金属目标表面涂覆吸波材料减缩雷达散射截面的研究

金属目标表面涂覆吸波材料可以有效地抑制雷达散射截面（ＲＣＳ）。本文推导出光滑凸体金属表面涂覆吸波材料时的后向雷达散射截面公式。对一系列涂覆平板的ＲＣＳ进行了测试和理论计算。研究发现：对于平板而言，ＲＣＳ减缩量的理论计算与实验的差值随着涂覆面积的增大而增大。为此，给出一种工程修正的方法，从而提高计算精度。     

导电条形平板后向散射场的极化特性研究

应用物理绕射法给出了导电条形平板在完全极化波照射下后向散射场的极化矩阵表示式。利用复极化比及极化椭圆的几何参量β和τ分析了导电条形平板后向散射场的极化特性，获得最佳散射的极化条件。     

几种典型目标的角闪烁特性分析

从角闪烁的概念出发分析了谐振区典型目标的角闪烁特性。利用解析方法给出了无限长导体圆柱角闪烁的产生机理,角闪烁与电尺寸的关系;利用矩量法求解电磁场积分方程,分析了导体平板和有限长导体圆柱的远区散射场和波印廷矢量,发现导体平板和有限长导体圆柱的波印廷矢量在球坐标系下的3个分量随远区观察距离的平方衰减,因此对导体平板和有限长导体圆柱来说,由波印廷矢量法计算所得的角闪烁与观察距离有关。     

复杂飞行器目标强散射区求解及RCS减缩

对目标表面强散射区涂敷雷达吸波材料（radar absorbing material, RAM）是雷达散射截面（radar cross section, RCS）减缩的有效方法。基于射线追踪法（shooting and bouncing rays, SBR）提出一种确定复杂目标强散射区的方法：根据射线管出射方向与雷达接收方向的夹角判断强散射区。分析了复杂目标强散射区涂敷RAM的RCS减缩特性,并研究了判断夹角取不同值时强散射区大小和涂覆RAM后的减缩效果。计算结果显示,对强散射区涂覆RAM可以在重量增加不大的情况下有效降低目标RCS值。     

薄涂覆目标散射中心的精确建模

目前，针对金属目标的散射中心模型的研究已相对成熟，但是对带有薄涂覆结构的复杂目标散射中心模型的研究较少。通过研究发现，薄涂覆引入的影响主要体现为对散射场幅度的衰减作用。因此，提出通过对薄涂覆对电磁波的衰减作用建模，并在金属目标散射中心模型的基础上增加该衰减项，以实现对薄涂覆目标的散射中心建模。该建模方法避免了直接对复杂目标整体散射进行数学建模和参数估计，散射模型的物理意义更明确、形式更简洁。经弹头和飞机目标的全波法结果验证，所建立的薄涂覆目标散射中心模型在雷达散射截面起伏、成像特征的仿真中均具有较高的精度。     

雷达目标远区角闪烁线偏差与观察距离无关的一般性证明

和利用高频区散射中心模型计算目标角闪烁不同,直接从Stratton-Chu积分公式出发给出了目标散射场分量随观察距离的变化关系,并证明在远区近似条件下任意目标的远区角闪烁线偏差与目标观察距离无关,只跟目标本身电尺寸、形状及观察目标方向有关。利用驻相法说明所提方法和散射中心建模方法在高频区的结果是一致的,而所提方法适合在全频带上分析目标角闪烁,更具一般性。最后利用电场积分方程结合矩量法计算了有限大导体平板和有限长导体圆柱的角闪烁线偏差,验证了目标远区角闪烁线偏差与观察距离无关。     

双层介质覆盖导体球的电磁散射特性研究

本文讨论了覆盖两层各向同性、均匀介质的导体球的电磁散射特性。除了给出严格的解析解,也给出了物理光学(PO)和几何光学(GO)近似解。最后以图示的形式给出了后向散射截面随导体球半径变化的情况以及双站散射截面随双站角变化的情形;涂层厚度对散射截面的影响;不同的介质参数对散射截面的影响;对双层介质覆盖的导体球,讨论了不同的涂敷方式对散射截面的影响。     

一种用于减小任意截面导体柱TE波散射的加载阻抗综合

本文研究了利用表面多阻抗加载减小导体柱的ＴＥ波散射，提出了一种有效的加载阻抗综合程序用于寻找在多个散射方向上或在不同的频率上导致零散射的最佳加载阻抗。这种加载技术的综合程序完全是一般性的，可推广应用于任意形状的导体目标。     

计算任意导体直劈边缘瞬态散射的TD-EEC公式

对频域等效边缘流(Equivalent edge current EEC)公式进行傅里叶逆变换,推导出时域等效边缘流(TD-EEC)的计算公式,可用于计算任意导体直劈边缘在任意观察方向的远区时域绕射场,且绕射线在焦散区内保持有限。TD-EEC的时域边缘绕射的计入明显改善了TD-PO方法的计算结果,能够用于电大尺寸复杂导体目标的瞬态散射和宽带散射分析以及雷达原始回波的模拟。最后,以平板和劈柱为例进行瞬态电磁散射计算,并将计算结果同TD-PO和时域有限差分(FDTD)的计算结果进行比较,验证了方法的正确性和有效性。     

利用时域积分方程分析散射问题的稳定求解

针对时域电场积分方程存在的晚时震荡问题,介绍了当前常用的隐式算法,并对这一算法的两种不同实现方法:后向差分和中心差分,进行了论述。应用两种方法分析了任意形状三维导体目标的时域散射,与显式算法和频域经逆傅里叶变换得到的数据作比较,结果表明,中心差方法在改善晚时震荡问题方面优于后向差分方法和显式算法;应用中心差分方法计算了半波长振子天线的相关电参数,所得结果与文献结果具有较好的一致性。     

用FDTD方法计算二维各向异性涂层目标的RCS

给出了计算二维情况各向异性介质物体散射的时域有限差分 (finitedifferencetimedomain ,FDTD)方法公式 ,讨论了编程时应注意的问题。用FDTD方法计算了各向异性有耗介质涂层目标的雷达散射截面 (radarcossse tion ,RCS) ,说明这种介质涂层能够缩减金属目标的RCS。     

金属目标覆盖双负介质时的宽带散射

由双负介质的本构关系出发,利用时频转换关系,推导出了描述双负介质中电磁场与电磁流的微分方程组。将该方程组按标准Yee元胞差分离散时电场和磁流在整数时间步取值,磁场和电流在半整数时间步取值。电流在电场的节点取样而磁流在磁场的节点取样,得到用于FDTD计算的三维递推表达式。讨论了双负介质和双正介质交接面处介质参数的处理方法。随后,与文献结果对比验证了该算法和程序的正确性。最后,计算了金属目标覆盖双负介质时的宽带散身,结果表明双负介质覆盖层可以在宽频段内减小金属目标的后向RCS。     

PO Solution for Scattering by the Complex Object Coated with Anisotropic Materials

1 .INTRODUCTIONItisknownthatphysicaloptics(PO)hasbeenwidelyusedinfastpredictionofradarcrosssection (RCS)ofacomplexconductingorcoatedobject.POisadoptedwithoutexceptionamongtheissuedfamouscomputa tionalsoftwareofhigh frequencyEMscatteringbyacomplexobjectsuchasRECOTA[1 ] ,GRECO[2 ,3] ,X PATCH[4] ,whereonlytheisotropiccoatingisconcerned .However,theanisotropiccoatingencoun teredinsomepracticalapplicationsimpelsonetofindthesuitablesolutionforhigh frequencyscatteringbytheobjectcoatedwi…     

完全涂敷目标电磁散射高阶矩量法求解

针对传统矩量法(method of moment, MoM)几何建模复杂、计算量大等缺点,采用高阶矩量法和双线性表面技术对涂敷目标的电磁散射问题进行了研究。建立目标的双线性表面几何模型,基于等效原理建立表面电磁积分方程,以典型的完全涂敷目标为例,采用高阶矩量法进行仿真计算。计算结果表明,该方法不仅与传统MoM结果吻合,而且减少计算量和节省计算机内存。     

FDTD算法中薄涂层介质参数等效方法

本文介绍一种在时域有限差分（ＦＤＴＤ）算法中薄涂层介质参数的等效处理方法。具体计算例子表明这种方法对处理金属表面涂层厚度不到一个ＦＤＴＤ元胞大小的情况非常有效。最后还计算了有耗涂层飞机机翼模型的ＲＣＳ。     

基于PO-EEC的各向同性介质薄层涂覆目标电磁散射

基于阻抗边界条件,将介质薄层涂覆目标等效为无厚度阻抗表面,应用三维各向同性阻抗面电磁散射的物理光学(physical-optics, PO)算法,并通过各向同性阻抗劈的一致性几何绕射理论导出各向同性阻抗边缘的等效边缘流(equivalent edge currents, EEC),从而以边缘波场修正物理光学场,实现各向同性介质薄层涂覆三维导电目标电磁散射的高频预估。给出两个典型算例,与矩量法精确结果吻合良好,验证该各向同性PO-EEC算法的精度和效率。     

多表面阻抗加载凸导体柱的电磁散射

飞行器隐身技术之一是阻抗加载。本文研究充电大尺寸(ka=10)任意截面多表面阻抗加载凸导体柱的电磁散射。问题的反应积分方程是采用组合Fock理论和矩量法的混合方法建立,并由Leontovich阻抗边界条件来求解的。对一个多表面阻抗加载圆柱体的混合法的数值分析表明,利用多表面阻抗加载,可实现较大角范围内后向雷达散射截面(RCS)的减缩,并同时产生后向散射相位的强烈跃变,从而获得大的角闪烁线偏差,这是一种新的隐蔽技术措施。     

Fast computation of scattering from 3D complex structures by MLFMA

This paper introduces the research work on the extension of multilevel fast multipole algorithm （MLFMA） to 3D complex structures including coating object, thin dielectric sheet, composite dielectric and conductor, cavity. The impedance boundary condition is used for scattering from the object coated by thin lossy material. Instead of volume integral equation, surface integral equation is applied in case of thin dielectric sheet through resistive sheet boundary condition. To realize the fast computation of scattering from composite homogeneous dielectric and conductor, the surface integral equation based on equivalence principle is used. Compared with the traditional volume integral equation, the surface integral equation reduces greatly the number of unknowns. To computc conducting cavity with electrically large aperture, an electric field integral equation is applied. Some numerical results are given to demonstrate the validity and accuracy of the present methods.     

金属平板涂敷吸波材料的RCS计算研究

通过实验验证了一种金属平板涂敷吸波材料 (RAM)的RCS计算方法。该方法从Stratton -Chu积分方程入手 ,推导出一种简捷的电大尺寸光滑凸体金属表面涂敷RAM的物理光学后向RCS计算公式。通过在 8 6GHz、10GHz、11 4GHz三种频率下 ,对两种分别涂敷 0 5mm和 1mm厚度RAM的金属平板的RCS计算与实验数据对比分析可知 ,两者吻合较好 ,表明该方法不仅计算过程简单 ,而且计算结果比较精确 ,是一种基于物理光学理论计算涂敷RAM的金属凸表面后向RCS的有效方法