電磁散射與隱身技術(shù)導(dǎo)論-西安電子科技大學(xué)(編輯修改稿)
2025-07-21 22:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。為了擴(kuò)大描述RCS的范圍，工程上常用的是取其相對(duì)于lm2的分貝數(shù)dBsm(稱為分貝平方米)。RCS的計(jì)算方法根據(jù)電磁散射理論，并利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，有很多近似計(jì)算方法可以預(yù)估各種情況下的雷達(dá)散射截面特征。目前可以得到精確解的目標(biāo)包括以下幾種：完純導(dǎo)體球、無限長(zhǎng)導(dǎo)體、無限長(zhǎng)劈、橢圓柱、法向入射拋物柱面等。這幾種都是在理論研究中非常重要的，可以檢驗(yàn)實(shí)際的測(cè)量是否正確，尤其是導(dǎo)體球，是很多測(cè)試系統(tǒng)中最為常用的定標(biāo)體。但是在實(shí)際應(yīng)用中除了導(dǎo)體球和橢圓柱其它的都不存在，如飛機(jī)，艦船，導(dǎo)彈，坦克等工程中常常需要研究的對(duì)象，在外形上更復(fù)雜，材料更多樣，如果是在RCS減縮研究中，涂覆材料的使用使得RCS的計(jì)算更加復(fù)雜。目前已經(jīng)有多種方法可以計(jì)算復(fù)雜目標(biāo)(外形復(fù)雜，材料多樣化)的RCS。這些方法主要有：解析方法、精確預(yù)估技術(shù)和高頻近似方法。 低頻區(qū)和諧振區(qū)的預(yù)估方法一般認(rèn)為，當(dāng)散射體的最大尺寸D小于入射波的波長(zhǎng)允時(shí)為低頻區(qū)，入射波在散射體上基本沒有相位變化，也就是說在某一時(shí)刻，散射體的每個(gè)部分受到相同的入射波照射，可以等效為靜場(chǎng)問題，RCS的決定因素是散射體的體積也就是尺寸，RCS一般與波長(zhǎng)的四次方成反比。波長(zhǎng)與D為同一數(shù)量級(jí)時(shí)為諧振區(qū)，散射體的每一部分都會(huì)和其它部分相互影響，目標(biāo)表面入射波的相位變化非常明顯，頻率與目標(biāo)姿態(tài)角對(duì)目標(biāo)RCS的影響非常大。低頻區(qū)和諧振區(qū)的雷達(dá)散射截面的基本分析方法是數(shù)值求解方法。 微分方程法微分方程數(shù)值方法用來求解三維電磁散射問題，分為以下兩種：(1)有限元法(FEM)這種方法是將三維空間分為多面體，曲面分成多邊形，主要用于頻域問題(將時(shí)間分步后也可用于時(shí)域問題)。這種方法用于求解有限空間區(qū)域的問題(如空腔內(nèi)部)是成功的，但是求解三維散射問題遇到一些困難，因?yàn)樯⑸潴w外空間為無限大，也就是意味著未知量無限多個(gè)，為了限制未知量個(gè)數(shù)，必須人為地將求解空間設(shè)定為有限區(qū)域，在區(qū)域外邊界則需要設(shè)置邊界條件(如吸收邊界條件)，這就會(huì)引入誤差，時(shí)域問題還會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)格色散誤差，如何設(shè)置邊界條件和提高求解精度是目前研究的重點(diǎn)。(2) 有限差分法將連續(xù)的三維空間用網(wǎng)格劃分開，將麥斯韋爾方程變換為差分方程(這些方程必須滿足一定精度)，代數(shù)方程可以表示出每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的未知電場(chǎng)強(qiáng)度，這就可以用計(jì)算機(jī)來求解，在實(shí)際的操作過程中，由于代數(shù)方程維數(shù)很大，需要計(jì)算機(jī)有很大的內(nèi)存和很快的運(yùn)算速度。 積分方程法在積分方程法中，導(dǎo)體表面電流和涂敷阻抗面的面電流是未知量，可透入散射體內(nèi)部的體電流用體積分方程表示。通過等效原理，體積分可以轉(zhuǎn)化為面積分方程，這樣未知量就全部由面電流積分方程來表示。這種求解方法局限于散射體表面或內(nèi)部，離散化后，未知量的數(shù)目比微分方程法的未知量數(shù)目少很多。散射場(chǎng)常采用輻射積分求出，可以保證計(jì)算精度，因此積分方程法處理具有開放邊界的散射問題能得到非常好的結(jié)果。任何形狀和材料組都可以用積分方程表示，最基本的方法就是矩量法(MOM)。但是，通過矩量法得到的代數(shù)方程組，其系數(shù)矩陣中大多數(shù)矩陣元素不為零，矩征求逆的工作需要大量的計(jì)算機(jī)內(nèi)存，計(jì)算時(shí)間很長(zhǎng)，因此矩量法一般不能用于求解大尺寸三維目標(biāo)的散射場(chǎng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)值方法的改進(jìn)，快速傅立葉變換、快速多極子(FM
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