分形粗糙面与上方导体目标的宽带后向电磁散射研究

采用一维带限Weierstrass分形函数模拟实际粗糙地面,运用时域有限差分法研究了高斯脉冲波入射时粗糙地面与上方二维等边三角形导体目标的宽带后向电磁散射问题,得到了后向复合散射系数随频率的变化曲线.分析了后向复合散射系数随粗糙地面高度起伏均方根、分维数、土壤湿度和三角形边长、倾角、高度的变化情况,得到了分形粗糙地面与上方导体目标复合的宽带后向电磁散射特性.     

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。     

一维带限分形Weierstrass地面的宽带电磁散射特性研究

应用微扰法理论并结合一维带限分形Weierstrass功率谱密度推导出了宽带散射系数的计算公式,然后运用微扰法实现了地面宽带电磁散射问题的计算,得到了散射系数随入射波波长的变化曲线。分析了高度起伏均方根、分维数、土壤湿度、温度对散射系数的影响结果。结果表明,高度起伏均方根、分维数、土壤湿度对散射系数的影响明显,而温度对散射系数几乎无影响。     

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。     

分形土壤面与上方复杂目标复合电磁散射的MOM研究

基于复合散射研究在实际应用中的价值,实际的沙壤土面采用一维带限Weierstrass分形模型模拟,用导弹模型作为其上方目标,在TM波入射时,运用矩量法分别讨论土壤面的高度起伏均方根(δ)、湿度(mv)、分维数(D),目标的横纵向尺寸(l、d)与目标的高度(H)及入射波的频率(f)对复合散射特性的影响,通过数值计算得到每种情况对应的复合电磁散射系数(σ)的散射角(θs)分布.结果表明:对σ有明显影响的因素有δ、mv、H以及f,而对其影响较小的因素有D、l、d.     

粗糙地面与上方多目标的复合电磁散射FDTD研究

采用指数型粗糙面模拟实际的粗糙地面,利用四成分模型模拟土壤介电常数,运用时域有限差分方法研究了一维有耗粗糙地面与上方多目标的复合电磁散射问题.通过数值计算得到了双站复合电磁散射系数随散射角的变化曲线,详细讨论了双站复合散射系数随粗糙地面高度起伏均方根、相关长度、土壤湿度、目标参数等的变化规律,得到了一维有耗粗糙地面与上方多目标的复合电磁散射特性.     

一维带限Weierstrass分形分层介质粗糙面电磁波透射特征

运用微扰法研究平面波入射分层介质粗糙面的电磁波透射问题,推出了不同极化状态的透射波散射系数公式。采用一维带限Weierstrass分形粗糙面模拟实际的分层介质粗糙面。结合一维带限Weierstrass分形粗糙面的功率谱,导出了平面波入射一维带限Weierstrass分形分层介质粗糙面的透射系数计算公式。通过数值计算。得出了HH极化状态下一维带限Weierstrass分形分层介质粗糙面透射系数的分形特征、基本特征、分区特征、随频率变化特征。结果表明,分维、空间基频、标度区间、底层介质介电常数、中间介质介电常数及厚度、粗糙面参数、入射波频率对透射系数的影响非常复杂。     

随机粗糙地面的宽带电磁散射研究

利用指数型随机粗糙面模拟实际的粗糙地面,运用时域有限差分法研究了微分高斯脉冲波照射时粗糙地面的宽带电磁散射问题,得出了后向散射系数的频率响应曲线,计算了后向散射系数随粗糙地面高度起伏均方根、相关长度、土壤湿度、入射角等参数的变化情况,并做了详细分析与讨论,得到了指数型粗糙地面的宽带电磁散射特性.     

指数型分布粗糙地面宽带后向电磁散射的FDTD研究

采用蒙特卡罗方法模拟生成指数型分布粗糙地面,运用时域有限差分方法(FDTD)研究了高斯脉冲波入射时粗糙地面的宽带电磁散射问题。通过数值计算得到不同频率响应对应的后向散射系数,分析了粗糙地面相关长度、高度起伏均方根、土壤湿度和入射角的变化对后向散射系数的影响,得到了指数型分布粗糙地面的宽带后向电磁散射特性。     

雪层覆盖的粗糙地面与导体目标复合电磁散射FDTD研究

运用时域有限差分方法（FDTD）研究了指数型分布的雪层覆盖的粗糙地面与上方矩形截面导体柱的复合电磁散射,计算了复合电磁散射的双站散射系数,得到了复合散射系数随散射角变化的曲线,讨论了粗糙面高度起伏均方根、相关长度、雪层厚度、土壤湿度以及目标高度、尺寸等参数对复合散射系数的影响,得到了指数型分布分层地面与矩形截面柱复合电磁散射的特性。     

基于微扰法的二维fBm分形粗糙面电磁波透射问题研究

采用二维fBm分形函数来模拟二维实际粗糙面,根据微扰法研究了该分形粗糙面下方介质2中的电磁散射,给出了透射波的散射系数,数值计算讨论了分维、介质介电常数、粗糙面参数和入射波频率对透射系数的影响,得出了二维fBm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的特征并对有关结果进行了详细分析。     

二维高斯随机粗糙面与其上方三维双立方体复合散射的混合算法

基于数值方法(MOM)与基尔霍夫近似(KA)相结合的混合算法计算了二维随机粗糙面与其上方三维双立方体的复合散射特性。首先建立了随机粗糙面与其上方三维双目标的复合模型,将目标划分为MOM区域,粗糙面划分为KA区域,并采用Monte-carlo方法模拟真实粗糙地面。在复合散射场的求解中,首先求出在仅有初始入射场时多目标表面的感应电流;其次,将目标表面感应电流产生的散射场与外部入射场作为KA区域的入射场,求出KA区域表面的感应电流;最后将KA区域的感应电流产生的散射场与外部入射场作为MOM区域的入射场,利用导体目标表面的狄利克莱边界条件求出目标表面电流以及电流系数,并进一步求解出散射场。通过减小了粗糙面各面元的相互耦合及体-面的高阶耦合作用,极大提升了计算速率。在大小尺寸为L_x×L_y=100λ×100λ的粗糙面与棱边长度为l=2λ的立方体目标复合计算中,使用MoM算法产生了747 886个未知量,计算时间为8 821.5s;而使用MOM-KA混合算法产生未知量为26 868个,计算时间为423.8s,仿真结果同时验证了MOM-KA混合算法的准确性。最后,详细讨论了均方根高度、目标间距、高度及立方体尺寸及对复合散射系数的影响。     

一维指数型粗糙土壤表面电磁散射的矩量法研究

运用矩量法研究了锥形波入射一维指数型粗糙土壤表面的电磁散射。通过数值计算得到了散射系数随散射角的变化曲线。讨论了粗糙面高度起伏均方根、相关长度、土壤湿度、入射波频率对散射系数的影响。得出一维指数型土壤表面散射系数的基本特征和随频率变化特征。结果表明,高度起伏均方根、相关长度、土壤湿度、入射波频率对粗糙面散射系数有显著影响。     

Investigation of simulating radar images concerning the multipath scattering effect

In the composed system of a target and rough surface, the electromagnetic scattering mechanism, especially the multipath scattering, is investigated. Using physical optics double bouncing algorithm, the multipath scattering model of the system has been established. Simulated by a wideband radar signal and based on fractal rough surface, the artificial echo of the target has been obtained in virtue of the established multipath scattering model. By simulating to image the target in one dimension using the artificial echo, two kinds of range profiles are attained. It is found that one is from the target and the other is from the multipath scattering effect.     

A study on radar cross section of the two-dimensionally fractal rough surface

The analysis of the RCS from the rough sea and ground surface is made. The two-dimensionally band-limited fractal function is used to model the sea and ground surface, the scattered electromagnetic field is calculated by using Kirchhoff approximation. The validity of this result is assured by some references, which indicates that the methods are reliable. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China(69571021) Biography: GAO Ming-qin (1974-), Master Candidate. Research field: EM scattering.