基于UTD的高阶射线寻迹及RCS的仿真计算

发布时间：2020-03-22 00:50

【摘要】：近年来随着计算电磁学中各种计算方法的不断出现,使得计算电磁学在解决复杂电磁环境的电磁散射问题上有着广泛应用。目前,在实际的工程应用中,对于电大目标的电磁散射问题的分析一般采用高频近似算法,如几何光学(GO)、几何绕理论(GTD)以及一致性几何绕射理论(UTD)等。由于在使用数值算法对电大目标以及复杂电磁环境进行电磁仿真计算时,一般需要较多的计算资源和较高的仿真成本,而由几何光学理论发展而来的一致性几何绕射理论在处理上述问题时有着很高的效率。与低频算法相比,一致性几何绕射理论在参与仿真计算时对计算资源要求小,且计算成本低。一致性几何绕射理论是由几何光学发展而来的一种高频近似算法,它不同于几何光学法在阴影区域存在失效问题;也不同于几何绕射理论在亮区和阴影区边界的过渡区域存在失效问题,它是一种更加成熟、更加完善的高频近似算法。同时,UTD相比于数值计算方法如:矩量法、快速多极子法等,具有清晰地物理概念以及易于理解的几何光学计算公式,从而使得它在计算理想导体媒质电大目标的电磁散射问题时有着较为广泛的应用。但在实际的工程应用中,用UTD计算一些飞机、轮船、导弹的雷达散射截面还存在一些困难。因此本文主要研究的是UTD在计算雷达散射截面问题中的应用。同时,一致性几何绕射理论在对城市环境进行电磁仿真实验时,由于城市环境比较复杂,二阶射线已经不能满足城市电磁环境的仿真要求,本文首先介绍了一致性几何绕射理论的基本工作——射线寻迹工作,这也就使得三阶射线寻迹成为研究的必要。因此本文首先对UTD中最基本的寻迹工作—三阶射线寻迹进行了研究,紧接着对基于UTD的理想导体电磁散射问题进行了研究。本文主要用UTD算法计算一些目标结构的雷达散射截面,并通过FORTEAN语言编程实现,再结合大型仿真软件进行数据仿真对比,最终验证了本文中关于理想导体散射场的UTD解的正确性。
【图文】：

图 2.1 费马原理下的反射定律媒质 1 与媒质 2 分界面L上的一点，现对所示，向量 N 和向量t 分别为分界面上Q矢量。由于媒质 1 为均匀媒质，根据费马和从点Q到场点0R 这两段组成。向量1r 矢量，则矢量1RQr S和矢量02QR r 可以分0QQR 应取极值。假设在分界面上沿t 方量dl ，如果1RQdss 和02QR ds分别为长度的变化，根据费马原理则有012ds ds 和22r dr 为射线 RQs和0QR 的单位矢量，

西安电子科技大学硕士学位论文与 z 轴正方向保持一致，那么此时有 0xE ，， (2) (2)22 xxyyxEEyEE SZEEEEZxyxy 0222202()()2 示，将上式(2-17)运用到图中均匀媒质的射线管的强度定律。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O441;TP391.9

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本文编号：2594193