用TLM法模拟二维三维电磁散射近场和远场

数值模拟二维等腰直角三角形导电柱体和三维方形导电柱体对高斯脉冲平面波的电磁散射近场和远场分布。数值结果表明在三角柱体的电磁散射近场中镜面反射并不明显 ,但在远场却非常明显并且成为最主要的散射方向。三维电磁散射的数值结果表明 ,二次辐射是电磁散射的主要机理。并且在多个导体目标情况下 ,各自的散射场将互相干涉形成总的散射场。

散射近场测量理论发展动态研究

给出了散射近场测量理论近10年来国内外的最新研究成果,分析了散射近场测量理论的局限性,为未来的研究指出了方向.

部件分解法/高频混合法在复杂目标散射近场预估中的应用

本文结合物理光学 (PO)法、几何绕射理论 (GTD)、弹跳射线法 (SBR)等高频方法和部件分解法 ,研究了电大尺寸复杂目标的近场散射特性。

对镶在圆柱障板上单块有限复合板散射近场的研究

本文提出了预测镶在圆柱障板上一块具有三层加筋结构的复合材料有限板的振动特性和近场散射特性的理论模型。研究了在密介质中振动系统和入射声场的互作用以及不同振动之间由于辐射场引起的互耦合作用,数值计算了简支镶嵌在圆柱障板上的单块有限复合板的各种振动模式自耦合和互耦合系数,计算分析了有限复合板的振动再辐射近场特性。设计进行了测定有限复合板系统的近场实验。实验结果与理论计算结果符合较好。

各向异性电离层中沿地磁场取向有限长柱体目标的近场散射

为了研究甚低频(very low frequency,VLF)电磁波对电离层中目标的近场散射机制,提出了一种VLF电磁波在该环境中对有限长金属和介质柱体近场散射的计算方法。首先,通过定义散射系数和交叉散射系数,分析各向异性电离层中电型波和磁型波激励下的散射矩阵;然后,根据积分方程法和矩量法,计算得到各向异性电离层中有限长金属和介质柱体的近区散射场和表面电流半解析表达式;最后,通过各向异性电离层中VLF波的特征波分析,给出柱体近区散射场中寻常波(O波)和非寻常波(E波)分量空间分布情况。计算结果表明:电离层中VLF波在金属和介质目标表面激励了不同的电流,并在不同的电离层环境参数、柱体尺寸和入射角度下产生相应的近场散射和耦合散射;通过对比O波和E波表面电流分布和散射分量,进一步揭示了VLF波与暴露在均匀等离子体环境中的柱体目标的散射机理。本文的计算方法和结果可为电离层中散射通信和目标探测提供理论依据。

目标近场电磁散射中心建模与特征参数反演

为了通过较少散射场数据实现雷达目标特性建模和参数反演,提出了一种基于时频图多普勒特征的散射中心建模和特征参数反演方法,采用单频点下的一维角度近场扫描数据实现对目标二维散射中心的提取。通过平滑伪Wigner-Ville分布(smooth and pseudo Wigner-Ville distribution,SPWVD)分析方法生成高分辨率时频图,根据不同类型散射中心的多普勒特征,通过Radon逆变换(inverse Radon transform,IRT)提取散射中心模型的位置和幅度参数,并将提取的散射中心位置参数与几何模型参数、散射中心模型重构雷达散射截面积(RCS)与仿真的RCS进行了性能对比。结果表明:该方法只需要单频点的一维角度扫描数据,即可有效提取目标散射中心位置和幅度等特征参数,且重构RCS的均方根误差小于3 dBsm。

金属目标对贝塞尔涡旋波束的近场电磁散射特性

相较于平面波,贝塞尔涡旋波束作为典型的涡旋波束,以其携带轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)、无衍射、自重建的特性,使其在雷达检测、目标识别与成像等领域具有更加显著的竞争力.本文根据物理光学法和三角形面片建模,并结合贝塞尔涡旋波束的角谱展开法,导出了贝塞尔涡旋波束入射到任意金属目标的散射近场表达式,通过与FEKO软件仿真结果对比验证了本文方法的正确性.数值计算了简单和组合目标的散射近场的幅相和OAM分布以及雷达散射截面(radar cross section,RCS),分析了波束参数、接收面的距离和目标偏移波束距离等因素的影响.结果表明贝塞尔涡旋波束照射下的目标的近场幅相和OAM扰动与多种因素相关,这为进一步利用近场散射特征获得更多的目标信息奠定了基础.

太赫兹近场扫描显微成像的理论模拟研究

太赫兹近场扫描成像系统突破了传统远场光学系统衍射极限的限制,可以实现太赫兹波段的超分辨检测与成像。基于太赫兹散射型扫描近场显微镜的工作原理,建立了一种基于COMSOL仿真软件的太赫兹散射型扫描近场显微镜系统的数值仿真模型,并通过该模型研究了探针由入射光激发而产生的避雷针效应和天线谐振效应,以及探针与样品之间的偶极效应。在此基础上,参照实际的扫描过程,实现了对蛋白分子的近场信号计算以及近场扫描成像。结果表明,该模型可以实现对三维立体物质的近场成像,在研究复杂的三维微纳米材料上具有应用潜力。

基于时域高频法的宽带近场回波仿真算法

针对宽带引信弹目交会多普勒回波的快速仿真需求,提出了一种基于时域高频法的宽带近场回波快速仿真算法和仿真流程。该算法将时域物理光学(TDPO)近场积分方程和时域面积分方程相结合,利用远场近似,推导得到导体目标的时域物理光学近场散射闭合表达式,避免了计算复杂的面积分,提高了仿真速度。同时,提出了基于时域高频法的宽带近场动态多普勒回波仿真流程,经一次计算便能够得到宽带的时域回波。仿真结果表明,采用该仿真算法和仿真流程可实现宽带引信动态交会多普勒回波的快速仿真,且通过与多普勒频率理论值的对比,验证了所提仿真算法和仿真流程的正确性。

复杂目标的近场散射特性分析

详细分析了目标散射随距离而变化的特征,根据散射特点的不同将目标的散射特性分为远场散射、准近场散射、近场散射等三种情况,并对三种情况下的描述的手段进行了讨论,提出在近场条件下,用反射功率比的概念直接对散射目标的特性进行描述。

耦合目标近场散射外推技术研究

针对具有多次散射的耦合目标在不满足远场条件下测量的散射方向图发生畸变的问题,通过分析耦合目标的近场-远场转换关系,提出一种"多发多收"模式的近场散射外推方法.在获得全角域的近场双站信息后,对各角度近场接收的散射数据进行外推处理,然后根据互易定理,将外推后的数据等效为"远场发射、近场接收"数据.接下来对该数据再进行一次外推,满足"远场发射、远场接收"的条件,最后取出对角线上的元素获得各角度的远场RCS(Radar Cross Section,RCS).通过建立存在强耦合机制的二面角和腔体结构模型,利用FEKO和MATLAB软件对方法进行仿真,将"多发多收"外推的结果与远场RCS进行比对.结果表明:该方法得到的结果与远场RCS方向图吻合良好,全角域均值误差小于1dB,验证了方法的有效性.

激光引信目标近场散射特性研究

基于激光引信近场散射模型 ,采用波束分割技术来处理宽波束局部照射目标的散射功率的计算 ,提出一种激光近场散射仿真算法 ,并运用计算机仿真技术结合粗糙面光散射理论 ,模拟计算激光引信接收功率。

近场散射与远场RCS的链条关系式

与远场RCS比较,近场散射问题更复杂、更普遍,且有重要意义。近场散射与远场RCS之间的关系是近场散射研究中的前沿课题之一。本文首先引用三天线概念,其次利用天线耦合公式及电磁场的互易定理导出简洁的链条关系式。最后利用线性系统理论中的基本概念对链条关系式作物理意义的解释。链条关系式在目标特性研究、远场和近场散射测量等方面有重要意义。

天线方向图对目标近场散射特性影响的研究

以SCTE可视化预估系统为基础,用高频近似法建立了考虑天线方向图时目标近场RCS理论模型.通过实例,计算了有无天线方向图影响下的近远场RCS曲线,分析了天线方向图对目标近场RCS特性的影响.结果表明,天线方向图对目标近场散射特性影响是不容忽视的.

近场散射测量扫描范围及数据处理方法研究

根据双站近场散射测量的基本原理，以二维圆柱作为待测目标，对双站近场散射测量进行了计算机模拟。研究了有限扫描面与数据处理方式对双站近场散射测量结果的影响，总结了不同尺寸的目标所需的扫描面宽度、扫描面与目标的距离、可信角域及其测试精度间的关系，给出了一些有用的结果，证实了一种有效而可靠的近场数据处理方式，提出并论证了一条选择扫描面宽度的原则。

隐身目标激光近场散射特性研究

采用波束分割法,通过仿真计算各个被照射小面元的激光雷达散射截面(Laser Radar Cross Section,LRCS),并进行叠加,获得目标LRCS。定量分析了隐身目标的激光远场、近场散射特性,可以为激光近距探测系统灵敏度等参数的设计提供依据。

飞机目标激光近场散射特性初步研究

涉及了飞机目标激光近场散射特性 ,论述了目标激光近场散射特性研究方法 ,对复杂形状的飞机目标散射性质、散射截面以及飞机目标的反射率进行了分析。介绍了国内外飞机目标激光近场散射特性的测试方法。在实际测试的基础上 ,获得了若干实用的结果并对测试结果进行了分析。

来自分形粗糙面球面波近场散射特性

本文研究粗糙面球面波近场散射效应 ,分析计算了理想条件下由于路径相关引起的干涉效应 ;用带限分形函数来模拟二维粗糙表面 ,从动态和静态角度 ,揭示在许多不同条件下粗糙面单站近场散射的物理机理。

基于耦合目标的近场双站散射测试方法

对于近场散射测试中存在多次耦合目标,从近场数据外推远场雷达散射截面时,需要完备的双站散射信息。传统的双站散射测试方法中,远场观测点的数目等于扫描面上的天线数目,测量所需时间成倍增加,难以工程化。因此,根据截断角域的选取原则,结合采样间隔设计了一种"一发多收结合转台旋转"的近场散射测试方法,用以验证"多发多收"双站模式的近远场外推方法的有效性和误差大小。通过在微波暗室对二面角进行测试,验证了该外推算法的正确性以及实验系统的可行性。

自发自收单站平面近场散射测量的研究

对自发自收单站平面近场散射测量进行了研究 ,并进行计算机模拟。计算结果表明 ,利用自发自收单站平面近场散射测量所得的单站 RCS相对量在扫描面外法向附近一个角域内具有良好的工程精度。最后 ,本文指出需要进一步深入研究的几个问题。