文档介绍：西北工业大学
博士学位论文
腔体电磁散射的混合算法研究
姓名:张浩斌
申请学位级别:博士
专业:电路与系统
指导教师:许家栋
20031101
摘要以进气道、尾喷管等为代表的凹形空腔结构的电磁散射是现代计算电磁学中的一个重要论题。计算分析和降低此类结构的雷达散射截面积诰掠τ昧煊蚋哂刑厥庵匾5囊庖澹蛭U庑┙峁雇常形成军用目标上较强的散射中心,构成被雷达探测的典型回波信号。不同于闭合散射目标将入射波直接散射到远区,凹形结构的特殊性在于目标的各部分之间存在很强的相互作用,造成电磁波的多次高阶散射现象,比起闭合目标要更为复杂。针对腔体结构的特殊情况,从混合算法的角度出发,采用不同混合算法对腔体结构的散射特性进行了详细研究,主要研究贡献包含以下几个方面:·针对低频算法解决电大尺寸腔体的巨大运算量问题,采用混合算法和小波分析两种途径进行了改进。前者将电大腔体结构分解为较小的结构,避免直接形成大型矩阵的运算;后者针对低频算法得到腔体结构的稠密系数矩阵进行稀疏化,提高了低频算法解决电大结构的·采用混合模式法求解复杂腔体结构的散射,增加了模式法处理问题的灵活性,使其适用范围更广。·利用广义模式散射矩阵的混合级连特性,首次对以进气道为代表的多重复杂腔体终端进行了分析研究。·提取模式射线特征改进了模式法在计算电大尺寸腔体中的复杂性,在保持计算精度的前提下采用较少的模式数目达到计算要求。●采用分段迭代物理光学法和广义互易原理相结合处理电大凹形空腔,通过分段降低了大型矩阵的出现,通过迭代改进了高频近似的误差,而互易原理不仅减少了运算量,更为迭代物理光学和其他方法相结合处理复杂腔体提供了条件。●提出混合谱域法分祈腔体电磁散射。利用电磁波的平面波谱展丌特性,结合物理光学分析了电磁波在腔体内的传播。瞒域方法分析电磁波传播过程简单,,具有很好的应用前景。能力。
关键词腔体电磁散射雷达散射截面广义互易原理模式法混合物理光学迭代法混合谱域法西北工业大学博十学位论文
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第一章绪论研究背景及意义现代隐身技术目标的雷达隐身技术现代无线电技术和雷达探测技术的迅猛发展,极大地推动了战争防御系统搜索、跟踪目标的能力,传统作战武器所受到的威胁越来越严重。隐身技术作为提高武器系统生存、突防、尤其是纵深打击能力的有效手段,已经成为集陆、海、空、天、电磁五位一体的立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术技术手段之⋯,并受到世界各军事大国的高度重视。第二次世界大战期间,美国、英国、德国等国家就对隐身技术进行了大量的探索,并于年代将其研究的成果逐渐付诸于工程实施,在飞机、舰船、坦克等目标的设计过程中都加入了隐身的因素。特别是在海湾战争中,人们都亲眼目睹了隐身技术的巨大魅力,美国出动隐身战斗机彻底摧毁了伊拉克的军事防御措施;年北约轰炸南斯拉夫,美国的隐身飞机再次显示了强大的威力。从航空发展史来看,飞行器隐身技术己成为继喷气式发动机和后掠翼之后的一个重要里程碑,它和高能激光武器、巡航导弹一起成为年代军事科学上的三大技术革命。因此,隐身技术的研究已成为未来战争中各国关注的焦点。隐身技术殖颇勘晏匦孕藕趴刂萍际是指在一定探测环境中控制、降低各种武器装备的特征信号,使其在一定范围内难以被发现、识别和攻击的技术。针对不同的探测技术而言,隐身技术主要包括雷达隐身,红外隐身硪约视频隐身。目前,各国军队针对不同武器的各种形体结构和搜索、攻击武备的工作原理,相应她采取了多种隐身措旖,来减小电、磁、热、声等特性的辐射,并越来越显示出良好的隐身效果。由于未来战争中,雷达仍将是探测目标的最可靠手段,因此隐身技术研究以目标的雷达特征信号控制为重点,同时展开红外、声、视频等其他信号控制的研究工作,最后向多功能、高性能的隐身方向发展,雷达目标特征信号控制技术的核心是降低雷达散射截面@状锷⑸截面作为目标雷达特征的定量描述,表示目标各向同性散射时,总散射功率与单.
口K饼弘腿罄有着很大的关系。位面积入射功率之比:∽·,H肷淅状锊ㄔ谀勘甏Φ牡绱懦∏慷龋濉硎灸勘晟⑸洳ㄔ诮邮绽状锎Φ牡场强度,月为目标和雷达天线之间的距离。二维’隋况时上式简化为:雷达散射截面具有面积的量纲,表示目标截获了多大面积的入射功率,并将其均匀散射到各个方向产生散射场。它直接决定于目标的几何参数和物理参数,如目标的尺寸,形状,材料和结构等,但同时与雷达照射波的极化特性,频率等降低募际跬揪吨饕0ㄍ庑渭际鹾屠状镂ú牧技术。外形技术是实现武器系统高性能隐身最直接有效的手段,主要通过目标的非常规外形设计降低其S捎谕庑紊杓朴敕尚衅髌阅苤苯酉喙