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椭圆柱体对任意入射极化的电磁波的散射李应乐王明军唐高峰引言光学报等许多应用领域的散射体都较为复杂’,可以近似献云渖⑸涮匦约捌湎喙厮惴ㄗ髁私徊降母进;、医学成像、海洋生物以及电波传播地看成椭圆柱体,因而圆柱体、椭圆柱体目标的电磁散射特性研究受到国内外学者的普遍关注。年瑞利口芯苛司仍仓宥云矫娴绱挪ǖ纳⑸涮匦裕当平面电磁波垂直入射到无限长非均匀柱体上时,文的对称轴平行时柱体的散射特性;当入射波沿较传播投射到圆柱体上时,文献~对多层圆柱体的散射进行了详细的推导;等醒究了无限长均匀圆柱对高斯波束的电磁散射特性;文献讨论了在轴高斯波束入射无限长多层圆柱散射的德拜级数解;,等口胡利用矩阵迭代法计算多层同心介质圆柱的电磁散射,但对圆柱尺寸参量和分层数都有一定的限制。理论上圆柱体作为实际应用的电磁散射模型已有大量的文献进行了较为详细的研究;实际应用上,椭圆柱体是一种比圆柱体更为准确的电磁散射模型。第卷第期文章编号:———萄羰Ψ堆г旱绮ùúビ肷⑸溲芯克挛飨萄摘要基于电磁场的多尺度变换理论,得到了以导体椭圆柱为例的电磁波任意极化,任意垂直入射到目标上的散射场的解析式。将所得结果应用于计算圆柱目标的散射场,结果与文献完全一致。对椭圆柱体的散射宽度随入射波方位角,电磁波频率以及目标尺寸的变化进行了仿真。结果表明,在垂直于电磁波的方向上观测时,椭圆柱的垂直尺寸对散射有较大的影响,电磁波水平极化时散射最强。所用算法适用于介质椭圆柱等目标的散射特性研究,所得结果为目标尺寸、形状遥感电磁测量等实际应用提供了理论依据。关键词散射;椭圆柱体;多尺度分析中图分类号文献标识码收稿日期:—一;收到修改稿日期:~—基金项目:国家自然科学基金和陕西省教育厅自然科学基金手翁狻作者简介:李应乐,男,博士,教授,主要从事毫米波的散射与传播等方面的研究。.,,,,,,琣..;;;
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凰痌,猺妒。。毫R珹豢颹踟争“纫籮警一掌一学%一一雨叮丽帝一彘,一燕磋一∑E稀矿/㈣电磁波任意垂直入射时椭圆柱体的散射特性一再再’一!苧口。’向角由伽变成而,椭圆柱体变成了圆柱体,如图所用方法也可以用于多层椭圆柱体的散射问题研猵:,从而得到晗矿一妒《一痝。,髟一其中彤一@眯W晗祔与尺度坐标系三本文基于电磁场的多尺度理论,研究了电磁波以垂直于椭圆柱体轴线的方向任意入射、任意极化时椭圆柱体的电磁散射特性,所得结果与文献一致。究,算法简单明了,不受目标尺寸等因素的限制。如图荆胫岱直鹞猘和耐衷仓宥猿轴与坐标系的嶂睾希绱挪ㄒ匀我夥较颉蕖M渡到椭圆柱体目标上,经尺度变换后,波矢量由湮,电场强度的大小也要作相应的尺度变换:入射方所示。为了简明起见,本文以导体椭圆柱为例,但所用方法适用于研究介质椭圆柱以及涂层椭圆柱体的电磁散射。电磁波极化方向平行于崾蓖衷仓迥勘的散射特性设有一坐标系三,对应的直角坐标为琘及入射波在三中的表达式为R幌肌籮尽#为了准确起见,选择较蛴隮方向尺度因子分别为角坐标为,及变成半径为—结果,可将轴绕秓、其中绞窃晗抵型衷仓宥云矫娴绱挪ㄉ⑸涞场的表达式。可以得出,椭圆柱体散射场的大小不仅与观察方位有关,而且还与椭圆柱的尺寸大小、电磁波的入射角有关。光学报图衷仓图仓欢室,
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