编码超表面远场散射波束调控设计

针对编码超表面远场散射波束的调控,在对相互正交方向的序列进行设计的基础上,利用加法规则,可快速得到超表面的编码序列.加法规则的利用,可减少编码个数,降低设计难度,方便实现对超表面远场散射波束的设计.论文采用金属小棒结构作为超表面单元,进行了实例分析.结果表明,提出的编码序列设计方法,可以有效融合两个正交方向编码序列的散射特性,灵活调控超表面上半空间的散射场.研究方案在通信和雷达等领域具有广泛的应用前景.

条带涂覆平板的远场散射

本文由阻抗劈的高频绕射系数公式,迭加原理和物理光学近似导出条状有耗介质涂覆平板远场RCS的解析表达武。本文结果得到实验验证且和文献符合很好。

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。

电磁材料弧形界面裂纹SH波散射的远场特性

分析了电磁材料弧形界面裂纹SH波散射的远场特性。根据波函数展开法将所研究的混合边值问题转化为对偶级数方程组,通过引入位错密度函数,进一步将问题归结为第一类Cauchy奇异积分方程。在此基础上,导出了远场散射模式(SFFP)和散射截面(SCS)的表达式,并详细考查了入射方向、裂纹张开角及载荷组合对远场散射特性的影响。研究成果对电磁构件的设计及电磁材料内裂纹的识别具有理论与应用价值。

旋转体目标散射远场的快速计算

提出了一种基于互易定理的快速计算旋转体目标散射远场的方法,该方法利用每个模式下表面等效电磁流的指数分布特性和散射体的结构特性,推导出了方位角积分的解析表达式,从而将二重积分降为易于计算的一重弧长积分.对一个平面波照射的介质球的仿真结果表明,在同样的离散条件和计算机条件下,若采用30点高斯积分处理方位角积分,计算远场散射需要212 s,而采用本方法仅需要不到1 s.

界面固定圆形刚柱对SH波散射的远场解

采用Ｇｒｅｅｎ 函数方法研究界面固定圆形刚柱对ＳＨ 波散射的远场解答．首先给出含有半圆形刚柱的弹性半空间的水平表面上任意一点，承受时间谐和的出平面线源荷载作用时的位移函数．其次，取该位移函数作为Ｇｒｅｅｎ 函数，推导出定解积分方程．最后研究该问题的散射远场，给出了散射波远场位移模式和散射截面的解答．通过具体算例。

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。

基于半空间FDTD的近远场外推方法:TE情形

研究基于半空间时域有限差分(FDTD)计算中TE情形的远区散射场计算方法.先将半空间Green函数代入势函数,推导远区纵向磁场的计算公式,对各空间内电磁流和对应的相位进行详细分析.再计算两个半空间模型的远区散射场,结果表明:该方法是正确和有效的.针对日本96式装甲车的计算发现,单站雷达探测系统位于战车正上方时具有最好的探测效果.

等离子体散射FDTD分析的移位算子方法

色散介质的介电系数是频率的函数,使本构关系在时域成为卷积关系,这就给应用FDTD方法计算色散介质中波的散射和传播带来困难。文中把色散介质的相对个电系数写成以jω为自变量的有理分式函数,用/t代替jω,过渡到时域,再引入离散时域移位算子代替时间微分算子来处理有理分式函数形式的介电系数,进而导出FDTD中电位移矢量D和电场强度E之间的关系。所得结果与Z变换理论的梯形近似结果一致,但与Z变换理论相比较,移位算子方法推导简单,概念简明。文中用移位算子结合FDTD方法分别计算一维等离子体平板的反射系数和二维等离子体柱的远场散射。所得结果与用Z变换理论结合FDTD方法计算的结果相符合。

水中双层无限长圆柱壳体声散射

研究水下双层无限长圆柱壳体的声散射。采用弹性薄壳理论和Fourier变换方法导出了散射声场的解析解。并分别计算了平面波正横和斜入射单层和双层无限长圆柱壳体的远场散射形态函数。计算表明在不同的入射角,由于不同类型的弹性波被激励,散射波呈现不同的特性。通常双层无限长圆柱壳体的散射特性由外壳、内壳和中间耦合水层共同作用决定。但外壳很薄、内壳较厚、水层较薄时,无限长充水双层圆柱壳体的低频散射特性主要由单层内壳决定。当然这时外壳的共振特性也不能忽略。

非均匀弹簧界面模型下柱形夹杂物对弹性波的散射

利用波函数展开法研究了非均匀弹簧界面模型(弹簧系数沿周向非均匀分布)下单个柱形夹杂物对弹性波的散射问题。在弹簧界面模型中,当弹簧系数沿周向分布均匀时,可利用波函数的正交性简化边界条件;当弹簧系数沿周向分布不均匀时,不能利用波函数的正交性简化边界条件。该文研究了这一问题,通过沿周向的离散化将弹性波散射的边界条件归结为一个超定线性代数方程组。针对Ge-Al纤维增强复合材料数值计算了散射截面和远场散射幅。特别地,通过适当选取弹簧常数的周向分布处理了含裂纹界面的弹性波散射问题,数值计算了裂纹张开位移和错开位移。

非均匀弹簧界面模型下柱形夹杂物的SH波散射

为了研究SH波对非均匀弹簧界面模型下单个柱形夹杂物的散射问题,通过对界面的离散,解决了在非均匀弹簧界面模型下,波函数正交性条件不能利用的难题,从而将边界条件归结为一个超定线性代数方程组,求解该方程组可求得波函数展开系数。针对Ge-Al复合材料,通过适当选取弹簧常数的周向分布,解决了含裂纹界面的弹性波散射问题,计算了散射截面、远场散射幅。结果表明,散射截面和远场散射幅与裂纹的个数及所处位置都有关系,且随着裂纹个数的增多,计算结果也越来越接近于完全脱粘的情况。

掩埋目标声散射特性及其实验

基于变分原理建立2D-FE弱形式解模型，针对轴对称掩埋目标进行散射远场的快速、高精度数值计算。入射波垂直于对称轴，给出：掩埋深度不变，以1°为间隔，改变掠射角所得到目标散射声压级相对于垂直海底照射获得结果的差值随频率、掠射角变化的表达式；掠射角不变，以0．1m为间隔，改变掩埋深度得到的散射声压级相对于浅掩埋条件下获得结果的差值随频率、深度变化的表达式。实验结果表明：在回波最强的正横方向，掩埋弹性目标表现出的共振散射特性与在自由场空间中具有相似性，表明了掩埋条件下目标内填充的透射和表面环绕波理论的适用性，验证了大掠射角入射得到散射声压级差值的变化规律。研究成果对宽带、高频入射声波探测更深掩埋目标提供思路。

网格长度对FDTD计算的影响

基于平面波传播的物理性质 ,提出一种FDTD改进方法———在研究稳态问题时 ,为保证数字波前与入射方向垂直 ,网格划分不能是固定的 ,其长度之比应随入射方向变化。研究了改进方法对数值色散的影响 ,并与传统方法作了比较。在三维Yee网格中对平面波的模拟结果表明 ,改进方法的收敛性能大为提高 。