專利名稱：均勻雙各向同性媒質(zhì)物體的雷達散射截面獲取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁波與雷達監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及均勻雙各向同性媒質(zhì)物體的雷達散射截面獲取方法。
背景技術(shù)：
雙各向同性媒質(zhì)是一類特殊的復(fù)雜媒質(zhì)，電流源或磁流源激勵雙各向同性媒質(zhì)能同時產(chǎn)生電場極化和磁場極化。手征(Chiral)媒質(zhì)和特勒根(Tellegen)媒質(zhì)是雙各向同性媒質(zhì)中的兩個子類。Chiral媒質(zhì)具有旋光性，電場波通過手征媒質(zhì)時極化平面是旋轉(zhuǎn)的。研究表明手征媒質(zhì)具有互易性，而Tellegen媒質(zhì)是非互易性的。雙各向同性媒質(zhì)在微波與毫米微波領(lǐng)域有巨大的潛在應(yīng)用價值，如天線罩，手征性微帶天線，模式變換器，極化旋轉(zhuǎn)器。在現(xiàn)代航天技術(shù)領(lǐng)域，雙各項同性煤質(zhì)作為一種吸波材料涂敷于導體目標表面，可起到降低目標雷達散射截面(RCQ的作用。通過實驗方法獲得物體的雷達散射截面成本非常高，因此要獲得物體的雷達散射截面，一般采取數(shù)值仿真方法，成本低，模型靈活；數(shù)值方法已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域的主流方法。
均勻雙各向同性媒質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系是
D = S2E + -
Β = (χΓ+ κτ)^ε2μ2Ε + μ2Η
其中D是位移電流，孟是電場強度，應(yīng)是磁場強度，月是磁感應(yīng)強度；ε 2是雙各向同性媒質(zhì)的介電常數(shù)，口2是雙各向同性媒質(zhì)的磁導率，χ ^是特勒根(Tellegen)參數(shù)，\是帕斯特(Pasteur)參數(shù)，j是虛數(shù)單位。在均勻均勻雙各向同性媒質(zhì)物體內(nèi)電磁場分解為左旋極化波場與右旋極化波場，左旋極化波場與右旋極化波場相互獨立，同時都滿足麥克斯韋方程組，有各自的介電常數(shù)，磁導率和波阻抗(I. V. Lindell, A. H. Sihvola,S. A. Tretyakov,and A. J. Viitanen. Electromagnetic Waves in Chiral and Bi-isotropic Media, Boston, MA =Artech House，1994)。雙各向同性媒質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系在電場與磁場之間增加了額外的耦合關(guān)系，這種媒質(zhì)給電磁理論帶來的新的挑戰(zhàn)。通過實驗方法獲得雙各向同性煤質(zhì)物體的電磁特性存在實驗時間周期長，實驗條件有限，實驗費用高等問題。因此，科研人員致力于開發(fā)精確的數(shù)值方法仿真雙各向同性媒質(zhì)物體的電磁波傳播，散射和輻射。
目前，獲取物體電磁特性的方法主要有矩量法(MOM) (R. F. Harrington, Field Computation by Moment Methods. New York，1968)，有限元法(FEM)和時域有限差分法 (FDTD)。基于RWG基函數(shù)、邊界積分方程的矩量法，因其用三角形面元對目標表面建模剖分，可共形于任意形狀，具有很高的建模和計算精度，近年來發(fā)展很快。在頻域，矩量法已經(jīng)得到了深入的研究，其快速算法(如MLPMA，AIM等)已經(jīng)很成熟。
矩量法包括如下三個過程
步驟一離散化過程。
(1)設(shè)算符方程L(f(x)) = g，在算符L的定義域內(nèi)適當?shù)倪x擇一組基函數(shù)f2，...，fn，對于三維問題，一般采用RWG基函數(shù)；(2)將未知函數(shù)f (X)表示為該組基函數(shù)的線性組合，即
權(quán)利要求
1.均勻雙各向同性媒質(zhì)物體的雷達散射截面獲取方法，其特征在于包括如下步驟 步驟(1)均勻雙各向同性媒質(zhì)物體在均勻背景介質(zhì)中，背景介質(zhì)的介電常數(shù)為，磁導率為P1，均勻雙各向同性媒質(zhì)物體的介電常數(shù)為ε2，磁導率為μ2;電磁波從背景介質(zhì)中入射，被均勻雙各向同性媒質(zhì)物體散射；根據(jù)均勻雙各向同性媒質(zhì)物體的幾何尺寸及其空間位置信息，建立均勻雙各向同性媒質(zhì)物體的幾何模型，應(yīng)用矩量法的三角形表面剖分方法，將其表面S剖分為無縫連接的多個三角形面元；步驟( 均勻雙各向同性媒質(zhì)物體表面S的面電源矢量函數(shù)和面磁源矢量函數(shù) K(^V)的空間域基函數(shù)采用RWG基函數(shù)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻雙各向同性媒質(zhì)物體的雷達截面獲取方法，其特征在于，在雙各向同性媒質(zhì)物體內(nèi)電磁場分解為左旋極化波場與右旋極化波場，左旋極化波場與右旋極化波場相互獨立，同時都滿足麥克斯韋方程組，有各自的介電常數(shù)、磁導率和波阻抗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻雙各向同性媒質(zhì)物體的雷達截面獲取方法，其特征在于，步驟C3)所述邊界積分方程是在均勻雙各向同性媒質(zhì)物體表面上應(yīng)用PMCHWT公式得到的邊界積分方程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻雙各向同性媒質(zhì)物體的雷達截面獲取方法，其特征在于，步驟⑶對邊界積分方程應(yīng)用伽略金方法，包括對算符L與算符K的空間檢驗與時間檢驗。
5 根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻雙各向同性媒質(zhì)物體的雷達截面獲取方法，其特征在于，步驟(3)中的矩陣方程按照拉蓋爾函數(shù)的階數(shù)步進求解面電源矢量函數(shù)的系數(shù)和面磁源矢量函數(shù)的系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及電磁波與雷達監(jiān)測領(lǐng)域，提供了均勻雙各向同性媒質(zhì)物體的雷達散射截面獲取方法；該方法通過建立均勻雙各向同性媒質(zhì)物體的幾何模型，將其表面剖分為無縫連接的多個三角形面元；引入面電源矢量函數(shù)和面磁源矢量函數(shù)；在均勻雙各向同性媒質(zhì)物體內(nèi)應(yīng)用場分解方法；根據(jù)邊界條件，在散射體表面得到邊界積分方程；應(yīng)用矩量法對邊界積分方程進行數(shù)值求解，包括空間檢驗與時間檢驗；空間基函數(shù)與檢驗函數(shù)采用RWG基函數(shù)，時間基函數(shù)與檢驗函數(shù)采用帶幅度因子的拉蓋爾函數(shù)；根據(jù)等效原理，得到觀察點的電磁散射，再應(yīng)用傅里葉變換得到雷達散射截面；本發(fā)明獲得的均勻雙各向同性媒質(zhì)物體的散射場穩(wěn)定并且可以得到寬頻域的雷達散射截面。
文檔編號G01S7/41GK102508220SQ201110326369
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者卞紅河, 章秀銀, 袁志巍, 鄒志粘 申請人:西瑞克斯(北京)通信設(shè)備有限公司