文档介绍：南京理工大学
硕士学位论文
随机粗糙面的电磁散射及其与目标的复合散射研究
姓名:韩远帅
申请学位级别:硕士
专业:电磁场与微波技术
指导教师:樊振宏;陈如山
201103
本文针对二维和三维粗糙面的散射,引入了髓似方法,基尔霍夫近似方法摘要关键词:粗糙面,近疲缎尾ǎ湎叻ǎ琍随机粗糙面的电磁散射在电磁学、光学、声学等领域中有着重要的应用,在国防军事领域和民用领域也具有显著的学术价值和广泛的应用前景。日趋频繁的工程应用需求对数值模型的求解速度和效率提出了较高要求。本文主要研究随机粗糙面的电磁散射特性以及与目标的复合散射。引入了品椒ā⒌湎叻。可以有效地计算粗糙面的散射以及与目标的复合散射。是研究粗糙面电磁散射特性的经典方法之一,它是建立在切平面近似的散射机制的基础可用该点处的局部切平面近似,则该处的表面场就用该切平面上的切向场近似。这一切平面近似,称为巨似。在数值计算中对无限扩展的粗糙面要进行有限的截断,为了消除粗糙面的边缘突然被截断而产生的反射和边缘绕射等效应,考虑用锥形嫫矫娌ㄈ肷洌迪执植诿娴慕ソ囟稀6宰缎尾ǖ牟问≡褚本文针对粗糙面与目标的复合散射,引入了椒ǎ琒是一种将物理光学法和几何光学法相结合的方法。首先它利用原理模拟电磁波在目标表面的多次反射效应,即用一系列几何光学射线管来近似电磁波入射到目标表面并且在目标表面发生多次弹跳反射作用,在射线最后一次反射离开目标表面时利用原理计算该射线管的远场辐射,最后将所有射线管的远场辐射叠加即为目标的远场辐射。所以芎芎玫乜虑粗糙面与目标的多次作用。本文针对介质粗糙面与目标的复合散射,引入了方法来研究,并验上。若随机粗糙面是大尺度起伏,其平均曲率半径远大于波长,在粗糙面上局部的曲面波作了说明。证了结果的正确性。硕士学位论文随机粗糙面的电磁散射及其与目
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髀甀研究背景和意义随机粗糙面的电磁散射特性研究在国防军事领域以及民用领域部具有显著的学术各种精密制导武器往往采用低空或超低空飞行,发射电磁波或激光波束探测目标。由于大大增强,为了使导弹的导引头能准确地识别并击中目标,需要对各种地表面与海面的电磁散射特性作详细的研究。在遥感应用方面,由于微波能够穿透云层并且在一定程度上也能够穿透雨区,因此现有的成像雷达和非成像遥感雷达主要是通过测量地面和海面背景的电磁散射系数来获取地表面、海表面的相关信息。近年来,美国麻省理工学院的辐射实验室、美国喷气推进实验室和美国海军实验室都曾设计出各种雷达系统,这些系统能够比较精确地测量参量有关的多元函数,例如对于地面散射模型,粗糙面的电磁散射系数不但与地面的相关长度、高度起伏均方根有关,而且受到地面的含水量孛娴慕榈缣匦的影响。因此,如果不对粗糙面的电磁散射本质进行本质的研究,就比较难通过测量得到的散射系数来估算出地面或海面的轮廓特性和介电特性。随机粗糙面的电磁散射研究之所以能受到一定的重视,主要还是因为随机粗糙面的电磁散射特性与确定性目标的电磁散射特性有着不少的区别。对于确定性目标的散射问题而言,因为目标的轮廓和介电特性可以确定,所以已知的入射角和散射角对应的电磁散射系数也就可以得到。对于随机粗糙表面而言,粗糙表面的轮廓随着时间或者空间的变化而随机变化,所以其主要特点是“随机性”,这一点是不同于确定性目标的电磁散射。也会不同,因此,’仅仅研究某时刻的海面轮廓的电磁散射特性没有实际意义。尽管不同时刻的海面轮廓也各不相同,但是对大量时刻的海面轮廓进行统计后会发现,这种随机价值和广泛的应用前景。自然界中的地面、海面都可以看成是满足某种概率密度分布的粗糙面。当机载或星载雷达对处于地面、海面背景中的目标进行探测时,电磁波回波信号中包含了地面、海面背景的电磁散射信号。当前国防领域和民用领域中急需解决的关键问题之一就是深入研究电磁波探测信号与不规则背景表面之间的相互作用机理和物理本质,以便为雷达目标探测与精确制导、地球、海洋表面微波遥感、地面、海面下不规则表面体的探测与遥感提供必要的理论根据和有效的分析方法。在军事应用方面,现代高科技战争是陆、海、空、天与电、光、声信息一体化的战争,其中军事目标与背景环境特性是一体化战场感知信息的重要组成部分。通常情况下,精密制导武器与地面或海面背景非常接近,各种地形、地物和海浪杂波的雷达回波干扰各种复杂背景表面的电磁散射系数。然而,粗糙表面背景的电磁散射系数是一个与多种对于海面而言,即使在风速不变的情况下,某时刻的海面轮廓与下一个时刻的海面轮廓随机粗糙面的电磁散射及其与目标的复合散射研究硕士学位论文
国内外研究概况谱密度或者相关函数。一般情况下,随机粗糙面的轮廓会采用统计参数来描述,如