一种任意源激励各向异性介质涂覆复杂目标高频散射算法制造技术

本发明专利技术公开了一种任意源激励各向异性介质涂覆复杂目标高频散射算法，具体计算步骤如下：步骤一：推导计算得出自由空间中电偶极子激励的谱域并矢格林函数；步骤二：推导计算电偶极子激励无限大各向异性介质涂覆PEC平面散射总场的谱域并矢格林函数；步骤三：详细描述在不同分界面和介质层中所产生的其他模式场在射线传播路径上具体的物理传播过程。该发明专利技术具有计算速度快，计算精度高，而且能够较好地展现物理传播过程等优点，而且通过建模仿真，与商用仿真软件FEKO的计算结果对比，能够完全对应，为现实雷达设计提供具体的预估数据，节约成本，适合广泛推广使用。适合广泛推广使用。适合广泛推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种任意源激励各向异性介质涂覆复杂目标高频散射算法


[0001]本专利技术涉及电磁场计算及其应用
，特别涉及一种任意源激励各向异性介质涂覆复杂目标高频散射算法。

技术介绍

[0002]各向异性介质涂覆电大尺寸复杂目标的雷达散射特性一直是近年来的热门研究课题，特别是在雷达隐身和雷达散射截面缩减优化领域有着广泛的实际应用意义，现有的研究中，由于雷达与目标相距较远、目标尺寸相对于发射波波长较大，所以目前大都是将激励源近似于平面波入射，并在此基础上做目标散射场特性预估。但在现实环境中，平面波是一种理想化的波形，自然界中大多是像天线或复杂结构散射体等有限激励源产生的非平面波，例如线源和体源激励下的散射场就不能简单地按照平面波入射类比。对于有限源，考虑到与散射体之间的有限距离，且近场场源激励形态多样化对总散射场的影响，例如电场或磁场场源方位、长度、形状的不同，甚至需要求解多个场源同时激发的电磁散射场。因而，研究非平面波的激励源拥有十分重要的意义。
[0003]建立近场任意源激励电磁仿真模型具有较为重要的现实意义，为实际工程应用所认可的任何天线(或电磁波辐射源)无疑都具有一定的辐射增益，在其辐射传播的有限距离上都不具有均匀平面波的属性，由末制导类辐射器(线源和面源型)所激发的电磁波自然都不属于平面波入射应用的范畴。对于此类问题，考虑到实地工程测试难度较大，不容易获取精确的实际测量数据，同时实验成本较高，因此对该类模型做理论性的电磁仿真模拟是相对经济且高效的手段。尽管有学者提出了任意源辐射的电磁场问题，但是主要集中于激励源在自由空间分布的理论研究，并未拓展到与目标交互从而获取雷达目标特性的领域，在工程应用方面仍然较受限制。
[0004]当下关于任意源激励电大尺寸目标的散射场的研究中，有研究提出在各向异性铁氧体介质平板模型中，任意源激励下的辐射场求解。但所运用的计算模型任意源位于开放波导区域，且由于铁氧体仅表现为磁各向异性，所以仅仅只考虑了二维横向波场的情况，并单从数值计算上给出求解思路，对电磁波在介质层中的传播机理没有具象化，相较来说，各向异性介质涂覆情况下的电大尺寸目标电磁场求解更为复杂。为此，我们提出一种任意源激励各向异性介质涂覆复杂目标高频散射算法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种任意源激励各向异性介质涂覆复杂目标高频散射算法，可以有效解决
技术介绍
中的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种任意源激励各向异性介质涂覆复杂目标高频散射算法，依据直角坐标系中点源和各模式散射场谱域严格解不同方向分量之间的对应关系，推导出射线传播路径上不同模式电磁波所对应的谱域并矢格林函数矩阵分量表达，本专利涉及到的点源激励以电偶极
子为例，其特征在于，具体计算步骤如下：
[0008]步骤一：推导计算得出自由空间中电偶极子激励的谱域并矢格林函数；
[0009]步骤二：推导计算电偶极子激励无限大各向异性介质涂覆PEC平面散射总场的谱域并矢格林函数；
[0010]步骤三：详细描述在不同分界面和介质层中所产生的其他模式场在射线传播路径上具体的物理传播过程，给出各模式电磁波与总散射场关系的并矢格林函数表达；
[0011]步骤四：分别推导计算得出初级反射场的谱域并矢格林函数、各次级散射场的谱域并矢格林函数。
[0012]进一步地，运用鞍点法得到空域并矢格林函数矩阵，导出电型和磁型激励源的两类谱域并矢格林函数以及空域散射特性分析。
[0013]进一步地，通过“源
‑
场”积分关系和散射叠加原理构建出任意源激励下各向异性介质涂覆PEC目标的散射场和任意源激励目标散射的PO算法架构。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0015]1、强调了引入并矢格林函数的必要性，并求解了点源激励无限大各向异性介质涂覆PEC平面总散射场对应的并矢格林函数，为了后续进一步研究分析任意源激励下无限大涂覆平面这类典型散射问题，以及构建电大尺寸涂覆目标散射的PO计算方法架构，同时也为了满足在理论分析与工程设计中对特定模式场的计算需求，对点源激励情形下并矢格林函数的模式场分析进行了分析。
附图说明
[0016]图1为本专利技术一种任意源激励各向异性介质涂覆复杂目标高频散射算法的点源激励无限大各向异性介质涂覆PEC平直分层介质平面示意图。
[0017]图2为本专利技术一种任意源激励各向异性介质涂覆复杂目标高频散射算法的半空间模型上分界面初级反射场的鞍点示意图。
[0018]图3为本专利技术一种任意源激励各向异性介质涂覆复杂目标高频散射算法的各向异性介质层中不同类型电磁波的鞍点示意图。
[0019]图4为本专利技术一种任意源激励各向异性介质涂覆复杂目标高频散射算法的任意源激励各向异性介质涂覆PEC电大尺寸目标示意图。
[0020]图5为本专利技术一种任意源激励各向异性介质涂覆复杂目标高频散射算法的基于切平面近似条件下的面元等效电磁流示意图。
[0021]图6为本专利技术一种任意源激励各向异性介质涂覆复杂目标高频散射算法的a)连续分布电荷或磁荷的电场示意图，b)离散分布电荷或磁荷的电场示意图。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0023]一种任意源激励各向异性介质涂覆复杂目标高频散射算法，依据直角坐标系中点源和各模式散射场谱域严格解不同方向分量之间的对应关系，推导出射线传播路径上不同模式电磁波所对应的谱域并矢格林函数矩阵分量表达，本专利涉及到的点源激励以电偶极
子为例，其特征在于，具体计算步骤如下：
[0024]步骤一：一般来说，即便是在具有典型的坐标系特征的散射体几何模型结构中，在空域中直接求解并矢格林函数也是比较困难的。因此，通常我们会先求出谱域并矢格林函数的表达式，然后结合鞍点渐进法实现谱域到空域的反演，从而来获取电偶极子激励电磁场的空域并矢格林函数；
[0025]空间“点源激励”的电磁场分布可以用空域并矢格林函数构建，设位于直角坐标系均匀介质中的电偶极子为,其中为场点位置矢量,为电偶极子的位置矢量,则为点源的电偶极矩。对于电偶极子激励各向异性介质涂覆无限大PEC平面来说，空域中的电场可以用积分表示为：
[0026][0027]其中,为均匀介质中的波数,为角频率,则是磁导率；依据傅里叶变换，谱域中的电场可以写作：
[0028][0029]式中为谱域标量格林函数，即，基于空间笛卡尔坐标系中位于且指向为的电偶极子在自由空间中产生的谱域电场和磁场的表达；
[0030]对于谱域中点源激励电场,若写成矩阵分量形式则可为谱域并矢格林函数和各矩阵分量之间有如下关系：
[0031][0032]将上式改写成由电偶极子在空间坐标系下各方向分量表达式，故有：
[0033][0034][0035][0036]对照上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种任意源激励各向异性介质涂覆复杂目标高频散射算法，依据直角坐标系中点源和各模式散射场谱域严格解不同方向分量之间的对应关系，推导出射线传播路径上不同模式电磁波所对应的谱域并矢格林函数矩阵分量表达，本专利涉及到的点源激励以电偶极子为例，其特征在于，具体计算步骤如下：步骤一：推导计算得出自由空间中电偶极子激励的谱域并矢格林函数；步骤二：推导计算电偶极子激励无限大各向异性介质涂覆PEC平面散射总场的谱域并矢格林函数；步骤三：详细描述在不同分界面和介质层中所产生的其他模式场在射线传播路径上具体的物理传播过程，给出各模式电磁波与总散射场关系的并...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺菁菁，
申请(专利权)人：嘉兴南湖学院，
类型：发明
国别省市：