一种谐波雷达非线性目标散射截面积计算方法技术

本发明专利技术提供了一种谐波雷达非线性目标散射截面积计算方法，包括以下步骤：建立非线性目标谐波散射面电流元模型；获取谐波雷达入射电磁波参数和待求非线性目标参数；利用待求非线性目标参数和入射电磁波参数，结合非线性目标谐波散射面电流元模型计算待求非线性目标表面激发三次谐波散射的感应电流密度；采用面元法建立待求非线性目标表面模型，使用三角形面元对待求非线性目标表面进行网格划分，采用数值方法对各三角形面元进行积分，计算待求非线性目标的三次谐波散射电场强度；计算非线性目标谐波散射面积。本发明专利技术通过考虑微观非线性伏安特性建立非线性目标散射面电流元模型，为谐波雷达非线性目标散射特性计算提供了一种有效方法。有效方法。有效方法。

【技术实现步骤摘要】
一种谐波雷达非线性目标散射截面积计算方法


[0001]本专利技术涉及谐波雷达
，特别涉及一种谐波雷达非线性目标散射截面积计算方法。

技术介绍

[0002]谐波雷达是利用探测目标的非线性特点，接收目标散射的谐波分量，进行雷达探测，与基波雷达只接收基波的反射信号不同，谐波雷达接收目标所激励起的二次或者三次谐波，这使谐波雷达可以用来有效地搜寻和识别非线性目标。谐波雷达与基波雷达相比较，具有探测机理新和抗杂波性能强的特点，是一种具有重要应用价值的新体制雷达技术。谐波雷达具有抗杂波性能强、反隐身能力强、识别性能优异等突出优点，在国民经济建设和国防建设等领域具有十分广阔的应用前景。
[0003]但是目前对于非线性散目标的射截面研究尚不清楚，没有计算法非线性目标散射截面积的方法，严重制约着谐波雷达系统设计和应用推广。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种谐波雷达非线性目标散射截面积计算方法，解决了无法计算非线性目标特性的问题。
[0005]本专利技术的技术解决方案是：
[0006]一种谐波雷达非线性目标散射截面积计算方法，包括以下步骤：
[0007](1)建立非线性目标三次谐波散射面电流元模型；
[0008](2)获取谐波雷达入射电磁波参数和待求非线性目标参数，所述入射电磁波参数包括入射电磁波角频率和入射电磁波电场强度；
[0009](3)利用入射电磁波参数和待求非线性目标参数，结合非线性目标三次谐波散射面电流元模型计算待求非线性目标表面激发三次谐波散射的感应电流密度；
[0010](4)采用面元法建立待求非线性目标表面模型，使用规则形状面元对待求非线性目标表面进行网格划分；
[0011](5)设置参考点，根据入射电磁波参数和待求非线性目标表面激发三次谐波散射的感应电流密度，采用数值方法对各面元进行积分，计算待求非线性目标的三次谐波散射电场在参考点处的电场强度；
[0012](6)根据待求非线性目标的三次谐波散射电场在参考点处的电场强度和入射电磁波电场强度计算非线性目标三次谐波散射面积。
[0013]优选的，所述非线性目标为金属目标，包括金属1和金属2，金属1和金属2之间有绝缘层。
[0014]优选的，所述待求非线性目标参数包括金属1势垒高度、金属2势垒高度和绝缘层厚度。
[0015]优选的，所述步骤(1)中，非线性目标三次谐波散射面电流元模型具体为：
[0016][0017][0018][0019]D＝4πs(2m)
0.5
/h
[0020]V0＝E
i
Δl
[0021][0022]其中，J3为非线性目标表面激发三次谐波散射的表面电流密度，m为电子质量，e0为电子电量，h为普朗克常数，为金属1势垒高度，为金属2势垒高度，s为绝缘层厚度，K为电导率温度系数，Δl为趋肤深度，ω0为入射电磁波的角频率，μ为金属目标的磁导率，γ为金属目标的电导率，E
i
为入射电磁波到达金属目标表面的电场强度。
[0023]优选的，所述步骤(5)中，计算待求非线性目标的三次谐波散射电场在参考点处的电场强度，具体通过以下表达式进行计算：
[0024][0025]其中，为待求非线性目标的三次谐波散射电场在参考点处的电场强度，j为虚数单位，k为入射电磁波的波数，Z为真空中电磁波的阻抗，e为自然对数，r为待求非线性目标表面到参考点的距离，π为圆周率常数，|E
i
|为入射电磁波到达金属目标表面的电场强度的模值，S为待求非线性目标的表面积，J
m3
为目标表面第m个面元激发三次谐波散射的表面电流密度，k3为三次谐波的波数，为第m个面元散射的三次谐波的波矢，为第m个面元到参考点的位置矢量。
[0026]优选的，所述步骤(6)中，根据待求非线性目标的三次谐波散射电场在参考点处的电场强度和入射电磁波电场强度计算待求非线性目标三次谐波散射面积，具体通过以下表达式计算：
[0027][0028]其中，σ3为待求非线性目标三次谐波散射面积。
[0029]优选的，所述规则形状面元为三角形面元。
[0030]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0031]本专利技术根据微观非线性伏安特性与非线性散射之间的关系，建立了非线性目标谐波散射面电流元模型，在此基础上采用面元法对非线性目标表面进行建模，通过离散非线
性积分计算非线性目标表面谐波散射电场强度，实现宏观结构谐波散射特性的计算方法；综合考虑了谐波雷达散射目标响应、散射场边界约束条件和面电流处理，实现了谐波雷达探测非线性目标的散射截面积的计算，对谐波雷达系统设计和应用具有重要的价值。
附图说明
[0032]图1为本专利技术谐波雷达非线性目标散射截面积计算方法流程图；
[0033]图2为本专利技术实施例金属目标三次谐波RCS仿真结果。
具体实施方式
[0034]下面通过对本专利技术进行详细说明,本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0035]非线性目标接收到谐波雷达的入射电磁波，通过非线性产生谐波分量，然后再将各种频率的谐波分量向外辐射；
[0036]将角频率为ω0、电场强度振幅E0为电磁波入射到非线性目标表面，非线性目标表面散射的电场中各种频率的谐波分量表达式如下：
[0037][0038][0039]其中，n为非线性目标在入射电磁波作用下散射出谐波的次数，a
n
是复数能量级数系数，a1是非线性目标对入射电磁波的线性响应，{a2,a3,
…
}则表示非线性目标对入射电磁波的非线性响应特性，E
S
(t)为非线性目标在入射电磁波作用下总的散射电场。
[0040]上式描述了一系列角频率为nω0的谐波，由此可以得到不同次数谐波散射的非线性响应。
[0041]根据非线性目标的微观材料伏安特性建立微观非线性谐波散射面电流元模型。
[0042]具体讲，谐波雷达非线性截面研究实质上是要研究当入射波照射到一个边界上所发生的非线性现象，基于电荷既不能产生也不能自灭，以及电磁场是由电荷分布和电流分布激发的物理推论，电磁场在两种介质的交界面上必须满足边界条件，电磁波发生反射和透射是由于入射波在材料界面上感应出电流所致，感应电流辐射出散射场，其场源场必须满足边界条件。于是表面电流和表面磁流可以用表面上总的切向场来解释。
[0043][0044]其中，为引起n次谐波分量的感应电流，为非线性目标表面的单位法向量，所有谐波分量形成的散射场的磁场强度，n＝1、2、3...，n为正整数。
[0045]相应的电荷密度则通过电荷守恒与各自的电流相联系：
[0046][0047]ω0为入射波的角频率，μ为磁导率，i为虚部。
[0048]不同的电流对应不同频率的谐波，对谐波分量来说，散射场中包括基波、二次、三次等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谐波雷达非线性目标散射截面积计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立非线性目标三次谐波散射面电流元模型；(2)获取谐波雷达入射电磁波参数和待求非线性目标参数，所述入射电磁波参数包括入射电磁波角频率和入射电磁波电场强度；(3)利用入射电磁波参数和待求非线性目标参数，结合非线性目标三次谐波散射面电流元模型计算待求非线性目标表面激发三次谐波散射的感应电流密度；(4)采用面元法建立待求非线性目标表面模型，使用规则形状面元对待求非线性目标表面进行网格划分；(5)设置参考点，根据入射电磁波参数和待求非线性目标表面激发三次谐波散射的感应电流密度，采用数值方法对各面元进行积分，计算待求非线性目标的三次谐波散射电场在参考点处的电场强度；(6)根据待求非线性目标的三次谐波散射电场在参考点处的电场强度和入射电磁波电场强度计算非线性目标三次谐波散射面积。2.根据权利要求1所述的一种谐波雷达非线性目标散射截面积计算方法，其特征在于，所述非线性目标为金属目标，包括金属1和金属2，金属1和金属2之间有绝缘层。3.根据权利要求2所述的一种谐波雷达非线性目标散射截面积计算方法，其特征在于，所述待求非线性目标参数包括金属1势垒高度、金属2势垒高度和绝缘层厚度。4.根据权利要求3所述的一种谐波雷达非线性目标散射截面积计算方法，其特征在于，所述步骤(1)中，非线性目标三次谐波散射面电流元模型具体为：所述步骤(1)中，非线性目标三次谐波散射面电流元模型具体为：所述步骤(1)中，非线性目标三次谐波散射面电流元模型具体为：D＝4πs(2m)
0.5
/hV0＝E
i
Δl...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷红文，吴涛，彭文灿，李财品，李东涛，李渝，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：