海面及其與上方簡單目標(biāo)的復(fù)合電磁散射研究.pdf

1、本文根據(jù)復(fù)雜背景中電磁波散射理論及相互作用原理，研究了粗糙海面和典型目標(biāo)的電磁散射特性，主要包括一維、二維改進分形海面模型的電磁散射、非高斯海面電磁散射、海雜波多普勒譜、多個目標(biāo)復(fù)合電磁散射及目標(biāo)與海面復(fù)合電磁散射的研究。主要工作如下： 第一，對傳統(tǒng)的一維、二維分形模型進行了改進。改進分形海面的表面輪廓譜函數(shù)在空間波數(shù)小于和大于基波波數(shù)的情況下分別滿足正冪率譜和負(fù)冪率譜的形式。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，改進分形海面模型的表面譜函數(shù)及相關(guān)

2、函數(shù)能更好地同有關(guān)文獻中的結(jié)果相吻合。同時，應(yīng)用基爾霍夫近似推導(dǎo)并數(shù)值計算了改進模型的散射系數(shù)和散射強度系數(shù)。 第二，基于海浪水平及垂直方向上的不對稱性，應(yīng)用修正雙尺度模型研究了非高斯海面的電磁散射特性。修正模型的公式中，在經(jīng)典一階微擾散射系數(shù)上增加了一個附加項，它與非高斯海面的雙譜函數(shù)成正比，該項反映了海面后向散射系數(shù)在逆風(fēng)和順風(fēng)向上觀測結(jié)果的不對稱性。在修正模型中還考慮了遮蔽效應(yīng)、曲率效應(yīng)等因素對散射結(jié)果的影響。 第

3、三，應(yīng)用小斜率近似研究了非高斯海面的電磁散射特性，在求解過程中考慮了三階和四階統(tǒng)參量對散射系數(shù)的影響。并在高頻條件下，將小斜率近似方法和幾何光學(xué)近似方法進行了統(tǒng)一。 第四，基于二維線性海面模型及粗糙面電磁散射的一階小斜率近似(SSA．1)，推導(dǎo)并得到了海面回波信號多普勒譜的頻移公式；在粗糙面雙尺度模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)多普勒譜頻移產(chǎn)生的物理機理，分析給出了海面散射回波多普勒譜寬的理論公式。將理論公式計算所得結(jié)果與模擬結(jié)果及實測數(shù)據(jù)進

4、行了比較，討論了風(fēng)速、入射波頻率及入射角等因素對多普勒頻移及展寬的影響。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，本文給出的理論公式可以對實測結(jié)果進行一定程度的預(yù)測。 第五，結(jié)合表面等效電磁流法將互易性定理在求解兩個目標(biāo)耦合散射場中的應(yīng)用進行了改進。通常目標(biāo)對入射波的一階散射結(jié)果容易求解，但由于耦合效應(yīng)的復(fù)雜性，很難給出二階散射結(jié)果的解析形式。本文應(yīng)用互易性定理給出了求解任意相鄰導(dǎo)體／介質(zhì)目標(biāo)二次耦合電磁散射場的公式，并利用表面等效電磁流法將求解散射場

5、公式中的體積分簡化為面積分的形式，降低了求解難度；另外，還推導(dǎo)給出了目標(biāo)二次耦合散射場之間的關(guān)系。 第六，結(jié)合等效電磁流法和互易性定理研究了兩相鄰無限長圓柱、圓球等目標(biāo)的復(fù)合電磁散射特征，并將此方法推廣應(yīng)用到多目標(biāo)復(fù)合電磁散射問題中，而且將計算結(jié)果與時域積分方程方法所得計算結(jié)果進行了比較。 第七，將數(shù)值算法(MOM、MOMI)和互易性定理相結(jié)合求解了介質(zhì)平面及導(dǎo)體海面與其上方二維目標(biāo)的復(fù)合電磁散射問題，結(jié)果表明本文方法求