仿真分析, 研究了不同入射角度、不同频率、不同介质、不同粗糙度和不同涂层厚度下的太赫兹波电磁散射特性, 得到了一些有参考价值的结论.     

Analysis of scattering wave for a conducting cylinder coated with eccentric plasma

Object coated with plasma has stimulated great interests of many people because of its stealth capability. The study on a conducting cylinder coated with coaxial plasma is very much, but there are little works on a conducting cylinder coated with eccentric plasma. In this article, a model for a conducting cylinder coated with eccentric unmagnetized plasma is set up, the scattering cross section of the object cylinder is studied by adopting the superposition of cylindrical wave functions and the coordinate transformation, where these wave functions are the solutions of Maxwell's equations with boundary conditions in cylindrical coordinates. The results show that the radar cross section for a conducting cylinder coated with eccentric plasma in every direction decrease obviously with an increase of the distance between two eccentric axes, but is almost not impacted by electron–neutral collision frequency of plasma, and the backscattering cross section of the target reduce with the increase of electron density. Comparing with the coaxial model, the backscattering cross section of the eccentric model has a smaller value in a wide frequency band. This is of significance for the target plasma stealth technology in practice.     

随机Gauss粗糙面上三维导体目标散射差场的随机泛函解析计算方法

提出一种解析的随机泛函方法(SFA),计算导体Gauss粗糙面上三维导体目标的复合电磁散射.推导粗糙面的随机Green函数,用一种新的四路径模型描述面体复合散射机理,用SFA求解双站差场雷达散射截面.以导体球目标为算例,与其他数值计算方法比较后验证了SFA的有效性与准确性,同时讨论了粗糙度、体目标尺寸以及距离粗糙面高度等参量变化对结果的影响,给出复杂形状体目标的双站差场雷达散射截面的空间角分布. 关键词： 随机泛函方法 粗糙面随机Green函数 差场雷达散射截面 面体复合散射     

水下掩埋目标的散射声场计算与实验

水下掩埋目标声散射问题是识别和探测掩埋目标的理论基础, 是声散射研究领域的热点问题. 本文基于射线声学推导了掩埋情况下目标声散射计算的格林函数近似式, 并在此基础上进一步给出了相应的远场积分公式. 在有限元方法的基础上, 将推导得到的公式写入有限元仿真软件, 对软件功能进行拓展, 构建二维轴对称目标的声散射模型, 并计算掩埋情况下弹性实心球在不同条件下的目标强度, 获得了其散射声场随频率、掩埋深度、沙层吸收系数等参数的变化规律. 开展实心球的自由空间和浅掩埋条件下水池声散射实验, 利用共振隔离技术处理实验数据, 提取目标声散射的纯弹性共振特征进行分析, 结果表明可将其用于掩埋目标识别和探测. 最后利用总散射声场与理论计算结果进行对比, 验证了理论仿真的正确性.     

Modeling of radar scattering conditions inside a circular hollow dielectric waveguide

A new ray representation of electromagnetic field inside a quasi — optical structure in the form of a circular hollow dielectric waveguide is suggested and confirms the possibility for the unusual application of such a waveguide as an off-beat microanechoic chamber for electromagnetic modeling in the near millimeter and submillimeter wave regions.     

应用改进的特征基函数法和自适应交叉近似算法快速分析导体目标电磁散射特性

特征基函数的构造是特征基函数法的关键步骤之一, 传统方法在构造特征基函数时, 需要在每个子域设置足够多的入射波激励, 生成的特征基函数个数较多, 奇异值分解时间较长. 为了加快特征基函数的构造, 本文提出了一种改进的特征基函数法. 该方法充分考虑每个子域之间的耦合作用, 求出每个子域的次要特征基函数, 从而降低入射波激励的个数, 大大减少了特征基函数的个数; 并且结合自适应交叉近似算法加速阻抗矩阵元素的计算, 提高了次要特征基函数求解和缩减矩阵构建过程中的矩阵矢量相乘的速度. 数值结果证明了本文方法的精确性和高效性. 关键词： 电磁散射 矩量法 特征基函数法 自适应交叉近似     

He-N2碰撞体系散射截面的理论研究

本文运用量子化学从头计算MP2方法6-311 G(3df,2p)基组,计算了He-N2相互作用的势能,拟合出He原子与N2分子相互作用的各向异性势函数,其势函数参数:势能球平均势阱位置、势阱深度、势能零点位置与通过散射实验数据分析的ESMSV(Exponential-Spline-Morse-Spline-Van der waals)势比较吻合.然后,用公认精确度高的密耦方法计算了He原子与N2分子碰撞体系的总微分截面、弹性微分截面、转动激发的非弹性微分截面和积分截面,计算结果与实验数据符合得较好.     

Scaled radar cross section measurement method for lossy targets via dynamically matching reflection coefficients in THz band

In the terahertz band, the dispersive characteristic of dielectric material is one of the major problems in the scaled radar cross section (RCS) measurement, which is inconsistent with the electrodynamics similitude deducted according to the Maxwell's equations. Based on the high-frequency estimation method of physical optics (PO), a scaled RCS measurement method for lossy objects is proposed through dynamically matching the reflection coefficients according to the distribution of the object facets. Simulations of the model of SLICY are conducted, and the inversed RCS of the lossy prototype is obtained using the proposed method. Comparing the inversed RCS with the calculated results, the validity of the proposed method is demonstrated. The proposed method provides an effective solution to the scaled RCS measurement for lossy objects in the THz band.     

Ku波段球体目标系的电磁复合散射研究

研究了球形目标之间的电磁相互作用,得到了目标二次散射场的表达式,给出了目标的复合散射场以及双站复合散射截面,并在Ku波段进行了数值仿真.结果表明：目标的尺寸对前向散射和后向散射均有较大的影响,周围目标的影响呈现出一定的周期性,二次散射随着目标间距的增大而减小,周围目标离前向散射方向越近,对前向散射的影响也越大.目标的二次散射场与一次散射场强度之比在10^-4数量级以上.在研究多粒子的相互影响时,周围的粒子可近似看作尺寸一定的粒子.利用所得结果以及坐标变换可以研究三维体系内粒子间的电磁相 关键词： 散射截面 二次电磁散射 电磁相互作用