二维分形粗糙面电磁散射的分形规律研究

采用二维归一化带限Brown分形函数来模拟二维分形粗糙面,利用基尔霍夫近似给出了该粗糙面的电磁散射场和散射强度方差的计算公式,主要讨论了散射场分布与分维的关系,获得了散射场波峰拟合线的斜率与分维D满足线性关系这一重要规律。     

二维fBm分形分层介质粗糙面电磁波透射特征研究

该文运用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁波透射问题,推导出不同极化状态的透射波散射系数公式。采用二维fBm分形粗糙面来模拟实际的分层介质粗糙面,结合其功率谱导出了平面波入射时的透射系数计算公式。通过数值计算得到了HH极化状态下二维fBm分形分层介质粗糙面透射系数随透射波的散射角变化的曲线,分形特征、基本特征、随频率变化的特征。结果表明分维、底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度、粗糙面参数及入射波频率对透射系数的影响是非常复杂的。     

二维带限分形粗糙面电磁散射的基尔霍夫近似

本文采用二维归一化带限Weierstrass分形函数来模拟二维分形粗糙面,主要利用基尔霍夫近似研究了该粗糙面的电磁散射,给出了散射场、平均散射强度系数和散射强度方差的计算公式,通过理论分析和数值计算讨论了散射场与分维及粗糙面其他有关参量间的关系.     

二维分形海面的全极化散射模型

采用二维分形海面模型模拟海面状态,根据惠根斯原理,把海面近似为无数克希霍夫散射面,并根据驻相原理导出散射面法线的方向导数,推导出笛卡儿坐标系下椭圆极化入射时海面的散射场和局部坐标系下的散射系数矩阵,建立了二维分形海面的全极化双站雷达散射模型,并数值计算了全极化海面雷达截面.与经典单极化散射模型相比,该模型不仅保留共极化(HH极化VV极化)散射信息,还包含了多极化SAR海浪谱反演过程中必不可少的交叉极化(VH极化HV极化)信息.数值结果表明用该模型计算的共极化雷达截面与其他文献计算的结果能很好的吻合.同时给出了二维分形海面的不同接收方位雷达截面的数值模拟结果.     

二维fBm随机分形界面的电磁散射特性

应用二维fBm（分形布朗运动）模拟了这种既非完全周期的也非完全随机的实际粗糙界面，用Kirchhoff方法计算了电磁波在随机分形界面的散射特性。数值结果表明随着分形维数的增加，散射场中非相关分量逐渐增大，旁瓣增多并在镜面方向周围不断展宽。     

二维随机粗糙面的fBm模拟及其统计特性

数值模拟在物理建模中具有相当重要的地位。本文基于对二维分形布朗运动（ｆＢｍ）的研究，根据ｆＢｍ的特征，阐述了用二维ｆＢｍ函数模拟随机粗糙面的方法。由于很多电磁散射问题与粗糙面的各阶矩有很大的关系，我们导出了二维随机粗糙面的统计参量与分维Ｄ的关系。基于对二维ｆＢｍ的小波分析，提出了在时－频相空间估计分维Ｄ的方法。这种方法比较简单而切实可行，不但适合于粗糙面整体分维的计算，更适合于局部分数维的计算。所     

分形光栅的散射

本文根据菲涅尔－基尔霍夫理论，研究了均匀Ｃａｎｔｏｒ集分形和Ｓｉｅｒｐｉｎｓｋｉ“地毯”（ｃａｒｐｅｔ）分布光栅结构的电磁（光）散射，计算了一维和二维分形光栅散射的强度分布，分析了它们的空间频率分布特性，其数值结果表明，它们均具有明显的分形特征和频率选择特性。     

来自分形粗糙面球面波近场散射特性

本文研究粗糙面球面波近场散射效应,分析计算了理想条件下由于路径相关引起的干涉效应;用带限分形函数来模拟二维粗糙表面,从动态和静态角度,揭示在许多不同条件下粗糙面单站近场散射的物理机理。     

分形粗糙面的电磁散射——扩展边界条件

用扩展边界条件方法对分形粗糙良导体面及介质面的电磁散射问题进行了分析。用推广的Ｆｌｏｑｕｅｔ模式，在分界面处将场分量用Ｆｏｕｒｉｅｒ级数展开，根据边界条件及扩展边界条件得到了水平极化和垂直极化散射场的幅度分量的表达式。用其它近似方法（Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ和Ｒａｙｌｅｉｇｈ方法）及能量守恒准则验证了此方法的有效性。     

有耗分形粗糙面电磁散射的相位微扰法

本文采用Weierstrass－Mandelbrot分形函数描述粗糙表面,根据粗糙面的电磁散射理论,利用相位微抗法推导出有耗分形粗糙介质表面电磁散射系数的理论计算公式。     

高斯随机粗糙表面的电磁散射研究

本文利用数值方法研究高斯随机粗糙表面的电磁散射问题.应用矩量法研究高斯随机粗糙表面的电磁散射可以使我们获得较为精确的数值结果.但是,对于表面散射,应用矩量法时,表面未知变量的数目非常大,即使对于一维表面也需要几千个未知变量.当我们求解矩阵方程时,计算机对求解的问题有几个限制,一个是内存的限制,一个是速度的限制.为了克服内存的限制,发展了许多迭代数值算法.本文发展了一种新的数值迭代方法.利用这一方法,我们对高斯随机粗糙表面的电磁散射问题进行了研究,并与矩阵反演方法进行了比较.所得结果表明,这种新的迭代法具有很好的收敛性.     

分形粗糙面上方目标电磁散射特性的研究

利用分形函数来模拟海地粗糙表面，在考虑到粗糙面的粗糙度，入射波极化方式以及粗糙面的动态和静态等因素对电磁散射特性影响的情况下，运用克希霍夫近拟条件，对粗糙面上方平板目标电磁散射的物理机制进行了分析和研究。理论分析和数值结果表明，本文所述方法物理图象清晰，是一种有效分析实际粗糙面与目标相互作用的方法。     

电磁波在分形界面的散射特性

在过去的几十年里，电磁波在粗糙表面（海平面，粗糙地形，海岸线等）的散射问题在理论上和应用上都得到了长足的发展，在过去的研究中，常常用确定地周期函数和随机函数来作粗糙表面的数学模型，分形几何的产生和应用为此提供了新的工具，因为分形函数具有有在大尺度上的有序和小尺度上的无序，所以可以方便地描述确定函数和随机函数或者是这二者适当的组合函数，在这篇论文中，我们采用分形函数来描述粗糙平面，以此为基础来分析和     

二维分形海面雷达后向散射截面

本文中通过坐标变换,在局部坐标系中,建立起了散射场与入射场之间的关系表达式,推导出二维分形海面散射矩阵,利用此结果数值模拟二维分形海面的全极化后向雷达截面不同入射角的分布,并数值模拟了不同风向时,后向散射雷达截面的变化.发现四种极化方式下的雷达后向散射截面随入射角和风向分布图形完全相同,仅在数值上相差常数.     

动态分形粗糙海面散射的遮蔽效应和多普勒谱研究

利用粗糙面电磁散射中的基尔霍夫近似,结合粗糙面遮蔽函数和分形粗糙海面特征函数的计算,导出了考虑遮蔽效应情况下导体分形粗糙海面散射截面的近似公式。研究了海面不同均方根斜率对遮蔽效应的影响。比较了毫米波入射时高斯粗糙面和分形粗糙海面的散射截面分布情况。分析了不同分维下分形海面双站散射截面的角分布情况。详细讨论了不同入射角和不同分维及遮蔽效应对分形海面散射回波多普勒谱的影响。     

草地环境电磁散射特性研究

研究了草地环境的电磁散射特性,以二维高斯粗糙面建立了草地环境分层结构。建立了鲜草和土壤的有效相对介电常数模型,绘出了鲜草、土壤有效相对介电常数随入射波频率的变化曲线,并总结了鲜草、土壤相对介电常数随入射波频率变化的规律。采用考虑了分层之间多次散射的微扰法(Small Perturbation Method, SPM)计算了鲜草含水量、土壤湿度、土壤层粗糙度及鲜草层粗糙度对草地环境后向电磁散射的影响。仿真结果表明,鲜草的含水量、土壤湿度、土壤层粗糙度及鲜草层粗糙度对草地的后向散射有不同程度规律性的影响。研究成果为草地粗糙度、地区的干旱程度以及是否有人畜活动痕迹的判断提供了理论参考。     

随机粗糙海面的统计模型和分形模型电磁散射的比较研究

本文从Ｐｈｉｌｉｐ海谱出发,分别应用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法和分形函数建立了海面的统计模型和分形模型,并应用Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ近似分别计算了这两种模型的后向散射系数随入射角的变化以及双站散射系数随散射角的变化,。结果表明,两种模型的电磁散射系数随入射角和散射角的变化曲线均符合较好。说明用分形模型可很好地 Ｐｈｉｌｉｐ海谱的实际海央电磁散射回波的幅度特征。