基于微扰法的高斯粗糙面电磁散射研究

运用经典的微扰法研究了高斯粗糙面的电磁散射．根据微扰法理论，得到了单站情形下，不同极化状态、不同介电常数、不同粗糙面情况的后向散射截面，得到了后向散射截面随以上参数及入射角的变化而变化的数值结果，分析了结果的物理意义；同时也得到了双站情形下，不同极化状态、不同介电常数、不同入射角、不同方位角的散射截面，得到了散射截面随以上参数的变化而变化的数值结果，分析了结果的物理意义．     

高斯粗糙面电磁散射的基尔霍夫驻留相位法研究

采用高斯粗糙面来模拟实际粗糙面,根据基尔霍夫驻留相位近似法研究了粗糙面的电磁散射,结合高斯粗糙面的自相关函数导出了高斯粗糙面后向散射系数和不同极化状态双站散射系数计算公式.通过数值计算得到了后向散射系数随入射角变化的曲线和不同极化状态双站散射系数随散射角、散射方位角及入射波频率变化的曲线,讨论了介质介电常数、粗糙面参数对后向散射系数和双站散射系数的影响、入射波频率对双站散射系数的影响,得出了高斯粗糙面散射系数的基本特征.结果表明介质介电常数和粗糙面参数对高斯粗糙面后向散射系数和双站散射系数有明显影响且非常复杂,而入射波频率则对双站散射系数无影响.     

基于微扰法的高斯粗糙面透射波散射截面研究

运用经典的微扰法研究了高斯粗糙面透射波散射截面，给出了不同极化透射波散射截面的表达式；数值计算并讨论了入射波极化状态、入射角与散射角、粗糙面介电参数及粗糙度等参量对透射波散射截面的影响；同时，对数值结果的物理意义进行了分析和讨论。     

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。     

粗糙面后向散射的基尔霍夫标量近似法研究

实际的粗糙面由高斯型粗糙来模拟,结合高斯型粗糙面的相关系数,依据基尔霍夫标量近似法给出了高斯型粗糙面后向散射系数表达式,通过数值计算得到了后向散射系数随入射角及入射波波长的变化曲线,分析了粗糙面高度起伏均方根、相关长度、介质介电常数、入射波波长对后向散射系数的影响,得到了较完整的高斯粗糙面后向散射特征.     

驻相近似下二维海面后向散射增强效应研究

基于驻相近似下得到的考虑遮蔽效应时的粗糙面散射一、二阶基尔霍夫公式,研究了满足半经验海谱分布的二维介质粗糙海面的电磁散射,分析了海面散射出现后向增强效应的条件,计算了不同极化状态的散射系数角分布,并进行了比较,详细讨论了二阶散射系数角分布及后向增强效应随风速、入射频率和入射角的变化规律.     

波束入射时一维动态粗糙海面的电磁散射

基于粗糙面散射场积分方程,采用目前较为普遍的前、后向加速迭代法来求解具有Pierson-Moskowitz谱的动态导体粗糙海面的波束散射问题,数值计算后向散射截面的角分布,讨论了波束和平面波入射时动态海面在不同尺度、采样间隔及不同风速下的散射截面的变化,尤其对掠入射散射做了讨论,得到了平面波和波束入射时后向散射截面随掠入射角近四次方的变化关系。     

分层高斯分布介质粗糙面电磁波透射问题的微扰法研究

运用微扰法研究了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。采用高斯粗糙面来模拟实际的分层介质粗糙面,结合高斯粗糙面的功率谱,导出了平面波入射高斯分层介质粗糙面的透射系数计算公式。通过数值计算得到了HH极化透射系数随透射波散射角变化的曲线,讨论了底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度、粗糙面参数及入射波频率对透射系数的影响。数值计算结果表明：底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度、粗糙面参数及入射波频率对透射系数的影响是非常复杂的。     

基于微扰法的指数型粗糙面光散射研究

运用微扰法研究了指数型粗糙面的光散射问题,给出了不同极化情形下散射系数的数学表达式,数值计算得到了双站和单站两种情形下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,介质介电常数,入射光波长对散射系数的影响,得出了指数型粗糙面光散射系数的特征,结果表明粗糙面高度起伏均方根、相关长度,介质介电常数,入射光波长对指数型粗糙面光散射系数的影响是比较复杂的。     

高斯型粗糙面光透射的微扰法研究

运用微扰法研究了介质粗糙面的光波透射问题,结合高斯粗糙功率谱导出了不同极化状态下透射系数的数学表达式。数值计算得到了透射系数随透射波的散射系数的变化曲线,讨论了粗糙面高度起伏均方根、相关长度、介质介电常数、入射波频率对散射系数的影响。得到了透射系数的基本特征和随波长变化特征。     

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。     

介质粗糙面上目标后向散射的高效混合算法

以计算介质粗糙面上目标后向散射为目的,提出一种高效的混合计算方法.该方法在单独处理粗糙面与目标方面与传统混合法一致,即使用基尔霍夫近似法(KA)处理粗糙面区域,使用矩量法(MoM)并结合多层快速多极子技术处理目标区域.实验结果表明,所提出的混合法与传统方法不同的是,根据大尺度光滑型介质粗糙面镜向散射最强的特点,在计算耦合场时只在粗糙面上截取一块区域进行计算,从而极大地减少了耦合场计算中所用内存与时间.     

空间目标的光散射特性研究

利用Modtran大气传输模型计算了不同高度的太阳辐射和傍晚不同时刘的背景辐射．利用基尔霍夫近似法求出雷达散射截面。进而求出双向反射分布函数．通过双向反射分布函数将光辐射的入射照度和目标的散射亮度联系起来．结合目标的几何建模，计算了空中目标在不同位置以及在不同观测站观测时的光谱分布，并与傍晚时刘观测站的背景辐射进行比较。从而确定卫星的最佳观测时间．     

计算三维电磁散射的矢量场表面辐射条件算子

本文利用矢量场的辐射边界条件(Radiation Boundary Condition,简称RBC)推导出矢量场的一阶辐射条件算子,并介绍了该算子在三维电磁散射计算中的应用。文中应用该算子在散射体表面的性质,近似计算了理想导电圆球的表面感应电流分布和雷达散射面积。数值计算结果与级数展开解一致性较好。     

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。     

Characteristics of EM scattering on dielectric fractal surface

Conclusions In this note, the scattering field from the dielectric rough surface is investigated by using the fractal function. Parameters of the fractal function are changed to model the roughness of the surface under consideration. In this way, explicit expression of the scattering field from the rough surface in Kirchhoff approximation can be obtained and other different cases can be easily analysed. We can conclude that the fractal function is a fine tool for solving the problems of scattering from the rough surface. This note can provide the numerical bases for the inverse problems.     

Bi-Spectrum Scattering Model for Dielectric Randomly Rough Surface

The bistatic scattering model is often used for remote microwave sensing. The bi-spectrum model (BSM) for conducting surfaces was used to develop a scattering model for dielectric randomly rough surfaces to estimate their bistatic scattering coefficients. The model for dielectric rough surfaces differs from the BSM for a conducting surface by including Fresnell reflection and transmission from dielectric rough surfaces. The bistatic scattering coefficients were defined to satisfy the reciprocal theorem. Values calculated using the BSM for dielectric randomly rough surfaces compare well with those of the integral equation model (IEM) and with experimental data, showing that the BSM accuracy is acceptable and its range of validity is similar to that of IEM while the BSM expression is simpler than that of IEM。