一维带限Weierstrass分形海面电磁散射的矩量法研究

采用一维带限Weierstrass分形函数来模拟实际的分形海面,依据海水的介电特性,运用矩量法研究了锥形波入射一维带限Weierstrass分形海面的电磁散射特性。通过数值计算得到了散射系数随散射角的变化曲线,讨论了风速、分维、海水盐含量、入射波频率对散射系数的影响,得到了一维带限Weierstrass分形海面散射系数的基本特征、分形特征和随频率变化特征。结果表明,风速、分维和入射波频率对散射系数有显著影响,而海水盐含量对散射系数的影响较小。

一维带限Weierstrass分形粗糙海面电磁后向散射的微扰法研究

运用微扰法研究了平面电磁波入射随机粗糙海面的后向散射问题,结合一维带限Weier-strass分形粗糙海面的功率谱,导出了一维带限Weierstrass分形粗糙海面后向散射截面的数学表达式,进一步得出了不同极化状态下后向散射系数的计算公式。通过数值计算得到了两种情形下后向散射系数随入射角的变化曲线,讨论了粗糙面高度起伏均方根、分维、空间基频、标度区间、海水温度、入射波频率对后向散射系数的影响。得到了一维带限Weierstrass分形粗糙海面后向散射系数的基本特征、分形特征、随频率变化特征。

一维带限Weierstrass分形分层地面与矩形截面导体柱复合电磁散射FDTD研究

运用时域有限差分方法研究一维带限分形分层粗糙地面与矩形截面导体柱的复合电磁散射,计算复合电磁散射的双站散射系数,得到复合散射系数随散射角的变化,讨论粗糙面高度起伏均方根、分维、中间层介质、下层介质及矩形截面导体柱的参数等对复合散射系数的影响.

一维带限Weierstrass分形粗糙面透射波散射系数特征研究

采用一维归一化带限Weierstrass函数模拟一维分形粗糙面,根据微扰法研究了粗糙面下方介质2中的电磁散射,结合分形粗糙面的自相关函数和功率谱导出了不同极化状态下一维带限Weierstrass分形粗糙面透射波散射系数计算公式.通过数值计算得出了不同极化状态下一维带限Weierstrass分形粗糙面透射系数的分形特征、基本特征、分区特征和随频率变化特征.结果表明分维、粗糙面高度起伏均方根和入射波频率对分形粗糙面透射波散射系数有显著影响,在其他条件不变的情况下,分维越大、粗糙面高度起伏均方根越大、入射波频率越大,透射系数就越大.

一维带限Weierstrass分形粗糙地面电磁散射的FDTD研究

采用一维带限Weierstrass分形函数模拟了实际的粗糙地面,应用时域有限差分方法研究了一维分形粗糙地面电磁散射特性,计算了分形粗糙地面散射的双站散射系数,得出了散射系数随散射角和入射波频率变化的曲线,讨论了高度起伏均方根、分维数、土壤湿度、入射波频率、入射角等参数对散射系数的影响,得到了一维带限Weierstrass分形粗糙地面电磁散射的特性。数值计算结果表明各参数对散射系数均有显著影响,入射波不同极化方式下的散射系数也有明显的变化。

一维带限Weierstrass分形粗糙面电磁散射的微扰法研究

运用微扰法研究了平面波入射粗糙面的电磁散射问题。采用一维Weierstrass分形粗糙面模拟实际的粗糙面,结合其功率谱密度导出了散射系数计算公式;通过数值计算得到HH极化状态下散射系数的角分布曲线,讨论了分维、标度区间、空间基频、粗糙面高度起伏均方根以及入射波频率的变化对散射系数的影响;得到了平面波入射一维带限Weierstrass分形粗糙面散射系数的分形特征、基本特征、分区特征和随频率变化的特征。

基于改进二维分形模型的海面模拟方法

针对粗糙海面的非线性和自相似性特点,在带限Weierstrass分形函数的基础上,建立了改进二维分形模型,描述了表面谱与空间波数之间的正幂率和负幂率关系,针对P-M海谱给出了分形参数的定量描述,实现了对粗糙海面的模拟。仿真结果表明,模型能够生成不同风速下的海面模型,反映了小尺度波浪的细微结构和大尺度波浪的浪涌特性,不同尺度的组成波之间具有较好的自相似性,可以较好地模拟粗糙海面背景。

分形海面及其上方目标电磁散射的混合算法

采用一维带限Weierstrass分形粗糙海面模拟实际的粗糙海面,运用基于矩量法(method of mo-ment,MOM)结合基尔霍夫近似(Kirchhoff approximation,KA)的混合算法,研究了分形海面与上方需考虑旋转的复杂矩形截面导体柱的复合电磁散射。将不同入射角情形下的混合算法计算结果与传统的MOM结果进行了比对,结果表明该混合算法具有较高的准确性和计算效率。最后,讨论了复合散射系数与粗糙海面参数、目标参数以及入射波参数之间的依赖关系,得到了较完整的复合电磁散射特征。

具有一维带限Weierstrass分形特征实际路面电磁散射FDTD研究

一般的实际路面系统是由沥青混凝土面层、水泥碎石联结层、水泥稳定碎石基层和路基层等构成的多层介质,可以看作是具有一维带限Weierstrass分形特征的水泥混凝土路面系统。运用时域有限差分方法(FDTD)研究了这种实际的水泥混凝土路面系统电磁散射,具体计算了3层路面系统电磁散射的双站散射系数,得出了散射系数随散射角和入射波频率变化的曲线。分析了散射系数随路面分维数、入射波频率、入射角、路面材料介电常数、面层厚度、基层厚度等参数变化的规律,讨论了面层存在圆柱形空洞时,空洞内填充物变化对散射系数的影响,得到了具有一维带限Weierstrass分形特征的实际路面系统电磁散射的特性。数值计算结果表明:路面分维数、入射波频率、入射角、路面材料介电常数、面层厚度、基层厚度、面层存在的空洞对散射系数的影响是非常复杂的。

分形分层粗糙面电磁波透射特性的混合算法

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.

分形模拟粗糙面绘图分析

基于二维带限维尔斯特拉斯分形函数衍变建立的模拟粗糙面模型,通过计算机绘图模拟,验证了该模型能很好的模拟实际粗糙面.结论对于使用该模型进一步研究海平面,大气湍流等实际粗糙面的电磁波的传播、散射提供了佐证.